73958

Угловые измерения

Лекция

Математика и математический анализ

Классификация теодолитов и особенности устройства ЭОП теодолитов-тахеометров Измерение горизонтальных и вертикальных углов. Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов Угловые измерения занимают составляют основу геодезических измерений на местности. Измерения вертикальных углов.

Русский

2014-12-23

1.26 MB

11 чел.

Лекция 5

Угловые измерения

  1.  Принципиальная схема угловых измерений
  2.  Общее устройство назначение, комплект и т.т.х. теодолитов 2Т30
  3.  Классификация теодолитов и особенности устройства ЭОП теодолитов-тахеометров
  4.  Измерение горизонтальных и вертикальных углов

1.Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов

Угловые измерения (занимают) составляют основу геодезических измерений на местности.

Горизонтальный угол – угол в горизонтальной плоскости, который образуют горизонтальные пракции двух направлений образующих этот угол.

Обозначения на рисунке:

В-вершина измеряемого

угла

ВС и ВА - направления

образующие

горизонтальный угол

Q-горизонтальная

плоскость

(β)abc-гор. угол на

плоскости

-верт. проектирование

плоскости.

Гор. угол (β) есть линейный угол двугранного угла между отвесными проектирующими плоскостями  проходящими через стороны ВС и ВА, образующими угол и вершину угла В на местности.

Гор. углу (β) будет равен всякий другой угол вершина которого находится в любой точке отвесной линии Bb двугранного угла АВС, а стороны угла ВС и ВА лежат в плоскости параллельной горизонт. плоскости Q.

Если в точке  поместим градуированный круг центр которого лежит на отвесной линии Bb и он параллелен плоскости Q, то на нём можно отметить дугу  заключённую между сторонами двугранного угла.

угол

Следовательно для измерения гор. угла прибор должен иметь:

-градуированный горизонтальный круг (ГК);

-подвижную визирную плоскость (Р или ) вращающуюся вокруг отвесной линии, её образует визирная ось зр. трубы.

Последовательно визируя на точки А и С нужно взять отсчёты по ГК и затем вычислить величину гор. угла β.

      

Причём точка  может находится на любой высоте от точки В.

Правило вычисления горизонтального угла:

Горизонтальный угол равен разности отсчётов правого и левого направлений.

Измерения вертикальных углов.

Для измерения вертикальных углов в приборе должен быть также и вертикально расположенный градуированный круг (ВК).

Центр круга должен быть расположен (совмещён) с горизонтальной осью прибора и быть параллельным вертикальной проекционной плоскости.

Вертикальный угол – это угол в вертикальной плоскости между линией горизонта прибора и направлением на предмет наблюдения.

горизонт прибора (гор.ось)
Вертикальный угол вычисляется по разности отсчётов этих двух направлений.

Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов реализован в основном геодезическом приборе, который называется теодолит.

В основу изучения будет положена модификация 2Т30.

Историческая справка.

Прообразом современных углоизмерительных приборов явилась астролябия, изобретённая до н.э.

Астролябия состоит из:

-круга с делениями;

-вращающейся линейки с диоптрами служащими для наведения на предмет.

С 16-17 века в угломерных приборах стали применяться:

-вертикальные круги;

-зрительные трубы;

-уровни;

-верньеры с микроскопом;

-сетка нитей зрительной трубы.

Один из первых теодолитов (теодолит Рамсдена) создан уже в 1783г.

2 вопрос. Общее устройство, назначение теодолита и основные т.т.х., классификация теодолитов.

Теодолит состоит из следующих основных частей:

  1.  Основание прибора с подставкой и тремя подъемными винтами
  2.  Вертикальная ось прибора с горизонтальным кругом и алидадой горизонтального круга
  3.  Колонка зрительной трубы с отчётной системой образует вращающую часть прибора
  4.  Зрительная труба теодолита

Назначение теодолита:

  1.  Измерение горизонтальных и вертикальных углов
  2.  Измерение расстояний по дальномерной рейке
  3.  Определение азимутов магнитных ориентирных направлений
  4.  Может быть использован при нивелировании для определения превышений между точками и определения отметок точек.

Комплект теодолита:

  1.  Теодолит в футляре
  2.  Штатив
  3.  Ориентир-буссоль
  4.  Отвес
  5.  ЗИП (запасные инструменты и принадлежности)

Основные Т.Т.Х. технического теодолита 2Т30:

  1.  С.К.П. измерение отдельного горизонтального угла (способ приемов)
  2.  Увеличение
  3.  Поле зрения
  4.  Предел фокусировки 1,2м.→∞
  5.  Коэффициент дальномера 100
  6.  Цена деления на вертикальном и горизонтальных кругах
  7.  Цена деления шкалы микроскопа  
  8.  Цена деления цилиндрического уровня
  9.  Всего 2,3кг.

Особенности устройства отдельных частей теодолита.

Зрительная труда

Назначение – для точного визирования на цель (предмет).

Основные характеристики зрительной трубы.

  1.  Увеличение ()

- аналитический -визуальный

Способы: аналитический и визуальный

  1.  Поле зрения

Угломерные круги

Горизонтальный круг (ГК) – представляет собой стеклянное кольцо-лимб (от латинского limbus-кайма) с градусными делениями.

Сверху ГК расположено устройство, которое фиксирует положение подвижной визирной плоскости зрительной трубы над ГК и позволяет производить отсчёты на круге с высокой точностью.

Это устройство назвали алидадой (от арабского слова аль-идада-линейка)

Алидадная вращающаяся часть прибора расположена соосно на одной вертикальной оси с горизонтальным кругом и может вращаться над горизонтальным кругом и вместе с ним.

Шкала алидады ГК

Вертикальный круг (ВК) – также стеклянное кольцо с градусными делениями и жестко закреплен на горизонтальной оси прибора

Шкала микроскопа ВК

Уровни

служат для приведения осей плоскостей теодолита в горизонтальное или вертикальное положение.

Цилиндрический

Круглый

Контактный

Отсчетное устройство и оптическая система

Отсчет – угловая величина дуги между нулевым делением круга (ГК, ВК) и градусным делением внутри шкалы алидады.

Отсчетная система – система линз, призм, зеркал прозрачных градусных кругов (ГК,ВК), обеспечивающих прохождение световых лучей и наблюдение отсчетов.

3 вопрос. Классификация теодолитов и особенности устройства электронно-оптических теодолитов-тахеометров.

- По точности

    - По назначению

По точности

Высокоточные                Точные      Технические

Т1       Т2, Т5               Т15, Т30, Т60

           ( 2Т 30 – 4Т 30) унифицированные серии      

      

По назначению

Собственно           Тахеометры        Теодолиты           Специализированные

теодолиты                                           спец.назначения

для измерения         для измерения       - астрономические      - гиротеодолиты

горизонтальных      горизонтальных,           универсалы      - фототеодолиты

и вертикальных       вертикальных                АУ 2"/2"       - кодовые теодолиты

углов          углов и        - маркшейдерские      - лазерные теодолиты

       расстояний        Т 15 М, Т 30 М

       - теодолит-нивелир

           ТН

Справочно-информационный материал

Гиротеодолит – предназначенный для автономного определения истинных азимутов направлений на земной поверхности. Датчиком направления истинного меридиана является гироскоп.

Фототеодолит – предназначенный для наземной фототопографической съемки в приборе соединены фотокамера и теодолит.

Кодовые теодолиты -  теодолиты, в которых  на углоизмерительных кругах вместо градусных делений нанесены кодовые дорожки в виде темных и светлых полос. Отображения угломерной информации в кодовом виде позволяет повысить точность снятия отсчетов.

Лазерные теодолиты -  теодолиты, в которых линия визирования создается узконаправленным лучом света. Визирование выполняют по выставляемой визирной марке (отражатель). Лазер – оптический квантовый генератор.

Современные электронные теодолиты и тахеометры

Все измерения выполняются в автоматизированном режиме. Современные приборы снабжены встроенными:

- вычислительными средствами (встроенная мини ЭВМ);

- запоминающими устройствами, которые обеспечивают регистрацию и хранение результатов измерения и дальнейшее их использование на ЭВМ для обработки;

- угломерная часть сконструирована на базе кодового теодолита*;

- измерение расстояний выполняется встроенным светодальномером;

*Кодовый теодолит 

На  угломерных кругах вместо штрихов располагаются кодовые дорожки (диски), дающие возможность на основе сочетания прозрачных и непрозрачных полос получить при пропускании через них света лишь два сигнала: “темно - светло”.

В этом случае значение каждого наблюдаемого направления получается как сочетание двух таких сигналов. Тем самым в основу кода кладется двоичная система счисления, как в ЭВМ.

Информация об угловых значения выдается в градусах.

Блок-схема. Теодолит-тахеометра Теа3М

Угломерная часть

Дальномерная часть

Вычислительное устройство

Записывающее устройство

Программы решаемых задач

Вывод информации на вычислительные устройства

Кодовый теодолит

Светодальномер

Мини ЭВМ

Карты памяти

- обр. засечка;

- прям. засечка;

- опр. высоты;

- опр. недостат. расст.;

-опр. план;

Компьютер

Экран отображения информации

Пульт управления

Электропитание- батарея 7,2

Рабочее время до 30 часов.

Приложение

Решаемые задачи с использованием тахеометра

Общий вид тахеометра

4 вопрос. Измерение горизонтальных и вертикальных углов

Способы измерения горизонтальных углов

Отдельного горизонтального угла

Нескольких горизонтальных углов с точки состояния

Измерение или отложение отдельного горизонтального угла с повышенной точностью

Способ приемов

Способ круговых приемов

Способ повторений

Способ измерения вертикальных углов

Измерение горизонтальных углов способом прием

Способ приемов  включает два полуприема (при КП и КЛ)

1-й полуприем (КЛ):

- визирование на точку правого направления, снятие и запись отсчета по ГК;

- визирование на точку левого направления, снятие и запись отсчета по ГК;

- вычисление значения угла в полуприеме:

2-й полуприем (КП):

Действия аналогичные первому полуприему.

- (вычисление) оценка допустимых расхождений

, где t-точность снятия отсчета; t=0,5’

- вычисление значения угла в приеме

Измерение горизонтальных углов способом повторений

1-й полуприем (КЛ):

- установить отсчет ;

- навести на левый предмет (Н);

- навести на правый предмет (В);

- закрепить алидаду;

- открепить винт ГК;

- навести на левый предмет (А);

- закрепить винт ГК;

- отпустить амплитуду и навести на правую точку;

2-й полуприем (КП):

Контроль  и

Измерение вертикальных углов

Последовательность измерения:

- навести на точку, снять отсчет по ВК (КЛ);

- навести на точку, снять отсчет по ВК (КП);

- вычислить МО ВК:

  (для 2T30)

 (для Т30)

- вычислить значение угла наклона:

Основной критерий точности измерения вертикальных углов - сходимость значения МО (ВК).