После того, как человек начал строить, требования, предъявляемые к качеству построек со временем все увеличивались, и для их удовлетворения строителям приходилось и приходится до сих пор производить множество различных измерений. Эти измерения позволяют определить, где в проведенных работах были допущены неточности, и какие работы следует продвигать дальше. В наше время для проведения этих замеров используют геодезические приборы. Это довольно большая группа измерительных инструментов, каждый из которых создан для одного из типов измерений. Но существуют и многопрофильные приборы, имеющие более широкий спектр возможностей. Так, если сравнить нивелир и теодолит, то прибором с узкой специализацией будет нивелир, а теодолит будет являться более универсальным.

На строительных площадках используется для определения разницы в высоте нескольких точек, то есть для горизонтальной нивелировки. Он является просто незаменимым при большом количестве производимых работ. Без нивелира не обходится заливка фундамента и планировка строительной площади, кладка стен из блоков и кирпича, и других работ, требующих определения горизонтали. Наиболее современные, лазерные нивелиры, применяются и для проведения замеров внутри помещений, при отделочных работах, и имеют более широкий набор функций, которые могут облегчить проведение измерений и обработку полученных данных.

Отличаясь от нивелира, теодолит является более универсальным прибором. Так же, как и нивелир, он может проводить горизонтальную нивелировку, но, в дополнение, с помощью теодолита можно произвести замеры и вертикальных углов, что нивелир сделать не может. Эта отличительная черта делает теодолит очень удобным при работах, требующих проведения перпендикуляра к горизонту. Без теодолита не могут проводиться такие работы, как устройство колонн, монтаж металлоконструкций, создание кровель и многие другие. Теодолит наиболее предпочтителен при начале больших разноплановых строек, где приходится делать множество замеров в различных направлениях.

Похожие материалы:

Расстановка мебели в спальне начинается с кровати...

Статья о теодолите, описание геодезического прибора, характеристики теодолита и несколько приемов работы с теодолитом.

Измерять вертикальные и горизонтальные углы можно прибором теодолит, устройство которого состоит из таких элементов:

Горизонтального круга, который, в свою очередь, включает в себя два независимых круга - алидады - отсчетного устройства;

Лимба с делениями и зрительной трубы, одним своим концом зафиксированной с вертикальным кругом и способной вращаться вокруг вертикальной оси.

Применение и его особенности

В основном теодолит применяется в геодезии, строительстве, астрономии. И даже появление оборудования, позволяющего получать максимально точные результаты не позволяет специалистам отказаться от его использования. Помощь теодолита, позволяющего получить довольно точные результаты, незаменима при разметке профилей дорожного полотна, контуров строений, расстояний между объектами и пространственных углов между ними. Иногда теодолиты используются в лесном хозяйстве, мелиорации. Особая роль отводится прибору при проведении оценки состояния старых строений: он позволяет выявить возможную деформацию строения, а также влияние на данный разрушительный процесс как веса здания, так и природный явлений.

Теодолит - один из первых приборов, с которым строители, а до них и геодезисты, приходят на строительную площадку. На начальной стадии ведения работ и возведения фундамента, он используется для определения рельефа, оценки его наклона. Именно при помощи теодолита гарантируется строгая вертикаль высотных конструкций.

Теодолиты незаменимы для выполнения расчетов и различных измерений при строительстве туннелей, шахт, мостов и т.д. Современные устройства с лазерным лучом могут использоваться даже в условиях слабой освещенности, позволяют в более краткие сроки провести целый комплекс самых разных измерений с высокой точностью результата.

Устройство и его характеристики

Цилиндрический уровень и верньеры теодолита используются для приведения оси алидады в вертикальное положение, в тоже время лимб устанавливается в горизонтальное. Всего в приборе используются два вида винтов: закрепительные или зажимные, наводящие или микрометренные. И именно для соединения неподвижный частей теодолита с подвижными и используются закрепительные винты. А наводящие винты обеспечивают плавное вращение скрепленным им частям прибора.

В теодолитах используются чаще всего астрономические зрительные трубки, с помощью которых получают перевернутое (или обратное) изображение. В приборах нового поколения на место им иногда приходят трубки прямого изображения - земные. Зрительная трубка характеризуется следующими параметрами:

Полем зрения;

Разрешающей способностью;

Увеличением;

Относительной яркостью.

Как проводятся измерения с использованием теодолита

За положение плоскостей и осей прибора отвечают уровни: круглый - для обычной установки, а цилиндрический, в виде стеклянной трубки в форме бочкообразного сосуда внутри, служит для точной. Для цилиндрического уровня используется такая характеристика как пузырек. Для цилиндрических уровней нормой является пузырек размером в треть трубки, при условии температуры окружающей среды 20°C. Для измерения длины пузырька используется шкала, нанесенная на уровень, одно деление которой составляет 2 мм.

Ноль пункт или середина уровня, не указывается, но его легко найти по симметрично расположенным штрихам шкалы в обе стороны от центра. Ноль пункт служит и для определения оси уровня: касательная, которая проходит через него по длине уровня и служит для этого. Совпадение с ноль-пунктом середины пузырька показывает горизонтальное положение теодолита, а если пузырек смещается на деление, наклоняется и ось уровня на соответствующий угол, величина которого является ценой деления. Следовательно, более точным является тот прибор, у которого цена деления уровня меньше.

Для отсчетов служат микроскопы (шкаловой или штриховой), а также оптический микрометр, но до начала отсчета определяется цена деления лимба.

Классификация, основные моменты

Несмотря на то что устройство теодолита принципиально не отличается друг от друга, они вполне поддаются классификации. За основу классификации принимаются следующие параметры:

Точность;

Конструктивные особенности;

Способы отсчетов по лимбу;

Предназначение.

По первому параметру, например, теодолиты бывают высокоточные, точные и технические, а по своей конструкции - простыми и повторительными. Повторительные теодолиты отличаются от простых следующей особенностью: возможностью совместного и/или раздельного вращения. Такая конструкция позволяет измерять угол неоднократно, методом откладывания на лимбе нескольких его значений.

Кроме того, теодолиты бывают механическими и электронными. У первых используется оптический метод для проведения измерений, а у электронных устройств - лазер.

Так как теодолит является сложным техническим устройством это накладывает некоторые требования в уходе и подготовке к работе. До того, как приступить к измерениям, кроме общего осмотра состояния прибора в целом, необходимо проверить ампулы уровней и, особенно, его оптические поверхности. Далее проводится оценка качества вращения алидады, отсчетных, зажимных устройств, окуляров и, конечно, зрительной трубки.

Как и многие измерительные устройства или приборы, теодолиту необходимо регулярное проведение поверок, целью которых является соответствие в нем точного взаиморасположение всех осей.

Эксплуатация теодолита также имеет некоторые особенности и ограничения. Он не должен подвергаться влиянию прямых солнечных лучей или атмосферных осадков. При резкой смене температурного режима, рекомендуется некоторое время поддержать устройство в футляре с целью стабилизации температуры. Если прибор необходимо перенести на какое-то расстояние, то следует делать исключительно в вертикальном положении и предварительно следует проверить правильность и надежность его фиксации в футляре. Так как прибор требует периодической чистки, то эту работу следует выполнять после того, как освоены определенные знания и особенно навыки для этого. В ином случае - лучше доверить эту работу специалистам.

Некоторые приемы при работе с теодолитом

С помощью теодолита даже неспециалисту вполне возможно выполнить простые измерения, но выполнение сложных требует специальных знаний, а иногда и дополнительного оборудования для проведения исследований и получения максимально точных результатов.

Целью измерений, проводимых с помощью теодолита, является получение неизвестных данных высот или координат, а в качестве исходных данных для этого используются значения и данные об известных координатах и точках. Естественно, сначала прибор должен быть установлен в рабочее состояние на специальном штативе прямо над точкой, данные о которой известны. Далее выполняется так называемое центрирование устройства, заключающееся в том, чтобы устройство над точкой было установлено строго по горизонтали.

Следующий шаг - непосредственное выполнение измерений и получение результатов. Рекомендуется, для полного исключения ошибки, измерения и вычисления выполнять несколько раз и выводить среднеарифметическое значение.

В зависимости от стоящих задач, выбирается и способ съемки теодолитом: метод створов и перпендикуляров (является основным в строительстве, особенно на этапе планирования территории) и полярный.

Современные работы по ремонту и строительству не обходятся без применения точных приборов для измерения — нивелиров. С их помощью измеряют разницу в высоте между точками пространства, которые являются отдаленными друг от друга. При этом оба прибора дают обратное изображение благодаря зрительным трубам.

Теодолит измеряет вертикальные и горизонтальные углы, а нивелир позволяет установить точное местоположение объекта в пространстве.

Этот измерительный процесс именуется нивелированием. Оно может быть гидростатическим, барометрическим, тригонометрическим и геометрическим.

Главное отличие теодолита от нивелира

Вернуться к оглавлению

Основные отличия при использовании оптических измерительных приборов

Основные элементы управления нивелира.

Широкое применение лазерного измерительного оборудования в строительстве не позволяет обеспечить окончательную победу над теодолитами и нивелирами, которые имели всегда традиционное применение при проведении геодезических работ. В чем состоит разница между исследуемыми приборами?

Какое влияние оказывает погрешность на точность измерений? Имеются ли специальные ограничения, которые переступать не следует? Как правильно учитывать высоту рельефа для построения карт местности? На эти вопросы можно ответить, зная отличительные особенности теодолита и нивелира.

Теодолит является прибором, позволяющим измерить как горизонтальные, так и вертикальные углы. Инструмент позволяет с высокой точностью определять величины измеряемых углов между разными точками пространства. Важность привязки зданий к определенным точкам связана с замерами углов между ними в пространстве. С учетом полученных результатов можно сделать разметку контура зданий, профиля дороги и других величин, определяемых за счет точного измерения результата.

Производимые измерения с помощью оптического теодолита подразделяются на 3 класса. Сюда можно отнести такие виды прибора, как:

1. Точные оптические теодолиты, которые обеспечивают погрешность в пределах 2-5 секунд, такие модели являются наиболее ходовыми при проведении строительных работ.
2. Прецизионные, которые помогают обеспечить погрешность в интервале 1 секунды.
3. Технические оптические теодолиты с погрешностью, достигающей 1 минуты.

Они применяются в сфере мелиорации, в лесотехнике и других местах, при исследовании которых не потребуется проведение измерений с высокой точностью. С помощью прецизионных теодолитов можно отследить деформацию зданий, которая происходит с течением времени в зависимости от влияния природных условий и собственного веса строительных объектов.

Вернуться к оглавлению

Качественное проведение измерений приборами

Элементы управления теодолитом.

Профессионалы в области строительства применяют высокие требования к качеству строительных объектов, которые всегда увеличивались со временем. Чтобы удовлетворять всем необходимым требованиям возведения строений, строители должны осуществлять множество разных измерений, позволяющих определять допущенные неточности в процессе проведения работ. Это позволяет продвинуть весь процесс строительства дальше с учетом всех ошибок, которые будут своевременно исправлены.

Качественное проведение всех замеров требует использования геодезических приборов, входящих в довольно большую группу измерительных инструментов. Определенный измерительный инструмент создан для выполнения конкретных измерений. Вместе с тем различают приборы для измерений, которые являются многопрофильными с широким спектром возможностей.

Если сравнивать два устройства для проведения специальных замеров, то применение теодолита связано с выполнением наиболее универсальных измерений в сравнении с нивелиром, специализация которого является более узкой. Несмотря на это, оба вида измерительных приборов имеют широкую сферу применения.

Для теодолита свойственна двухканальная оптическая система, обеспечивающая механизму максимально независимую и надежную систему, связанную с построением изображения 2-х кругов, которые находятся в плоскости одной шкалы. Система отсчета теодолита связана с использованием микроскопа, который имеет определенную цену деления. Для разделения кругов теодолита предусмотрены одинарные штрихи.

Вернуться к оглавлению

Какими нивелирами пользуются для проведения геодезических работ?

Для разного типа измерений пользуются различными видами нивелиров, которые отличает вид инструмента и принцип его действия. Используют лазерные и цифровые нивелиры, которые являются электронными. Применение таких приборов, как оптические нивелиры, позволяет осуществлять процесс геометрического нивелирования.

Измерительный инструмент имеет зрительную трубу вместе с окуляром. Для крепления трубы используют специальную подставку с опорной площадкой, а также систему винтов, которая позволяет осуществлять вращение нивелира в стороны в горизонтальной плоскости.

Укрепить оптический нивелир можно с помощью подъемных винтов, позволяющих придать инструменту необходимое рабочее положение. Производить движение по горизонтали при взятии необходимой точки отсчета можно за счет применения элевационного винта. Чтобы удержать визирную ось, которая является горизонтальной, в нивелире предусмотрен автоматический компенсатор, позволяющий увеличивать не только скорость, с которой производится процесс замеров, но и их точность.

Использование геодезического прибора, которым может являться и электронный нивелир, позволяет получить более точные измерения. Наличие программного обеспечения прибора связано с возможностью проведения оперативной обработки полученных измерений, что производится с максимальной точностью. Запоминающее устройство помогает фиксировать все полученные значения замеров.

Вернуться к оглавлению

Характеристики конструкции лазерного нивелира

Схема измерения нивелиром.

Сегодня в строительстве широко применяют лазерные нивелиры, конструктивные особенности которых связаны с простотой в использовании данных инструментов. Принцип действия оптических, лазерных или электронных нивелиров отличается, что зависит от механизмов инструментов. Например, для конструкции лазерного нивелира характерно наличие лазерного излучателя, подающего лазерный луч в пространство при наличии оптической призмы.

Лазерные лучи, которые исходят из нивелира, приводят к образованию в открытом пространстве двух плоскостей, расположенных перпендикулярно, которые пересекаются между собой. Если на них ориентироваться, то можно производить выравнивание различных поверхностей (стен, пола, дверных проемов). Работа таких нивелиров позволяет называть их позиционными либо статичными.

Выделяют лазерные нивелиры ротационного типа. Они отличаются ускоренными темпами работы за счет встроенного электродвигателя, который позволяет приводить во вращение на 360° лазерный излучатель.

Роль призмы в таких приборах выполняют фокусирующие линзы, создающие точку во внешнем открытом пространстве, которая является различимой невооруженным глазом. Данная точка превращается в линию, представляющую собой идеальную прямую. Этот вид нивелиров используют с целью проведения ремонтно-отделочных работ, связанных с поклейкой на стены обоев, укладкой плитки, устройством плинтусов и т.д.

Вернуться к оглавлению

Какие конструктивные особенности имеет теодолит

Схема устройства теодолита.

Теодолит является прибором, позволяющим измерять на местности горизонтальные и вертикальные углы. Первые теодолиты имели линейку, которая помещалась на самом острие иглы в центре угломерного круга. Вращение линейки на острие иглы напоминало движение стрелки компаса.

Линейка имела специальные вырезы, через которые были протянуты нити, играющие роль отчетных индексов. Угломерный круг в центре совмещался с вершиной измеряемого угла, после чего он надежно закреплялся.

Затем первая сторона угла совмещалась с линейкой, которую поворачивали, беря во внимание отсчет №1 согласно шкале, которую имел угломерный круг. Вторую сторону угла затем совмещали с линейкой, отмечая отсчет №2. Далее находили разность между значениями отсчетов №2 и №1, а результат равнялся величине угла. Подвижную линейку называли алидадой, а слово «лимба» являлось названием угломерного круга. Чтобы совместить линейку и стороны угла, использовались визиры, которые были еще на примитивном уровне.

Вернуться к оглавлению

Приспособления, входящие в состав конструкции теодолита

Схема измерения вертикального угла теодолитом.

Для современных теодолитов характерны те же принципы работы и названия элементов конструкции. Идея измерений углов связана с наличием зрительной трубы, совмещающей алидаду и стороны угла. Труба должна приводиться во вращение не только по высоте, но и по азимуту.

Прибор имеет приспособление по шкале лимба, которое позволяет делать отсчет. Для конструкции теодолита предусмотрен прочный кожух из металла. Чтобы алидада с лимбой приводились в плавное вращение, предусмотрена система осей.

Процесс движения по кругу данных элементов регулируется с помощью зажимных наводящих винтов. Чтобы установить теодолит на поверхности земли, используют специальный штатив. Предусмотрен и оптический центрир (нитяной овес), позволяющий совместить отвесную линию и центр лимба.

Стороны угла при его измерении должны быть спроектированы на плоскости лимба вертикальной плоскостью, которая является подвижной и носит название коллимационной. В ее образовании участвует визирная ось зрительной трубы, когда происходит ее вращение вокруг собственной оси.

Теодолит имеет, в свою очередь, горизонтальную и вертикальную нити, расположенные по диаметрам. Благодаря этим нитям осуществляется визирование. При расположении двух горизонтальных нитей на равном расстоянии от нити простого креста, которая является горизонтальной, их называют дальномерными.

Вернуться к оглавлению

Различия в устройствах теодолита и нивелира

Основные отличия измерительных приборов нивелира и теодолита связаны с устройством их механизмов.

Схема элементов оптического нивелира.

Различия инструментов можно отметить в наличии двухканальной системы отсчета у теодолита и измерительной рейки со штрихами у нивелира. В первом случае оптическая система предполагает наличие микроскопа, имеющего определенную цену деления. С помощью нанесенных на рейку нивелира штрихов делают замеры в метрах, сантиметрах, миллиметрах.

Теодолит в силу своей универсальности имеет совершенную систему отсчета, связанную с цифровой индексацией, поэтому промышленной отраслью налажен выпуск различных модифицированных устройств. Современное устройство теодолита отличается от базовой модели присутствием компенсатора, отвечающего за оперативную установку дополнительной возможности визирования.

В отличие от нивелира, теодолит любой конструкции может применяться сразу на двух уровнях. Не только на горизонтальном уровне, как нивелир, но и на вертикальном. Развитие приборостроения предполагает освоение производства теодолитов, которых отличают технические характеристики более высокого уровня, что относится и к их эксплуатационным свойствам.

Сфера применения теодолита является более широкой, чем нивелира, благодаря возможности проведения точных исследований и расчетов. Если сравнивать два вида приборов, то для определенного класса используемого нивелира предусмотрены конкретные требования.

Вернуться к оглавлению

Условия для качественного применения теодолита и нивелира

Пример таблицы учета теодолитной съемки.

Геодезисты предпочитают иметь сразу два прибора для проведения исследовательских работ, каждый из которых является удобным для определенных условий измерений. На практике планируется применять усовершенствованную запись, которая будет уже не схематичной, как до нивелира.

Через несколько лет теодолит, без которого нельзя обходиться в геодезии, будет иметь высокооснащенную конструкцию. Например, появится возможность использовать в приборе специальные искательные круги.

Если геодезистам приходится вести работу на открытом пространстве, то может оказаться не таким удобным, как проведение измерений с помощью теодолита. Это связано с тем, что при ярком и неоднородном освещении лазерный луч нивелира можно не заметить. В целом для полевых условий проведения измерений традиционный теодолит является более полезным оптическим устройством, которому не требуются батарейки или аккумулятор для работы.

Зрительные трубы теодолитов бывают оснащены сетками нитей четырех видов. Точка пересечения нитей сетки и оптический центр объектива носит название визирной оси трубы. Изготовление прибора связано с установкой перпендикулярно его вертикальной оси, которая является главной. При точной установке вертикальной оси любой поворот зрительной трубы, которая закрепляется в нулевой позиции, положение визирной оси должно быть связано с горизонтальной плоскостью. Данное свойство нивелира является основным, поскольку его труба может иметь только нулевое положение.

Страница 1 из 2

В полевой археологической практике применяются нивелир и теодолит — инструменты со зрительными трубами, дающими обратное изображение. В окуляре зрительной трубы видна сетка нитей, иногда очень сложная. Горизонтальная и вертикальная нити, расположенные по диаметрам, служат для визирования; две горизонтальные нити, расположенные на определенном и равном расстоянии от горизонтальной нити простого креста, являются дальномерными. Кроме того, в; зрительных трубах встречаются сетки нитей еще четырех видов. Прямая, соединяющая пересечение нитей сетки с оптическим центром объектива, называется визирной осью трубы. При изготовлении прибора плоскость визирной оси устанавливают перпендикулярно его главной вертикальной оси. Таким образом, при работе прибора, если главная вертикальная ось установлена точно, при любом, повороте зрительной трубы, закрепленной в нулевом положении, ее визирная ось должна лежать в горизонтальной плоскости. Это основное свойство нивелира, труба которого не имеет другого положения, кроме нулевого.

При установке штатив теодолита нужно центрировать. Для этого к становому винту прикрепляется отвес и штатив устанавливается так, чтобы отвес оказался вблизи центра колышка, отмечающего точку стояния теодолита. Регулировку сначала производят сдвиганием или раздвиганием ножек штатива, затем закрепляют баранчики и производят более точную регулировку, нажимая ногой на выступ нужной ножки.

Устанавливают штатив нивелира на глаз, без отвеса. При этом следят, чтобы его головка находилась в более или менее горизонтальном положении.

После установки штатива вынимают из коробки теодолит или нивелир, ставят его концами подъемных винтов в специальные выемки на головке штатива, вывинчивают на одинаковую высоту подъемные винты и закрепляют прибор на штативе становым винтом.

Дальнейшая установка нивелира и теодолита состоит в приведении главной вертикальной оси прибора в отвесное положение, что достигается с помощью подъемных винтов и уровней.

При установке нивелира сначала нажимом на выступы ножек штатива приводят в центральное положение круглый уровень, а затем зрительную трубу поворачивают параллельно линии двух подъемных винтов и, вращая их одновременно в разные стороны, пузырек уровня, прикрепленного в зрительной трубе, приводится в среднее положение. Затем, повернув трубу параллельно линии двух других винтов, снова выводят уровень в среднее положение. Прибор считается установленным, если при любом повороте зрительной трубы пузырек ее уровня не выходит из этого положения.

Нивелирование (или горизонтирование) теодолита заключается в приведении оси вращения прибора в отвесное положение. Его выполняют в следующей последовательности:

устанавливают цилиндрический уровень алидады горизонтального круга параллельно двум подъёмным винтам подставки, поворачивая верхнюю часть теодолита. Вращая винты в разные стороны, приводят пузырёк уровня на середину;

поворачивают верхнюю часть теодолита на 90 0 и, вращая третий подъёмный винт, приводят пузырёк уровня на середину.

Указанные действия повторяют до тех пор, пока в любом положении алидады пузырёк уровня не будет отклоняться от середины более, чем на одно деление.

Примечание. Если не удаётся отгоризонтировать теодолит, необходимо выполнить поверку и юстировку цилиндрического уровня. Методика этой поверки и юстировки приводится ниже.

Задание 3. Забить в землю колышек, отметить карандашом на его верхнем торце точку, отцентрировать и отгоризонтировать теодолит. Изучить и законспектировать в тетради для лабораторных работ правила установки теодолита в рабочее положение.

1.4 Поверки теодолита

До начала работы с теодолитом внешним осмотром проверяют его устойчивость на штативе, плавность хода подъемных и наводящих винтов, а также прочность фиксации вращающихся частей закрепительными винтами. Чтобы обеспечить ожидаемую точность измерения углов, перед началом работы необходимо убедиться в исправности теодолита. Для чего выполняются его поверки и юстировка. В процессе поверок устанавливается соответствие взаимного расположения осей и плоскостей прибора с его геометрической схемой.

Юстировка (исправление) имеет целью исправить взаимное расположение деталей прибора после его поверки с помощью исправительных винтов в полевых условиях. В ряде случаев неисправность прибора устраняется только в заводских условиях.

Схема расположения осей теодолита показана на рисунке 1.5, где ZZ " - ось вращения прибора (основная ось); НН" - ось вращения зрительной трубы; UU  - ось цилиндрического уровня алидады горизонтального круга; WW  - визирная ось.

При работе с теодолитом измерения выполняют при двух положениях вертикального круга относительно окуляра зрительной трубы: круг право – КП и круг лево – КЛ. На рисунке 1.5 теодолит показан в положении круг лево (КЛ). Для контроля соб­людения геометрических условий систематически выполняются по­верки теодолита.

1.4.1 Поверка цилиндрического уровня алидады горизонтального круга

Условие. Ось цилиндрического уровня алидады UU  должна быть перпендикулярна оси ZZ " вращения прибора (рис. 1.5).

Выполнение. Вращением алидады устанавливают уровень параллельно двум подъемным винтам и, вращая винты в противоположные стороны, приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду на 180°.

Допуск. Если пузырек уровня отклонится от нульпункта не более чем на половину деления, то условие вы­полнено.

Исправление. При невыполнении условия необходимо с помощью исправительных винтов уровня переместить пузырек по направлению к нуль-пункту на половину отклонения. Установку пу­зырька на середину ампулы осуществляют затем вращением подъемных вин­тов.

После исправления поверку необходимо повторить.