Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов

При геодезических работах широко применяются приборы для измерения горизонтальных и вертикальных углов любой величины.

Когда требуется измерить угол на точке местности, то обычно два пункта визирования не находятся в горизонтальной плоскости, проходящей через точку стояния прибора. В геодезии же используются горизонтальные углы, представляющие собой проекции двугранных углов местности на горизонтальную плоскость.

Пусть на местности имеются точки А, В и С (рис. 78), расположенные на разных высотах. Необходимо измерить горизонтальный угол при вершине В. Горизонтальным углом будет угол аЪс=в, образованный проекциями Ъа и Ъе сторон двугранного угла АВС на горизонтальную плоскость Следовательно, горизонтальный угол в есть линейный угол двугранного угла между отвесными проектирующими плоскостями Р и Р_ь проходящими соответственно через стороны ВА и ВС угла на местности. Горизонтальному углу в будет равен всякий другой угол, вершина которого находится в любой точке отвесного ребра ВЪ двугранного угла АВС, а стороны лежат в плоскости, параллельной горизонтальной плоскости

Если в точке Ь' представить горизонтально расположенный градуированный круг, центр которого лежит на отвесном ребре ВЪ, то на нем можно отметить дугу а'с', заключенную между сторонами двугранного угла. Эта дуга, являясь мерой центрального угла а'Ъ'с', будет также мерой и равного ему угла аЪс= в.

Следовательно, для измерения горизонтальных углов на местности угломерный прибор должен иметь в своей конструкции градуированный горизонтальный круг, называемый лимбом, и подвижную визирную

(коллимационную) ПЛОСКОСТЬ,

вращающуюся вокруг отвесной оси 2,2,, служащей осью прибора. Последовательно совмещая с помощью визирного приспособления

коллимационную плоскость со сторонами двугранного угла, путем взятия отсчетов по лимбу на нем можно отметить начало и конец дуги а'с'. Если деления круга оцифрованы по часовой стрелке, то угол в оопределится как разность отсчетов по лимбу а' и с', т. е. в =а—с'.

Рис.78 Принцип измерения углов

Изложенный геометрический принцип измерения горизонтального угла осуществляется в угломерном приборе - теодолите.

Вертикальные углы направлений на точку визирования лежат в вертикальной плоскости. Если вертикальные углы отсчитываются от отвесной оси ЪЪ до направлений на точки А и С (см. рис. 78), то углы 2г и 2₂ называются зенитными расстояниями. При отсчете вертикальных углов от горизонтальных проекций линий до их направлений на местности получают углы наклона и У₂.

§ 49. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕОДОЛИТОВ

Существующие типы теодолитов различаются по точности, виду отсчетных устройств, конструкции системы вертикальных осей горизонтального круга и назначению.

В зависимости от точности измерения горизонтальных углов в соответствии с ГОСТ 10529-86 теодолиты могут быть разделены на 3 типа:

1. Высокоточные Т1, предназначенные для измерения углов в триангуляции и полигонометрии 1 и 2 классов.

2. Точные Т2 - для измерения углов в триангуляции и полигонометрии 3 и 4 классов; Т5 - для измерения углов в триангуляционных сетях и полигонометрии 1 и 2 разрядов и производства маркшейдерских работ на поверхности.

3. Технические Т15, Т30 и Т60 - для измерения углов в теодолитных и тахеометрических ходах и съемочных сетях, а также для выполнения маркшейдерских работ на поверхности и в подземных выработках.

В условных обозначениях теодолитов цифра означает среднюю квадратическую погрешность измерения горизонтального угла одним приемом в секундах; для теодолита Т5 тр =5", для Т30 тр =30" и т. д.

По виду отсчетных устройств различают верньерные и оптические теодолиты. Отсчетные устройства в виде верньеров используются в теодолитах с металлическими кругами (ТТ-50, Т-5, ТГ-5 и др.). Теодолиты со стеклянными угломерными кругами и оптическими отсчетными устройствами

называются оптическими; в них с помощью оптической системы изображения горизонтального и вертикального кругов передаются в поле зрения специального микроскопа.

В настоящее время промышленностью выпускаются только оптические теодолиты. Выпуск теодолитов с металлическими кругами и верньерами прекращен. В последние годы взамен теодолитов серии Т налажен выпуск более совершенных теодолитов унифицированной серии 2Т, 3Т. По конструкции системы вертикальных осей горизонтального круга теодолиты подразделяются на неповторительные и повторительные.

У неповторительных теодолитов лимбы наглухо закреплены с подставкой.. Повторительные теодолиты имеют специальную повторительную систему осей лимба и алидады, позволяющую лимбу совместно с алидадой вращаться вокруг своей оси. Такой теодолит позволяет поочередным вращением алидады несколько раз откладывать (повторять) на лимбе величину измеряемого горизонтального угла, что повышает точность измерений.

По назначению различают следующие типы теодолитов.

1. Собственно теодолиты - предназначены для измерения горизонтальных и вертикальных

углов.

2. Тахеометры - предназначены для измерения горизонтальных и вертикальных углов и определения расстояний при помощи нитяного дальномера или оптическими дальномерными насадками, что позволяет, выполнять с их помощью тахеометрическую съемку. Все технические теодолиты (Т15, 2Т30, Т60 и др.) являются тахеометрами.

3. Теодолиты специального назначения: астрономические теодолиты (АУ2"/10", АУ2"/2") - предназначены для определения широты, долготы и азимутов из астрономических наблюдений; маркшейдерские теодолиты (Т15М, Т30М, 2Т30М); теодолит-нивелир (ТН) - имеет цилиндрический уровень при зрительной трубе и может быть использован для производства геометрического нивелирования; теодолит проектировочный (ТТП) - имеет в комплекте накладной уровень, окулярную насадку, дальномерный комплект, буссоль и оптический центрир, применяется для строительных разбивок; специализированные теодолиты-гиротеодолиты, фототеодолиты, лазерные теодолиты, кодовые теодолиты и др.

В инженерной практике наибольшее распространение получили оптические теодолиты типов2 Т30, Т15,Т5,2Т5К.