Порядок измерения вертикального угла
Вертикальным углом (углом наклона) называется угол между прямой и ее проекцией на горизонтальную плоскость.
В теодолите вертикальный угол – это угол, составленный визирным лучом теодолита и горизонтальной плоскостью.
Измерение вертикальных углов или углов наклона производят с помощью вертикального круга теодолита.
Установив теодолит в рабочее положение, зрительную трубу при КЛ наводят на наблюдаемую точку.
Приводят пузырек уровня при алидаде вертикального угла, на середину и берут отсчет по вертикальному кругу. Затем трубу переводят через зенит и все действия повторяют при КП. Из двух полученных значений берется среднее арифметическое значение.
Для контроля правильности измерения вертикальных углов вычисляют место нуля.
Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу, когда визирная ось трубы горизонтальна, а пузырек уровня при алидаде находится в нульпункте.
Для оптического теодолита Т-30, у которого деления подписаны от 0 до 360 0 МО вычисляют по следующей формуле:
(при вычислении к отсчетам, меньшим 90 0 следует прибавлять 360 0 ).
А вертикальный угол вычисляем по формуле:
Для теодолита 2Т30 место нуля вертикального круга вычисляется по формуле
А вертикальный угол по формуле
Определение высоты труднодоступной точки
Для того, чтобы измерить высоту любой труднодоступной точки, теодолит устанавливают от нее на расстоянии Д, которое измеряют мерной лентой. Теодолит приводят в рабочее положение и измеряют вертикальный угол повышения V1, и положения V2 .
Из рисунка видно, что высота труднодоступной точки равна А = h1 + h2 , где
Затем все действия повторяют, установив теодолит на другую станцию.
Полученные значения высот могут отличаться на ± 10см.
Все расчеты ведутся в табличной форме, пример оформления
| № стан- ции | Точка наблю- дения | Положение вертикаль ного круга | Отсчет по вертикаль ному кругу | Угол наклона ν | Расстояние от стены до теодолита D (м ) | Превышение (м ) | Высота стены Н (м ) |
| А (Угол повышения) | КП | ||||||
| КЛ | |||||||
| В (Угол понижения) | КП | ||||||
| КЛ |
Порядок построения угла заданной величины
Углы на местности строят при помощи теодолита в следующей последовательности:
1. Над точкой теодолитного хода устанавливаем теодолит и приводим его в рабочее положение
2. Ноль лимба совмещаем с нулем алидады вращением алидады и закрепив алидаду, вращением лимба визируем зрительную трубу на смежную точку теодолитного хода. Отсчет на эту точку равен 0.
3. Открепив алидаду, зрительную трубу поворачиваем в заданном направлении до тех пор, пока не увидим на микроскопе значение заданного угла. Полученное направление закрепляем вехой.
Вопросы по первому дню практики
1. Для чего служит теодолит?
2. Назовите основные части теодолита?
3. Назовите основные винты теодолита. Для чего они служат?
4. Назовите основные оси теодолита. Где они проходят?
5. Как установить теодолит в рабочее положение?
6. Как выполнить центрирование теодолита?
7. Как привести лимб в горизонтальное положение?
8. Первая поверка теодолита. Условие, ход, исправление?
9. Вторая поверка теодолита. Условие, ход, исправление?
10. Третья поверка теодолита. Условие, ход, исправление?
11. Четвертая поверка теодолита. Условие, ход, исправление?
12. Порядок измерения горизонтального угла теодолитом?
13. Что значит измерить горизонтальный угол “полным приемом”?
14. В чем заключается контроль при измерении горизонтального угла?
15. Как узнать, что горизонтальный угол измерен правильно?
16. Что называется теодолитным ходом?
17. Какие бывают теодолитные ходы?
18. Цель проложения теодолитных ходов?
19. Перечислить полевые работы, которые необходимо выполнить при проложении теодолитного хода?
20. Перечислить камеральные работы, которые необходимо выполнить при проложении теодолитного хода?
21. Как закрепляются точки теодолитного хода на местности?
22. Назовите комплект приборов для измерения горизонтальных углов?
23. Как узнать, что углы замкнутого теодолитного хода измерены правильно?
24. Как вычисляется угловая невязка замкнутого теодолитного хода?
25. Как вычисляется допустимая угловая невязка замкнутого теодолитного хода?
26. Порядок построения угла заданной величины.
ВТОРОЙ ДЕНЬ ПРАКТИКИ
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Источник
Измерение вертикальных углов
Вертикальный угол — это плоский угол, лежащий в вертикальной плоскости. К вертикальным углам относятся угол наклона и зенитное расстояние. Угол между горизонтальной плоскостью и направлением линии местности называется углом наклона и обозначается буквой ν. Углы наклона бывают положительные и отрицательные.
Угол между вертикальным направлением и направлением линии местности называется зенитным расстоянием и обозначается буквой Z. Зенитные расстояния всегда положительные (рис.4.20).
Угол наклона и зенитное расстояние одного направления связаны соотношением:
Вертикальный круг теодолита. Вертикальный круг теодолита предназначен для измерения вертикальных углов, то-есть, углов наклона или зенитных расстояний.
Вертикальный круг большинства теодолитов устроен следующим образом: лимб вертикального круга жестко соединен с трубой (насажен на один из концов оси трубы), центр лимба совмещен с геометрической осью вращения трубы, а его плоскость перпендикулярна этой оси. Деления на лимбе наносят по разному: либо от 0o до 360o, либо от 0o до 180o в обе стороны со знаками «плюс» и «минус» или без знаков и т.д. Для отсчета по лимбу имеется алидада. Основные части алидады: отсчетное приспособление, цилиндрический уровень (или компенсатор) и микрометренный винт.
Пузырек уровня в момент отсчета приводится в нуль-пункт, то есть, ось уровня служит указателем горизонтального направления. Отсчетным индексом является нулевой штрих отсчетного приспособления. Ось уровня и линия отсчетного индекса (линия, соединяющая отсчетный индекс с центром лимба) должны быть параллельны; при выполнении этого условия линия отсчетного индекса будет горизонтальна в момент взятия отсчета по вертикальному кругу.
Взаимное положение лимба и зрительной трубы должно удовлетворять условию: визирная линия трубы и нулевой диаметр лимба должны быть параллельны.
Оба условия вместе составляют так называемое главное условие вертикального круга теодолита; оно читается так: визирная линия трубы должна занимать горизонтальное положение, когда отсчет по лимбу равен нулю и пузырек уровня находится в нульпункте. На практике оба эти условия могут не выполняться и имеет место случай, изображенный на рис.4.21-а.
Во-первых, при насаживании лимба на ось трубы между нулевым диаметром лимба и визирной линией трубы остается малый угол x. Во-вторых, линия отсчетного индекса может быть непараллельна оси уровня и между ними существует малый угол y. Таким образом, хотя отсчет по лимбу равен нулю, визирная линия трубы занимает наклонное положение, и угол наклона ее равен:
Если установить визирную линию горизонтально (рис.4.21-б), то отсчет по лимбу станет равным:
N = 360o — (x + y). (4.25)
Этот отсчет называется местом нуля вертикального круга и обозначается М0.
Таким образом, место нуля вертикального круга теодолита — это отсчет по лимбу вертикального круга при горизонтальном положении визирной линии трубы и оси уровня вертикального круга.
Для конкретного теодолита формулы для вычисления угла наклона и места нуля приводятся в паспорте. Например, для теодолитов 2Т30 и Т15 эти формулы имеют вид:
М0 = 0.5 . (NL + NR), (4.26)
Положение вертикального круга, при котором отсчет по лимбу вертикального круга равен (с точностью до M0) углу наклона, считается основным; у большинства современных теодолитов основным положением является КЛ.
Для измерения углов наклона удобно иметь М0 близким к нулю, поэтому нужно регулярно выполнять поверку места нуля, которая предусматривает следующие действия:
наведение трубы на точку при КЛ, приведение пузырька уровня в нульпункт и взятие отсчета по вертикальному кругу,
перевод трубы через зенит, наведение трубы на точку при КП, приведение пузырька уровня в нульпункт и взятие отсчета по вертикальному кругу,
вычисление по соответствующим формулам места нуля М0 и угла наклона ν.
Если М0 получается большим, то при основном положении круга нужно навести трубу на точку и микрометренным винтом алидады установить отсчет, равный углу наклона; при этом пузырек уровня отклонится от нульпункта. Исправительными винтами уровня привести пузырек в нульпункт.
Измерение расстояний
Мерные приборы
Различают непосредственное измерение расстояний и измерение расстояний с помощью специальных приборов, называемых дальномерами. Непосредственное измерение выполняют инварными проволоками, мерными лентами и рулетками.
Инварные проволоки позволяют измерять расстояние с наибольшей точностью; относительная ошибка измерения может достигать одной миллионной; это означает, что расстояние в 1 км измерено с ошибкой всего 1 мм. Инвар — это сплав, содержащий 64% железа и 36% никеля; он отличается малым коэффицентом линейного расширения α = 0.5 * 10-6 (для сравнения: сталь имеет α = 12 * 10-6).
Мерные ленты обеспечивают точность измерений около 1 / 2 000, т.е. для расстояния в 1 км ошибка может достигать 50 см. Мерная лента — это стальная лента шириной от 10 до 20 мм и толщиной 0.4 — 0.5 мм (рис.4.22). Мерные ленты имеют длину 20, 24 и 50 м. Целые метры отмечены пластинами с выбитыми на них номерами метров, полуметры отмечены круглыми заклепками, дециметры — круглыми отверстиями диаметром 2 мм.
Фактическая длина ленты или проволоки обычно отличается от ее номинальной длины на величину Δl. Фактическую длину ленты определяют, сравнивая ее с эталонной мерой. Процесс сравнения длины мерного прибора с эталоном называется компарированием, а установка, на которой производится компарирование, — компаратором.
Согласно ГОСТ 7502 — 80 допускается отклонение фактической длины новой ленты 2 мм для 20- и 30-метровых лент и 3 мм для 50-метровых. Вследствие износа фактическая длина ленты изменяется, поэтому компарирование производится каждый раз перед началом полевых работ.
Длина стальных рулеток бывает 20, 30, 50, 75 и 100 м. Точность измерения расстояния стальными рулетками зависит от методики измерений и колеблется от 1/2 000 до 1/10 000.
Измерение линий мерной лентой. Измеряют линии, последовательно укладывая мерную ленту в створе линии. Прежде чем измерять линию, ее нужно подготовить, а именно: закрепить на местности ее концевые точки и обозначить створ. Створом линии называют отвесную плоскость, проходящую через концевые точки. Для обозначения створа линию провешивают, т.е. устанавливают вехи через 50-150 м в зависимости от рельефа.
Измерение линии выполняют два человека. Они укладывают ленту в створ и считают число уложений. В комплект кроме самой ленты входят 6 или 11 шпилек и 2 проволочных кольца (рис.4.1), на которые надевают шпильки. Передний мерщик в процессе измерения линии втыкает шпильки в землю, а задний собирает их. В конце линии измеряют остаток с точностью до 1 см.
Длину линии определяют по формулам:
D’= k * ( l0 + Δl) + r + (Δl/l0) * r, (4.27)
D = D’+ D’* a * (t — tk) = D’ * [1 + a * (t — tk)];
здесь l0- номинальная длина ленты;
Δl — поправка из компарирования;
k — число уложений ленты;
r — остаток;
tk — температура компарирования;
t — температура ленты во время работы.
Длину линии обычно измеряют два раза — в прямом и обратном направлениях. Допускается расхождение между результатами двух измерений на величину:
где 1/T — относительная ошибка измерения расстояния.
Например, при 1/T = 1/2000 и длине линии 500 м расхождение между прямым и обратным измерениями не должно превышать 0.5 м.
Приведение длины линии к горизонту. Измеренная линия имеет угол наклона ν ; проекция ее на горизонтальную плоскость, называемая горизонтальным проложением линии, вычисляется по формуле:
где ΔD- поправка за приведение к горизонту. Формула для вычисления поправки ΔD выводится следующим образом. Из ΔABB’ (рис.4.23) видно, что:
ΔD = D — D * Cos ν = D * (1 — Cosν),
ΔD = 2 * D * Sin2 ν/2. (4.29)
Угол наклона линии измеряют либо теодолитом, либо специальным прибором — эклиметром. В исправном эклиметре нулевой диаметр всегда занимает горизонтальное положение. При наклоне эклиметра в прорезь виден отсчет, равный углу наклона линии. Ошибка измерения угла наклона эклиметром равна 15′- 30′.
Если линия имеет переменный угол наклона, то ее нужно разделить на части, каждая из которых имеет постоянный угол наклона, и измерить каждую часть отдельно.
Источник
Измерение вертикальных углов
Под вертикальным углом (углом наклона) понимают угол в вертикальной плоскости составленный линией горизонта. Вертикальный угол может принимать положительное и отрицательное значение в зависимости от того выше или ниже линии горизонта расположена точка визирования.
Так как линию горизонта образует ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга, то при измерении углов наклона необходимо постоянно следить за положением пузырька цилиндрического уровня. Отклонение его от нульпункта внесет адекватную погрешность в измеряемый угол наклона.
Измерение вертикальных углов выполняют с помощью вертикального круга теодолита. Устройство его такое же, как устройство горизонтального круга. У вертикального круга должно выполняться одно геометрическое условие: При горизонтальном положении визирной оси зрительной трубы и оси цилиндрического уровня отсчет по шкале вертикального круга должен быть равен нулю. Отличие отсчета от нуля называется М е с т о м н у л я вертикального круга.
Измерение вертикального угла выполняют в следующей последовательности:
· теодолит устанавливают на штатив и приводят его в рабочее положение;
· при положении зрительной трубы круг лево (КЛ) вращением наводящего винта зрительной трубы наводят среднюю нить сетки нитей на визирную цель (веху, рейку);
· убедившись, что пузырек цилиндрического уровня находится в нуль-пункте, снимают отсчет по вертикальному кругу и записывают его в журнал измерений;
· открепляют зрительную трубу и алидаду горизонтального круга, переводят зрительную трубу через зенит и снова наводят на ту же точку визирной цели;
· убедившись, что пузырек цилиндрического уровня находится в нуль-пункте, снимают отсчет по вертикальному кругу (КП) и записывают его в журнал измерений;
· при снятии отсчета по шкале ВК необходимо внимательно следить за знаком у градусных штрихов лимба. Если перед градусным штрихом стоит знак минус, то отсчет по шкале алидады следует вести от (-0).
· вычисляют место нуля (МО) и угол наклона (ν) для теодолитов 2Т30П и 4Т30П по формулам
При работе с теодолитами серии Т30 формулы вычисления МО и угла наклона выполняют по формулам:
МО = (КЛ + КП + 180°) / 2
ν = (КЛ + КП +180°) / 2
Контроль при измерении вертикальных углов осуществляется по постоянству значений МО. Колебание его не должно превышать двойной точности теодолита. Если колебания больше, то причинами этого являются:
· грубые погрешности при наведении горизонтальной нити на визирную цель;
· грубые погрешности при отсчитывании по шкале (например, игнорирование знака минус у градусного штриха лимба);
· уход пузырька цилиндрического уровня из нуль — пункта;
· ослабло крепление обоймы сетки нитей или плохо затянуты исправительные винты сетки нитей;
Таблица 7- Журнал измерения вертикальных углов
| № ст. | № точки наблюд. | отсчет | МО | Вертикальный угол ν |
| КЛ | КП | |||
| А | ||||
| В | ||||
| С |
Вопросы для самоконтроля.
1. Что такое поле зрения зрительной трубы?
2. Какие способы определения поля зрения трубы вы знаете?
3. Какие погрешности влияют на точность определения поля зрения?
4. Что такое место нуля вертикального круга?
5. Как исключить МО при измерении угла наклона?
6. Что такое угол наклона?
7. Почему при измерении угла наклона необходимо пузырек уровня удерживать в нуль-пункте?
Источник
Измерение вертикальных углов.
В точных теодолитах соосно с вертикальным кругом крепится алидада вертикального круга с отсчетным устройством и собственным уровнем или компенсатором углов наклона, его заменяющим.
В теодолитах Т30 отсчетное устройство вертикального круга укреплено неподвижно в стойке теодолита, а его уровнем служит уровень при алидаде горизонтального круга. При измерении вертикального угла пузырек уровня приводят в нульпункт подъемными винтами подставки.
Вертикальные круги разных типов теодолитов оцифрованы различно, отчего различаются формулы вычисления вертикальных углов по полученным в ходе измерений отсчетам. Рассмотрим измерение углов наклона теодолитом Т30.
Отсчет при трубе, расположенной горизонтально, и пузырьке уровня в нульпункте называется местом нуля вертикального круга (М0).
Для измерения вертикального угла наводят трубу на визирную цель при двух положениях вертикального круга (слева и справа) и, приводя каждый раз пузырек уровня в нульпункт, берут отсчеты по вертикальному кругу: Л (лево) и П (право).
Очевидно, что угол наклона равен разности отсчетов при трубе, наведенной на цель и при трубе, расположенной горизонтально. Поэтому для круга слева напишем
Аналогично, учитывая оцифровку вертикального круга Т30, где при круге справа отсчеты сопровождаются противоположным знаком (положительные углы знаком минус и наоборот), напишем
Из формул (7.1) и (7.2) находим формулы угла наклона и места нуля.
;
. (7.3).
В ряде случаев, определяя углы наклона, ограничиваются измерениями при одном положении вертикального круга (слева или справа). Тогда пользуются формулой (7.1) или (7.2), для чего предварительно необходимо определить место нуля, измерив какой-нибудь угол при двух положениях вертикального круга и вычислив место нуля по формуле (7.3).
Вычисления по формулам (7.1) — (7.2) упрощаются, когда М0=0. Поэтому, если место нуля велико, его исправляют. При круге слева и пузырьке уровня в нульпункте наводят трубу на точку, по которой определяли место нуля. Вращением наводящего винта трубы устанавливают на вертикальном круге отсчет, равный углу наклона n. При этом изображение точки сместится из центра сетки нитей. Действуя вертикальными исправительными винтами сетки нитей, смещают сетку так, чтобы изображение точки оказалось в центре сетки. Учитывая что теперь труба наведена на точку с углом наклона n, и отсчет по вертикальному кругу равен Л = n из равенства (7.1) видим, что место нуля стало равно нулю М0 = 0.
Источник