Гранит и камень
Проведение съемок при помощи теодолита и нивелира
Основы работы с геодезическими приборами
Съемка при помощи теодолита
Установка прибора
Перед началом теодолитной съемки, прибор необходимо установить строго над вершиной измеряемого угла, над опорной точкой, с которой проводят измерения. При подземных маркшейдерских съемках иногда устанавливают теодолит под опорной точкой.
Высота расположения оптической трубы прибора должна находиться на уровне глаз.
Прибор устанавливают по оптическому или нитяному отвесу, сначала грубо, «на глаз» перемещая штатив, затем, при помощи перемещения по горизонтальной платформе уточняют положение над вершиной угла (опорной точкой).
Вертикальное положение оси вращения теодолита выполняется при помощи цилиндрического уровня.
После закрепления прибора проверяют правильность установки, вращая теодолит в горизонтальной плоскости и наблюдая за положением пузырька цилиндрического уровня.
Отклонение не должно превышать одно деление шкалы.
Установка оптической трубы должна позволять четко видеть шкалу сетки нитей и наблюдаемый объект съемки. Штрихи лимба и шкала отсчетного микроскопа также должны быть четко видны.
Измерение угла
Отпускают алидаду и отводят ее влево на 30-40 град., затем обратным вращением наводят на визирную точку первого направления так, чтобы она оказалась справа от бисектора (в поле зрения оптической трубы). Алидаду закрепляют.
Ввинчиванием наводящего винта алидады бисектор наводят на визирную точку и снимают показание с оптического микрометра.
Отпускают винт крепления алидады и наводят на вторую визирную точку, затем снимают показание, следуя тем же шагам, что и при наведении на первую точку.
Далее проводят второй этап съемки, снижающий погрешности, появляющиеся в результате неточной установки теодолита.
Оптическую трубу переводят через зенит в противоположное направление, и по часовой стрелке поворачивают к второй точке измеряемого угла, предварительно отведя алидаду на 30-40 град. влево.
Наводящим винтом наводят бисектор на визирную точку и снимают показания оптического микрометра.
По часовой стрелке наводят алидаду на первую визирную точку и вновь снимают показания микрометра.
В случае если теодолит оснащен окулярным микрометром вместо оптического, результаты измерений повторяют трижды.
На этом практическая часть съемки угла завершена, приступают к вычислениям среднего результата измерений первого и второго этапов, что позволяет уменьшить погрешности съемки.
Расхождение в измерениях угла, полученных в дублирующих съемках не должно превышать двойную точность отсчетного устройства (для теодолита Т30 эта погрешность составляет 1′).
Для измерения вертикальных углов используют вертикальный круг теодолита.
Измерение магнитных азимутов
Теодолит приводится в рабочее состояние, на конце алидады закрепляется буссоль.
Вращая алидаду на горизонтальном круге устанавливается нулевой значение. После этого закрепительный винт алидады закручивается, а винт лимба ослабляется и вращением алидады стрелка бруссоли приводится в равновесие со штрихами-индексами, при этом объектив трубы и северная стрелка бруссоли должны совпадать по направлению. Винт лимба закрепляется.
После выполнении этих операций горизонтальный круг оказывается сориентирован по магнитному меридиану Земли.
Затем, вращением алидады, зрительная труба наводится на визирную точку и снимается отсчет по горизонтальному кругу.
Полученный таким образом отсчет и является магнитным азимутом визирной точки.
Измерение расстояния
Пример:
l’ = 1240 мм, l’’ = 1483 мм, тогда:
l=1483-1240=243 мм
L = 243 х 100 = 24.3 м
При проведении съемки углов теодолитом возникают погрешности, вызываемые различными причинами: ошибка прибора, влияния внешней среды и человеческий фактор.
Приборные ошибки зависят от качества изготовления и класса точности применяемого теодолита, а также его технического состояния. Чаще всего они возникают при плохой калибровке шкал, в том числе лимбовых и оптических, остаточных погрешностей регулировки и юстировки прибора, температурных деформаций в самом приборе и т.д.
Ошибки из-за негативного влияния внешней среды вызываются оптической рефракцией, искажением оптических изображений из-за перемещения слоев воздуха и т. п.
Человеческий фактор влияет на аккуратность установки прибора, выполнения технологии измерений и съема показаний с прибора, а также подсчет результатов измерений.
На результаты маркшейдерских съемок техническим теодолитом погрешности, вызываемые воздействием внешней среды, не оказывают существенного влияния, поскольку допускаемая погрешность крупномасштабных съемок выше, чем при точных мелкомасштабных съемках.
Использование нивелиров
Нивелиры используют для определения разности высот между двумя точками на местности. Различают следующие способы нивелирования: геометрическое, тригонометрическое и гидростатическое.
Геометрическое нивелирование производится с помощью прибора нивелира и рейки. Прибор устанавливают строго вертикально над опорной точкой, при этом ось оптической трубы нивелира является горизонталью. У второй точки выставляют рейку. Разница высот (превышение) между точками определяется, как разность отсчетов по рейке. Недостаток этого метода проявляется при измерении превышений, имеющих размеры больше, чем длина рейки. При этом приходится переставлять прибор, точность измерений падает.
Тригонометрическое нивелирование также производится с использованием нивелира. Превышение между точками в этом случае определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками с помощью тригонометрических расчетов.
При помощи тригонометрического нивелирования можно измерить превышение любой высоты между взаимно видимыми точками, однако его точность ограничена влиянием на измерение вертикальных углов оптического преломления и уклонений отвесных линий, особенно проявляющихся в горной местности. Тем не менее этот метод определения превышений чаще всего применяется на практике, как наиболее универсальный.
При тригонометрическом нивелировании сначала определяется расстояние от нивелира до первой точки при помощи дальномерной сетки и рейки. Для этого вычисляется угол между горизонталью и произвольным отрезком на рейке. Путем несложных тригонометрических подсчетов (зная углы и длину одной из сторон – отрезок рейки), вычисляют расстояние.
Затем наводят оптическую трубу на вторую точку и замеряют угол между горизонталью и этой точкой. Рейка в измерениях на втором этапе не нужна.
Зная горизонтальное расстояние до первой точки, а также углы полученного прямоугольного треугольника, легко вычислить противоположный катет, величина которого и является превышением.
Измерения углов и длин теодолитом 2Т30
3. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ И ДЛИН ТЕОДОЛИТОМ
Цель работы — закрепление знаний по устройству теодолита, назначению элементов его конструкции и овладение методикой измерения горизонтальных и вертикальных углов, а также длин линий при помощи теодолита.
3.1. Измерение горизонтальных углов способом приемов
При измерении горизонтального угла способом приемов принята следующая методика:
1) В вершине измеряемого угла устанавливают и центрируют теодолит (точность центрирования 
3 мм). На концах сторон измеряемого угла устанавливают вехи (рис. 4), обязательно строго в створе наблюдаемых сторон, т.е. на линиях, соединяющих наблюдаемые точки с вершиной измеряемого угла,
2) Для удобства последующих вычислений вращением верхней части теодолита устанавливают отсчет, близкий к 0°. Для фиксации этого отсчета плавно нажимают на горизонтальный рычаг повторительного устройства (защелки) до щелчка фиксатора. Лимб скреплен с алидадой.
3) Трубу наводят на веху, установленную в точке. А (см. рис. 4). После грубой наводки горизонтальный круг закрепляют винтом 1, а точное совмещение вертикальной нити сетки с нижней частью вехи выполняют наводящим винтом 2.
Разъединяют лимб с алидадой легким нажатием пальца на фиксатор в горизонтальном направлении. После этого лимб остается неподвижным при движении алидады. Однако при разъединении лимба с алидадой возможно смещение сетки нитей трубы наблюдаемого предмета, которое необходимо устранить вращением наводящего винта 2. Производят отсчет по горизонтальному кругу 
и записывают его в журнал (табл. 1).
4) Открепив алидаду, визируют на веху, установленную в конечной точке В, после чего алидаду закрепляют и более точную наводку выполняют наводящим винтом алидады.
5) По лимбу горизонтального круга берут отсчет 
и записывают его в журнал. На этом заканчивается первый полуприем измерения горизонтального угла.
— 
= 69° 27′ — 0° 01 
= 69° 26′
7) Для повышения точности измерения угла выполняют второй полуприем. Для этого трубу переводят через зенит. Открепив алидаду, визируют на веху в точке А, после чего производят отсчет 
по лимбу и записывают его в журнал.
— = 249° 28′ — 180° 01 = 69° 27′.
Два полуприема составляют один прием.
9) Если расхождение между значениями 
и 
угла из двух полуприемов не превышает 1′, то вычисляют окончательное значение угла β, измеренного одним приёмом:
В противном случае проверяют правильность установки теодолита и повторяют измерение угла.
10) Для контроля правильности измерений рекомендуется измерить угол 
дополняющий угол 
до 360°. Последний измеряют, как правило, одним полуприемом, т.е. выполняют действия, аналогичные тем, которые описаны в п. 2-6. Отличие состоит лишь в том, что при измерении дополняющего угла точка В становится начальной, а точка А — конечной.
В табл. 1 приведен образец записи результатов измерения угла способом приемов в типовом журнале измерения углов.
3.2. Измерение вертикальных углов
Вертикальным углом, или углом наклона линии, называется угол, заключенный между линией визирования и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Сущность измерения вертикального угла заключается в последовательном визировании на выбранную точку при двух положениях вертикального круга (КЛ или КП) и взятии отсчетов по лимбу вертикального круга при каждом визировании.
При измерении угла наклона стороны теодолитного хода необходимо, чтобы линия визирования была параллельна линии, соединяющей вершины данной стороны. Для этого устанавливают теодолит над одной из вершин стороны, измеряют высоту инструмента, устанавливают на другой вершине стороны веху и откладывают на ней высоту инструмента, закрепив ее какой-либо меткой, например, яркой ленточкой. В дальнейшем визируют уже на эту метку.
Для измерения вертикальных углов принята следующая методика:
1) При необходимости вращением подъемных винтов подставки теодолита уточняют положение круга.
2) При «круге лево» зрительную трубу приближенно наводят на наблюдаемую точку, закрепляют трубу и производят точное совмещение горизонтальной нити сетки с наблюдаемой точкой при помощи заводящего винта трубы.
Берут отсчет КЛ по лимбу вертикального круга и записывают его в журнал (см. табл. 1).
Открепив трубу, переводят ее через зенит и при «круге право» приближенно наводят ее на наблюдаемую точку, после чего трубу закрепляют.
При необходимости подъемными винтами вновь уточняют положение пузырька уровня при алидаде горизонтального круга.
Наводящим винтом трубы точно совмещают горизонтальную нить сетки с наблюдаемой точкой, берут отсчет КП по лимбу вертикального круга и записывают его в журнал (см. табл. 1).
Определяют значение угла наклона 
и место нуля МО по следующим формулам:
;
;
;
При вычислении углов наклона по этим формулам к величинам КЛ, КП и МО, меньшим 90°, необходимо прибавить 360°.
В табл. 1 приведен образец записи результатов измерения вертикальных углов в типовом журнале.
3.3. Измерение расстояний теодолитом
Измерение расстояний выполняется при помощи нитяного дальномера теодолита и нивелирной рейки.
Нитяной дальномер представлен в виде коротких горизонтальных штрихов, нанесенных на сетке нитей на равных расстояниях по обе стороны от средней горизонтальной нити сетки (рис. 5).
Для измерения расстояний теодолитом принята следующая методика:
1) На одной из вершин измеряемой стороны устанавливают и центрируют теодолит, измеряют высоту инструмента, а на другой вершине устанавливают нивелирную рейку. 
Зрительную трубу наводят на нивелирную рейку, совмещая горизонтальную нить сетки с отсчетом, равным высоте инструмента.
3) По верхнему и нижнему дальномерным штрихам сетки берут отсчеты 
и 
нивелирной рейке.
4) Горизонтальное расстояние до точки установки рейки определяют по формуле:
),
где K — коэффициент дальномера, K = 100; 
— угол наклона визирного луча;
— приближенное значение наклонной длины измеряемой стороны.
Для примера определения L возьмем значения отсчетов и (см. рис. 5).
= 0966 мм; = 1164 мм;
L = 100 (1164 — 966) = 19800 мм = 19, 8 м.
=1000 мм; =1198 мм;
L = 100 (1198 — 1000) = 19800 мм = 19, 8 м.
В среднем точность измерения расстояний с помощью нитяного дальномера теодолита и нивелирной рейки составляет 1:300 измеряемой длины.
