Чем отличается теодолит от нивелира?

Геодезия – что это

Геодезия — это наука, занимающаяся точным измерением земной поверхности, созданием рабочих чертежей или карт и прочими прикладными задачами. Для всех этих направлений созданы специальные разделы геодезии, но наиболее ощутимой и важной для повседневной жизни является инженерная геодезия.

Именно этот раздел занимается съемкой местности для постройки зданий и сооружений, для прокладки дорог, для определения точности проходки шахтных выработок или тоннелей. Задачи, решаемые этой отраслью, носят чисто прикладной характер, тесно соприкасающийся со строительством или картографией.

Методы геодезической науки используются при проведении «на местности» измерений, необходимых при осуществлении хозяйственно-экономической деятельности человека: строительстве, прокладки дорожной инфраструктуры, кадастровых и иных разграничений.

Что такое теодолит в геодезии и что он делает? На этот вопрос вы получите ответ далее, прочитав нашу статью.

Немного основ

Первый из рассматриваемых геодезических инструментов, широко используемый в строительных работах нивелир предназначен для определения превышения высот нескольких точек в уровне горизонтали – нивелирования.

Заливка фундамента или уровня чистого пола, укладка кирпичных или блочных стен, поклейка обоев, укладка кафельной и керамической плитки – одни из немногих ситуаций, для успешного решения которых используется построение нивелиром горизонтальной и вертикальной направляющих.

Теодолит, помимо тех же горизонтальных и вертикальных линейных замеров, дает возможность выполнить и горизонтальные/вертикальные угловые измерения – например, контроль отклонения от вертикали стены и определение деформации зданий, разметку профиля дорожного покрытия и т.д.

Описание

Теодолит представляет собой оптический прибор высокой точности, предназначенный для замера углов между выбранными точками «в поле».

Устройство нужно для того, чтобы проводить съемку и измерение как горизонтальных, так и вертикальных углов на рельефе земной поверхности, а также на промышленных и жилых конструкциях. Также он предназначен для измерения дальномерных расстояний.

Практичный и надежный, теодолит сегодня применяется в самых разных сферах хозяйственно-экономической деятельности. Им пользуются и на суше, и на воде: строители и железнодорожники, геодезисты и геологи, полярники и нефтяники. С развитием промышленности и приборостроения постоянно совершенствуется точность измерений и расширяется модельный ряд устройств: на рынке появляются приборы, удовлетворяющие самым разным запросам, как по конструктивным и функциональным особенностям, так и по цене.

В статье рассмотрим устройство инструмента, его принцип действия и применение.

Одного семейства, но разные

Первым и существенным отличием этих двух приборов будет являться более широкая возможность использования и универсальность теодолита: позволяя выполнять большее количество линейных и угловых измерений, теодолит наиболее предпочтителен при разноплановых работах и стройках. Нивелир имеет более узкую специализацию, несколько ограничивающую сферу его использования.

Вполне естественными при разных выполняемых функциях выглядят и конструктивные отличия:

  • ключевыми компонентами нивелира является визирная труба и цилиндрический уровень;
  • теодолит состоит из лимба и алидады, образующих горизонтальный круг, и вертикального круга (вертикального лимба). Двухканальная система отсчета инструмента основана на использовании микроскопа с определенной ценой деления, дополнительная (угловая) ось измерений – главное отличие теодолита от нивелира.

Принципиально разное конструктивное исполнение влечет за собой и особенности использования:

  • для определения расстояния до нужной точки поверхности с помощью нивелира дополнительно необходимо применение нивелирующей рейки (для оптического типа приборов);
  • теодолит вполне самодостаточен: по горизонтальному лимбу отсчитывают угол направления, а по закрепленному на горизонтальной оси трубы вертикальному кругу определяют угол наклона.
  • теодолит любого типа можно использовать на двух уровнях – горизонтальном и вертикальном, в то время как нивелир – только на горизонтальном.
  • И нивелиры, и теодолиты могут быть как оптическими, так и лазерными. Оба типа приборов, благодаря зрительным трубам, обеспечивают обратное изображение.

Принимая во внимание отличительные особенности нивелира от теодолита  для проведения сложных геодезических и ремонтно-строительных работ было бы удобно иметь для определенных условий измерений оба инструмента. При выборе между ними в качестве единственного следует учитывать конкретные задачи, выполнение которых предполагается.

Устройство

Конструкция теодолита состоит из базовых частей, которые усложнялись с развитием техники, оснащая его большим количеством функций. Строение инструмента:

  • Металлическую треногу с регулируемым штативом и подставкой;
  • Центровой отвес и пузырьковый цилиндрический уровень для ровной установки устройства на подставку (трегер);
  • Три выравнивающих подъемных винта трегера для горизонтирования прибора;
  • Алидаду – верхняя вращающаяся часть прибора, на которой располагаются подвижная зрительная трубка и отсчетный механизм;
  • Винты алидады – наводящий и закрепляющий;
  • Вертикальный и горизонтальный (лимб) круги, размеченные на угловые градусы;
  • Винты горизонтального круга: наводящий и закрепляющий;
  • Трубку с наводящим и закрепляющим винтами осуществляющими регулировку резкости изображения, окуляром со стороны смотрящего и объективом, обращенным к объекту наблюдения;
  • Окуляр: в него и в объектив устанавливаются линзы, с нанесенной сеткой (коллимационной плоскостью); или датчикилазер (электронная система);
  • Кремальеру – винтовой элемент для фокусировки изображения в окуляре;
  • Опоры для оси вертикального вращения трубки;
  • Отсчетное устройство – оптический микроскоп (со специальным визиром, шкаловой или штриховой линзой и специальным зеркальцем или автономным источником света для считывания показаний).
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Как своими руками сшить из портьерной ткани или других материалов покрывало на кровать в спальню?

В современных моделях могут отсутствовать некоторые составные части (например, винты или оптический визир отсчетного устройство), но, при этом, содержать в конструкции дополнительные элементы, например, фото- видеокамеру, лазерную указку, дисплей и клавишную панель настройки.

Основные части современного теодолита – алидада, зрительная труба, лимб или горизонтальный круг, подставки, цилиндрический уровень, подъемные винты и вертикальный круг.

Горизонтальный круг

Горизонтальный и вертикальный круги теодолита – основные круговые оси прибора, необходимые для замера углового наклона исследуемого объекта.

Горизонтальный круг, или лимб [в переводе с англ. кромкакайма] представляет собой кольцо из стекла, с нанесенными на него штриховыми угловыми числовыми значениями (градусы, минуты, иногда и секунды).

Шкала представляет собой полный круг от 0-го до 359-го градуса.

Шаг лимба зависит от показателя точности теодолита.

Лимб и алидада

Алидадой [от арабской транслитерации – alidade – бок, сторона] называется вся верхняя конструкционная часть теодолита. Она закрепляется на оси непосредственно над лимбом и позволяет конструкции вращаться в горизонтальной плоскости.

Алидада включает в себя колоннообразные опоры: на одной из них располагается вертикальный замерный круг, а в другую вмонтирован микроскоп отсчетного устройства, с помощью которого можно точно определить угол заданный поворотом алидады по окружности лимба. Между опорами располагается подвижный в вертикальной плоскости цилиндр трубки. Алидада и лимб закрываются герметичными кожухами из металла или высокопрочного пластика для предохранения от загрязнения и деформации.

Алидада, трубка и лимб являются ведущими подвижными элементами прибора. Алидада задает отсчет относительно исследуемых точек, после чего для фиксации системы координат кольцо лимба вращается и закрепляется винтами относительно исследуемых точек.

Поверка и юстировка

Перед началом работы большинство измерительных приборов необходимо откалибровать и убедиться, что он работает корректно, а измеряемые геометрические величины не выходят за пределы установленных погрешностей. Такая процедура называется поверкой. Если же после ее завершения обнаруживаются, что аппарат работает некорректно, необходимо произвести юстировку – то есть с помощью винтов или клавиш корректно выставить «нулевые» показатели прибора.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Пеларгония и герань: разница между растениями

Для корректной работы теодолита, при первой эксплуатации следует убедиться, что:

  • Основная вертикаль прибора расположена параллельно колоннообразным опорам и перпендикулярно горизонтальному замерному кругу и алидаде;
  • Нити в оптической сетке трубки соответственно совпадают с горизонталью (определяется горизонтальным круговым вращением с фокусом на удаленной точке) и вертикалью (определяется с помощью удаленного отвеса на нитке);
  • Визирные оси в объективах трубки совпадают и составляют точный перпендикуляр к горизонтальной оси алидады – то есть если трубку перевернуть на 180 градусов, визирная ось не сместиться ни влево, ни вправо от базового значения;
  • Ось, на которой крепится сама трубка, не имеет перекосов по высоте и составляет перпендикуляр с основной вертикальной осью прибора теодолита;
  • Горизонтальные оси на обоих объективах должны быть параллельны.

В современных приборах, корпус которых пломбируют, за соблюдение этих показателей отвечает изготовившее устройство предприятие. Если по какому-то из пунктов поверки наблюдаются расхождения, следует обратиться в специализированную мастерскую или к представителю компании-изготовителя.

Видео по теме: подготовка теодолита к работе

Базовый принцип действия прибора заключается в наведении зрительной трубки на цель, после чего, с помощью геометрической проекции наблюдаемых через объектив горизонтальной и вертикальной осей, через отсчетное устройство по лимбу возможно измерить углы отклонения каждой оси.

Для того, чтобы работать с теодолитом, от оператора требуется определенный уровень знаний в области геометрии, механики и астрономической геодезии, а также практические навыки обращения с высокоточными устройствами. Существующие в промышленности электронные приборы во многом упрощают эксплуатацию, но и в принципах их работы желательно разобраться заранее.

В упрощенном виде, процедура работы с теодолитом, не зависимо от его типа, сводится к следующим действиям:

  1. Размещение штатива и выравнивание теодолита по горизонтальной поверхности, принимаемой за линию отсчета;
  2. Наведение поочередно на две условные отметки объекта, сначала «на глаз» с помощью трубки, а затем более точно наводящими винтами;
  3. Фиксация значений расположения точек вертикальной или горизонтальной нитью на визире. Двигаться при этом нужно по часовой стрелке;
  4. Проведение расчетов на основании данных, зафиксированных на горизонтальном или вертикальном лимбе при фокусе на каждой из точек. Таким образом, будет получено нужное значение угла между прямыми, на которых расположены искомые отметки.

Для того чтобы проводить качественные замеры на местности, теодолит важно установить и привести в рабочее положение.

Для этого последовательно проводится ряд предварительных операций.

Центрирование

Это первый этап развертывания прибора, который подразумевает выбор центральной точки отсчета при проведении замеров. Когда точка определена, оператор укрепляет над ней штатив, после чего, используя оптику (центрир) или нить с грузом, закрепленную на штативе (отвес), выравнивает площадку так, чтобы она располагалась по линии центра и параллельно нити отвеса. Таким образом, размещенный на штативе теодолит не будет отклоняться по вертикальной оси.

Горизонтирование

Чем отличается теодолит от нивелира?

После того как прибор будет ровно стоять по вертикали, необходимо также произвести выравнивание по горизонтальной оси. Эта процедура называется горизонтированием и осуществляется тремя подъемными винтами горизонтальной алидады. Ориентироваться, в зависимости от модели прибора, необходимо на цилиндрический или круглый уровень алидады горизонтального круга. Оперируя винтами, оператор приводит воздушный пузырек уровня в положение 0. Допустимое отклонение не должно превышать 1 деление на уровне.

Фокусировка

После того, как теодолит выровнен и закреплен по центру точки отсчета, проводится фокусировка – настройка точности прорисовки сетки зрительной трубки и отсчетного устройства. Первая осуществляется поворотом окулярного кольца трубки до тех пор, пока нити сетки не будут видны максимально четко.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Китовые объективы 15 фото что это такое в фотоаппарате и чем он отличается от обычного

Для фокусировки второму оператору следует вращать диоптрийное кольцо на отсчетном устройстве, добиваясь четкого видения штрихов-делений на шкале микроскопа.

Как измерить углы

Измерение горизонтальных углов с использованием теодолита проходит в две или три стадии, в зависимости от типа устройства. Если используется классический теодолит, к двум измерительным добавится одна вычислительная.

Принимая, что вершиной искомого угла является установленный прибор, оператор наводит вертикальную нить сетки зрительной трубки на первую отметку и фиксирует значение на горизонтальном лимбе. В современных теодолитах с электронной «начинкой» отметка определяется на лимбе автоматически и закрепляется как 0 с помощью кнопок на панели прибора; в традиционных – отмечается оператором через окуляр отсчетного устройства и заносится в журнал измерений.

После этого по часовой стрелке трубка наводится на вторую отметку. Электронный прибор, при этом, высчитает угол сам и выведет показания на экран. При работе с традиционным устройством, оператор должен будет через микроскоп снять показания с горизонтального лимба и, путем геометрических операций, вычислит значение искомого угла.

Чем отличается теодолит от нивелира?

Измерение углов — основная функция прибора. По сути, это единственная операция, которую способен выполнять теодолит.

Прежде всего следует рассмотреть измерение горизонтальных углов теодолитом. Установленный на точку стояния (вершину измеряемого угла) и подготовленный к работе (отъюстированный) прибор наводится на точку, определяющую сторону угла.

Для этого труба от руки наводится таким образом, чтобы точка оказалась в поле зрения визира, после чего производится точная настройка при помощи настроечных винтов алидады. При этом лимб можно оставить в исходном положении или установить на нем нулевое положение, что упростит расчеты. Показания заносятся в журнал измерений.

Затем труба визируется на вторую точку подобным образом. Положение алидады укажет величину угла между первой и второй точками относительно вершины — точки стояния прибора.

Вертикальные углы измеряются подобным образом, но показания снимаются с вертикального круга теодолита. Существует два положения вертикального круга — КП и КЛ, означающие соответственно правое и левое расположение вертикального круга относительно трубы. При расчетах это следует учитывать, поскольку при множественных измерениях может случиться ошибка, способная коренным образом повлиять на результат.

Правильная эксплуатация

Не зависимо от того, какой моделью теодолита – электронной или классической, предстоит пользоваться, важно помнить, что это чувствительный прибор высокой точности, требующий аккуратного обращения и корректной эксплуатации.

Чем отличается теодолит от нивелира?

От пункта к пункту его следует перевозить в специальном, предназначенном для конкретной модели коробе или футляре, стараясь не допускать тряски и падения прибора с высоты.

Механические детали конструкции при вращении на осях или винтах должны свободно двигаться, но не должны быть разболтаны и при необходимости плотно фиксироваться во время эксплуатации устройства.

Рекомендуется также всегда внимательно следить за оптическими компонентами – окуляры и визиры необходимо беречь от пыли и грязи, и не допускать их деформации (сколы, трещины и т.п.)

Отдельное внимание уделяется штативу – при размещении следует убедиться, что тренога расположена устойчиво, а все ножки и площадка крепко зафиксированы.

Оцените статью
Экодача