что такое горизонтальный угол в геодезии

Измерение горизонтального угла

В зависимости от конструкции приборов, условий измерений и предъявляемых к ним требований применяются следующие способы измерения горизонтальных углов:

1. Способ приемов (способ отдельного угла) – для измерения отдельных углов при проложении теодолитных ходов, выносе проектов в натуру и т.д.

2. Способ круговых приемов – для измерения углов из одной точки между тремя направлениями и более в сетях триангуляции и полигонометрии 2 и более низких классов (разрядов).

3. Способ повторений – для измерения углов, когда необходимо повысить точность окончательного результата измерения путем ослабления влияния погрешностей отсчитывания; используется при работе с техническими повторительными теодолитами.

В геодезии измеряют правые или левые по ходу горизонтальные углы.

Рис. 7. Левые и правые горизонтальные углы

Порядок измерения горизонтального угла способом приемов

В вершине измеряемого угла С (рис. 7) устанавливают теодолит и приводят его в рабочее положение, а на правой а и левой в точках устанавливают вехи. Вехи устанавливают обычно за точками вдоль измеряемых на­правлений с точностью ±5 мм и по возможности вертикально. Крест сетки нитей трубы при измерении горизонтальных углов на­водят на основание вехи, чтобы избежать ошибок за ее наклон.

Для исключения грубых ошибок и повышения точности измерений угла его значение получают из двух полуприемов: при круге право (КП) и при круге лево (КЛ). (Положение, при котором вертикальный круг находится справа от наблюдателя, смотрящего в окуляр, «круг право»).

Первый полуприем. Измерения начинают при КП. Для измерения угла закрепляют лимб, открепляют алидаду и трубу и наводят зрительную трубу по оптическому визиру на правую (заднюю) точку. Затем закрепляют зажимные винты алидады и трубы и отфокусировав зрительную трубу (кремальерой) по предмету, выполняют точное визирование с помощью наводящих винтов трубы и алидады. Осветив зеркалом, поле зрения отсчетного микроскопа, берут отсчет а по горизонтальному кругу и записывают его в журнал (табл. 1).

Второй полуприем. Открепляют лимб и смещают его примерно на 90º, закрепляют лимб. Затем открепляют алидаду и поворачивают ее на 180º, а зрительную трубу переводят через зенит и при другом круге (КЛ) повторяют измерения. Вычисляют значение угла при КЛ.

Примечание: В случае если отсчет на правую (заднюю) точку меньше отсчета на левую (переднюю) точку, то при вычислении угла к нему прибавляют 360º.

Контроль. Расхождение результатов измерений по первому и второму полуприемам не должно превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита

Если расхождение допустимо, то за окончательный результат принимают среднее значение угла

Примечание: измерение и вычисление левого по ходу горизонтального угла производится в аналогичной последовательности с той лишь разницей, что левый по ходу угол в каждом полуприеме рассчитывается как разность отсчетов на левую (переднюю) и правую (заднюю) точки, β= в- а.

Все вычисления в полевом журнале вплоть до вывода среднего значения угла выполняются до снятия теодолита со станции.

Наиболее благоприятным временем для измерения углов являются периоды спокойных изображений: утром до 10 ч и с 15 ч до наступления сумерек.

Ошибки измерения углов складываются из ошибок за центрирование теодолита, за установку визирных знаков, из ошибок отсчета по горизонтальному кругу и ошибок визирования.

Измерение вертикального угла

В геодезии углы наклона линий в зависимости от их расположения относительно линии горизонта могут быть положительными и отрицательными.

При измерении вертикальных углов, так же как и горизонтальных, приходится наводить крест сетки нитей на визирные знаки. Обычно эти знаки представляют собой переносные или постоянные вехи, на которых отмечена точка визирования.

Теодолит устанавливают над точкой, приводят в рабочее положение и приступают к измерениям.

Визируют на точку при КЛ и берут отсчет по вертикальному кругу, который записывают в журнал измерений (табл. 2). Для исключения влияния МО вертикального круга измерения повторяют при втором положении круга (КП).

МО – это угол, обусловленный непараллельностью нулевого диаметра алидады и оси цилиндрического уровня, т.е. линии горизонта.

Далее вычисляют МО и угол наклона ν.

Значение угла наклона линии визирования и МО рассчитывают в зависимости от типа применяемого теодолита по следующим формулам

Правильность измерения вертикальных углов на станции контролируется постоянством МО, колебания которого в процессе измерений не должны превышать двойной точности отсчетного устройства.

Изменение места нуля может происходить от неточного выведения пузырька уровня на середину, от неточного наведения горизонтальной нити на визирный знак и от ошибок в отсчетах. Непостоянство места нуля вызывается также тем, что исправительные винты уровня или нитей недостаточно затянуты или лимб нежестко скреплен с осью вращения трубы. Эти причины должны быть устранены тщательной подготовкой теодолита к измерениям.

Источник

Тема: Общие сведения по геодезии. Предмет геодезии

1. Что такое геодезия

_______ Геодезия – это наука об измерениях на земной поверхности, выполняемых для изучения общей фигуры Земли, для составления планов и карт, для решения инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

_______ В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных научных дисциплин: высшую геодезию, топографию, инженерную геодезию, аэрофотогеодезию, картографию и космическую геодезию.

_______ Высшая геодезия занимается определением фигуры и размеров всей Земли и значительных ее частей.

_______ Топография занимается измерением и изображением на планах и картах земной поверхности.

_______ Инженерная геодезия занимается вопросами геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, при монтаже оборудования, при наблюдениях за вертикальными и горизонтальными смещениями инженерных сооружений и технологического оборудования.

_______ Аэрофотогеодезия занимается изучением методов и средств создания топографических карт и планов по материалам фотографирования Земли.

_______ Картография занимается изучением методов составления, издания и использования карт.

_______ Космическая геодезия занимается обработкой измерений, полученных при помощи искусственных спутников Земли, орбитальных станций и межпланетных кораблей.

_______ Геодезия имеет тесную связь с другими научными дисциплинами: математикой, астрономией, физикой, механикой, автоматикой, электроникой, географией, фотографией и черчением.

2. Предмет геодезии. Понятие о форме и размерах Земли

_______ Геоид – это геометрическое тело, ограниченное уровенной поверхностью.

_______ Уровенная поверхность – поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах, которые находятся в спокойном состоянии, продолженная под материками.

3. Способы изображения земной поверхности. Метод проекций в геодезии

_______ При изучении действительной поверхности Земли точки местности проецируют отвесными линиями на поверхность земного эллипсоида. Так как уровенная поверхность радиусом до 20 км может быть заменена плоскостью, при относительно небольших площадях, точки местности проецируют на горизонтальную плоскость. Положение полученных проекций точек может быть определено координатами.

_______ В результате перенесения точек на плоскость длины линий заменяют их горизонтальными проекциями, называемыми горизонтальными проложениями ; пространственные углы заменяются плоскими, и вся фигура заменяется проекцией на горизонтальную плоскость (рис. 2).

4. Системы координат, принятые в геодезии

_______ В геодезии применяются следующие системы координат:
• Географическая система координат,
• Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера,
• Полярная система координат.

4.1. Географические координаты

_______ С помощью географических координат, то есть широт ( φ ) и долгот ( λ ), определяют положение точки относительно экватора и начального меридиана.

_______ Широтой (φ) точки называется угол, составленный отвесной линией в данной точке и плоскостью экватора.

_______ Долготой (λ) точки называется двугранный угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью начального меридиана.

4.2. Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера

_______ Изображение осевого меридиана принимается за ось абсцисс (x), изображение экватора – за ось ординат (y). За начало координат принимают точку пересечения осевого меридиана с экватором.

Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера

_______ Зная географические координаты точки земной поверхности, можно вычислить зональные прямоугольные координаты, и, наоборот.

4.3. Полярная система координат

_______ В полярной системе координат используются полярные углы и расстояния. Подробнее эта система будет рассмотрена в последующих лекциях.

5. Системы высот, принятые в геодезии

_______ Абсолютная высота – длина перпендикуляра, опущенного из точки на уровенную поверхность, принятую за начало отсчета (поверхность эллипсоида).

6. Ориентирование линий

_______ Ориентировать линию – значит определить ее направление относительно исходного меридиана.

_______ Азимуты изменяются от 0º до 360º.

_______ Азимут одной и той же линии в разных ее точках различен. Меридианы разных точек не параллельны между собой, так как они сходятся в точках полюсов. Отсюда азимут линии в разных ее точках имеет разное значение. Угол между направлениями двух меридианов называется сближением меридианов и обозначается γ.

_______ Для перехода от магнитного азимута к истинному надо знать величину и название склонения магнитной стрелки δ. Склонение магнитной стрелки указывается в зарамочном оформлении листа топографической карты.

_______ Дирекционным углом называется горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии ему параллельной по часовой стрелке до направления данной линии. Обозначается буквой α.

_______ Дирекционные углы бывают прямыми и обратными (рис.10).

_______ Обратный дирекционный угол вычисляется по формуле:

_______ Румбом называется острый угол, отсчитываемый от ближайшего направления осевого меридиана (северного или южного) до данной линии (r).
Румб всегда сопровождается названием четверти, в которой расположена линия (рис. 11).

7. Съемки

_______ Для составления планов и карт необходимо на местности производить геодезические измерения. Комплекс таких измерений называется съемкой.

Источник

Теодолитные работы ч.1

Авторы: Синицын Д.А., Сергеев Д.А., Канькова И.Е., Григорьев Д.О.
Автор идеи: Канд. Пед. наук,
Солнышкова О.В.

ИЗУЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ТЕОДОЛИТА

На подставке (1) с тремя подъёмными винтами (9) крепится угломерный круг (2), называемый лимбом, на котором нанесены деления от 0 до 360 о с возрастанием отсчётов по ходу часовой стрелки.

На колонках алидады (4) крепится зрительная труба(5), которая может вращаться вокруг оси вращения трубы НН1. На одном из концов оси вращения зрительной трубы расположен вертикальный круг, состоящий из лимба (6) и алидады (7). Вертикальный круг предназначен для измерения углов наклона. При наблюдении в зрительную трубу наблюдатель смотрит в окуляр (11), противоположная часть трубы (10) называется объективом. В окуляре имеется нарезанная на стекле сетка нитей.

Зрительная труба может быть повернута вокруг своей оси вращения. Поворот зрительной трубы на 180 o называется переводом зрительной трубы через зенит. При расположении наблюдателя со стороны окуляра вертикальный круг находиться справа или слева от нее.

Рис.2. Общий вид теодолита 2 Т30

Рис. 3. Исправительные винты сетки нитей и крепежные винты зрительной трубы. Оптический визир

ЦЕНА ДЕЛЕНИЯ ЛИМБА И ТОЧНОСТЬ ОТСЧИТЫВАНИЯ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНОМУ И ВЕРТИКАЛЬНОМУ КРУГУ

Теодолит 2Т30 имеет шкаловой отсчётный микроскоп. В верхней части поля зрения микроскопа, обозначенного буквой В (рис. 4), видны штрихи лимба вертикального круга, а в нижней части поля зрения, обозначенного буквой Г, видны штрихи лимба горизонтального круга.

Рис. 4. Поле зрения отсчётного микроскопа теодолита 2Т30
отсчёт по вертикальному кругу: +1 о 36,0′;
отсчёт по горизонтальному кругу 8 о 03,5′.

Отсчёт по горизонтальному кругу проводится в следующем порядке: сначала считывается с лимба число градусов (по штриху лимба, попадающему на отсчётную шкалу), затем по отсчётной шкале берется отсчёт с точностью 0.1 деления шкалы, что соответствует 0.5′. Таким образом, точность отсчитывания по шкалам горизонтального и вертикального кругов составляет t = 0.5′.
Индексом для отсчитывания минут служит штрих градусного деления лимба, находящийся на отсчётной шкале. На рис. 4 отсчёт по горизонтальному кругу равен 125 о 06,0′.

При отсчитывании по вертикальному кругу различают два вида отсчётов. Если вертикальный круг находится справа от зрительной трубы (при расположении наблюдателя со стороны окуляра), то такой отсчёт называется отсчётом при «круге право» (КП). Если же вертикальный круг находится слева от зрительной трубы (при расположении наблюдателя со стороны окуляра), то такой отсчёт называется отсчётом при «круге лево» (КЛ).

ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКИ ТЕОДОЛИТА 2Т30

Для исключения возникновения условий, порождающих приборные ошибки, должны производиться поверки и юстировки (исправления) геодезических приборов.

Поверками геодезических приборов называется обследование приборов, устанавливающее выполнение конструктивных и геометрических требований к положению отдельных осей и блоков приборов. Поверки выполнения геометрических требований к положению отдельных осей теодолита состоят в проверке взаимной параллельности или взаимной перпендикулярности соответствующих пар осей прибора. У теодолитов 2Т30 и 2Т30П вышеуказанные требования проверяются для 4-х пар таких осей.

Геометрическое условие 1-й поверки:

ОСЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО УРОВНЯ ДОЛЖНА БЫТЬ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНА К ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ ВРАЩЕНИЯ ПРИБОРА.

Проверка выполнения условия:

Порядок исправления (юстировка):

При отклонении более чем на одно деление исправительными винтами цилиндрического уровня пузырёк перемещают к середине ампулы на половину дуги отклонения; на вторую половину дуги отклонения пузырёк уровня перемещают при помощи тех же подъёмных винтов. Для контроля поверку повторяют.

Прежде чем делать другие поверки, приводят плоскость лимба в горизонтальное положение (ось вращения прибора в вертикальное положение). Для этого устанавливают уровень параллельно двум подъёмным винтами с их помощью приводят пузырек уровня на середину. Поворачивают алидаду на 90 o и третьим подъёмным винтом приводят пузырёк уровня в нульпункт. После приведения плоскости лимба в горизонтальное положение, при вращении алидады вокруг основной оси прибора, пузырёк уровня не должен отклоняться от нульпункта более чем на одно деление.

Геометрическое условие 2-й поверки:

ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ НИТЬ СЕТКИ НИТЕЙ ДОЛЖНА БЫТЬ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНА К ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ ВРАЩЕНИЯ ПРИБОРА, А ВЕРТИКАЛЬНАЯ НИТЬ СЕТКИ НИТЕЙ ДОЛЖНА НАХОДИТЬСЯ В ПЛОСКОСТИ, ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЙ К ОСИ ВРАЩЕНИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ.

Проверка выполнений условия:

Вертикальную нить сетки нитей наводят на нить отвеса. Если вертикальная нить будет совпадать с нитью отвеса, условие выполнено.

Порядок исправления (юстировка):

При отклонении вертикальной нити сетки нитей от нити отвеса отвёрткой ослабляют 4 крепёжных винта окуляра, расположенные под колпачком 12 (рис. 4). Затем поворачивают окулярную часть трубы до совмещения (или до параллельного положения) видимых в окуляр вертикальной нити отвеса и нити сетки, после чего винты вновь закрепляют. Поверку повторяют.

Геометрическое условие 3-й поверки:

ВИЗИРНАЯ ОСЬ ЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ ДОЛЖНА БЫТЬ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНА К ОСИ ВРАЩЕНИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ.

Проверка выполнений условия:

Угол С между визирной осью и перпендикуляром к оси вращения трубы (рис. 5) называется коллимационной ошибкой.
Для выявления коллимационной ошибки выбирают удалённую, хорошо видимую точку, расположенную так, чтобы линия визирования была примерно горизонтальна. Наводят пересечение сетки нитей на эту точку визирования и производят отсчёт по горизонтальному кругу. Например, при КЛ отсчёт равен 18 o 30,0′ (КЛ = 18 o 30,0′). Переводят трубу через зенит, открепляют алидаду, наводят пересечение сетки нитей на ту же точку визирования при «круге право» и производят отсчёт. Например, КП = 198 o 36,0′.

Величину коллимационной ошибки С вычисляют по формуле:

Допускаемое отклонение от требования к выполнению условия:
Коллимационная ошибка С не должна превышать двойную точность отсчёта по шкале прибора.
Рассчитаем коллимационную ошибку С для 2-х пар значений.

Условие не выполняется.

Порядок исправления (юстировка):

Вычисляют исправленный отсчёт по горизонтальному кругу, в котором число градусов берется из последнего отсчёта, а количество минут вычисляется как среднее арифметическое из числа минут обоих отсчетов.
В первом примере исправленный отсчёт будет равен:

Этот отсчёт наводящим винтом алидады устанавливают на горизонтальном круге. Пересечение сетки нитей сойдёт с точки визирования, на которую до этого была наведена точка пересечения сетки нитей. Следует переместить сетку нитей так, чтобы перекрестие сетки нитей вновь установилось на точку визирования. Для этого используются 4 исправительных винта с отверстиями для шпильки. Исправительные винты расположены под колпачком 12 (рис. 4). Шпилькой ослабляют вертикальные винты и боковыми винтами перемещают сетку нитей до того, пока перекрестие сетки не встанет на точку визирования. Вертикальные винты вновь затягивают и поверку повторяют.

Примечание. Значения углов, полученных как среднее из результатов измерений при двух положениях зрительной трубы (КП и КЛ), свободны от влияния коллимационной ошибки.

Геометрическое условие 4-й поверки:

ОСЬ ВРАЩЕНИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ ДОЛЖНА БЫТЬ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНА К ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ ВРАЩЕНИЯ ТЕОДОЛИТА.

Проверка выполнений условия:

Порядок исправления (юстировка):

Если это условие не выполняется, то следует провести исправление прибора в мастерской.

УСТАНОВКА ПРИБОРА В РАБОЧЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Перед измерением горизонтального угла теодолит устанавливается в рабочее положение. Точка установки прибора называется станцией.
Установка теодолита в рабочее положение складывается из:
а) центрирования теодолита, заключающегося в установке центра лимба над вершиной измеряемого угла с помощью нитяного отвеса;
б) приведение плоскости лимба в горизонтальное положение с помощью уровня горизонтального круга и подъёмных винтов;
в) установка зрительной трубы для наблюдения по глазу и по предмету.
Установка трубы по глазу производится вращением диоптрийного кольца окуляра до наилучшей видимости сетки нитей, при этом труба должна быть наведена на светлый фон.
Установка трубы по предмету производится с помощью кремальеры, вращая которую добиваются чёткого изображения предмета в поле зрения трубы.

ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ

Измерение горизонтального угла

Измерение угла выполняется способом приёмов. При закреплённом лимбе, открепив закрепительный винт алидады, поворачивают алидаду, приблизительно наводят зрительную трубу (с учётом возрастания отсчётов по лимбу по ходу часовой стрелки) на правую точку 1 (рис. 6).

Зажимают закрепительные винты алидады и зрительной трубы и окончательное наведение точки пересечения сетки нитей на точку местности выполняют с помощью наводящих винтов алидады и зрительной трубы. После этого производят отсчёт по горизонтальному кругу. Отсчёт записывается в журнал (табл. 1).

Контроль: если расхождение значений угла в полу приёмах более двойной точности отсчитывания, т.е. более 1? для теодолитов 2Т30 и 2Т30П, запись в журнале зачёркивается, отсчёт на лимбе сбивается и измерения повторяются.

Измерение угла наклона

Углом наклона визирной оси называется угол, составленный линией визирования с горизонтальной плоскостью, проходящей через ось вращения зрительной трубы (рис. 7).

Перед измерением угла наклона теодолит устанавливают в рабочее положение и наводят среднюю горизонтальную нить сетки на точку, например, при КП. Если при этом пузырёк уровня отойдёт от середины, то его необходимо установить на середину подъёмным винтом, расположенным по направлению линии визирования, и затем проверить наведение горизонтальной линии на точку. Перед отсчётом горизонтальная нить должна быть наведена на точку местности, а пузырёк уровня должен быть в нуль-пункте. Производят отсчёт по вертикальному кругу и записывают его в журнал (табл. 2).

Переводят трубу через зенит и аналогичные действия выполняют при другом положении вертикального круга при КЛ. Отсчёт записывают в журнал. Затем вычисляют место нуля (МО) вертикального круга.

Местом нуля (МО) называется отсчёт по вертикальному кругу, когда визирная ось зрительной трубы горизонтальна, а пузырёк уровня находится в нуль-пункте.

Место нуля (МО) и угол наклона вычисляются по следующим формулам:

Контроль: правильностью измерения вертикальных углов служит постоянство МО, колебание которого не должно превышать двойной точности отсчёта по шкале прибора, т.е. 1′ (для теодолитов 2Т30 и 2Т30П).

Источник