Как используется теодолит — особенности, способы измерений, полезные советы

Многим приходилось наблюдать, как работают геодезисты — один стоит с рейкой, второй смотрит в окуляр небольшого оптического прибора на треноге. Это теодолит, основной инструмент для различных топографических, геодезических или маркшейдерских измерений. Он дает весьма точные показания и может быть использован для съемки местности в разных целях — в картографии, строительстве, при обследовании зданий на предмет осадочных процессов и т. д.

На заметку! Возможностей у теодолита много, но работать с ним умеют лишь единицы — люди, прошедшие специальную подготовку. Рассмотрим устройство и принцип работы инструмента внимательнее.

Назначение прибора

Несмотря на большие возможности, основным назначением теодолита является измерение вертикальных и горизонтальных углов. Центром их является сам инструмент, а сторонами — прямые линии между двумя точками (или плоскостями). Соответственно, теодолит может работать в режиме нивелира (измерение вертикальных углов), или в режиме горизонтального угломера. Кроме этого, с помощью теодолита определяют расстояние до заданной точки (дальномер), и магнитный азимут (угол относительно направления север-юг).

Разновидности

Существует масса разновидностей теодолита:

• кинотеодолит. Разновидность инструмента, оснащенная фото- или кинокамерой. Обладает способность производить измерения объектов в динамике;
• гиротеодолит. Прибор, оснащенный гирокомпасом и способный производить измерения без привязки к контрольным точкам;
• тахеометр. Модификация теодолита, предназначенная для определения углов и расстояний. Работает на принципе отражения лазерного луча от заданной точки и сравнения результатов с контрольной точкой.

Все эти инструменты созданы на базе теодолита. Они обладают своими возможностями, но базовые функции у них одни и те же, разница лишь в способах получения результатов.

Кроме этого, теодолиты условно делятся на группы по назначению:

• маркшейдерские;
• геодезические;
• астрономические.

По степени точности:

• технические;
• точные;
• высокоточные.

По конструкции:

• простые;
• повторительные.

Устройство, принцип работы

Конструкция теодолита представлена несколькими основными элементами:

• визирная труба. Это оптический элемент, посредством которого производится наблюдение за точками или объектами в ходе измерений;
• горизонтальный и вертикальный измерительные круги, разделенные на градусы;
• элементы настройки положения — центрир, настроечные винты, кремальера;
• тренога, или штатив — подставка, обеспечивающая неподвижность инструмента, а также точность его расположения.

Визир установлен и жестко закреплен на вращающейся верхней части прибора. Горизонтальный круг теодолита состоит из двух элементов:

• лимб. Круговая стеклянная или металлическая шкала, разделенная на градусы. Располагается на неподвижной нижней части теодолита (треноге);
• алидада. Это измерительный круг, вращающийся вместе с визиром.

Особенности, настройки

Существует такое понятие, как геометрические условия прибора. Основным его правилом является перпендикулярность всех осей инструмента относительно друг друга, а также вертикали и горизонтали. Если какая-то ось смещена, получить точные измерения не удастся. Поэтому перед началом работы прибор устанавливают — с помощью собственного отвеса и пузырькового уровня настраивают его положение. После установки производят настройку теодолита, в ходе которой проверяется точность соблюдения геометрических условий.

Если обнаруживаются отклонения или неточности, производится юстировка — исправление обнаруженных недостатков. Все недочеты можно без проблем исправить, используя настроечные винты. Они регулируют горизонтальное и вертикальное положение инструмента, а также позволяют установить его в соответствии с заданными пространственными координатами.

На заметку! Порядок проведения юстировки прибора довольно сложен и состоит из нескольких этапов. Проверяют соотношение горизонтальной и вертикальной осей. Если взглянуть в визирную трубу, можно увидеть в ней разметку — вертикальную и горизонтальную нити, а также сетку, определяющую отклонение точки относительно контрольных точек.

Настройка заключается в приведении нитей к идеальному состоянию. Например, вертикаль поверяют по отвесной линии, размещенной в некотором отдалении от теодолита (5-10 м). Настройка инструмента проходит в три основных этапа:

• центровка. Теодолит устанавливают на точку так, чтобы отвес треноги указывал не нее с максимальной точностью. Положение регулируют с помощью центрира;
• настройка горизонтали. Устанавливают сам прибор, добиваясь горизонтального положения лимба. Контролируют его с помощью пузырькового уровня. После этого сразу проверяют и настраивают положение алидады;
• производят фокусировку визирной трубы, добиваясь максимальной четкости нитей и сетки.

Эта последовательность всегда одинакова. Ее выполняют после каждой перестановки инструмента, приводя его в полностью идеальное состояние. Настройка занимает некоторое время, но без нее получить точные и корректные результаты не удастся.

Порядок работы

Работа с инструментом представляет собой определенный порядок действий. Нарушать его нельзя, так как от этого будет зависеть точность полученных данных.

Процесс производится поэтапно:

• установка на точку, калибровка;
• определение точек, подлежащих анализу;
• наведение на выбранные точки;
• когда первая точка совмещается с вертикальной нитью, считывают показатели горизонтального круга и заносят из в журнал;
• фиксатор ослабляют, инструмент поворачивают по часовой стрелке ко второй точке. Совмещают ее с вертикальной нитью и тоже заносят полученный результат в журнал;
• после этого делают второй заход — изменяют положение круга и повторяют измерения. Полученные данные с каждого этапа складывают и делят пополам, получая среднее арифметическое.

Для работы с инструментом в режиме нивелира используют рейку с нанесенными на нее сантиметровыми делениями. Помощник устанавливает и удерживает рейку в заданной точке, инструмент наводится на нее, считывается показатель по вертикальному кругу. Затем подобным образом обследуют другие точки. Полученные данные позволяют определить уклон, соответствие горизонтали, перепады высот и другие показатели рельефа или конструкций.

Поверка

Как любой точный измерительный прибор, теодолит периодически проходит поверку — испытания точности и работоспособности. Это серьезная процедура, определенная техническими нормами и условиями. Интервал поверок зависит от типа и модели теодолита. Как правило, он указывается в паспорте инструмента.

Процедура проходит поэтапно:

• проверяют состояние прибора, наличие механических повреждений или дефектов оптики. Осматривают и обнаруживают сколы, царапины, вмятины на корпусе и, в особенности, на круговых шкалах. Кроме этого, проверяют состояние резьб настроечных и юстировочных винтов;
• проверка работоспособности оптики теодолита;
• анализ точности и стабильности настройки геометрических условий;
• проверка уровня алидады, обследование точности работы;
• измерение коллимационной погрешности (отклонение от горизонтали);
• проверка длины деталей штатива (должна быть одинаковой);
• положение нитей визира, точность и качество их фокусировки.

Выявленные дефекты устраняют в ходе юстировки. Если они не поддаются исправлению, инструмент отправляют на ремонт или бракуют. Поскольку для выполнения поверки требуется специализированное лабораторное оборудование, право на выполнение процедуры имеют только сертифицированные метрологические организации.

Вопросы и ответы

У неподготовленных пользователей в ходе знакомства с теодолитом возникает масса вопросов. Рассмотрим самые частые из них.

Также читайте: Сварочный стол своими руками — материалы, порядок сборки, полезные советы. Помимо того, вас могут заинтересовать виды сварочных аппаратов.

Видео – Теодолит. Для чего предназначен и как устроен