Съемка для ландшафтного дизайна

для теодолитов используют следующие буквы: А – теодолит снабжен авто-

коллимационным окуляром (т.е. им можно работать на отражение

направленного к объекту оптической системой прибора светового пучка);

К – конструкция с компенсатором угла наклона при вертикальном круге;

П – установлена зрительная труба прямого изображения (земная труба);

М – теодолит в маркшейдерском исполнении. Например, Т5К, 2Т5К, 3Т2КП,

Т30М, 3Т2КА и т.п.

Таблица 5.1

Класс

точности прибора

Средняя

квадратическая погрешность

измерения горизонтального

угла, сек

Марки теодолитов

Высокоточные 0,5" – 1,0" Т05, Т1

Точные 2,0" – 4,0" Т2, 2Т2, 3Т2КП

Повышенной точности 5,0" – 10,0" Т5, Т5К, 2Т5КП, 2Т5А

Средней точности 15,0" – 20,0" Т15, Т15К, Т15М, Т15МКП

Технические 30,0" – 60,0" Т30, 2Т30П, Т30М

Рассмотрим схему измерения горизонтальных углов и углов наклона,

представленную на рис. 5.1.

102

Рис. 5.1. Схема измерения горизонтального угла и угла наклонаПусть на местности имеются точки А, В и С, расположенные друг

относительно друга на разных высотах. Выберем вершиной измеряемых

углов точку А. Построим в этой точке вертикальные плоскости WB и WC, в

которых лежат направления из точки А соответственно на точки В и С.

Выберем произвольно на вертикальной линии пересечения плоскостей W

точку О и построим в ней плоскость V, перпендикулярную плоскостям WB и

WC. В этой  плоскости будут лежать направления  ООл и ООп, а в плоскости,

параллельной плоскости V, находятся проекции точек А, В и С (Ао, Во, Со).

Линии визирования ОВ и ОС образуют в пространстве угол β'. Проекция

этого угла на плоскость V образует угол β, который называется горизонталь-

ным углом.

Если в т. А поместить плоский круг (горизонтальный круг – ГК) с

градусными делениями и расположить его плоскость в горизонтальной

плоскости V, то на каждое из направлений (АоВо и АоСо) можно взять отсчеты

b и с. Разность  этих отсчетов и определит  величину горизонтального угла

 β = b - с (5.1)

При оцифровке горизонтального круга по часовой стрелке, как это и

исполняют в теодолитах, разность (5.1) дает значение угла β, показанного на

рисунке. Если же взять разность (c – b), то полученное значение горизонталь-

ного угла будет отличаться от угла β на 360о

.

Вертикальный угол в общем случае – это угол в вертикальной плоскости

между двумя направлениями. Если одно из направлений совпадает с горизон-

тальной плоскостью, то такой угол ν называется (углом наклона).

Угол наклона указывают со знаком «плюс » или «минус » (кроме ν = 0о

).

Если в точке А поместить вертикальный круг (ВК) с градусными деле-

ниями и совместить его плоскость, например, с вертикальной плоскостью WС,

то направлению линии АC, параллельной горизонтальной плоскости V, будет

соответствовать отсчет co по вертикальному кругу, а направлению на точку С

– отсчет с. Аналогичные рассуждения можно провести и в отноше-нии точки

В. Если оцифровка вертикального круга в плоскости WС со сторо-ны читателя

выполнена по часовой стрелке, то значение угла наклона легко найдется из

разности

ν С = с - со ; ν В = b - bo (5.2)

Таким образом, как горизонтальный угол β, так и угол наклона ν,

вычисляют как разность отсчетов, полученных по двум направлениям, взя-

тых по оцифрованным кругам, плоскости которых параллельны соответ-

ственно горизонтальной и вертикальной плоскостям местности. Для угла

наклона один из отсчетов всегда должен определять положение гори-

зонтальной плоскости в точке стояния, проходящей через центр верти-

кального круга.

Отсчеты со и bo называют местом нуля (МО) вертикального круга.

Подробнее об этом будет сказано в § 45.

103С учетом  сказанного выше, теодолит должен  обеспечивать выполнение 

определенных условий: он должен содержать в конструкции два оцифрован-

ных круга, плоскости которых должны надежно устанавливаться специаль-

ными приспособлениями и приемами параллельно (ГК) и перпендикулярно

(ВК) к плоскости  горизонта.

На рис. 5.2 представлена схема теодолита с его основными осями, взаи-

мосвязь которых определяет условия измерений углов.

Ось 1-1 называется осью вращения теодолита. При измерениях она

должна располагаться по направлению отвесной линии в точке стояния, т.е.

Рис. 5.2. Схема теодолита

перпендикулярно горизонтальной

плоскости. Для придания этой оси

отвесного положения служит спе-

циальный установочный элемент

(уровень  – см. § 42), ось 4-4

которого должна быть перпенди-

кулярна оси 1-1. Плоскость гори-

зонтального круга (ГК) должна

быть перпендикулярна оси 1-1, а

также и параллельна оси уровня

4-4. (Заводы-изготовители  геодези-

ческих приборов гарантируют пер-

пендикулярность оси вращения

теодолита к плоскости горизон-

тального круга).

Ось 2-2 называется осью вра-

щения зрительной трубы (о зрительной трубе см. § 41). Оси 2-2 и 1-1

должны быть взаимно перпендикулярны, кроме того, ось 2-2 должна быть

перпендикулярна плоскости вертикального круга.

Визирная ось 3-3 зрительной трубы может перемещаться в вертикальной

плоскости (вверх-вниз) относительно оси 2-2. Оси 2-2 и 3-3 должны быть

перпендикулярны.

 

 

 

 

§ 61. Угломерные приборы

Для производства угловых измерений применяют кодовые теодолиты,

которые имеют преобразователь «угол-код». Они позволяют частично авто-

матизировать процесс измерений.

Кодовые теодолиты делят на две группы: с фотографической регистра-

цией и с цифровым табло.

В кодовых теодолитах угломерные круги не делят на градусы или грады,

т.е. ими нельзя пользоваться как оптическими теодолитами. В них применяя-

ется такая система обозначений измеряемой величины, чтобы число знаков

154для передачи информации было наименьшим и чтобы полученную информа-

цию можно было ввести в вычислительное устройство.

Лимб теодолита делят на чередующиеся равные черные и белые (просве-

чивающиеся) полосы (рис. 6.7), соответствующие двум знакам двоичного

кода (0 и 1). При просвечивании такого диска лучи света освещают через

прозрачную полосу фотоприемник; в результате получается сигнал «1», а в

непросвечивающихся частях – сигнал «0». На каждой дорожке число полей

удваивается. Для лимба с 20-ю кодовыми дорожками цена деления мини-

мального разряда составляет 2,12360

200

D = » ¢¢ . Ограничения по точности – 

технологические. При диаметре лимба, равном, например, 400 мм, мини-

мальный интервал считывания составит всего несколько микрометров, что

определяет размеры окна фотоприемника.

Рис. 6.7. Горизонтальный

круг кодового теодолита

Рис. 6.8. Принципиальная схема теодолита с

преобразователем «угол-код»

В других конструкциях кодовых теодолитов используют строгую

зависимость между углом поворота a и временем t при условии, что

угловая скорость вращения w (рад/с) постоянна:

a = w t . (6.8)

В этом методе в углоизмерительном устройстве задается опорное на-

правление с помощью фотоприемника ФЭПОП, связанного с основанием тео-

долита, и источника света 1, вращающегося с постоянной угловой скоростью

(рис. 6.8). Другой  фотоприемник, ФЭПА (алидады 1 или алидады 2) жестко 

связан со зрительной трубой теодолита (с колонкой). За один оборот диска 3

сигнал от источника света попадает на опорный фотоприемник и фото-

приемник, скрепленный со зрительной трубой. Временной сигнал t между

двумя импульсами прямо пропорционален измеряемому углу. В схеме

применяют по два фотоприемника с целью исключения эксцентриситета

алидады.

Сигналы от фотоприемников поступают на усилитель и формирователь

импульсов 4, связанный с измерителем времени 5. Необходимую частоту

задает кварцевый генератор 6. Устройство управления и вычислительное

устройство 7 формируют сигнал определенного вида для преобразователя 9 и

регистрирующего устройство 8.

155Для высокоточных  работ время необходимо измерять  с относительной 

погрешностью 10-6 (не более). При этих условиях погрешность в измерении

угла составит примерно 1,3", считая, что угловая скорость постоянна.

Высокая стабильность вращения источника света обеспечивается ис-

пользованием синхронных многополюсных электродвигателей 2, частота пи-

тания которых стабилизирована от кварцевого генератора 6. Угловая ско-

рость большинства приборов поддерживается с погрешностью порядка 10-5

.

Кодовые теодолиты не позволяют полностью автоматизировать весь

процесс измерений, поскольку наблюдателем выполняются операции по

установке теодолита в рабочее положение, наведению на цель и др. При этом

считается, что наиболее серьезные затруднения связаны именно с автомати-

зацией установки приборов и наведением на цель. Однако и автоматизация

отсчетов – это весьма большой шаг по сравнению с использованием обычных

оптических теодолитов. Полевые измерения во многих случаях вручную не

обрабатываются, данные регистрируются в портативном бортовом носителе

информации, а затем расшифровываются уже в стационарных условиях на

ЭВМ.

Таблица 6.3

Марка Страна

Увеличение

(крат)

Угол поля

зрения

Точность

измерений

(гориз/верт), сек

ТК-15 Россия 32 1

о

30' 15/15

ТТ-11

(на базе  Т2)

Россия 27,5 1

о

30' 5/13

ТК Россия 25 1

о

30' Технический

FLT3K ФРГ 26 1

о

20' Техничский  и 

средней

точности

КО-В1 Венгрия 36 1

о

15' 0,7/1,0

Характеристики некоторых кодовых теодолитов приведены в табл. 6.3.

Для примера здесь указаны теодолиты различных классов точности, от

технических до высокоточных.

Для угловых измерений используют также лазерные сканирующие тео-

долиты, которые позволяют в непрерывном режиме определять угловые

координаты движущихся объектов, либо в течение длительного времени

определять угловые координаты неподвижных объектов. Вместо визирной

оси в пространстве предмета лазерный теодолит формирует узконаправ-

ленный световой луч (пучок света). Визирная марка представляет собой

обычно плоский отражающий экран с нанесенными на нем рисками. Эти

риски совмещают при измерениях с точками конструкции сооружения.

Лазерные теодолиты автоматически осуществляют поиск цели, наведе-

ние не нее, регистрацию направления и обработку информации. Скорость

измерений достигает до нескольких сотен единиц в секунду и не зависит от

количества наблюдаемых точек.

156Сканирующий  лазерный пучок развертывается  по определенному закону 

в пространстве измерений. В результате развертки освещаются визирные

цели и от них приходит отраженный сигнал.

В настоящее время используются следующие лазерные теодолиты: ЛСТ4

(точность  измерения углов техническая, от 0,5' до 1,0'); ЛСТ2 (точность 

измерений от 2" до 20" в зависимости от режима работы); лазерная

контрольно-измерительная система ЛКИС (точность 3", дальность действия 3

км). Все указанные лазерные теодолиты – отечественные.

 

§ 67. Взаимосвязь дирекционных углов с измеренными на местности

горизонтальными углами

Для последовательной передачи координат на точки теодолитных ходов

необходимо последовательно решать прямые геодезические задачи для каж-

дой из точек, а для этого необходимо знать значения дирекционных углов

каждой из линий и их горизонтальные проложения. (Принцип определения

горизонтальных проложений изложен в § 71).

Рассмотрим схему передачи дирекционного угла с линии теодолитного

хода на соседнюю с ней линию с использованием измеренного горизонталь-

ного угла β в точке поворота (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Взаимосвязь дирекционных углов

с горизонтальными углами, измеренными

на местности

Пусть нам известен дирекцион-

ный угол линии АВ (αАВ). В точке В

поворота измерен горизонтальный

угол β1, либо горизонтальный угол β2:

(β1 + β2 = 360о

). При указанном  на 

схеме направлении хода угол β1 назы-

вают левым по ходу углом, а угол β2 –

правым по ходу углом.

Продолжим в точке В линию АВ,

достроим в этой точке направление

осевого меридиана, параллельного

оси Х системы координат, и , в соот-

ветствии с определением дирекцион-

ного угла, отметим на схеме углы αАВ

и αВС. Из полученного геометричес-

кого построения можно записать, что

2

0

1

0

180

180

aa b

aa b

±= -

±= +

ВС АВ

ВС АВ . (7.9)

Общая формула передачи дирекционного угла с линии на линию имеет

вид:

a a ±= ± b +

0

n 1 n

180 , (7.10)

В этой формуле перед значением 180о

 может  оставлять только знак «плюс».

Перед значением горизонтального угла β : знак «плюс» - для левых по ходу

углов, знак «минус» - для правых по ходу углов.

Ту же задачу удобно решать через дирекционные углы исходящих из

точки В линий. Поскольку αАВ ± 180о

= αВА, то  из (7.9) и (7.10) получим, что

ВС ВА ±= baa (7.11)

Пример 7.3. Передача дирекционного угла через измеренный горизонтальный угол.

1. Исходные  данные: αАВ = 115о

36,7'; β (левый  по ходу) = 253о

14,5'.

Решение 1.

αВС = 115о

36,7' + 180о

+ 253о

14,5' = 548о

51,2' – 360о

= 188о

51,2', поскольку  значение 

дирекционного угла получилось больше 360о

.

2. Исходные  данные: αАВ = 5о02,7'; β (правый по ходу) = 274о

16,8'.

171Решение 2.

αВС = 5о

02,7' + 180о

 – 274о

16,8' = - 89о

14,1' + 360о

= 270о

45,9', поскольку  значение 

дирекционного угла получилось отрицательным.