Теодолит - это прибор, который используют в геодезии, строительстве, топографической съемке и других сферах. С его помощью можно определить параметры горизонтальных и вертикальных углов. Теодолит имеет интуитивно понятное управление и стоит недорого.
Что такое теодолит
Теодолит представляет собой устройство для замеров вертикальных и горизонтальных углов. Еще одно назначение прибора - вычисление расстояний и определение магнитных азимутов. Для этих целей используют буссоли и нитяные дальномеры.
При помощи современных устройств электронного типа специалисты определяют высоту сооружений, значения углов, проверяют разбивку осей строения, разбивают прямоугольные конструкции.
Особенности конструкции
Теодолит состоит из таких элементов:
- Алидада - это вращающаяся часть конструкции, место крепления системы отсчета устройства;
- Лимбы - кольца со шкалами, которые показывают градусы и минуты;
- Отвес - оптический или лазерный элемент для центрирования;
- Визирное устройство - это труба, которая включает наводящий и закрепительный болты;
- Трегер - подставка, оснащенная специальным уровнем для горизонтирования и винтами для подъема прибора;
- Микроскоп для считывания данных.
Некоторые модели дополнены другими приспособлениями: визирными маркерами, ориентиром-буссолем, специальными дальномерными насадками. Количество инструментов, которые входят в комплект, и их разновидности зависят от назначения прибора и сферы его применения. Существуют специализированные теодолиты для узкого круга задач. Среди них астрономический, гироскопический, маркшейдерский.
Классификация приборов
Разные устройства отличаются конструктивными особенностями, точностью и областью применения.
По степени точности приборы делятся на 3 вида:
- Высокоточные с погрешностью до 1,5'';
- Точные, погрешность которых находится в пределах 1,5-10'';
- Оптические с погрешностью 10'' и более.
По принципу работы выделяют теодолиты:
- Оптические. Основаны на применении визирного устройства со шкалой на линзах. По этой шкале происходит ориентирование значений угла между заданными горизонтальными и вертикальными точками исследуемого объекта;
- Электронные. Такие приборы имеют систему датчиков и ЖК-дисплей. После установки измерительного устройства его выставляют по заданным точкам, чтобы измерить угол. Электронный теодолит определяет величину наклона автоматически и отображает ее в цифровом выражении на дисплее. Такие типы устройств значительно облегчают работу: оператору не надо считывать показания со шкалы как при использовании оптических приспособлений;
- Лазерные. Лазерный луч визуализирует линию на объекте. Специалист настраивает прибор так, чтобы лазерная линия проходила через две заданные точки. Угол наклона, по которому высвечивается луч, устройство вычисляет автоматически. Такие модели применяют только в условиях ограниченной дальности, которая определяется распространением лазерного луча. Обычно эти приборы используют в строительстве, при установке колонн, мостов.
По типу конструкции бывают такие теодолиты:
- Простой. Лимб движется, но не вращается одновременно с алидадой;
- Повторительный. Оснащен повторительной системой осей лимба и алидады, которая позволяет этим элементам двигаться вокруг своей оси одновременно и/или по отдельности. Это позволяет фиксировать на лимбе значение горизонтального угла несколько раз подряд, что повышает уровень точности замеров.
Производители предлагают приспособления, которые делают приборы универсальными. Это буссоли, комплекты визирных целей, центрировочные плиты, двухсторонние оптические центриры.
Применение и принцип действия устройства
Механический теодолит имеет простой принцип работы. Специалист устанавливает заданные точки и визуально определяет их через окуляр подзорной трубы. Затем он направляет визир на эти точки, в окуляре микроскопа с разметкой фиксируются вертикальный и горизонтальный углы.
Геодезист поочередно на каждую точку наводит трубу, измеряет углы и фиксирует данные в журнале. Эта последовательность применяется, если специалист использует оптическую модель. Параметры углов, которые вычисляет специалист, помогают работать более точно.
Электронные устройства исключают необходимость визуальной фиксации углов. Специальные датчики передают результаты на дисплей в автоматическом режиме. Параметры отображаются в цифровом виде и хранятся во встроенной памяти прибора. Электронный прибор исключает ошибки, которые связаны с неточным визуальным отсчетом при замерах углов.
Следует сказать о различии теодолита и нивелира. Теодолит, в отличие от нивелира, позволяет не только осуществлять горизонтальные вычисления разности высот, но и измерять углы в вертикальном направлении.
Как пользоваться теодолитом
- Шаг № 1. Наиболее точные данные можно получить, когда поверки и юстировки устройства проводятся регулярно. Кроме того, технические параметры требуют систематического контроля, поскольку работа строителей и геодезистов должна быть безошибочной;
- Шаг № 2. Работать можно только с проверенным теодолитом. Прибор закрепляют над точкой с заданными координатами. Для этого применяют штатив-треногу с центриром или нитяным отвесом. Затем используют уровни и наводящие винты, чтобы провести центрирование. В результате оборудование закрепляется в горизонтальном положении, а теодолит располагается точно над точкой отсчета;
- Шаг № 3. Визир навозят на заданную точку. При недостатке освещения применяют зеркало с подсветкой. Затем при помощи микроскопа снимают отсчеты горизонтального и вертикального углов.
Чтобы результаты измерений были более точными, процедуру неоднократно повторяют. Полученные значения являются основой для вычисления средних показателей горизонтальных и вертикальных углов.
Поверка теодолита
Оптический прибор нужно поверять раз в год, если он внесен в Государственный реестр СИ и эксплуатируется в области ГРОЕИ. Во время этой процедуры используют ряд метрологических испытаний, которые позволяют подтвердить точность, указанную в описании устройства конкретного вида.
В отличие от поверок, которые проводят в процессе применения теодолита в полевых условиях, метрологическую экспертизу оптического прибора осуществляют уполномоченные органы с соответствующей аккредитацией. Для проведения исследований они применяют специализированное оборудование. После окончания поверки выдают метрологическое свидетельство.
Нормативы метрологической поверки регламентирует методика, которая, согласно ГОСТ, включает следующие пункты:
- Визуальный осмотр на предмет внешних повреждений;
- Опробование;
- Эксплуатационные поверки с соответствующими юстировками, согласно ГКИНП 17-195-99;
- Определение среднеквадратической погрешности путем прямых измерений.
Главным метрологическим параметром оптического теодолита, который регламентируется нормами ГОСТ, является погрешность инструментов при проведении измерений углов. В лабораторных условиях поверку оборудования производят по специальной методике с применением установок, оснащенных автоколлимационной системой. Параметры погрешности определяют по итогам нескольких замеров эталонного угла.
Сейчас теодолит - важный прибор, которые используют в проектировании и строительстве. Это приспособление предназначено для специалистов разных профилей.