Нивелир и теодолит: какво е това и каква е разликата между инструментите, как да се правят точни измервания на ъгли. Какво е теодолит и защо е необходим

AT модерно строителство важна роляиграят геодезическа работа. Извършването им с необходимата точност изисква подходящи устройства, предимно оптични инструменти - теодолити и нивелири. Тези устройства могат да се използват за решаване на подобни проблеми, поради което често се бъркат, но присъщата им функционалност все още е различна. Нека се спрем по-подробно на това как теодолитът се различава от нивото.

Разликата между теодолит и ниво

С помощта на оптично ниво можете да проверите маркировките за височина, както и да зададете превишението на една точка над друга. За тези цели, сдвоена с устройството, се използва специална градуирана релса. В допълнение към основните функции, някои модели имат възможност за измерване или отлагане на ъгъла на земята.

Оптично ниво

Един от ключовите моменти в това, което отличава ниво от теодолит, е дизайнът на самите инструменти. Дизайнът на нивото включва мерник и цилиндрично ниво. Вътре в телескопа има огледало, фиксирано с помощта на торсионни пръти и демпферни елементи. Някои модели, предназначени за измервания с висока точност, могат също да бъдат оборудвани с микрометри и други аксесоари.

Теодолитите са предназначени за измерване на хоризонтални и вертикални ъгли. Строго погледнато, това е, което отличава теодолит от ниво - наличието на допълнителна ос на измерване. Между другото, такива устройства се използват не само при провеждане геодезически работи: те се използват и в метрологията, при изчисляване на траекторията на ракетите и в други области на човешката дейност.

Дизайнът на механичните теодолити също е известен от дълго време. AT съвременна версиятова устройство е оптична тръба, която може да се движи по хоризонталната и вертикалната ос. След монтиране на оптичната тръба върху изследвания обект, ъгълът на отклонение по всяка от осите може да бъде измерен с вграден микроскоп с достатъчно висока точност, достигаща най-добрите моделидо 0,1 дъгова секунда.

Съвременен теодолит

На практика разликата между теодолит и нивелир също влияе върху спектъра от задачи, които могат да бъдат решени с помощта на тези устройства. За разлика от ниво, теодолитът е в състояние да осигури например контрол на вертикалното отклонение на стена.

Както вече разбрахте, каква е разликата между теодолит и ниво според общо взетосведен до наличието на допълнителна ос. Разбира се, това го прави малко по-труден. общ дизайн, обаче, наред с това, има и допълнителни функции, и като се вземе предвид постигнатото ниво на развитие модерни уреди, къщата на вашите мечти може да бъде построена с филигранна прецизност във всички посоки.

Геодезическите измервания на строителни обекти се извършват с нивелири, теодолити, стоманени измервателни ленти, ролетки.

Нивото се използва за определяне на относителната височина на точките. Основните части на нивото са телескоп, чрез който се отчитат показанията по релсите, и цилиндрично ниво, с което зрителната ос на телескопа се въвежда в хоризонтално положение.

Има два вида нива: глухи и нива с наслагваща тръба. Глухите нива (261) са удобни и надеждни в експлоатация, най-широко се използват в строително-монтажните работи. Тялото на тръбата/ и кутията 3 за цилиндричното ниво на нивелира са отлети заедно и прикрепени към оста, въртяща се във втулката. Цилиндричният нивелир има призматичен блок, с помощта на който изображението на балончето за ниво се предава в зрителното поле на лупата 5, разположена до окуляра 4. Отчитанията по дължината на шината се правят при комбиниране с дебелина от 20-25 мм. Разделенията върху релсите се нанасят с бяла, черна и червена боя. Едностранните ламели са боядисани в бяло и черно; двустранни - в бяло и черно от едната страна, в бяло и червено - от другата страна. Размерът на деленията на релсата (цената на едно деление) е -10 мм, като за удобство на четене всеки пет деления се комбинират в групи под формата на буквата Е. Тъй като тръбите на нивата дават противоположното изображение , цифровите надписи върху релсите са направени с главата надолу, така че прякото им изображение.

Да се ​​направи отчитане по релсата означава да се определи разстоянието от равнината, на която е монтирана подметката на релсата, до нивото на зрителната ос на нивото. При отчитане на показанието (262, c) първо се броят десети от деленията (mm), а след това дециметри и сантиметри по средната нишка на телескопната мрежа.

За работа нивото се монтира на статив и се фиксира с фиксиращ винт, така че повдигащите винтове да вървят гладко. След монтажа, нивото * води до работна позиция, първо приблизително с помощта на кръгло ниво 6 (вижте 261), а след това пристъпете към прецизното монтиране на нивото с винтове 7 по цилиндричното ниво. Нивото може да се счита за правилно инсталирано, ако когато тръбата с ниво 1 се завърти в която и да е посока, балонът за ниво не се движи. След това може да се извърши изравняване.

Теодолит (263) - оптичен инструмент за измерване на вертикални и хоризонтални ъгли.

Основните части на теодолита са крайник (хоризонтален кръг) 2 и вертикален кръг 8, разделени на градуси и фракции от градус. Алидада (линийка, която може да се върти около ос, минаваща през центъра на крайника) с четящи устройства - нониуси е здраво закрепена към металния корпус на крайника. Телескопът 5, здраво закрепен към вертикалния кръг, лежи с хоризонтална ос на въртене върху стойки 6, прикрепени към алидадата. Тръбата има решетка от нишки за далекомер.

Теодолитмонтиран на статив, вертикалната му ос се привежда във вертикално (работно) положение с помощта на нива, докато крайникът на теодолита заема хоризонтално положение. Телескопът е насочен към точката за наблюдение. С помощта на четящи устройства се измерва ъгълът на посоката по протежение на крайника, а по вертикалния кръг, прикрепен към хоризонталната ос на тръбата, ъгълът на наклон. ;.,". В хоризонтално положение теодолитът се монтира в основната част по същите методи като нивото.

Теодолитът и нивелирът са съвременни геодезически инструменти, предназначени за извършване на важни измервателни операции в космоса. Това се изисква в много области, например в строителството. Какви са характеристиките на всеки инструмент? Каква е разликата между теодолит и ниво? Помислете за това.

Определение

Теодолит- устройство, чиято специфика е във възможността за извършване на ъглови измервания.

Теодолит

Ниво- устройство, което ви позволява да разберете как различните точки в пространството се отнасят една към друга по височина или да зададете посоката за определени видове работа.

Сравнение

Преди всичко трябва да разгледаме по-отблизо функционалностдва измервателни уреда. Разликата между теодолит и ниво е, че първото от тези устройства е по-универсално. С помощта на теодолит е възможно да се правят линейни и ъглови измервания и в двете равнини: хоризонтална и вертикална.

Например, теодолитът ще бъде незаменим в случай, когато е необходимо да се определи колко стената на сградата се е отклонила от вертикалата. Специализацията на нивото е по-тясна. С помощта на това устройство можете да изчислите разликата в нивата или да изградите ръководства, които ви помагат да получите идеално плоски повърхности. Нивото ще бъде полезно, да речем, при полагане на тухли или изливане на основата.

Възможностите на инструментите се дължат на особеностите на тяхното устройство. Всички детайли на оборудването зависят от конкретния модел теодолит или ниво, както и от това към какъв тип принадлежи устройството: оптично, лазерно или цифрово. Но като цяло теодолитът е по-сложен. Има допълнителна ос за измерване, каквато нивото няма.

За отчитане на стойностите в теодолита са предвидени два кръга с маркировка (крайници): ъгълът на посоката се определя по хоризонтала, ъгълът на наклон се определя по вертикала. За насочване към изследваните обекти и двете устройства използват оптична тръба. При работа с ниво се използва и отделна релса с разделения.

Трябва да се добавят няколко думи за това каква е разликата между теодолит и ниво по отношение на обхвата на тяхното използване. Тъй като теодолитът има по-богата функционалност, обхватът на зоните, където е необходим, е по-широк. Това е не само строителство, но и мелиорация, астрономия, както и други области на дейност, в които точни изчисления. На ниво, съответно, обхватът е ограничен.

Статия за теодолита, описание на геодезическия инструмент, характеристики на теодолита и няколко метода за работа с теодолит.

Измерете вертикално и хоризонтални ъгливъзможно е с теодолитно устройство, чието устройство се състои от следните елементи:

Хоризонтален кръг, който от своя страна включва два независими кръга - алидада - устройство за четене;

Лимба с деления и зрителна тръба, единият от краищата й е фиксиран с вертикален кръг и може да се върти около вертикална ос.

Приложение и неговите характеристики

По принцип теодолитът се използва в геодезията, строителството, астрономията. И дори появата на оборудване, което позволява получаването на най-точните резултати, не позволява на специалистите да откажат да го използват. Помощта на теодолит, която ви позволява да получите доста точни резултати, е незаменима за маркиране на профилите на пътното платно, контурите на сградите, разстоянията между обектите и пространствените ъгли между тях. Понякога теодолитите се използват в горското стопанство, мелиорацията. Специална роля се дава на устройството при оценка на състоянието на старите сгради: то ви позволява да идентифицирате възможната деформация на конструкцията, както и въздействието върху този разрушителен процес както на тежестта на сградата, така и на природните явления.

Теодолитът е един от първите инструменти, с които строителите, а преди тях и геодезистите, идват на строителната площадка. На начална фазаизвършване на работа и изграждане на фундамент, той се използва за определяне на релефа, оценка на неговия наклон. Именно с помощта на теодолит се гарантира строга вертикала на високи конструкции.

Теодолитите са незаменими за извършване на изчисления и различни измервания при изграждането на тунели, шахти, мостове и др. Съвременни устройствас лазерен лъч може да се използва дори при условия на слаба светлина, позволяват повече кратки сроковеза извършване на цял комплекс от различни измервания с висока точност на резултата.

Устройството и неговите характеристики

Цилиндричното ниво и нониусите на теодолита се използват за привеждане на оста на алидада във вертикално положение, като в същото време циферблатът е поставен в хоризонтално положение. Общо в устройството се използват два вида винтове: фиксиране или затягане, насочване или микрометър. И именно за свързване на неподвижните части на теодолита с подвижните се използват фиксиращите винтове. А водещите винтове осигуряват плавно въртене на закрепените от тях части на устройството.

При теодолитите най-често се използват астрономически телескопи, с помощта на които се получава обърнато (или обратно) изображение. В устройствата от ново поколение понякога те се заменят с тръби с директно изображение - наземни. Телескопът се характеризира със следните параметри:

полезрение;

резолюция;

увеличение;

относителна яркост.

Как се правят измервания с помощта на теодолит

Нивата са отговорни за позицията на равнините и осите на устройството: кръгли - за нормална инсталация, а цилиндричен, под формата на стъклена тръба под формата на бъчвовиден съд вътре, служи за точен. За цилиндрично ниво се използва такава характеристика като балон. За цилиндрични нива нормата е балон с размер на една трета от тръбата, при условие на температурата заобикаляща среда 20°C. За измерване на дължината на мехурчето се използва скала, приложена към нивото, едно деление на което е 2 mm.

Нулевата точка или средата на нивото не е обозначена, но е лесно да се намери чрез симетрично разположени мащабни щрихи от двете страни на центъра. Нулевата точка служи и за дефиниране на оста на нивото: допирателната, която минава през нея по дължината на нивото и служи за това. Съвпадението с нулевата точка на средата на балона показва хоризонталното положение на теодолита и ако балонът е изместен с деление, оста на нивото също се накланя до съответния ъгъл, чиято стойност е цената на деление. Следователно, толкова по-точно е устройството, при което цената на разделяне на нивото е по-малка.

За отчитане се използват микроскопи (мащабни или пунктирани), както и оптичен микрометър, но преди началото на отчитането се определя стойността на делението на крайника.

Класификация, акценти

Въпреки факта, че теодолитното устройство не се различава фундаментално един от друг, те са доста податливи на класификация. Класификацията се основава на следните параметри:

Точност;

Характеристики на дизайна;

Методи за преброяване на лимбо;

Предназначение.

Според първия параметър например теодолитите са много точни, прецизни и технически, а по своя дизайн са прости и повтарящи се. Повтарящите се теодолити са различни от простите следващата функция: възможност за съвместно и/или разделно завъртане. Този дизайн ви позволява да измервате ъгъла многократно, като оставите настрана няколко от неговите стойности на крайника.

Освен това теодолитите са механични и електронни. Предишната употреба оптичен методза измервания и електронни устройства- лазер.

Тъй като теодолитът е сложен техническо устройствотова налага някои изисквания при грижите и подготовката за работа. Преди започване на измерванията, в допълнение към общата проверка на устройството като цяло, е необходимо да се провери нивото на ампулите и особено на неговите оптични повърхности. След това се оценява качеството на въртенето на алидадата, четенето, затягащите устройства, окулярите и, разбира се, телескопа.

Подобно на много измервателни устройства или устройства, теодолитът се нуждае редовенпроверки, чиято цел е да съвпадне в него точното относително положение на всички оси.

Работата на теодолита също има някои особености и ограничения. Не трябва да се влияе директно слънчеви лъчиили валежи. С внезапна промяна температурен режим, се препоръчва да държите устройството за известно време в калъфа, за да се стабилизира температурата. Ако устройството трябва да бъде преместено на разстояние, тогава това трябва да се прави изключително вътре вертикално положениеи първо трябва да проверите правилността и надеждността на фиксирането му в кутията. Тъй като устройството изисква периодично почистване, тази работа трябва да се извършва след овладяване на определени знания и особено умения за това. В противен случай е по-добре да поверите тази работа на специалисти.

Някои трикове при работа с теодолит

С помощта на теодолит е напълно възможно дори и неспециалист да направи прости измервания, но извършването на сложни изисква специални познания, а понякога допълнително оборудванеза провеждане на изследвания и получаване на най-точните резултати.

Целта на измерванията, направени с теодолит, е да се получат неизвестни данни за височина или координати, а стойностите и данните за известни координати и точки се използват като входни данни за това. Естествено, първо устройството трябва да бъде настроено в работно състояние на специален статив непосредствено над точката, чиито данни са известни. След това се извършва така нареченото центриране на устройството, което означава, че устройството над точката е инсталирано строго хоризонтално.

Следваща стъпка - директно изпълнениеизмервания и получаване на резултати. Препоръчително е, за да се елиминират напълно грешките, измерванията и изчисленията да се извършват няколко пъти и да се показва средноаритметичната стойност.

В зависимост от поставените задачи се избира и методът на стрелба с теодолит: методът на подравняване и перпендикуляр (който е основният в строителството, особено на етапа на планиране на територията) и полярен.

Основните работни инструменти на геодезиста са измервателни уреди, които включват преди всичко ниво, теодолит и тотална станция.
Всички тези устройства са предназначени за измерване на ъгли и разстояния, понякога - за измерване на азимута (ъгъла между равнината на земния меридиан и посоката).
Функционални и характеристики на дизайнатези устройства могат да се различават - научният и технологичен прогрес е оставил своя отпечатък върху усъвършенстването на самата технология за измерване високо нивоВъпреки това принципите на тяхната работа и предназначение са се променили малко през последните десетилетия и дори векове.

Трябва да се отбележи, че по отношение на функционалността нивото е най-простото устройство - предназначено е главно за измерване на вертикални ъгли.
Теодолитът е следващият най-сложен измервателен уред за геодезия и минни проучвания. Функционалността му се допълва от възможността за измерване както на хоризонтални, така и на вертикални ъгли.
Най-универсалният и функционално устройство, който е погълнал всички възможности на нивелир, теодолит и далекомер, е тотална станция. С помощта на съвременни тотални станции е възможно да се измерват не само ъглови, но и линейни стойности, тоест разстоянието до обекти, което значително опростява проучванията и изчисленията. Ако тахеометърът е оборудван с GPS система и вграден компютър за обработка и съхранение на данни, то такъв инструмент е истинска мечта на геодезиста.

Нива

Ниво - устройство за геометрично определяне на разликата във височината между референтните точки, което се нарича излишък . френска дума"niveau" буквално означава "ниво".

Нивата са оптико-механични и електронни (цифрови, лазерни).
Оптико-механично ниво е устройство, състоящо се от зрителна тръба, механизъм за завъртане на тръбата и чувствително ниво. Инструментът обикновено се монтира на статив. Конструкцията включва релса и далекомер с нажежаема жичка за определяне на разстоянието по релсата.
Нивелирна релса представлява дървена или метална линийка със скала, на която се отчита разликата в нивата на референтните точки с помощта на ниво.
В съвременните оптико-механични нива има автоматичен компенсатор за опростяване на монтажа на оста на телескопа в хоризонтално положение.

Цифрови нива имат вграден процесор за автоматизиране на изчисляването на резултатите от измерването и тяхното съхранение и са оборудвани със специална релса.

Лазерни нива използва се за измерване на ъгли и равнини лазерен лъч, както и специална измервателна шина. Те рядко се използват при дребномащабни проучвания, тъй като устройствата с оптика дават по-точни резултати.

Според степента на точност на измерване нивата се делят на високо прецизни, прецизни и технически. При високопрецизни нива показанията се вземат на пунктирана инварна релса, при нива с по-ниска степен на точност - на карирана релса.

Теодолити

теодолит - измервателен уред, чиято основна цел е определяне на посоки и измерване на ъглите между посоките с висока степен на точност. Обхват на теодолитите: топографски, геодезически, минни заснемания, строителство на сгради, конструкции, пътища и др.

Основните измервателни елементи на теодолитите са крайниците - хоризонтални и вертикални кръгли везни. Наблюдението се извършва чрез оптичен телескоп, който се насочва към референтната точка с помощта на насочващи и фиксиращи винтове. Оптичната тръба може да бъде директно (наблюдателят вижда изображението в нормално положение) и обратно (наблюдателят вижда обърнато изображение) наблюдение.
Съставните елементи на конструкцията на оптичния теодолит са цилиндрично ниво, отвес (механичен или оптичен - за прецизен монтаж на устройството над или под референтната точка). Четещ микроскоп (микрометър) се използва за вземане на показания. Освен това някои теодолити са оборудвани с компенсатори за улесняване на хоризонталното позициониране.

Теодолитите се разделят според степента на точност (високо прецизни, прецизни, технически), по предназначение (полеви, планински), а също и по принцип на действие - оптични, фото-, кино-, жиротеодолити и електронни теодолити.

Планински теодолити различни от обикновените полеви устройства повече високи изискванияза здравина и подвижност, както и за защита срещу замърсяване и влага, тъй като са предназначени за използване при тежки подземни работи. По принцип те са подредени по същия начин като подобни устройства за заснемане на външна повърхност.

Фото и филмови теодолити съчетават в дизайна си фото или филмова камера с теодолитни измервателни елементи.
Всъщност това е високопрецизна снимка или заснемане на обекти и терен. По отношение на точността тези теодолити са значително по-ниски от конвенционалните оптични инструменти.

жиротеодолит служи за ориентиране, измерване на ъгли и определяне на посоки. Принципът му на действие е подобен на принципа на действие на жирокомпасите, използвани в съвременната навигация.
Основата на гиротеодолита е гониометрично устройство за отчитане на показанията на позицията на чувствителния елемент на жироскопа и определяне на азимута на необходимата посока. Оста на чувствителния елемент на жироскопа осцилира строго по равнината на земния меридиан, така че ъгълът между посоката и меридиана (азимут) може да се определи с доста висока степен на точност.
Жиротеодолитите често се използват при геодезия на рудници, докато за да се придвижат към ъгъла на насочване, се въвеждат корекции за сближаване на меридианите в проекцията на Гаус-Крюгер.

Електронни теодолити оборудван с компютър, който ви позволява да автоматизирате изчисленията и да запомните резултатите.

тотални станции

Тотализаторът е геодезическо измервателно устройство за определяне на разстояния до обекти, както и за измерване на хоризонтални и вертикални ъгли. Тахеометрите се използват за определяне на координатите и височините на точките на терена при топографско, геодезическо и минно заснемане, при маркиране на работите и съставяне на височинни планове и координати на референтни точки.
Всъщност тахеометърът е подобрен теодолит с голяма функционалност.

Тоталите се класифицират по предназначение (конструкция, поле), по принцип на действие, както и по дизайн.
Според принципа на действие тоталните станции се делят на оптични и електронни, които в последните годинистават все по-разпространени поради осигуряването на висока точност и производителност на измервателната работа.
Електронни тотални станции работят на принципа на радара - отчитат разликата във фазите на излъчвания и отразен лъч от референтната точка (фазов метод), или разликата във времето, в което лъчът пътува до рефлектора и обратно (импулсен метод). Фазовият метод се използва за измерване на ъгли, а импулсният метод се използва за измерване на разстояния.

от дизайнтоталните станции се делят на модулни, интегрирани и автоматизирани.
Модулни тотални станции се състоят от отделни модули-елементи - ъгломер, далекомер, органи за управление и обработка на информация (клавиатура, процесор). Поради модулността е възможно да изберете елементите на тоталната станция за решаване конкретни задачи, с изключение на прекомерната функционалност на цялото устройство като цяло, което значително влияе върху цената и мобилността на тоталната станция.

Интегрирани тотални станции се различават от модулните по това, че всички изброени по-горе модули са комбинирани в едно устройство. Такива устройства се използват, когато е необходимо да се използва напълно функционалността на тоталната станция.

Автоматизирани тотални станции носят елементи за подобряване на работата - серво задвижване, системи за разпознаване, улавяне, проследяване и др. Такива тотални станции значително улесняват работата при извършване Голям бройизмервания на малка площили сектор, както и при наблюдение на срязване или деформация (функция за проследяване).

Тотални станции, произведени в Русия - Ta2, Ta5, Ta20 (цифрата в модела съответства на грешката на инструмента в дъгови секунди)

Точността на измерванията, получени с помощта на съвременни теодолити, нива и тахеометри, е много висока. Така че, когато използвате устройството на разстояние до референтната точка от 1000 m, получената грешка при ъглови измервания е до половин секунда, линейна - до 1 mm (за импулсни лазерни измервания).

През последните години инструментите за изследване на земната повърхност са оборудвани със системи за глобално позициониране. GPS (система за сателитна навигация), която ви позволява да определите местоположението на обекта в триизмерни координати с достатъчна степен на точност.
GPS системата в геодезическите и минни проучвания се използва само за удобство при извършване на груби оценки и ориентация, т.к. съвременно ниворазработката не може да осигури необходимата точност. Въпреки това, последните разработки в тази посока са насочени към предоставяне на геодезистите с инструмент с достатъчно високо ниво на точност.
Трябва да се отбележи, че не само геодезистите могат напълно да оценят ползите съвременни технологии- преносими GPS навигатори за пътници, туристи, ловци и други любители да посетят гората или на непознати места, които могат да покажат на собственика си местоположението му (в географски координати) с точност 2-3 метра. Напълно възможно е да минат още няколко години и човечеството да забрави думата „изгуби се“.