153544-317914
.pdf
Метод тригонометрического нивелирования позволяет измерять с одной станции зна-
чительные по величине превышения. Наилучшим временем для выполнения нивелирования являются периоды четких изображений визирных целей (утренняя и вечерняя видимости,
пасмурная погода). Из-за рефракции этот метод зимой не пригоден.
Тригонометрическое нивелирование по точности может соответствовать геометриче-
скому нивелированию III класса. Используя высокоточные и точные теодолиты, методика тригонометрического нивелирования коротким лучом позволяет повысить точность опреде-
ления превышения.
Средняя квадратичная погрешность определения превышения mh тригонометриче-
ским нивелированием вычисляется по формуле
|
|
|
|
|
m2 |
m2 |
tg |
d 2 |
|
|
|
|
m2 |
|
m2 |
m2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(22) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
h |
|
d |
|
cos4 |
|
|
|
2 |
|
|
i |
V . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
При углах |
|
|
|
|
5 можно принять: |
tg |
|
, |
cos 1. |
|
||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С учётом этого формула 22 |
|
примет вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
m2 |
( 2m2 |
d |
2m2 ) 1 |
. |
|
(23) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
h |
|
d |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Обычно в тригонометрическом нивелировании превышения измеряют дважды (в пря-
мом и обратном направлениях) и за окончательное значение принимают среднее арифметиче-
ское.
Тогда окончательную среднюю квадратическую погрешность превышения, измерен-
ного в прямом и обратном направлениях, вычисляют по формуле:
M h mh / 2. |
(24) |
Погрешность определения превышений методом тригонометрического нивелирова-
ния может быть уменьшена за счет повышения точности измерения углов наклона и рас-
стояний более точными геодезическими приборами.
82
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
УСТРОЙСТВО, ПОВЕРКИ И РАБОТА С ЭЛЕКТРОННЫМ ТЕОДОЛИТОМ FET 420 К
Цель работы: изучить основные части электронного теодолита, освоить их взаимодейст-
вие, обрести навыки выполнения поверок теодолита и освоить методику работы с ним.
Общие сведения об электронных теодолитах
Теодолиты, содержащие преобразователь «угол – код» и позволяющие во время наблю-
дений получать результаты измерений на цифровом табло, называют цифровыми или элек-
тронными. Они позволяют автоматизировать процесс угловых измерений. Предшественниками цифровых теодолитов являлись кодовые теодолиты с фотографической регистрацией.
В цифровых теодолитах используют нетрадиционную систему деления угломерных кру-
гов на грады или градусы, а такую систему обозначений, чтобы число знаков передачи инфор-
мации было наименьшим и чтобы получаемую информацию можно было ввести автоматически
ввычислительное устройство.
Вцифровых теодолитах используют такие методы кодирования лимбов, где обозначают отдельные участки лимба кодовыми комбинациями, расположенными по окружности. Кодовый диск представляет собой стеклянный круг, по конструкции не отличающийся от стеклянных лимбов, на который нанесена кодовая маска в виде концентрических кодовых дорожек с про-
зрачными и непрозрачными зонами. Рисунок кодовой маски отображает принятый в преобразо-
вателе цифровой код, который считывается с помощью фотоэлементов.
Теодолиты имеют встроенную систему подсветки, которая позволяет работать в услови-
ях малой освещенности. Как правило, все цифровые теодолиты имеют функцию энергосбереже-
ния, выключающую теодолит автоматически в зависимости от того, на какое время установлен таймер. Время установки таймера обычно составляет от 10 до 30 минут. Эта функция позволяет сохранить заряд батарей во время полевых работ.
Цифровые теодолиты не требуют визуального снятия отсчетов. Чтобы получить значение углов, достаточно просто навести на цель, и текущие значения отсчетов сразу будут показаны на экране. Исключаются ошибки при взятии отсчетов, повышаются производительность и качество полевых работ. Эти приборы имеют водонепроницаемый корпус, что позволяет выполнять из-
мерения при любой погоде, которая может быть в поле.
Все цифровые теодолиты имеют цилиндрический уровень, который используется для при-
ведения теодолита в рабочее положение. Кроме того, большинство цифровых теодолитов снабже-
но датчиком угла наклона, который автоматически компенсирует наклон вертикальной оси.
В настоящее время различными фирмами выпускается широкий спектр цифровых теодо-
литов, начиная от высокоточных, обеспечивающих точность измерений 1" – 2" и заканчивая техническими, имеющими точность 20" – 30" (таблица 5).
83
Таблица 5– Технические характеристики цифровых теодолитов
Наименование |
Nikon |
South |
Topcon |
Vega |
Nikon |
South |
Topcon |
Vega |
|
NE-203/2012 |
ET-05 |
DT205 |
TEO5 |
NE-20H |
ET-10 |
DT209 |
TEO20 |
||
|
|||||||||
Точность угловых измерений, |
|
|
5 |
|
7 |
10 |
9 |
20 |
|
угл. сек. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Наименьшее расстояние визирования, м |
0,7 |
1,4 |
0,9 |
|
|
1,4 |
0,9 |
|
|
Увеличение, крат |
|
|
30 |
|
26 |
30 |
26 |
30 |
|
Диапазон работы компенсатора, мин |
3 |
3 |
3 |
– |
3 |
3 |
– |
– |
|
Время работы от аккумуляторов, часов |
|
10 |
140 |
|
|
10 |
150 |
|
|
Степень защиты* |
|
IPX4 |
IP66 |
IPX4 |
|
IPX4 |
IP66 |
IPX4 |
|
Рабочая температура |
от – 20°С |
от – 20°С |
от – 20°С |
от – 20°С |
от – 20°С |
от – 20°С |
от – 20°С |
от – 20°С |
|
до +45°С |
до +45°С |
до +50°С |
до +50°С |
до +45°С |
до +45°С |
до +50°С |
до +50°С |
||
|
|||||||||
Масса, кг |
4,8 |
5,2 |
4,1 |
4,4 |
4,0 |
5,2 |
3,4 |
4,4 |
* Поскольку электронные теодолиты применяются для работ в полевых условиях, важной их характеристикой является степень пыле- и водозащиты IPxx международного стандарта IEC. Этот код выглядит следующим образом:
1. Алфавитный символ: IP (International Protection); 2. Первая цифра (от 0 до 6) указывает степень защиты от проникновения твердых инородных предметов (таблица 5 а); 3. Вторая цифра (от 0 до 8) указывает степень защиты от проникновения воды (таблица 5 б).
Таблица 5 а – Степень защиты от проникновения |
Таблица 5 б – Степень защиты от проникновения воды |
твердых инородных предметов |
|
Первая |
Краткое описание |
цифра |
|
кода |
|
0 |
Прибор не защищен |
1 |
Защита от проникновения твердых посторонних предметов диаметром 50 |
|
мм и более |
2 |
Защита от проникновения твердых посторонних предметов диаметром 12,5 |
|
мм и более |
3 |
Защита от проникновения твердых посторонних предметов диаметром 2,5 |
|
мм и более |
4 |
Защита от проникновения твердых посторонних предметов диаметром 1 мм |
|
и более |
5 |
Прибор пылезащищен (проникновение пыли полностью не устранено, но |
|
пыль не проникнет внутрь прибора в количествах, способных служить пре- |
|
пятствием удовлетворительной работе прибора или ухудшить безопасность |
|
эксплуатации) |
6 |
Прибор пыленепроницаем (проникновение пыли полностью отсутствует) |
|
|
Вторая |
Краткое описание |
цифра |
|
кода |
|
0 |
Прибор не защищен |
1 |
Защита от вертикально падающих капель воды |
|
|
2 |
Защита от вертикально падающих капель воды (при наклоне корпуса при- |
|
бора до 15°) |
3 |
Защита от водных брызг |
|
|
4 |
Защита от распыления воды |
|
|
5 |
Защита от попадания струй воды |
|
|
6 |
Защита от сильных струй воды |
7 |
Защита от временного погружения в воду |
8 |
Защита от продолжительного погружения в воду (продолжительное по- |
|
гружение в воду не окажет вредного воздействия на прибор при стандарт- |
|
ных условиях) |
84
Технические характеристики и устройство
электронного цифрового теодолита
Основные технические характеристики теодолита FET 410 K (Geo-Fennel (Германия)
приведены в таблице 6.
Таблица 6 – Технические характеристики теодолита FET 410 K
Точность (среднеквадратичное отклонение), " |
20 (4 mgon) |
|
|
Изображение |
прямое |
|
|
Увеличение, х |
30x |
Минимальное расстояние визирования, м |
0,9 |
|
|
Диаметр объектива, мм |
45 |
|
|
Угол поля зрения, |
1°20' |
|
|
Метод измерений |
инкрементальный фотоэлектрический лимб |
|
|
Метод отсчитывания по горизонтальному лимбу |
двухсторонний |
|
|
Метод отсчитывания по вертикальному лимбу |
односторонний |
|
|
Компенсатор вертикального круга |
электронный |
|
|
Дисплей LCD |
двухсторонний |
|
|
Питание |
6В постоянного тока |
|
|
Время работы, ч |
15 |
|
|
Диапазон рабочих температур |
– 20°...+45°C |
|
|
Влагозащищенность |
IP66 |
|
|
Вес прибора, кг |
4 |
|
|
Рисунок 24 – Теодолит FET 410 K (Geo-Fennel (Германия))
85
1 |
– оптический визир |
1 |
– фокусирующий ролик |
2 |
– объектив |
2 |
– оптический отвес |
3 |
–наводящий винт (горизонтальный) |
3 |
– коммуникационный переходник |
4 |
– закрепительный винт (горизонтальный0 |
4 |
– подъемные винты |
5 |
– дисплей |
5 |
– аккумуляторная |
6 |
– оперативные кнопки управления |
6 |
– окуляр |
7 |
– штативное крепление |
7 |
– наводящий винт (вертикальный) |
8 |
– ручка переноса |
8 |
– закрепительный винт (вертикальный) |
9 |
– винт ручки |
9 |
– ограничитель трегера |
10– знак центра инструмента
11– цилиндрический уровень
12– круглый уровень
Рисунок 25 – Устройство теодолита FET 410 K
Экран |
показания |
|
|
1 |
Ht |
Общее значение для повторяющихся ре- |
|
|
|
зультатов |
|
2 |
V |
Вертикальный угол |
|
3 |
|
Количество повторенных измерений |
|
4 |
AVG |
Среднее значение повторных измерений |
|
5 |
HR |
Правый горизонтальный угол |
|
6 |
HL |
Левый горизонтальный угол |
|
7 |
TILT |
Функция наклона компенсатора |
|
8 |
F |
Дополнительные функциональные клавиши |
|
9 |
G |
Измерение угла в GON |
|
10 |
% |
Вертикальный наклон % |
|
11 |
REP |
Показатель повторных измерений |
|
12 |
BAT |
Индикатор батареи |
|
|
|
Рисунок 26 – Экран дисплея |
|
86
Клавиши |
Функции |
1 (REP) |
повторение угловых измерений |
2подсветка дисплея
3(Func) дополнительные функциональные клавиши
4кнопка питания
5 |
|
изменение обозначений курсора |
6 |
(0 Set) |
установка нуля |
7 |
|
сдвиг курсора вправо |
8 |
(V/%) |
отображение вертикального угла |
|
|
(вертикальный угол/%) |
9 |
|
сдвиг курсора влево |
10 (R/L) |
выбор правого/левого горизонталь- |
|
|
|
ного угла |
11 |
удержание горизонтального угла |
|
(HOLD) |
|
|
2
3
1
|
FUNC |
|
|
REP |
|
|
HOLD |
0 SET |
|
R/L |
V/% |
11 |
10 |
9 |
|
||
|
|
Рисунок 27 – Функциональная панель
Подготовка к измерениям
1.Нажмите кнопку питания. Через 2 секунды прибор издаст звуковой сигнал, предупреждая о готовности к работе.
2.Переместите объектив, для того чтобы запустить функ-
цию измерения угла.
3. Нажмите кнопку «V/%», чтобы вертикальный угол по-
казывал 0.
4. Прибор готов для установки 0.
Вращайте объектив, чтобы пройти чувствительный элемент через нулевой указатель и запустить угловое измерение. Точка «0»
установлена около горизонтальной панели, таким образом, легко ус-
тановить вертикаль «0», вращая объектив. Инструмент может изме-
рять горизонтальный угол без установки 0. Для инструмента, обору-
дованного автоматическим компенсационным «0», вертикальная на-
стройка не может быть компенсирована на «0» автоматически, если отклонение по вертикали превышает допустимое значение. Инстру-
мент выдаст на экран символ «В». Инструмент не будет проводить измерения до тех пор, пока он не будет повторно выровнен, и символ
«В» на экране не исчезнет.
87
4
5
6
7
8
Поверки прибора
1.Поверка и установки цилиндрического уровня. Ось цилиндрического уровня должна быть перпендикулярна оси вращения прибора.
2.Поверка и установка круглого уровня. Ось круглого уровня должна быть парал-
лельна оси вращения прибора.
3. Поверка сетки нитей. Установите прибор на штатив и тщательно его отрегулируйте.
Наведите прибор на цель А, находящуюся в 50 метрах от него. Сдвиньте объектив и просле-
дите, проходит ли цель через вертикальную нить сетки нитей. Если она проходит через вер-
тикальную нить, то дальнейшая настройка не нужна. На рисунке 28 показано положение и юстировка сетки нитей.
закрепительные
юстировочные
Рисунок 28 – Поверка и юстировка сетки нитей
4. Определение коллимационной погрешности. Визирная ось зрительной трубы долж-
на быть перпендикулярна оси вращения зрительной трубы (горизонтальной оси прибора).
Угловые измерения
Измерение горизонтального угла (установка 0)
Наведите прибор на цель А.
Нажмите кнопку 0Set для установки значения горизонтального угла 0º00'00"
Кнопка 0Set эффективна только для горизонтального угла. 88
|
|
|
|
|
|
V |
85°18' 30" |
|
|
|
TILT |
HR |
40° 36' 20" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
85° 18' 30" |
|
|
|
TILT |
HR |
0º 00' 00" |
|
|
|
|
Горизонтальный угол может быть установлен в 0 в любой момент за исключением положения удержания (кнопка HOLD).
Измерение вертикального и горизонтального угла
Наведите прибор на цель А.
V |
85° 18' 30" |
|
|
|
TILT |
HR |
40°36' 20" |
|
|
|
|
|
|
|
Нажмите кнопку 0Set для установки значения |
V |
85° 18' 30" |
горизонтального угла 0º00'00". |
HR |
TILT |
|
0° 00' 00" |
Поверните прибор по часовой стрелке к цели В |
|
|
|
|
|
|
|
для получения горизонтального и вертикального угла. |
V |
95° 40' 30" |
|
|
|
|
TILT |
|
HR |
71°16' 18" |
|
|
|
|
|
Преобразование горизонтальной функции HR в HL
Наведите прибор на цель А.
Нажмите кнопку R/L для перехода из режима HR в режим HL.
Измерение в режиме HL.
|
|
|
|
|
|
V |
91° 30' 50" |
|
|
|
TILT |
HR |
140° 20' 10" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
91° 30' 50" |
|
|
|
TILT |
HL |
219° 39' 50" |
|
|
|
|
Горизонтальный угол блокировка-разблокировка
Во время наблюдений нажмите кнопку HOLD для блокировки измеренного угла. По-
сле того, как значение угла заблокировано, значение угла на экране будет мигать. Значение не будет изменяться даже при повороте прибора. После нацеливания на нужную цель на-
жмите кнопку HOLD еще раз, чтобы выйти из режима удержания.
89
Поверните установочный винт и установите необходимый горизонтальный угол
Нажмите кнопку HOLD для удержания значения горизонтального угла.
Наведите прибор на цель.
Нажмите кнопку HOLD для установки на цели заданное значение угла.
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
91° 30' 50" |
||
|
|
|
TILT |
HR |
140° 20' 10" |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
91° 30' 50" |
||
|
|
|
TILT |
HR |
|
140° 20' 10" |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
V |
91° 30' 50" |
||
|
|
|
TILT |
HR |
140°20' 10" |
||
|
|
|
|
Примечание: Кнопка HOLD не работает с режимом измерения вертикального угла.
Измерение зенитного расстояния
Перед использованием данного режима необходимо установить вертикальный угол.
|
0º |
|
90 |
|
90 |
100% |
100% |
|
|
|
º |
|
º |
||
|
|
|
|
|
|
||
270º |
90 |
180º |
0º |
0º |
0º |
0% |
0% |
|
º |
|
|
|
|
|
|
|
180º |
|
270º |
|
-90º |
100% |
100% |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Зенитное расстояние. Если выбирают 0º для вертикального угла как направление зе-
нита, то измеренный вертикальный угол V является углом зенита.
Зенитное расстояние V |
(L |
360 R) |
. |
Погрешность измерения i |
(L |
R |
360 ) |
. |
|
2 |
|
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Вертикальный угол. Если выбирают 0º для вертикального угла в направлении левой стороны, то измеренный вертикальный угол V является вертикальным углом.
Вертикальный угол V |
(L 180 R) |
. |
Погрешность измерения i |
(L |
R |
540 ) |
. |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
Высотный угол. Если выбирают 0º для вертикального угла в обоих направлениях для левой и правой стороны, то измеренный вертикальный угол V является высотным углом.
90
Вертикальный угол V |
(L R) |
. |
Погрешность измерения i |
(L R) |
. |
|
|
||||
2 |
|
2 |
|
||
Если погрешность измерения i 10 , то перенастройте прибор согласно инструкции.
Измерение угла наклона.
Имея размеры в угловом режиме, значение вертикального угла можно преобразовать в проценты из градусов.
Получить проценты из градусов можно по формуле |
H |
100 %. |
|
||
|
|
||||
|
D |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
91°30' 50" |
|
|
|
|
|
|
TILT |
Нажатие на кнопку V % переключает |
|
|
HR |
140° 20' 10" |
|
|
|
|
|
|
|
измерения из градусов в проценты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
V – |
2.643 |
|
|
|
|
|
|
TILT |
|
|
|
HR |
140° 20' 10" |
|
Повторное нажатие кнопки V % переключает |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
измерения из процентов в градусы. |
|
|
V |
91° 30' 50" |
|
|
|
|
|
|
TILT |
|
|
|
HR |
140°20' 10" |
|
|
|
|
|
|
|
Угловые повторные измерения
Нажмите клавишу FUNC.
Нажмите клавишу REP для перевода прибора в повторный режим.
Наведите прибор на цель А и нажмите кнопку установки 0, чтобы выставить показания прибора на 0º00"00".
|
|
|
F |
|
|
|
|
||
|
|
|
||
V |
|
91° 30' 50" |
|
|
HR |
|
TILT |
||
|
140° 20' 10" |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
REP |
|
|
|
– |
||
Ht |
0 00' 00" |
|||
H |
0 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
REP |
|
|
|
|
|
|
Ht |
– |
108° 24' 30" |
|
|
H |
0 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
91