Studiul instrumentelor topografice

Studiul teodolidului

Teodolidul este intrumentul topographic utilizat pentru masurarea unghiurilor orizontale si verticale.

V-V=axa verticala,axa principala a teodolidului

O-O=axa orizontala,axa secundara a teodolidului

r-O=axa de vizare

N-N=directricea nivelei torice

Vs-Vs=axa nivelei sferice

Componentele toedolidului:

1.luneta teodolidului

2.furca lunetei

3.cercul vertical

4.cercul orizontal

5.tulenele de blocare ale miscarii in plan orizontal si vertical

6.suruburile de miscare fina in plan orizontal si vertical

7.nivela torica

8.nivele sferica

9.ambaza-placa ambaza

-suruburile de calare

-placa de tensiune

Clasificare teodolidelor:

1.in functie de precizia de masurare a unghiurilor

-de precizie scazuta(>1^c un minut centesimal)

-de precizie medie(55^cc 1^c)

-de precizie ridicata(10^cc 50^cc)

2.In functie de libertatea de miscare ale cercului gradat orizontal

-simple,la care cercul gradat este fixat de ambaza si nu se poate roti

-teodolidele repetitoare-cercul gradat se poate roti independent permitand masurarea repetata a aceluias unghi cu origine diferite

-teodolide reiteratoare, la acestea cercul gradat se roteste independent cu autorul unui surub, numit surub reiterator si face posibila introducerea unei origini pe o animita directie.

Partile componente ale teodolidului

1.Luneta teodolidului

Luneta cu foculsare interioara

1-tubul ocular

2-tubul obiectiv

3-reticul

4-sistemul optic de foculsare

5-surubul de foculsare

6-sistemul optic ocular

7-sistemul optic obiectiv

Axa lunetei

XX-axa geometrica de montaj a celor 2 tuburi

O₁O₂-axa optica a lunetei

RO₁-axa de vizare-definita de centrul reticului(r) si centrul optic al obiectivului

Reticulul este o placuta din sticla pe care sunt gradate trasaturi din sticla foarte fine(1-2 microni)

La intersectia trasaturilor se afla centrul r al reticulului.

In afara de firele principale pe reticul se observa 2 fire scurte paralele si echidistante numite fire stadimetrice cu ajutorul carora vom putea masura distante pe cale optica.

Punerea la punc a lunetei si punctarea

Punerea la punct a reticulului.

Pentru aceasta se indreapta luneta spre o zona luminoasa si se roteste mansonul ociular convenabil pana firele reticulare se vor vedea clar.

Vizarea. Pentru aceasta se indreapta luneta catre obiectul de interes cu ajutorul culimatorului.Privind apoi prin luneta,obiectul ocupa o pozitie oarecare in campul lunetei si nu se vede clar.

Punerea la punct a obiectului vizat.Pentru aceasta se va invarti surubul de foculsare pana obiectul se vede clar.

Punctarea presupune aducerea firelor reticulare peste obiectul vizat in pzitie corespunzatoare corecta.Pentru aceasta se va actiona asupra suruburilor de miscare fina in plan orizontal si vertical.

Caracteristicile lunetei:

1.Marirea lunetei(M)

2.Precizia de vizare-este infuentata de marire

-factorii de influentare-grosimea

-gradul de iluminare a semnalului

2.Cecurile teodolidului

2.1.Cercul orizontal-utilizat pentru masurarea unghiurilor orizontale

Componente-cercul gradat(limb)

-cercul alidad

Cercul gradat poate avea dimensiuni intre 70-250mm,confectionat din sticla.Poarta gradatii care pot fi sexagesimale sau centasimale crescatoare in sens orar.

Cercul alidad contine indexi de citire.

Pentru masurarea unui unghi orizontal se va proceda astfel:

-se vizeaza punctual 1 cu ajutorul lunetei si se efectueaza citirea pe limb

-se deblocheza teodolidul vizandu-se punctual 2

-pe limb von citi valoarea 2

-pentru eliminarea erorilor instrumentale se vor face determinari si in zonele opuse ale limbului in raport cu primele citiri

-se vor determina 2 valori ale unghiului w^,=c₂-c₁;w =c₂^,-c₁^,;w w w

2.2.Cercul vertical-utilizat pentru masurarea unghiurilor verticale.

a+z=100^g

In cercul vertical indexi de citire ocupa o pozitie verticala in cazul masurarii unghiurilor zenitale.Cercul gradat vertical se riteste odata cu inclinarea lunetei.Pentru masurarea unui unghi zenital se precedeaza astfel:se va viza punctual in pozitia corecta(pe mira),se vizeaza cu firul reticular orizontal la o vazloare egala cu inaltimea aparatului,atunci cand se vizeaza un semnal topographic,firul reticular orizontal se pozitioneaza la baza fluturelui.

Pentru eliminarea unei erori instrumentale este necesar sa facem observatii in ambele pozitii ale lunetei teodolidului unghiului cel mai probabil fiind media celor 2 determinari

Z_m=(z^I+(400^g-z^II))/2

Dispozitive de citire

Teodolidele obisnuiite permit efectuarea centralizata a citirilor la cele 2 cercuri intr-o mica luneta situata langa luneta propriuzisa a aparatului.

1.Microscopul c fir

Pe reticulul microscopului este gravata o trasatura drept reper care constituie indexul de citire pe cercul gradat.

Partea I se vor citi direct pe cercul gradat,gradele scrise drept in stanga firului si numarul intreg de diviziuni pana la fir reprezentand zeci de minute.

Partea a-II-a se apreciaza fractiunile de diviziuni reprezentand unitatile de minut.

2.Microscopul cu scarita

Pe reticulul micoscopului este gravata o scarita egala ca lungime cu distanta dintre 2 diviziuni de pe cercul gradat,aceasta avnd 100 de diviziuni.

Partea I a citirii sunt gradele care se afla in domeniul scaritei.

Partea a-II-a a citirii reprezinta numarul de intervale de la 0 al scaritei pana la firul corespunzator gradelor si reprezinta minutele.

Partea a-III-a se aproximeaza in cadrul unei diviziuni,spert,jumatate sau ¾ si reprezinta 25 sec,50 sec sau 70 sec.

3.Microscopul cu micrometru-are fereastra cu coincidenta.Acesta permite citirea unghiurilor pana la secunda.

4.Afisajul electronic-la teodolidele electronice.

Asezarea in statie

Asezarea in statie reprezinta pozitionarea intrumentului deasupra unui punct materializat pe teren astfel incat axa principala VV sa fie vericala si sa treaca prin acest punct topographic.

Centrarea=aducerea dispozitivului centrat deasupra punctului de statie.

Calarea aparatului

Prin acasta se urmareaste verticalizarea axei VV,lucru care se face prin 2 etape:

a)calarea aproximativa-se face utilizand nivela sferica a teodolidului care este aclcatuit dintr-o fiola in forma cilindrica,care are la partea superioara o calota sferica pe care este gravat un cerculrt reper.

Pentru aducerea bulei in interiorul cerculetului reper se va actiona convenabil din suruburile de calare in cazul realizarii centrarii cu ajutorul firului cu plimb.Daca vom utiliza dispozitivul optic de centrare,calarea nivelei sfericese realizeaza prin ajustarea convenabila a lungimii picioarelor trepiedului.

b)calarea fina se realizeaza cu ajutorul nivelei torice a teodilidului care este alcatuita dintr-o fiola de sticla in forma de tor introdusa intr-un ulei,fixata cu ajutorul unor suruburi de rectificare.

Simetric fata de mijlocul fiolei M sunt trasate la intervale de 2mm diviziuni.Trasaturile centrale sunt mai mari si reprezinta reperele nivelei torice.

Atunci cand centrul bulei de aer coincide cu mijlocul M al fiolei,spunem ca bula de aer se afla intre repere iar directricea nivelei NN va fi orizontala.In mod normal NN VV.Prin urmare,in urma calarii cu nivela torica teodolidul va fi adus in pozitie corecta de lucru,iar limbul va fi orizontal si indexul de citire de la carcul vertical va ocupa o pozitie corecta.

Acest lucru se realizeaza astfel:se va aduce nivela torica parallel cu linia ce uneste 2 suruburi de calare.

Se vor roti suruburile de calare S₁ si S₂ simultan antagonic pana cand nivela torica va fi calata.Se va roti suprastructura teodolidului cu 100^g aducand nivela torica pe o directie fata de cea dinainte.

Se va actiona din surubul S3 convenabil caland dinnou nivela torica.Daca este necesar,operatia de calare se ca repeat fata de alte suruburi de calare pana cand in orice pozitie am roti suprastructura,bula de aer ramane intre nivele.

Conditiile care trebuiesc indeplinite de un teodolid:

Conditii constructive:

-cercul gradat orizontal sa fie pe axa VV.

-axa VV sa treaca prin centrul cercului gradat orizontal.

-cercul gradat vertical sa fie pe axa secundara OO.

-axa OO sa treaca prin centrul cercului gradat vertical.

Conditiile geometrice

-NN VV

-axa de vizare rO OO.

-axa indecsilor de citire la cercul vertical trebuie sa ocupe o pozitie corecta-orizontala sau verticala si sa contina axa de rotatie a lunetei OO.

-firele reticulare sa aiba o pozitie corecta adica unul sa fie vertical si celalalt pe acesta adica orizontal.

Metode de masurare a unghiurilor orizontale

Pentru masurarea unghiurilor orizontale,teodolidul trebuie sa fie centrat in statie.

Metoda simpla

a)procedeul prin diferenta citirilor

w =C^I₂-C^I₁

w =C^II₂-C^I₁

Tw w w

C_1m=(C^I₁+(C^II₁ 200^g))/2

C_2m=(C^I₂+(C^II₂ 200^g))/2

Pentru masurarea unghiului w se procedeaza astfel:

-se vizeaza pinctul in pozitia I a lunetei efectuand pe cercul orizontal citirea C^I₁

-se deblocheza teodilidul vizandu-se punctul2(rotiea se realizeaza in sens orar)

-se efectueaza citirea C^I₂

-se deblocheaza teodolidul trecandu-se in pozitia a-II-a a teodolidului(cercul vertical se afla in dreapta)vizandu-se dinnou punctil 2

-se realizeaza citirea C^II₂

-se deblocheaza teodolidul rotindu-se in sens antiorar vizand dinnou punctual 1

-se va efectua citirea C^II₁ la cercul orizontal

Unghiul w poate fi calculat ca diferenta a citirilor cu reletia de mai sus.

Procedeul cu 0 unghi de incidenta "0"

Inaintea vizarii punctului 1 in pozitia I se adduce in cioncidenta diviziunea 0 de pe cercul gradat,peste diviziunea a dispozitivului de citire.Astfel citirea C^I₁=0.

2.Metoda repetitiei

Ea se realizeaza pentru o masuraremai precisa a unghiurilor orizontale utilizand teodolide repetitoare.

w =C₂-C₁

w =C₃-C₂

w =C₄-C₃

w w w w_n)/n

Pentru masurarea unhiului w prin aceasta metoda se procedeaza astfel:

-se vizeaza pe rand punctele 1 si 2 efectuand citirile C₁ si C₂

-se blocheaza limbul pe citirea C₂

-se deblocheaza teodolidul vizand dinnou punctual 1 pe directia caruia avem citirea C₂

-se deblocheaza limbul,se roteste teodolidul vizandu-se dinnou punctual 2

-pe aceasta directie se efectueazaq citirea C₃

-se repeat operatiile de atatea cate repetitii vream sa realizam

Vom putea obtine prin diferenta citirilor,n valori ale unghiului w

Valoarea cea mai probabila a unghiului w este media determinarilor.

Si in cazul acestei metode se va lucra in ambele pozitii ale lunetei petru a reduce unele erori instrumentale.

3.Metoda seriilor(metoda reiteratiillor)

Se utilizeaza la masurarea mai multor unghiuri prin acelasi punct de statie.

Se allege o directie de referinta aceea la care punctual este cel mai indepartat si cel mai bine vizibil.

Efectuandu-se observatiile in pozitia I in sens orar.

Observatiile in pozitia I se incheie cu o citire pe punctual de plecare,astfel realizam un tur de orizont.

Se vor completa operatiile,incepand cu directia de referintadar cu sens antiorar,realizand dinnou o citire de inchidere,ceea ce inseamna un nou tur de orizont.

Prin urmare,o serie este compusa din tururi de orizont.Se vor calcula mediiloe directiilor.Se va realiza compensarea directiilor de orizont urmand posibilitatea determinarii oricarui punct care se formeaza in jurul punctuluii de statie.

Masrarea unghiurilor verticale.

a+z=100^g

z^I z^I+z^II 2*e

z^II z_m=(z^I+(400^g-z^II)/2

Diferenta de nivel

Instrumente simple de nivelment

Instumente de nivelment cu ruleta

Determinarea diferentei de nivel se face cu ajutorul unor vize orizontale.Se realizeaza riguros cu acest gen de instrumente folosind mire tinute in pozitie verticala.

Pentru determinarea diferentei de nivel DH_ABpe mirele verticale se efectueaza citirile a si b la inaltimea axei de vizare a instrumentului.

In functie de modul de orizontalizare al axei de vizualizare instrumentale de nivelment pot fi:

-instrumente de nivelment geometric rigide la care orizontalizarea se realizeaza cu ajutorul nivelei torice

-instrumente de nivelment geometric cu compensator-la acestea orizontalizarea se face automat cu ajutorul compensatorului.

Instrumente de nivelment cu compensator

Instrumentele de nivelment cu compensator se caleaza mai intai cu ajutorul nivelei sferice sa intre in domeniu de functionare,acesta orizontalizand autmat axa de vizare.

Mire pentru nivelment

1.Mira centrimetrica

-de regula este cofectionata din lemn sau metal

c_M=(c_s+c_j)/2 c_m

2.mire cu banda de invar

-un aliaj care nu suporta variatii de lungimi foarte mari la variatii de temperatura

3.Mire cu cod de bare

Instrument pentru masurarea lungimilor

-lungimile se pot masura pe cale directa,cale optica sau cu ajutorul undelor electromagnetice.

Panglica de otel

-este divizata in metri si decimetri

-are lungimea de 100 metri

-este etalonata la +20^oC si are forta de intindere de 15 Kg forta

Ruleta topografica

-latime de 13 mm

-grosime de 0,2 mm

-poate avea lungime de 20,25 sau 50 de metri

-este divizata in metri,decimetri sau centimetri

-sunt unele care sunt divizate in milimetri

-se etaloneaza tot la +20^oC si 5 Kg forta de intindere

Firul cu invar

Pentru masurarea cu precizie a unei lungimi avem nevoie de:

-ruleta propriu-zisa

-intinzatoare

-dinamometru

-termometru

-tije metalice

-jaloane topografice-folosite numai cand trebuie sa masuram o distanta mai mare decat instrumentul de masurat. Corectii care se aplica instrumentelor sau lungimilor masurate cu ruleta.

1.Corectia de etalonare-instrumentele sufera deformari dupa folosire.

2.Corectia de intindere(de tensiune)

Dl=l_r-l_n

Dl_intindere=1000*l_nominala/S*E(F-F₀)

3.Corectia de temperatura

Dl_t=e*a(t-t₀)

4.Corectia de reducere la orizont

D=l*cosa

Instrumente de masurare pe cale optica a distantelor

Masurarea pe cale stadimetrica

-determinarea distantei orizontale cand axa de vizare este pe mira.

D=d+f+c

D=f/h*H+(f+c)