План
1. Умови експлуатації високоточних теодолітів та основні вимоги до них. http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3070
2. Джерела похибок при високоточних кутових вимірах, методи послаблення їх впливу.
3. Методи високоточних кутових вимірів. Найвигідніший час для вимірюванні кутів.
4. Поняття про рефракцію світла при кутових і азимутальних визначеннях.
5. Вимірювання базисів.
1. Умови експлуатації високоточних теодолітів та основні вимоги до них.
Якість і успіх кутових спостережень залежить від стану приладів. Оптичні високоточні теодоліти являють собою складні конструкції, які складаються з великої кількості оптичних і механічних деталей. Порушення взаємного зв'язку між деталями може привести прилад в неробочий стан або знизити точність, а виправити прилад в польових умовах (осьову і оптичну системи) неможливо.
1.1. Укладання теодоліта у футляр або ящик.
При отриманні приладу необхідно ознайомитись з його правильним укладанням в ящик або футляр, вивчити способи закріплення теодоліта прикріплюючими пристроями, вивчити розташування всіх його частин. При цьому ящик або футляр повинні бути обов'язково встановлений кришкою уверх.
Після укладання всі прикріплюючі і упаковочні гвинти необхідно затиснути до відказу. Якщо після укладання теодоліту кришку ящика можна вільно закрити або легко натягти футляр - то прилад укладений правильно. Зусиль в цьому випадку ні в якому разі не можна прикладати.
1.2. Перевезення оптичних теодолітів.
Оптичні теодоліти, як і всі інші високоточні прилади, переносять або перевозять обов'язково під наглядом спеціально призначеної і навченої особи (спостерігача або помічника спостерігача). Якщо теодоліт знаходиться у футлярі, то він повинен бути встановлений основою вниз, якщо в ящику - ручкою вверх.
При перевезенні приладів на автомобілях і підводах необхідно на дно постелити товстий шар соломи, сіна, стружок, м'яких речей.Для того, щоб під час перевезення ящики не терлись і не вдарялись у виступаючі частини (борти) автомобіля або підводи, необхідно вставляти спеціальні прокладки або обгортувати їх м'якими тканинами і добре закріпляти. При перевезенні на автомобілях прилади розташовують в передній частини кузова, а при перевезення на підводах - в їх середній частині, уникаючи встановлення над вісями.
На нерівних дорогах при невеликих переїздах робітники повинні тримати прилад на руках, а якщо дорога дуже погана - необхідно знімати його з транспорту і переносити на руках.
При перевезенні в'юком дуже важливо, щоб в'юк і його противага на другому боці тварини мали однакову вагу. Ще краще точні прилади класти поверх в'юків. В цьому випадку прилади легко і швидко знімаються і вони менше страждають від поштовхів та ударів об дерева і виступи скель. У важких і небезпечних місцях необхідно знімати прилад і переносити його в руках.
1.3. Піднімання теодолітів на сигнал.
Піднімання оптичних теодолітів на сигнали повинно виконуватися під безпосереднім керівництвом спостерігача. Піднімання виконують з підвітряної сторони знака двома малими шарикопідшипниковими блоками і фалом (капроновою мотузкою). Один блок повиненн бути надійно прив'язаний до основного стовпа знака вище перил площадки для спостережень. Другий блок - до приладу, який піднімають. Один кінець фалу прив'язують до приладу, другий, продітий раніше через нерухомий блок і скинутий униз, продівають через рухомий блок, прив'язаний до приладу. Підйомний фал одночасно служить відтяжкою. Щоб запобігти падіння приладу, для страховки до нього прив'язують ще другу мотузку, яку при підйомі повільно вибирає спотсерігач, який приймає прилад наверху. При цьому слід зробити все, щоб запобігти від ударів приладу у виступаючі частини сигналу. Довжина підйомного фалу повинна бути на 8 -10м більше подвійної висоти знака.
1.4. Спуск теодоліта з сигнала.
Спуск виконують з підвітреної сторони знакадвома блоками під безпосереднім керівництвом спостерігача.Один блок (нерухомий) прив'язують до основного стовпа вище перил площадки для спостереження, другий рухомий - до приладу. Кінець фала, який знаходиться на площадці спостерігача, спершу продівають через рухомий блок, а потім через нерухомий блок і, продівши, прив'язуютьдо приладу. Останній оборежно переносять через перила і починають спуск, поступово відпускаючи фал внизу. Фал одночасно служить відтяжкою. Для страховки приладу до нього прив'язують другу мотузку, яку поступово відпускає спостерігач, який знаходиться на площадці спостереження.
1.5. Умови експлуатації, правила користування.
На час невеликих перев прилад можна не упаковувати у футляр або ящик, а залищати його на столику знака або на штативі. Але в цьому випадку необхідно покривати його чохлом з м'якої матерії. Якщо прилад знаходиться на сигналі при тривалих перервах в спостереженнях, а також на ніч, то необхідно обов'язково покласти його у футляр (ящик), покрити брезентом і прив'язати до столика сигнала мотузкою. Підіймальні і мікрометричні гвинти слід постійно тримати на середині їх ходу. Ні в якрму разі не слід працювати ними, якщо вони стоять на останніх витках.
Центрувальна плита на столику сигналу і головка штатива перед встановленням на них теодоліта повинні максимально наближатися до горизонтального положення. Це скорочує зайві обертання підіймальних гвинтів і усуває їх перекіс. Перекіс підіймальних гвинтів шкідливо позначається на їх різях.
Закріплюючи гвинти алідади і труби необхідно затискувати тільки злегка, щоб відчути охоплення гвинта. Дуже сильне затискування викликає шкідливі напруги в металі, зіпсування різей, гнуття осей. Особливо обережно слід діяти юстувальними гвинтами. Їх необхідно берегти від зношення. Зношені гвинти погано тримають юстування. Не слід часто проводити юстування приладу. Робити це слід тільки у випадках прямої необхідності. Рухомі частини теодолітів необхідно переміщати плавно, без поштовхів.
Пил і жирні плями забруднюють лінзи. До лінз ні в якому разі не можна доторкатися пальцями. Зовнішню їх поверхню можна протирати чистою білою ганчіркою із льону або тонкого полотна. Можна протирати ватою, змоченою спиртом. Волога шкідливо діє як на скляні, так і на металічні частини приладу. Краплі води можуть утворювати на поверхні скла прозорі або непрозорі плями. На металічних частинах волога може викликати окислення. Тому, коли починається дощ, прилад необхідно покласти у футляр або надійно закрити чохлом, парасолькою, плащем, брезентом. При внесенні теодоліту з холоду в тепле приміщення або з теплого приміщення на холод необхідно залишати його закритим у футлярі (ящику) 3-4 години. Ні в якому разі не слід ставити футляр з приладом поблизу нагріваючих приладів. В холодний час в перевах між спостереженнями не рекомендується вносити прилад в тепле приміщення, а зберігати його в нетопленому приміщенні або на відкритому повітрі.
2. Джерела похибок при високоточних кутових вимірах, методи послаблення їх впливу.
2.1. Особисті похибки.
При візуальному методі високоточних кутових вимірів в тріангуляції особисті похибки систематичного характеру виникають, головним чином, із-за помилкової оцінки положення осі симетрії спостерігаємих предметних цілей (візирних циліндрів, штрихів лімба і т.і.). При спостереженнях на світлові цілі різко різної яскравості вплив особистих похибок на виміряний кут може досягати 1, 5" і більше. Такі похибки можуть бути значно зменшені шляхом вирівнювання яскравостей цілей по всім напрямкам спостереження або шляхом використання окулярної поворотної призми.
Для послаблення впливу похибок, які виникають із-за різного освітлення штрихів лімба у високоточних кутомірних приладах використовують електричне освітлення кругів.
2.2. Приладові похибки.
При вимірюванні горизонтальних кутів в тріангуляції береться до уваги те, що вертикальна вісь приладу співпадає з напрямком прямовисної лінії в даній точці, лімб і вісь обертання труби перпендикулярні до вертикальної осі обертання теодоліта, візирна вісь труби лежить в площині великого кругу приладу і вісь обертання алідади проходить через центр лімба, а центр лімба співпадає з центром кільця поділок на ньому. Відхилення від цієї геометричної схеми приладу породжують відповідні похибки. В цю групу приладових похибок входять похибки, які виникають із-за:
1) неперпендикулярності візирної осі обертання труби (колімаційна похибка);
2) нахилу горизонтальної осі обертання труби;
3) нахилу вертикальної осі обертання приладу;
4) нахилу (негоризонтальності) площини лімба;
5) ексцентриситету алідади;
6) ексцентриситету лімба.
Розглянемо вплив цих похибок на результати кутових вимірів.
КОЛІМАЦІЙНА ПОХИБКА
Під колімаційною похибкою зорової труби розуміють малий кут С, утворений візирною віссю труби з площиною великого круга приладу. Вплив колімаційної похибки на напрямок, виміряний при одному положенні труби (КП або КЛ), передається формулами:
де N - істинне значення напрямку;
КП і КЛ - виміряні значення напрямків;
Z - зенітна віддаль візирної цілі.
Вплив же цієї похибки на кут між точками А і В, виміряний також при одному положенні труби, передається формулами:
З приведених формул видно, що значення напрямків і кутів, які отримані як середнє із результатів їх вимірів при двох положеннях труби (КП і КЛ), вільне від впливу колімаційної похибки.
При вимірюванні напрямків тільки при одному положенні труби (тільки при КП або тільки при КЛ) в кут увійде похибка ?С, рівна
При ZA = ZB величина ?С = 0. При ZA ? ZB =90 ±20 , як це іноді має місце в тріангуляції, і при 2С = 20" максимальний залишковий вплив колімаційної похибки на кут, виміряний при одному положенні труби, складає біля 0, 01".
Значення колімаційної похибки С обчислюють за формулою
При Z= 90° отримаємо 2С = КЛ - КП. Значення подвійної величини колімаційної похибки не повинно перевищувати 20".
НАХИЛ ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ ОСІ ОБЕРТАННЯ
При нахилі вертикальної осі приладу або від нерівності підставок труби, включаючи і нерівність діаметрів цапф виникає нахил горизонтальної осі обертання.
Нехай, нахил горизонтальної осі на кут і обумовлений тільки нерівністю підставок труби, включаючи і нерівність діаметрів цапф, а вплив других похибок дорівнює нулю.
Вплив нахилу і горизонтальної осі обертання труби на напрямок, виміряний при одному положенні труби, передається формулами
де Z - зенітна віддаль спостерігаємої цілі.
Вплив же нахилу осі труби на кут між точками А і В, виміряний також при одному положенні труби, передається формулами
З приведених формул видно, що значення кута, отримане як середнє із результатів вимірів при двох положеннях труби (КП і КЛ), вільне від впливу нахилу осі труби. При вимірюванні напрямків тільки при одному положенні труби (тільки при КП або тільки при КЛ) в кут увійде похибка ?і, яка дорівнює
При ZA = ZB ?і = 0; при і = 5" і ZB = 92°; ZA = 88°, як це іноді має місце в тріангуляції, ?і = 0, 35". Тому виміри при нахиленій лінії візування необхідно проводити обережно і так„ щоб при даній установці приладу одна половина вимірів була виконана при одному положенні труби, а друга - неодмінно при другому положенні її. При спостереженнях теодолітами типу ТТ - 2/6 необхідно особливо старанно нівелювати горизонтальну вісь обертання труби.
НАХИЛ ВЕРТИКАЛЬНОЇ ОСІ
Нахил вертикальної осі приладу на малий кут ? відносно прямовисної лінії в даній точці викликає нахил осі обертання труби на малий кут q, що дорівнює
де t - кут, орієнтуючий трубу приладу (візирну ціль) відносно вертикальної площини, в якій лежить, нахилена на малий кут ? вісь обертання приладу.
Вплив нахилу q на напрямок, виміряний при одному положенні труби (КП або КЛ), виражається формулами
а вплив її на кут, виміряний поміж точками А і В також при одному положенні труби, формулами
Вплив нахилу q на кут, отриманий як середнє із спостережень при двох положеннях труби, буде
Тобто, вплив нахилу q осі обертання труби, що є наслідком нахилу вертикальної осі приладу, не виключається із результатів вимірів. При qМАX= 5", як це допускається в тріангуляції 1-2 класів, і Z= 90° ± 2°