Studiul instrumentelor topografice

1. Asezarea in statie a instrumentelor topografice

Teodolitul este asezat in statie, pregatit pentru masuratori, atunci cand axa sa principala VV este verticala si trece prin punctul matematic de statie, marcat la sol. Aceasta se realizeaza prin urmatoarele operatii principale:

- centrarea aparatului pe punctul de statie cu ajutorul dispozitivului de centrare in cazul aparatului Theo 020 dispozitivul este optic permitand obtinerea unei precizii superioare, in timp ce aparatul Theo 080 beneficiaza de dispozitivul clasic firul cu plumb pentru aceasta se aseaza teodolitul aproximativ pe verticala punctului de statie, folosind dispozitivul de centrare si urmarind ca forma trepiedului sa fie aproximativ orizontala se caleaza aparatul aproximativcu nivela sferica, dupa care se definitiveaza centrarea folosind din nou dispozitivul de centrare prin deplasarea aparatului pe trepied; dupa aceasta se strange surubul pompa permitand fixarea aparatului pe platforma trepiedului.

- calarea aparatului se face intr-o prima faza doar aproximativ cu ajutorul nivelei sferice, rotind de cele trei suruburi de calare pana ce bula de aer a nivelei ajunge in cercul de reper urmeaza calarea definitiva , care se face cu nivela torica prin rotirea teodolitului in jurul axei principale VV pana cand nivela ajunge paralela cu linia ce uneste doua suruburi de calare (oarecare); rotind aceste doua suruburi in sensuri contrare se aduce bula nivelei torice intre repere si astfel linia suportului devine orizontala pe aceasta directie se roteste din nou teodolitul cu 100^g in jurul axei principale pana cand nivela torica ajunge pe directia celui de-al treilea surub de calare. Se roteste acest surub pana cand bula de aer nivelei toricese afla din nou intre repere si suportul aparatului devine orizontal si pe aceasta directie. Operatia de calare se repeta pana cand bula nivelei torice ramane intre repere in orice pozitie s-ar afla fata de suruburile de calare.

Tahimetrele se pregatesc pentru masuratori dupa acelasi principiu ca si teodolitele, mentionat mai sus.

In cazul instrumentelor de nivelment geometric, calarea variza in functie de tipul de instrument folosit, astfel

pentru nivelul rigid simplu (fara surub de basculare) se efectueaza intr-o prima etapa calarea aproximativa folosind nivela sferica si, in final, se definitiveaza calarea cu ajutorul nivelei torice, dupa acelasi principiu mentionat anterior.

- pentru nivelul rigid cu surub de basculare se efectueaza calarea aproximativa cu ajutorul nivelei sferice iar apoi se face calarea exacta folosind surubul de basculare pe fiecare directie a axei de vizare.

- pentru instrumentele de nivelment cu compensator se efectueaza calarea utilizand doar nivela sferica, functia nivelei torice absente in acest caz fiind preluata de compensatorul automat incorporat in instrument.

2. Metode de masurare a unghiurilor folosind teodolitul:

Principalele operatii care intervin in general in masurarea unghiurilor, folosind teodolitul, sunt:

verificarea si rectificarea teodolitului

asezarea in statie

- punctarea obiectivului vizat;

- masurarea propiu-zisa a unghiurilor

2.1. Metode de masurare a unghiurilor orizontale

2.1.1. Metoda simpla

Se utilizeaza numai in cazul unghiurilor izolate.

a. Procedeul prin diferenta citirilor:

- se fixeaza limbul intr-o pozitie oarecare

- se elibereaza miscarea inregistratoare, si se vizeaza

-in pozitia I a lunetei punctele 1 si 2 in sens orar;

in pozitia a II-a a lunetei punctele 2 si 1 in sens antiorar.

Citirile se prelucreaza astfel

C C

C C

daca Δω T 2e_ω (eroarea de citire a unei directii intr-o singura pozitie a lunetei) atunci:

b. Procedeul cu zerourile in coincidenta

- se aplica numai la teodolitele repetitoare

- se aduce zeroul limbului pe directia de plecare:

- in pozitia I a lunetei: = C₂^{' -} 0

- in pozitia a II-a a luntei: = C₂^{'' -} C₁^''

2.1.2. Metoda repetitiei

Se foloseste pentru masurarea mai precisa a unghiurilor cu teodolitele repetitoare. Consta in masurarea unui unghi de mai multe ori , luand ca origine citirea obtinuta anterior, din masurarea precedenta.

unde: C_n - citirea finala

C₀ - citirea initiala

n - nr. de repetitii.

Daca se masoara un unghi obtuz sau s-a executat un numar mare de repetitii

de unde: .

- numarul de repetitii se stabileste in functie de precizia dorita un numar mare de repetitii produce o precizie a masuratorii superioare

2.1.3. Metoda seriilor(reiteratiilor)

Se foloseste in cazul masurarii mai multor unghiuri dintr un punct de statie. Se alege ca punct de plecare pe acela care are conditii mai bune de vizare si este mai departat, dintre punctele urmarite.    

- in pozitia I: C_A^', C_B^', . ,C_E^', C_Ai^' ;

- in pozitia a II-a: C_Ai^'', C_E^'', . , C_B^'', C_A^'' ;

Intervalul dintre originile seriilor se calculeaza cu relatia

unde n = numarul de serii.

Operatii de control si de corectare a vizelor

- controlul pe fiecare directie masurata in pozitiile I si II

C_I^'­-C_I^''≤ T = ±(2÷3e_c), unde I este un punct vizat.

- calculul directiilor medii;

.

- calculul neinchiderii turului de orizont

e_n = C_Ai - C_A ≤ T_i;

T_i = p, unde p = aproximatia teodolitului

n = numarul punctelor vizate.

- compensarea in statie a directiilor

q_u (corectia unitara) = - ;

C_A^c = C_A + 0. q_u;

C_B^c = C_B + 1. q_u;

. . . . . . .

C_Ai^c= C_Ai+ n. q_u = C_A.

- calculul reducerii la zero a originii;

D_A = C_A^c - C_A^c;

D_B = C_B^c - C_A^c;

. . . . . . ..

D_Ai = C_Ai^c - C_A^c.

Masurarea unghiurilor verticale

Se vizeaza cu firul reticular orizontal la inaltimea instrumentului instalat in statie (I) sau, cand aceasta nu este posibila , la inaltimea semnalului (S) sau la orice alta valoare, care se noteaza in carnetul de teren.

Z^' = C^';

Z^'' = 400^g - C^'';

Daca: Z^' - Z^''≤ T = ±(2÷3e_c),

Atunci Z_m . Daca s-a masurat la inaltimea teodolitului, atunci unghiul vertical va fi coincident cu unghiul de panta α .

3. Masurarea indirecta a distantelor prin metode optice

In cazul tahimetrelor cu fire stadimetrice, distanta se determina cu ajutorul citirilor efectuate in dreptul firelor stadimetrice ale reticulului lunetei pe o mira tinuta vertical sau orizontal la capatul distantei de masurat.

Tahimetrele cu fire stadimetrice se caracterizeaza prin unghiul de paralaxa γ constant, caruia ii corespund segmente variabile pe mira, in raport cu distanta masurata.

Determinarea distantei cand axa de vizare este perpendiculara pe mira:

D = D^' + (δ + f)

, de unde:

unde: f = distanta focala a lentilei obiectiv

h = distanta intre firele stadimetrice;

H = numar generator;

K = constanta stadimetrica (plaja de valori este: 50, 100, 200);

= distanta de la centrul optic al obiectivului la axa verticala a teodolitului.

La tahimetrele acuale se folosesc lunete analatice, la care imaginea se formeaza in centrul de analatism, deci δ + f = 0.

Prin urmare distanta orizontala este: D = KH = 100H

4. Masurarea diferentelor de nivel prin nivelment geometric

Principiul nivelmentului geometric

Nivelmentul geometric se bazeaza pe principiul vizei orizontale a instrumentului.

Diferenta de nivel se determina din diferenta citirilor pe mirele tinute vertical in cele doua puncte dupa ce s-a realizat orizontalitatea axei de vizare a instrumentului de nivelment.

Distanta dintre punctele A si B nu trebuie sa depaseasca 100m si in mod exceptional 300m.

4.1. Nivelment geometric de mijloc

d₁ d₂ ± 2m;

ΔH_AB = a - b;

H_B = H_A + ΔH_AB;

H_v = H_A + a = H_B + b.

In cazul in care nivelul nu se poate instala pe aliniamentul determinat de cele doua puncte, se va instala lateral, la egala departare de cele doua puncte.

4.2. Nivelment geometric de capat

ΔH_AB = I - b;

H_B = H_A + ΔH_AB;

ΔH_AB = a - b;

Determinarea diferentei de nivel e posibila si in cazul distantelor inegale de la aparat la cele doua mire, dar atat in acest caz cat si in cazul nivelmentului de capat, precizia obtinuta este inferioara din cauza erorilor de sfericitate si refractie eliminate in nivelmentului geometric de mijloc.