INSTRUMENTE
PENTRU MĂSURAREA UNGHIURILOR
Teodolitul este un instrument
topografic utilizat la măsurarea pe teren a direcţiilor unghiurilare orizontale
şi verticale.Teodolitul mai poate
măsura şi distanţe folosind mira printr-o metoda indirectă de măsurare.Clasificarea teodolitelor se poate face după mai multe criterii:
-după modul de evoluţie în timp;
-după gradul de precizie oferit la determinarea direcţiilor unghiulare;
-după firma constructoare.
-după modul de evoluţie în timp;
-după gradul de precizie oferit la determinarea direcţiilor unghiulare;
-după firma constructoare.
Clasificarea
teodolitelor după modul de evoluţie în timp:
·Teodolite clasice, care au fost construite la începutul secolului al XVIII-lea. Erau instrumente voluminoase şi greoaie, cu lunete lungi şi diametre ale limburilor destul de mari pentru a asigura precizia necesară. Pe teren era necesar să fie rectificate des. Sistemul constructiv, cu părţile componente la vedere, conducea rapid la ancrasarea câmpului vizual şi a axelor.
·Teodolite moderne (optice) au aproape acelaşi principiu constructiv, dar conţin sisteme optice interioare care permit realizarea citirilor la cele două cercuri prin intermediul unui microscop de lectură al cărui ocular se află alături de ocularul lunetei. Datorită acestui sistem de construcţie teodolitele moderne se mai numesc şi teodolite optice. Teodolitele moderne au apărut la începutul anilor 1920 şi sunt perfecţionate în continuu până astăzi. Deosebirea de teodolitele clasice constă în faptul că sunt superioare acestora şi că sunt realizate compact, iar părţile lor componente (limburile de cristal, prismele de lectură, indecşii, etc.) sunt acoperite de o carcasă de protecţie.
Teodolite electronice (ultramoderne) au apărut odată cu deceniul 7 al secolului trecut şi s-au perfecţionat rapid. Ele conţin un microprocesor care serveşte la
afişarea pe un display asemănător cu cel întâlnit la microcalculatoare (format din
cristale lichide) a rezultatelor măsurătorilor, precum şi a unei serii de
elemente calculate automat (lungimea înclinată, diferenţa de nivel, distanţa
orizontală, orientarea, coordonatele, etc.)·Teodolite clasice, care au fost construite la începutul secolului al XVIII-lea. Erau instrumente voluminoase şi greoaie, cu lunete lungi şi diametre ale limburilor destul de mari pentru a asigura precizia necesară. Pe teren era necesar să fie rectificate des. Sistemul constructiv, cu părţile componente la vedere, conducea rapid la ancrasarea câmpului vizual şi a axelor.
·Teodolite moderne (optice) au aproape acelaşi principiu constructiv, dar conţin sisteme optice interioare care permit realizarea citirilor la cele două cercuri prin intermediul unui microscop de lectură al cărui ocular se află alături de ocularul lunetei. Datorită acestui sistem de construcţie teodolitele moderne se mai numesc şi teodolite optice. Teodolitele moderne au apărut la începutul anilor 1920 şi sunt perfecţionate în continuu până astăzi. Deosebirea de teodolitele clasice constă în faptul că sunt superioare acestora şi că sunt realizate compact, iar părţile lor componente (limburile de cristal, prismele de lectură, indecşii, etc.) sunt acoperite de o carcasă de protecţie.
Telemetrul
electro-optic completat cu funcţiunile unui teodolit a condus la staţia totală electronică, dotată cu
afişaj digital automat al valorilor măsurate, cu posibilitatea de înregistrare
automată în memorii externe, precum şi cu „tracking”, care oferă avantajul de a
afişa direcţiile orizontale la fiecare secundă şi o nouă valoare a distanţei la
fiecare 3 secunde, existând astfel posibilitatea de a deplasa reflectorul mobil
fără a întrerupe vizarea. Realizarea carnetului
electronic de teren permite cuplarea la PC şi la plotter.
Clasificarea
teodolitelor după precizie.
Luând
drept criteriu de clasificare cea mai mică diviziune a dispozitivului de citire a unghiurilor, teodolitele (doar cele
moderne şi electronice) sunt:
·De precizie slabă (de şantier);
·De precizie medie (de şantier);
·De precizie (geodezice);
·De înaltă precizie (astronomice);
Clasificarea teodolitelor după firma producătoare.
În ultimii ani, firme europene de mare tradiţie şi-au
reconsiderat activitatea de producţie (Carl Zeiss Jena şi Zeiss –din Zeiss).
Firmele elveţiene Kern şi Wild au fuzionat formând concernul Leica. Pe de altă
parte firmele japoneze Sokkisha, Topcon şi Nikon s-au impus pe piaţă oferind
instrumente deosebit de performante.·De precizie slabă (de şantier);
·De precizie medie (de şantier);
·De precizie (geodezice);
·De înaltă precizie (astronomice);
Clasificarea teodolitelor după firma producătoare.
Cercul orizontal poate avea mai multe grade de libertate, fapt ce conduce la clasificarea teodolitelor după acest criteriu:
- teodolite simple – cele la care
limbul este fix pe ambază;
- teodolite repetitoare – cele la
care limbul se poate roti concomitent cu alidada în jurul axei VV. Limbul nu se
poate independent de alidadă.
- teodolite reiteratoare – limbul se
roteşte independent de alidadă, proprietate ce permite introducerea de origini
diferite la măsurarea direcţiilor.
La teodolitele optico-mecanice cercurile sunt de sticlă cu
La teodolitele optico-mecanice cercurile sunt de sticlă cu
gradaţii foarte fine (cca 1mm) şi permit citirea centralizată
într-un singur microscop. Cea mai mică diviziune a cercului gradat poate avea
următoarele valori:
-pentru sistemul sexagesimal: 10, (1/2)0, (1/3)0, (1/6)0;
-pentru sistemul centesimal: 1g, (1/2)g, (1/4)g, (1/5)g, (1/10)g.
Cercul orizontal
-pentru sistemul sexagesimal: 10, (1/2)0, (1/3)0, (1/6)0;
-pentru sistemul centesimal: 1g, (1/2)g, (1/4)g, (1/5)g, (1/10)g.
Cercul orizontal
Acesta
serveşte la măsurarea direcţiilor unghiulare orizontale. Părţile sale
componente sunt:
-limbul cu diametrul între 70mm –
250mm funcţie de
precizia aparatului;
-alidada pe care se sprijină suprastructura teodolitului şi se
-alidada pe care se sprijină suprastructura teodolitului şi se
află şi indicii de citire.
La măsurarea unghiurilor orizontale limbul
trebuie să fie fix şi orizontal, iar alidada împreună cu indicii de citire se
va roti în jurul axei VV.
Cercul vertical
Acesta serveşte la măsurarea
unghiurilor verticale. El este gradat asemeni cercului orizontal şi trebuie să
îndeplinească următoarele condiţii:
-să fie
centric cu axa orizontală a teodolitului OO;
-linia de
0 – 200g să se afle în acelaşi plan cu axa de vizare rO a lunetei;
-indicii de
citire să se afle riguros într-un plan orizontal sau vertical.
Teodolitul are două nivele: nivela
sferică şi nivela torică. Acestea sunt utilizate la calarea instrumentului.
- Nivela sferică va fi utilizată la
calarea aproximativă;
- Nivela torică va fi utilizată la calarea fină.
Nivela torică este o fiolă de sticlă umplută incomplet cu eter sau alcool, care prin vaporizare formează o bulă de gaz, denumită bulă de aer curbată după o rază de cubură „r”. Părţile constructive ale nivelei torice sunt prezentate în figura de jos:
Nivela torică este o fiolă de sticlă umplută incomplet cu eter sau alcool, care prin vaporizare formează o bulă de gaz, denumită bulă de aer curbată după o rază de cubură „r”. Părţile constructive ale nivelei torice sunt prezentate în figura de jos:
Componentele nivelei torice sunt următoarele:
1 – montura metalică;
2 – fiola de sticlă;
3 – fereastră;
4 – şurub de rectificare;
5 – suport;
6 – articulaţia;
7 – reperii nivelei;
8 – gradaţiile nivelei la 2 mm;
9 – bula de aer;
Nivela sferică este formată dintr-o fiolă de sticlă de formă cilindrică având partea superioară sub forma unei calote sferice. Raza de curbură la nivelele sferice este cuprinsă între: 0,5 – 3 m. Fiola este umplută cu eter sau alcool şi este închisă ermetic. Este montată într-o cutie de protecţie metalică care este prinsă de suport cu trei şuruburi. Partea cea mai de sus a calotei sferice reprezintă punctul central al nivelei prin care trece axa VsVs care este perpendiculara la planul tangent în punctul central al nivelei. Gradaţiile nivelei sunt cercuri concentrice cu centrul şi distanţate între ele la 2 mm.
Nivela sferică este formată dintr-o fiolă de sticlă de formă cilindrică având partea superioară sub forma unei calote sferice. Raza de curbură la nivelele sferice este cuprinsă între: 0,5 – 3 m. Fiola este umplută cu eter sau alcool şi este închisă ermetic. Este montată într-o cutie de protecţie metalică care este prinsă de suport cu trei şuruburi. Partea cea mai de sus a calotei sferice reprezintă punctul central al nivelei prin care trece axa VsVs care este perpendiculara la planul tangent în punctul central al nivelei. Gradaţiile nivelei sunt cercuri concentrice cu centrul şi distanţate între ele la 2 mm.
Instalarea
aparatului în staţie se realizează prin trei operaţii succesive:
–centrare
–calare
–punere
la punct a lunetei
Centrarea este procedeul topografic prin care aparatul este
instalat deasupra punctului matematic al staţiei. Acest lucru se poate realiza
cu firul cu plumb, cu sistemul optic de centrare sau cu fasciculul laser.
Primul procedeu nu este recomandat deoarece nu oferă o precizie prea bună (cca
2-3 cm) şi totodată este anevoios de realizat datorită condiţiilor de lucru
(balans al firului cu plumb la intensificări ale vântului).
Centrarea
cu sistemul optic se realizează în două etape:
– în prima etapă
se instalează trepiedul aproximativ deasupra punctului de staţie, astfel încât
să fie cât mai orizontal şi la o înălţime convenabilă (de regulă trepiedul
trebuie să fie la nivelul pieptului operatorului).
–
în a doua etapă se prinde aparatul pe măsuţa trepiedului şi se fixează unul din
picioarele trepiedului. Se priveşte prin sistemul optic de centrare şi se
manevrează celelalte două picioare ale trepiedului până când punctul marcat în centrul
sistemului optic de centrare corespunde cu punctul matematic al staţiei.
Calarea este procedeul topografic de orizontalizare a
aparatului.
Calarea
se execută în două etape:
–
calarea aproximativă – cu ajutorul nivelei sferice;
–
calarea fină – din cele trei şuruburi de calare şi nivela torică.
Se priveşte prin sistemul optic de centrare şi se
manevrează celelalte două picioare ale trepiedului până când punctul marcat în centrul
sistemului optic de centrare corespunde cu punctul matematic al staţiei.
Calarea aproximativă se face prin
orizontalizarea nivelei sferice din picioarele trepiedului astfel:
–
se aduce nivela sferică pe direcţia unuia din picioarele trepiedului şi se
manevrează aceasta (culisând pe verticală) până se aduce nivela sferică în
cerculeţul reper sau se trimite aceasta pe direcţia altui picior al
trepiedului. Dacă nivela intră în reper calarea aproximativă s-a terminat, dacă
nu se roteşte aparatul până când nivela ajunge pe direcţia piciorului pe care a
„fugit” la etapa anterioară şi se acţionează din acel picior. Se repetă aceste
manevre până când se calează nivela sferică.
Calarea fină se face din cele
trei şuruburi de calare cu ajutorul nivelei torice în două poziţii succesive.
Se priveşte prin sistemul optic de centrare şi se
manevrează celelalte două picioare ale trepiedului până când punctul marcat în centrul
sistemului optic de centrare corespunde cu punctul matematic al staţiei.
Poziţiile lunetei (poziţiile teodolitului sau ale cercului vertical) au fost
alese prin convenţie după cum urmează:
-poziţia I, în care cercul vertical se
află la stânga lunetei (respectiv la stânga operatorului care vizează prin
lunetă); pentru a diminua o eroare de construcţie, prin convenţie s-a stabilit
ca în poziţia I sensul de rotaţie în plan orizontal al alidadei şi al lunetei
să fie sensul acelor de ceasornic.
-poziţia a II-a în care cercul vertical este situat în dreapta
lunetei; în acest caz s-a convenit ca sensul de rotaţie în plan orizontal al
alidadei şi al lunetei să fie în sensul trigonometric
