Politechnika Świętokrzyska
Geodezja i Kartografia
Techniki pomiarowe w geodezji

Sprawozdanie nr 1. ___________________________________
Pomiary kątów poziomych i pionowych.

Patrycja Jaros
GiK 101-L02
Data oddania: 06.05.2014r.

Wstęp:
Celem ćwiczenia był pomiar kątów poziomych i pionowych w terenie. Jako punkty celu przyjęto wieżę na kościele oraz wcześniej już wyznaczone punkty na budynku Politechniki Świętokrzyskiej, przy ul. Warszawskiej. Wykorzystano przyrząd geodezyjny zwany teodolitem (Setil, model SDJ-05).

Budowa teodolitu:
Podstawowymi częściami teodolitu są: spodarka, limbus i alidada, natomiast najważniejsze osie geometryczne to:

• oś obrotu instrumentu – v,

• oś obrotu lunety – h,

• oś celowa lunety – c,

• oś rurkowej libeli alidadowej l.

Spodarka
Spodarka stanowi podstawę teodolitu i służy do jego poziomowania, za pomocą trzech śrub ustawczych. Dolne zakończenia śrub przechodzą przez płytkę sprzęgająca, która na środku ma nagwintowany otwór, do której za pomocą śruby sprzęgająca przykręca się instrument do głowicy statywu.Pod płytką sprzęgająca znajduje się płytka podstawowa, na której opierają się zakończenia śrub ustawczych. Płytka ta po lekkim odkręceniu śruby sprzęgającej umożliwia przesuwanie teodolitu po głowicy statywu.Spodarka może być wbudowana w instrument albo też stanowić dolną niezależną część teodolitu (najczęściej stosowane). Mówimy wówczas ospodarce wymiennej. Aby oddzielić górną część teodolitu od spodarki należy odkręcić śrubę dociskową a następnie wyjąć czop osiowy instrumentu z tulei spodarki. Zakładając, że wcześniej spodarka została spoziomowana, możemy teraz wsadzić do niej tarczę celowniczą. Wykorzystuje się ten schemat przy pomiarze kątów metodą trzech statywów.  Do ustawienia teodolitu nad punktem (scentrowanie instrumentu) służy pion optyczny. Jest to element optyczny wbudowany w spodarkę lub w alidadę, za pomocą którego możemy ustawić znaczek centrujący (obserwowany w polu widzenia pionu optycznego) nad punktem. Do ustawienia ostrości znaczka centrującego służy okular pionu optycznego.

Limbus
Limbus (koło poziome) jest to krąg z naniesionym podziałem kątowym wyrażonym w stopniach lub w gradach. Na limbus rzutowane są kierunki ramion mierzonego kąta a następnie z różnicy tych kierunków wyliczana jest wartość kąta. Teodolity optyczne wyposażone są w szklane limbusy,  na których podziały kątowe i opisy są naniesione na szkle metoda fotochemiczną. Mikroskopy odczytowe stosowane w teodolitach optycznych dają powiększenie 20-90x, dlatego kreski limbusa i ich opisy mają grubość linii nie przekraczającej kilku mikrometrów. Limbus może byćoświetlony światłem dziennym, kierowanym z zewnątrz przez płaskie lusterko do systemu optycznego, rozpoczynającego się od przeszklonego otworu iluminatora na wsporniku lunety poprzez kręgi: poziomy (Hz) i pionowy(V) do mikroskopu odczytowego. Okular lunetki systemu odczytowego umieszczony jest równolegle do okularu lunety. W czasie pomiaru teodolit musi być idealnie spoziomowany, tak aby oś „v” zajmowała położenie pionowe, a limbus był prostopadły do niej.

Alidada
Alidada jest obracalną częścią teodolitu, osadzoną nad limbusem. Zawiera na obudowie i w jej wnętrzu liczne mechanizmy oraz elementy optyczne instrumentu. Najważniejsze części alidady to : luneta połączona a stałe z kołem pionowym, urządzenia odczytowe kręgów podziałowych (mikroskop), libele, pion optyczny, śruby zaciskowe i leniwki, mechanizm repetycji lub reiteracji. Na alidadzie znajdują się dwie libele: libela alidadowa, zwana także libelą rurkową oraz libela okrągłą zwana libelą sferyczną. Libele te posiadają ampułki wypełnione cieczą, w których to znajduje się pęcherzyk powietrza. Ampułki te mają wygrawerowane elementy, których punkt środkowy zwany jest punktem głównym G libeli. Obie te libele służą do wyznaczania płaszczyzn poziomych. Wykonanie tej czynności odbywa się za pomocą wspomnianych już śrub poziomujących. Jeżeli pęcherzyk powietrza zajmie położenie środkowe, tzn. znajdzie się wpunkcie G libeli, mówimy wówczas o spoziomowaniu instrumentu. Różnica między tymi libelami polega na tym, że libela okrągła służy w pierwszej kolejności do przybliżonego spoziomowania teodolitu a dopiero później wykorzystujemy libelę rurkową do dokładnego spoziomowania instrumentu. Na alidadzie znajduje się także sprzęg repetycyjny, który sprzęga limbus i alidadę. Po włączeniu sprzęgu wartość kierunku poziomego odczytana na limbusie nie ulegnie zmianie mimo obrotu alidady wokół osi głównej instrumentu. Sprzęg repetycyjny jest wykorzystywany do pomiaru kątów metodą repetycyjną. Na alidadzie osadzone są dwa dźwigary, na których z kolei osadzona jest luneta. Przy lewym dźwigarze znajduje się krąg pionowy. Luneta jest to element optyczny, za pomocą którego obserwujemy wyznaczany cel. Dzięki wielokrotnemu powiększeniu możemy obserwować znacznie oddalone obiekty. Jednymi z zasadniczych elementów lunety jest obiektyw i okular. Obserwator patrząc do lunety od strony okularu widzi w polu widzenia siatkę celowniczą w postaci krzyża kresek (zwaną też siatką kresek) Ostrość siatki celowniczej można ustawić za pomocą okularu lunety. Oprócz siatki celowniczej w polu widzenia lunety znajduje się również obraz rzeczywisty. Do ustawienia ostrości widzianego obrazu służy pierścień ogniskujący. Luneta służy do obserwacji wybranych elementów, celów. Aby dokładnie skierować lunetę na wybrany cel należy w pierwszej kolejności za pomocą celownika kolimatorowego umieszczonego na lunecie ustawić ją w danym kierunku w sposób przybliżony a następnie wykorzystać leniwki alidady i lunety do precyzyjnego ustawienia lunety. Leniwki te służą do bardzo powolnego przesuwania siatki celowniczej w płaszczyźnie poziomej (leniwka alidady) i pionowej (leniwka lunety). Aby jednak obie te leniwki spełniały swoje role, wcześniej należy użyć zacisków alidady i lunety. Zacisk alidady unieruchamia alidadę względem spodarki uniemożliwiając tym samym jej obrót wokół osi głównej instrumentu, natomiast zacisk lunety uniemożliwia jej obrót wokół własnej osi.

Do odczytywania wartości wyznaczanych kierunków służy lunetka systemu odczytowego. Przed dokonaniem odczytu należy nastawić ostrość systemu odczytowego. Służy do tego okular lunetki systemu odczytowego.  Aby jednak można było wykonać odczyt z lunetki, cały system odczytowy musi być właściwie oświetlony. Umożliwia to lusterko, które ustawione pod właściwym kątem zapewnia optymalne naświetlenie systemu odczytowego. Na dźwigarze znajduje się także przełącznik kręgu poziomego i pionowego. Wykorzystujemy go gdy chcemy odczytywać tylko wartości kierunków z limbusa lub obu kręgów jednocześnie.

Warunki geometryczne instrumentu:

• oś libeli alidadowej „l” powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu „v”

• płaszczyzna główna „Q” libeli pudełkowej powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu „v”

• oś celowa lunety „c” powinna być prostopadła do osi obrotu lunety „h”

• oś obrotu lunety „h” powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu „v”

• poprzeczna kreska krzyża kresek powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu „v”

• oś celowa „c” powinna przecinać oś obrotu instrumentu „v”

• oś obrotu alidady powinna przechodzić przez środek kręgu limbusa

• podział kręgów i skal powinien być naniesiony dokładnie, zaś mikroskopy właściwie wyjustowane

• przy spoziomowanej osi celowej odczyty na kole pionowym zenitalnym powinny wynosić 100 gradów na kole lewym oraz 300 gradów na kole prawym

• pionowa część osi celowej pionu optycznego w alidadzie lub spodarce powinna się pokrywać z osią obrotu instrumentu. 

Poziomowanie i centrowanie teodolitu:

• Za pomocą śruby sprzęgającej przykręcamy teodolit do statywu do momentu wyczuwalnego oporu (śruba sprzęgająca łączy spodarkę instrumentu z głowicą statywu).

•  Centrowanie teodolitu rozpoczynamy od wbicia w ziemię jednej nogi statywu z instrumentem nad punktem geodezyjnym w taki sposób, aby oś główna znajdowała się w przybliżeniu w pionie z punktem. Rozstawione nogi statywu powinny tworzyć trójkąt równoboczny.

• Unosimy lekko nad ziemią pozostałe dwie nogi statywu i tak nimi manewrujemy, patrząc przez cały czas przez okular pionu optycznego, aby obraz punktu geodezyjnego widzialny w okularze pionu optycznego oraz obraz kołowego znaczka pionu znajdował się jak najbliżej siebie.  Powierzchnia głowicy statywu powinna być w przybliżeniu pozioma. Wbijamy pozostałe nogi statywu w ziemię i za pomocą śrub poziomujących dokładnie naprowadzamy znaczek pionu na obraz centra.

• Poziomowanie teodolitu rozpoczynamy od spoziomowanie libelli pudełkowej za pomocą skracania i wydłużania składanych nóg statywu ( w górę i w dół). Doprowadzamy pęcherzyk libelli pudełkowej do górowania. Następnie kontrolujemy położenie znaczka pionu i usuwamy jego odchylenie od obrazu centra poprzez odkręcenie śruby sprzęgającej i delikatne przesuwanie spodarki po głowicy statywu. W razie potrzeby wyżej wymienione czynności powtarzamy aż do pokrycia się obrazu centra z znaczkiem pionu i jednoznaczne spoziomowanie libelli okrągłej.

• Następnie dokładnie poziomujemy teodolit za pomocą libelli rurkowej, wykonując przy tym nieznacznych obrotów śrub ustawczych. Obracamy instrument w taki sposób, aby libella rurkowa znalazła się nad dwiema śrubami ustawczymi. Kręcimy śrubami równocześnie ale w przeciwnych kierunkach ciągle obserwując pęcherzyk libelli, tak aby znalazł się w górowaniu.

• Obracamy teraz alidadę o 90⁰. Pęcherzyk libeli rurkowej wyjdzie z górowania. Za pomocą 3 śruby poziomującej doprowadzamy pęcherzyk ponownie do położenia środkowego. Wracamy do położenia gdy libela znajdowała się równoległe do 2 śrub poziomujących. Jeżeli pęcherzyk wyszedł z górowania to czynność powtarzamy, aż do momentu gdy pęcherzyk będzie znajdował się w górowanie w każdym położeniu alidady.

• Sprawdzamy ustawienie znaczka pionu względem centra. Jeśli ich położenie zostało naruszone wyżej wymienione czynności powtarzamy aż do uzyskania właściwego rezultatu końcowego.