Войти
Теодолит с прямым считыванием показаний, произведенный в Советском Союзе в 1958 году и использованный для топографической съемки 
A студент, использующий теодолит в поле A теодолит, представляет собой прецизионный оптический прибор для измерения углов между обозначенными видимыми точками в горизонтали и вертикали самолеты. Традиционно они используются для землеустройства, но они также широко используются для строительства зданий и инфраструктуры и некоторых специализированных приложений, таких как метеорология и Запуск ракеты.
Он состоит из подвижного телескопа , установленного так, что он может вращаться вокруг горизонтальной и вертикальной осей и обеспечивать считывание углов. Они указывают ориентацию телескопа и используются, чтобы связать первую точку, увиденную через телескоп, с последующими наблюдениями других точек из того же положения теодолита. Эти углы могут быть измерены с точностью до микрорадианов или угловых секунд. По этим показаниям можно составить план или расположить объекты в соответствии с существующим планом. Современный теодолит превратился в так называемый тахеометр , где углы и расстояния измеряются электронным способом и считываются непосредственно в память компьютера.
В транзитном теодолите телескоп достаточно короткий, чтобы вращаться в зените, в противном случае для нетранзитных инструментов по вертикали (или высоте) вращение ограничено ограниченной дугой.
оптический уровень иногда ошибочно принимают за теодолит, но он не измеряет вертикальные углы и используется только для нивелирования на горизонтальной плоскости.
Оси и окружности теодолита 
Схема оптического считывающего теодолита Временная регулировка - это набор операций, необходимых для выполнения теодолит готов к наблюдениям на станции. К ним относятся его установка, центрирование, выравнивание и устранение параллакса, и они выполняются в четыре этапа:
Наблюдения производятся геодезистом, который регулирует вертикальную и горизонтальную угловую ориентацию телескопа так, чтобы перекрестие перекрестие совмещается с желаемой точкой визирования. Оба угла считываются и записываются на открытых или внутренних шкалах. Затем происходит визирование и запись следующего объекта без изменения положения инструмента и штатива.
Самые ранние угловые показания были получены с открытых нониусных шкал, непосредственно видимых глазом. Постепенно эти весы были закрыты для обеспечения физической защиты и, наконец, стали косвенными оптическими считывающими устройствами с извилистыми световыми путями, чтобы доставить их в удобное место на приборе для просмотра. Современные цифровые теодолиты имеют электронные дисплеи.
Ошибка индекса, ошибка горизонтальной оси (ошибка горизонтальной оси) и ошибка коллимации регулярно определяются с помощью калибровки и устраняются механической регулировкой. Их наличие учитывается при выборе методики измерения, чтобы исключить их влияние на результаты измерений теодолита.
Великий теодолит Джесси Рамсдена 1787 года 
Теодолит 1851 года, показывающий открытую конструкцию, а также шкалы высоты и азимута, которые читаются напрямую 
Теодолит из транзитный тип с шестидюймовыми кругами, производство Великобритании ок. 1910, Troughton Simms 
Тедолит Wild T2, первоначально разработанный Генрихом Вильдом в 1919 году До появления теодолита такие инструменты, как groma, геометрический квадрат и диоптрия, а также различные другие градуированные круги (см. окружность ) и полукруги (см. графометр ) были использованы для измерения вертикального или горизонтального угла. Со временем их функции были объединены в один инструмент, который мог измерять оба угла одновременно.
Разделенный дикий теодолит, показывающий сложные световые пути для оптического считывания, и замкнутая конструкция Первое появление слова «теодолит» встречается в учебнике геодезии Геометрическая практика под названием Пантометрия (1571 г.)) автора Леонард Диггес. происхождение слова неизвестно. Первая часть новолатинского theo-delitus может происходить от греческого θεᾶσθαι, «созерцать или внимательно смотреть на». Вторую часть часто приписывают ненаучная вариация греческого слова: δῆλος, что означает «очевидный» или «ясный», были предложены другие новолатинские или греческие производные, а также английское происхождение от «алидаде "
Первыми предшественниками теодолита были иногда азимутальные инструменты для измерения горизонтальных углов, в то время как другие имели альтазимутальную монтировку для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Иллюстрированный Грегориус Райш инструмент альтазимута в приложении к его книге 1512 года «Философская маргарита». Мартин Вальдземюллер, топограф и картограф в том же году сделал это устройство, назвав его полиметрум. В книге Диггеса 1571 года термин «теодолит» применялся к инструменту для измерения только горизонтальных углов, но он также описал инструмент, который измерял высоты и азимута, которые он назвал топографическим инструментом [sic ]. Возможно, первым инструментом, приближенным к истинному теодолиту, был построен Джошуа Хабемель в 1576 году, в комплекте с компасом и штативом. Циклопедия 1728 года сравнивает «графометр » с «полутеодолитом». Еще в 19 веке прибор для измерения только горизонтальных углов назывался простым теодолитом, а альтазимутальный прибор - простым теодолитом.
Первый прибор, сочетающий основные черты современного теодолита, был построен в 1725 году. Автор Джонатан Сиссон. Этот инструмент имел альтазимутальную монтировку с прицельным прицелом. Днище имели уровни духа, компас и регулировочные винты. Кружки считывались по нониусной шкале .
Теодолит стал современным точным инструментом в 1787 году, с появлением знаменитого Джесси Рамсдена. великий теодолит, который он создал с помощью очень точной делительной машины собственной разработки. Инструменты Рамсдена использовались для Главной триангуляции Великобритании. В то время инструменты высочайшей точности производились в Англии такими производителями, как Эдвард Тротон. Позже первые практические немецкие теодолиты были изготовлены Брайтхауптом вместе с Утцшнайдером, Райхенбахом и Фраунгофером.
По мере развития технологий вертикальный частичный круг был заменен полным кругом, а вертикальные и горизонтальные круги были точно закончил. Это был транзитный теодолит. Этот тип теодолита был разработан на основе астрономических транзитных инструментов 18 века, которые использовались для точного измерения положения звезд. Технология была перенесена на теодолиты в начале 19 века такими производителями инструментов, как Эдвард Тротон и Уильям Симмс, и стала стандартной конструкцией теодолита. Разработка теодолита была вызвана особыми потребностями. В 1820-х годах прогресс национальных геодезических проектов, таких как Ordnance Survey в Великобритании, вызвал потребность в теодолитах, способных обеспечить достаточную точность для крупномасштабной триангуляции и картирования. Survey of India в то время потребовал более прочные и стабильные инструменты, такие как теодолит Everest с более низким центром тяжести.
Железнодорожные инженеры, работавшие в 1830-х годах в Великобритании, обычно называли теодолит «транзитом». 1840-е годы стали началом периода быстрого строительства железных дорог во многих частях мира, что привело к высокому спросу на теодолиты везде, где строились железные дороги. Он также был популярен среди американских инженеров-железнодорожников, продвигавшихся на запад, и заменил железнодорожный компас, секстант и октант. Позже теодолиты были адаптированы для более широкого разнообразия креплений и применений. В 1870-х годах Эдвард Сэмюэл Ричи изобрел интересную версию теодолита на водной основе (с использованием маятникового устройства для противодействия волновому движению). Он использовался военно-морскими силами США для первых точных съемок американских гаваней на побережье Атлантического океана и Персидского залива.
В начале 1920-х годов в конструкции теодолита произошли скачкообразные изменения с появлением модели Wild T2, созданной Дикий Хербруг. Генрих Вильд сконструировал теодолит с разделенными стеклянными кругами, показания которых с обеих сторон были представлены в одном окуляре рядом с телескопом, поэтому наблюдателю не нужно было двигаться, чтобы их прочитать. Инструменты Wild были не только меньше, проще в использовании и точнее, чем у современных конкурентов, но и были защищены от дождя и пыли. Канадские геодезисты сообщили, что, хотя Wild T2 с кругами диаметром 3,75 дюйма не смог обеспечить точность для первичной триангуляции, он был равен по точности традиционному дизайну 12 дюймов. Инструменты Wild T2, T3 и A1 производились много лет.
В 1926 году в Тавистоке в Девоне, Великобритания, проводилась конференция, на которой дикие теодолиты сравнивали с британскими. Продукт Wild превзошел британские теодолиты, поэтому такие производители, как Cooke, Troughton Simms и Hilger Watts, начали повышать точность своих продуктов, чтобы соответствовать их конкурентам. Кук, Тротон и Симмс разработали теодолит с узором Тависток, а затем Виккерс В. 22.
Уайлд продолжил разработку DK1, DKM1, DM2, DKM2 и DKM3 для компании Kern Aarau. С постоянным совершенствованием инструменты постепенно превратились в современный теодолит, используемый геодезистами сегодня. К 1977 году Wild, Kern и Hewlett-Packard предлагали «Тахеометры», которые объединяли угловые измерения, электронное измерение расстояния и функции микрочипа в одном устройстве.
США Технические специалисты Национальной геодезической службы проводят наблюдения с разрешением 0,2 угловой секунды (≈ 0,001 мрад или 1 мрад) Теодолит Wild T3, установленный на наблюдательной стойке. Фотография была сделана во время полевой вечеринки в Арктике (около 1950 г.). Триангуляция, изобретенная Геммой Фризиус около 1533 года, состоит из построения таких графиков направления окружающего ландшафта с двух разных точек зрения.. Два графических листа накладываются друг на друга, обеспечивая масштабную модель ландшафта или, скорее, целей в нем. Истинный масштаб может быть получен путем измерения одного расстояния как на реальной местности, так и в графическом представлении.
Современная триангуляция, как, например, практикуется Снеллиусом, представляет собой такую же процедуру, выполняемую числовыми средствами. Фотограмметрическая блокировка стереопар аэрофотоснимков - современный трехмерный вариант.
В конце 1780-х годов Джесси Рамсден, житель Йоркшира из Галифакса, Англия, разработавший машину деления для точного деления угловых шкал в пределах угловой секунды (≈ 0,0048 мрад или 4,8 мрад), было заказано построить новый прибор для британской артиллерийской службы. Теодолит Рамсдена использовался в течение следующих нескольких лет для картирования всей южной Британии методом триангуляции.
В сетевых измерениях использование принудительного центрирования ускоряет операции при сохранении высочайшей точности. Теодолит или цель могут быть быстро удалены или вставлены в пластину принудительного центрирования с точностью до миллиметра. В настоящее время в антеннах GPS используется аналогичная система крепления. Высота контрольной точки теодолита - или цели - над землей контрольная точка должна быть измерена точно.
Термин транзитный теодолит или транзитный для краткости относится к типу теодолита, в котором телескоп достаточно короткий, чтобы вращаться. в полном круге как по горизонтальной оси, так и по вертикальной оси. Он имеет вертикальный круг, градуированный на полные 360 градусов, и телескоп, который может «переворачиваться» («проходить через прицел»). Путем поворота телескопа и одновременного поворота инструмента на 180 градусов вокруг вертикальной оси инструмент можно использовать в режимах «пластина-левая» или «пластина-правая» («пластина» относится к вертикальному кругу транспортира). Измеряя одинаковые горизонтальные и вертикальные углы в этих двух режимах, а затем усредняя результаты, можно устранить ошибки центрирования и коллимации в приборе. Некоторые транзитные приборы способны считывать углы с точностью до тридцати угловых секунд (≈ 0,15 мрад ). Современные теодолиты обычно имеют конструкцию транзитного теодолита, но гравированные пластины были заменены стеклянными пластинами, предназначенными для считывания с помощью светодиодов и компьютерных схем, что значительно повысило точность до угловой секунды (≈ 0,005 мрад ) уровней.
Существует долгая история использования теодолита для измерения ветра на высоте с использованием специально изготовленных теодолитов для отслеживания горизонтальных и вертикальных углов специальных метеозондов, называемых потолочными шарами или пилотные воздушные шары (пибал). Первые попытки сделать это были сделаны в первые годы девятнадцатого века, но инструменты и процедуры были полностью разработаны только сто лет спустя. Этот метод широко использовался во время Второй мировой войны и после нее, а с 1980-х годов постепенно был заменен системами измерения радио и GPS.
Пибал-теодолит использует призму для изгиба оптического пути на 90 градусов, поэтому положение глаза оператора не меняется при изменении высоты на полные 180 градусов. Теодолит обычно устанавливается на прочную стальную подставку, установленную так, чтобы она была ровной и направленной на север, а шкала высоты и азимута показывала ноль градусов. Воздушный шар выпускается перед теодолитом, и его положение точно отслеживается, обычно раз в минуту. Воздушные шары тщательно сконструированы и наполнены, поэтому скорость их подъема может быть известна заранее. Математические расчеты времени, скорости подъема, азимута и угловой высоты могут дать хорошие оценки скорости и направления ветра на различных высотах.
Типичный современный электронный теодолит: Nikon DTM- 520 В современных электронных теодолитах считывание горизонтальных и вертикальных кругов обычно выполняется с помощью поворотного энкодера . Они генерируют сигналы, указывающие высоту и азимут телескопа, которые передаются на микропроцессор. ПЗС датчики были добавлены к фокальной плоскости телескопа , что позволяет как автоматическое наведение, так и автоматическое измерение остаточного смещения цели. Все это реализовано во встроенном программном обеспечении процессора.
Многие современные теодолиты оснащены интегрированными электрооптическими приборами для измерения расстояния, как правило, инфракрасными, что позволяет измерять за один шаг полные трехмерные векторы - хотя в определяемых прибором полярных координатах, которые затем могут быть преобразованы в уже существующую систему координат в области с помощью достаточного количества контрольных точек. Этот метод называется решением резекции или широко используется при картографической съемке.
Такие инструменты представляют собой «интеллектуальные» теодолиты, называемые саморегистрирующимися тахеометрами или в просторечии «тахеометры », и выполняют все необходимые вычисления углов и расстояний, а также результаты или необработанные данные могут быть загружены во внешние процессоры, такие как защищенные ноутбуки, КПК или программируемые калькуляторы
A гиротеодолиты, когда север - южный опорный пеленг меридиана требуется при отсутствии астрономических прицелов. Это происходит в основном в подземной горной промышленности и при строительстве туннелей. Например, там, где водовод должен проходить под рекой, вертикальный вал на каждой стороне реки может быть соединен горизонтальным туннелем. Гиротеодолит можно использовать на поверхности, а затем снова у основания валов, чтобы определить направления, необходимые для туннелирования между основанием двух валов. В отличие от искусственного горизонта или инерциальной навигационной системы, гиротеодолит не может быть перемещен во время работы. Он должен быть перезапущен снова на каждом сайте.
Гиротеодолит состоит из обычного теодолита с приставкой, которая содержит гирокомпас, устройство, которое определяет вращение Земли для определения истинного севера и, таким образом, в сочетании с направлением силы тяжести, плоскостью меридиана. Меридиан - это плоскость, которая содержит как ось вращения Земли, так и наблюдателя. Пересечение меридиональной плоскости с горизонталью определяет истинное направление север-юг, найденное таким образом. В отличие от магнитных компасов , гирокомпасы могут определять истинный север, направление поверхности к северному полюсу.
Гиротеодолит будет функционировать на экваторе, а также в северном и южном полушариях. На географических полюсах меридиан не определен. Гиротеодолит не может использоваться на полюсах, где ось Земли точно перпендикулярна горизонтальной оси спиннера, на самом деле он обычно не используется в пределах примерно 15 градусов от полюса, где угол между вращением Земли и направлением силы тяжести слишком велик. маленький, чтобы он работал надежно. Когда это возможно, астрономические прицелы могут определять пеленг меридиана с точностью более чем в сто раз выше, чем у гиротеодолита. Там, где эта дополнительная точность не требуется, гиротеодолит может быстро получить результат без необходимости ночных наблюдений.
СМИ, связанные с теодолитами на Wikimedia Commons