Seção 1: Princípio da Medição do Ângulo Horizontal
I. Conceito de ângulo horizontal
O ângulo formado pela projeção perpendicular em um plano horizontal de duas linhas direcionais que se cruzam em um ponto é conhecido como ângulo horizontal. Geralmente é representado por β, com uma faixa de ângulo de 0˚ a 360˚.
Conforme mostrado na Figura 3-1, A, O e B são pontos arbitrários no solo. O ângulo horizontal entre as linhas direcionais OA e OB é o ângulo formado pelas projeções perpendiculares O1A1 e O1B1 de OA e OB no plano horizontal H. Este ângulo é representado por β.
II. Princípio da medição do ângulo horizontal
Conforme mostrado na Figura 3-1, um círculo graduado é colocado horizontalmente em qualquer altura acima do ponto O. O centro do círculo coincide com o fio de prumo que passa pelo ponto O. Dois planos verticais são estabelecidos através de OA e OB respectivamente, e as leituras interceptados por esses dois planos verticais no círculo graduado são denotados como a e b. O valor do ângulo horizontal β pode ser calculado da seguinte forma:
Os instrumentos utilizados para medir ângulos horizontais devem possuir um disco de nível que possa ser colocado na posição horizontal, e o centro do disco de nível deve coincidir com o fio de prumo que passa pelo vértice do ângulo horizontal.
O telescópio do instrumento não gira apenas no plano horizontal, mas também no plano vertical. O teodolito é projetado e fabricado de acordo com os requisitos básicos acima para medição de ângulos.
Seção 2: Estrutura do Teodolito Óptico
Os teodolitos ópticos são classificados em diferentes níveis com base na sua precisão de medição, como DJ07DJ1DJ2DJ6e DJ15. “DJ” representa a primeira letra do pinyin chinês para “levantamento geodésico” e “teodolito”, respectivamente, enquanto os subscritos 07, 1, 2, 6 e 15 indicam o nível de precisão do instrumento, que é expresso como “o desvio padrão do erro de observação de direção para uma medição em segundos.”
I. Estrutura do DJ6 Teodolito Óptico
O DJ6 o teodolito óptico consiste principalmente em três partes: o sistema de mira, o disco de nível e a base.
1. Sistema de mira
O sistema de mira refere-se à parte acima do disco de nível que pode girar em torno de seu eixo. O sistema de mira é composto principalmente por um eixo vertical, telescópio, disco vertical, dispositivo de leitura, tubo de nivelamento e colimador óptico.
(1) Eixo Vertical: O eixo de rotação do sistema de mira é chamado de eixo vertical do instrumento. Ajustando o parafuso de travamento e o parafuso de ajuste fino, a rotação do sistema de mira na direção horizontal pode ser controlada.
(2) Telescópio: O telescópio é usado para mirar o alvo. Além disso, para facilitar o direcionamento preciso, a mira da placa reticular do teodolito é ligeiramente diferente daquela do nível. Consulte a Figura 3-3 para obter detalhes.
O eixo de rotação do telescópio é chamado de eixo horizontal. Ajustando o parafuso de travamento e o parafuso de ajuste fino do telescópio, sua rotação para cima e para baixo pode ser controlada.
A linha de visão do telescópio é perpendicular ao eixo horizontal e o eixo horizontal é perpendicular ao eixo vertical do instrumento. Portanto, quando o eixo vertical do instrumento é vertical, o telescópio gira em torno do eixo horizontal para varrer um plano vertical.
(3) Disco Vertical: O disco vertical é usado para medir ângulos verticais e é fixado em uma extremidade do eixo horizontal e gira com o telescópio.
(4) Dispositivo de leitura: O dispositivo de leitura é usado para ler as leituras do disco de nível e do disco vertical.
(5) Tubo de nivelamento: O tubo de nivelamento do sistema de mira é usado para nivelar o instrumento com precisão. O eixo do tubo de nivelamento é perpendicular ao eixo vertical do instrumento. Quando a bolha do tubo de nivelamento está centralizada, o eixo vertical do teodolito é vertical e o disco de nivelamento fica na posição horizontal.
(6) Colimador Óptico: O colimador óptico é usado para fazer o centro do disco de nível coincidir com o fio de prumo que passa pelo ponto da estação.
2. Disco de nível
O disco de nível é usado para medir ângulos horizontais. É um anel circular feito de vidro óptico com graduações de 0° a 360° marcadas. As graduações de grau completo são rotuladas com anotações e os valores das graduações são 1° ou 30′, rotulados em sentido horário.
O disco de nível é separado do sistema de mira e não gira com o sistema de mira quando ele é movido. Se for necessário alterar a posição do disco de nível, o volante de mudança do disco de nível no sistema de mira pode ser usado para mover o disco para a posição desejada.
3. Base
A base serve para apoiar todo o instrumento e fixar o teodolito ao tripé através de um parafuso de conexão central. Existem três parafusos de pé na base para nivelar o instrumento. Além disso, há um soquete de parafuso de fixação na base utilizado para controlar a conexão entre o sistema de mira e a base.
II. Dispositivo e métodos de leitura
Quando a leitura no disco de nível é menor que o valor da graduação, um micrômetro é usado para fazer a leitura. O DJ6 o teodolito óptico geralmente usa um micrômetro vernier.
Conforme mostrado na Figura 3-4, existem duas janelas de leitura visíveis através do microscópio de leitura: a janela com “Horizontal” ou “H” é para a leitura do disco de nível, e a janela com “Vertical” ou “V” é para a leitura do disco vertical. Cada janela de leitura possui uma escala vernier.
O comprimento da escala vernier é igual à largura da imagem de 1° no disco de nível. Todo o comprimento da escala vernier representa 1°. A escala vernier é dividida em 60 pequenas divisões, com cada pequena divisão representando 1′, que pode ser estimada em 0,1′ ou 6″. Cada 10 pequenas divisões são marcadas com um número que indica múltiplos de 10′.
Para fazer uma leitura, primeiro ajuste a ocular do microscópio de leitura para focar na linha de graduação na janela de leitura e certifique-se de que esteja nítida.
A seguir, leia o valor do grau indicado pela linha de graduação na escala vernier e, por fim, leia a parte fracionária menor que 1° na escala vernier usando a linha de graduação como referência enquanto estima o número de segundos.
Conforme mostrado na Figura 3-4, a leitura no disco de nível é 164°06′36″ e a leitura no disco vertical é 86°51′36″.
III. Introdução à Estrutura do DJ2 Teodolito Óptico
1. Características do Teodolito Óptico DJ2
Comparado com o teodolito óptico DJ6, o teodolito óptico DJ2 possui os seguintes recursos:
(1) A estrutura entre os eixos é estável, a ampliação do telescópio é maior e a sensibilidade do tubo de nivelamento no sistema de mira é maior.
(2) No microscópio de leitura do teodolito óptico DJ2, apenas uma imagem do disco nivelado ou do disco vertical pode ser vista. Ao fazer uma leitura, a imagem do disco que precisa ser lida é exibida girando o volante de conversão de imagem.
(3) O teodolito óptico DJ2 utiliza um dispositivo de leitura contra-paralático, o que equivale a obter o valor médio de duas leituras separadas por 180° no disco, eliminando assim a influência de erros de excentricidade e melhorando a precisão da leitura.
2. Método de leitura do teodolito óptico DJ2
O dispositivo de leitura contraparalático reflete as graduações no disco em relação à linha 180° afastada delas simultaneamente no microscópio de leitura através de uma série de prismas e lentes, e elas aparecem em uma linha horizontal acima e abaixo do ponto médio, como mostrado na Figura 3-6.
A janela no canto inferior direito mostra a coincidência das linhas de graduação. O número acima da janela de leitura no canto superior direito é o valor do grau, o número na pequena caixa saliente no centro é o múltiplo de 10′ e a janela de leitura no canto inferior esquerdo é para o micrômetro.
A escala micrométrica é dividida em 600 pequenas divisões, com cada divisão representando 1″. O alcance da escala micrométrica é 10′ e pode ser estimado em 0,1″. O número do lado esquerdo da janela de leitura do micrômetro é o valor do minuto, e o número do lado direito é o múltiplo de 10″. O método de leitura é o seguinte:
(1) Gire a roda do micrômetro para fazer com que as linhas de graduação na janela de coincidência coincidam com precisão, conforme mostrado na Figura 3-6b.
(2) Leia o valor do grau na janela de leitura.
(3) Leia o múltiplo de 10′ na pequena caixa saliente no centro.
(4) Com base na posição da linha de índice único na janela de leitura do micrômetro, leia diretamente a parte fracionária menor que 10′ e os segundos estimando 0,1″.
(5) Some o valor do grau, o múltiplo de 10′ e a leitura na escala micrométrica para obter a leitura do disco. A leitura na Figura 3-6b é:
65°+5×10′+4′08,2″=65°54′08,2″.
