SPŠ STAVEBNÍ České Budějovice GEODÉZIE. Teodolit a měření úhlů

Transkript

1 SPŠ STAVEBNÍ České Budějovice GEODÉZIE Teodolit a měření úhlů

2 ještě doplnění k výškovému systému jadranský systém udává pro stejný bod hodnotu výšky o cca 0,40 m větší než systém Bpv

3 Potřebujeme vědět co je horizontální směr co je vertikální směr jednotky úhlů

4 TEODOLIT geodetický přístroj, který slouží k určení libovolně velkého úhlu a to jak v rovině vodorovné, tak i svislé nebo třeba jednodušeji: Teodolit je přístrojk přesnému měření a vytyčování vodorovných a výškových úhlů. Teodolitem samotným lze měřit pouze úhly!

5 Popis základních částí teodolitu trojnožka umožňuje postavení přístroje na stativ nebo jinou podložku (důležitými prvky trojnožky jsou 3 stavěcí šrouby). limbus spodní část teodolitu, která při měření (otáčení teodolitu kolem svislé osy) zůstává nehybná. Tvoří ho především horizontální (vodorovný) kruh, na jehož obvodě je umístěna úhlová stupnice pro měření vodorovných směrů alhidáda vrchní část, která se při měření otáčí. Zapadá do limbu čepem. Nejmohutnější součástí je dalekohledová vidlice s uložením dalekohledu a vertikálního kruhu.

6 podrobně

7

8 starší teodolity (19. století)

9 MECHANICKÉ SOUČÁSTI TEODOLITU šrouby libely kompenzátory čepy a pouzdra a další

10 MECHANICKÉ SOUČÁSTI TEODOLITU -šrouby středový šroub na stativu rektifikační šrouby (pro libely, ryskový kříž aj.) stavěcí šrouby elevační šrouby mikrometrické šrouby ustanovky = šrouby zamezující pohybu kolem os

11 MECHANICKÉ SOUČÁSTI TEODOLITU -libely slouží k urovnání geodetických přístrojů a pomůcek do horizontální a svislé roviny správně zrektifikovaná libela se pozná tak, že při otáčení přístrojem se poloha bubliny nemění libely se rozdělují podle CITLIVOSTI, tvaru a umístění na přístroji

12 MECHANICKÉ SOUČÁSTI TEODOLITU - kompenzátory k přesnému urovnání odečítacích indexů teodolitů různá konstrukce a princip

13 OPTICKÉ SOUČÁSTI TEODOLITU čočky lupy zrcátka hranoly, klíny, planparalelní destičky DALEKOHLED

14 OPTICKÉ SOUČÁSTI TEODOLITU -dalekohled záměrná pomůcka teodolitů složen z těchto částí: objektiv okulár záměrné zařízení nitkový (ryskový) kříž objektiv i okulár obsahují čočky

15 OPTICKÉ SOUČÁSTI TEODOLITU -čočky spojné rozptylné optické vady: odstranění použitím soustav čoček

16 ODEČÍTACÍ POMŮCKY TEODOLITU úhlové odečítací pomůcky: index příčné měřítko vernier mikroskopy odečítací pomůcky teodolitů se skleněnými kruhy: mřížkové s mikrometrickými šrouby (skr. 74)

17

18 definování os teodolitu je důležité pro stanovení osových podmínek

19 Osové podmínky teodolitu Pro správné měření vodorovných a zenitových úhlů by měl teodolit splňovat následující osové podmínky: osa alhidádové libely má být kolmá na vertikální osu alhidády L V (není-li podmínka splněna, jedná se o nesprávnou horizontaci přístroje) záměrná osa (přímka) má být kolmá na točnou osu dalekohledu Z H (není-li podmínka splněna, jedná se o tzv. chybu kolimační) točná osa dalekohledu má být kolmá na vertikální osu alhidády H V (není-li podmínka splněna, jedná se o tzv. chybu úklonnou).

20 Osové podmínky teodolitu

21 Osové podmínky teodolitu L V je splněna, pokud je přístroj zhorizontován (právě podle libely)

22 Osové podmínky teodolitu Z H není-li splněna, znamená to, že přístroj má KOLIMAČNÍ CHYBU

23 Osová podmínky teodolitu H V není-li splněna, znamená to, že přístroj má ÚKLONNOU CHYBU

24 PŘÍPRAVA TEODOLITU K MĚŘENÍ NA STANOVISKU Měříme-li vodorovný úhel na daném bodě (stanovisku), musíme připravit teodolit k měření tak, aby jeho vertikální osa (V) byla svislá a procházela daným bodem. K tomu slouží tzv. centrace (dostředění) a horizontace (urovnání) přístroje na stativu -použití stavěcích šroubů trojnožky a zkracování/prodlužování noh stativu. K centracipřístroje se používá olovnice, tyčové olovnice či optického centrovače. Horizontacese provádí prostřednictvím krabicové nebo alhidádové libely. Urovnání (postavení) přístroje na bod = provedení centrace a horizontace. Bude ukázáno a procvičováno na cvičení.

25 optický centrovač

26 horizontace pomocí stavěcích šroubů bublinka libely se posune tím směrem, kterým směřuje palec levé ruky nebo ukazováček pravé ruky

27 Paralaxa ryskového (nitkového) kříže Paralaxa je chyba, která vzniká nesplynutím roviny nitkového kříže s rovinou skutečného obrazu vytvořeného objektivem dalekohledu. Jak ji poznáme? Při pohybu okem před okulárem se obraz nitkového kříže vzhledem k obrazu pozorovaného objektu pohybuje. Důsledek: není možné provést jednoznačné zacílení Paralaxa se odstraní přesným zaostřením nitkového kříže (splynutím obrazové roviny nitkového kříže a měřeného objektu) Bylo a bude procvičováno

28

29 ZÁSADY PRÁCE S TEODOLITEM při přesunu přístroje z přepravního boxu na stativ pevně držet přístroj oběma rukama správná centrace a horizontace přístroje po urovnání přístroje se nedotýkat stativu, kolem stativu chodit opatrně správné zaostření rys. kříže (na každé oko jinak!) otáčení přístroje kolem osy V pouze při povolených hrubých ustanovkách a dvojicí sil uchopením za vidlici alhidády nenechávat nikdy přístroj bez dozoru! ukládat přístroj zpět do bedny s povolenými hr. ustanovkami! pokud je přístroj po měření navlhlý, necháme jej v otevřené bedně vyschnout

30 MĚŘENÍ ÚHLŮ -JEDNOTKY velikost úhlu v geodézii nejčastěji měřena na GRADY ( g ) (grad = gon) vs. g a jejich převod probrán na cvičení

31 ODEČÍTACÍ POMŮCKY (pro úhlové měření) index (stejný princip jako odečet převýšení na lati u tech. nivelace) příčné měřítko vernier (známe z posuvného měřítka) mikroskop (mechanický teodolit) Odečítací pomůcky teodolitů se skleněnými kruhy: mřížkové s mikrometrickými šrouby digitální čtení u elektronických teodolitů s displejem

32 ODEČÍTACÍ POMŮCKY (pro úhlové měření) index (stejný princip jako odečet převýšení na lati u tech. nivelace) příčné měřítko vernier (známe z posuvného měřítka) mikroskop (mechanický teodolit) Odečítací pomůcky teodolitů se skleněnými kruhy: mřížkové s mikrometrickými šrouby digitální čtení u elektronických teodolitů s displejem

33 čtení na stupnici (mřížka) při pohledu do mikroskopu teodolitu

34 Úhel jako měřená veličina Teodolitem je možné měřit pouze úhly (totální stanicí úhly a délky). Pro potřeby zjištění polohy a výšky bodu se však používá určení bodů v souřadnicích s výškou (Y, X + H). Pokud se jedná o tzv. polární metodu měření, je potřeba pro vytyčení bodu, který je dán souřadnicemi vypočítat polární vytyčovací prvky (úhel a délku). Anaopak: po zaměření bodu se pro další práci vypočítají jeho souřadnice. Tyto výpočty dnes provádí totální stanice ve svém programu a souřadnice měřených bodů zobrazuje ihned na displeji. Souřadnice Y, X a výška H jsou zprostředkované hodnoty.

35 Definice měřených úhlů (rovinných) úhel: více definic část roviny sevřená (ohraničená) dvěma polopřímkami se společným počátkem hodnota úhlu je rozdíl hodnot dvou měřených směrů jedno odečtení v teodolitu = měření jednoho směru

36 Pro vodorovný (Hz) úhel platí Výpočet úhlu se provede z rozdílu dvou zaměřených směrů Pro zjištění úhlu je tedy nutno zaměřit 2 směry (i kdyby jeden z nich byl čtení 0 - je potřeba tento počátek umístit (pro svislé úhly tato úvaha neplatí, protože zenitový úhel je načítán od nadhlavníku (zenitu) -počáteční směr je vždy pevně dán svislicí teodolitu)

37 Definice měřených vodorovných směrů a úhlů

38 Definice měřených svislých úhlů

39 Měření ve dvou polohách dalekohledu Pro odstranění některých osových chyb přístroje se provádí měření směru ve dvou polohách dalekohledu tj. v jedné skupině. V ideálním případě by rozdíl čtení směrů v obou polohách měl být 200,0000g O II O I = 200,0000g V některých případech (požadavek na přesnost) měříme směry ve více skupinách postupné měření více vodorovných směrů od stejného počátečního směru (0,0000g) v pořadí po směru hodinových ručiček se nazývá OSNOVA VODOROVNÝCH SMĚRŮ (vždy měříme minimálně dva směry!)

40 registrace měřených dat do zápisníku ukázka zápisníku zenitových úhlů

41 měření osnovy vodorovných směrů v 1 skupině s uzávěrem

42 POLOHOVÉ BODOVÉ POLE ČR každé bodové pole se dále rozděluje na základní a podrobné

43 POLOHOVÉ BODOVÉ POLE ČR Základní polohové bodové pole(zpbp) tvoří: body referenční sítě nultého řádu, body Astronomicko-geodetické sítě (závazná zkratka AGS ), body České státní trigonometrické sítě (závazná zkratka ČSTS ), body geodynamické sítě.

44 S-JTSK Systém jednotné trigonometrické sítě katastrální Je závazný souřadnicový systém pro určování polohy na našem území (ČR) na vnitrostátní úrovni (katastrální mapa ČR apod.) Formát souřadnic Y, X (může být doplněn výškou Hv systému Bpv) S-JTSK je navázán na konkrétní kartografické zobrazení: Křovákovo dvojité kuželové konformní zobrazení v obecné poloze Příklad souřadnic v S-JTSK pro Č. Budějovice: Y = m, X = m Pro celé území ČR vždy X > Y

45 S-JTSK Není orientován k severu orientace kladných os X a Y je provedena odlišně od matematického SS! ČR leží v kladném kvadrantu

46 TRIGONOMETRICKÉ BODY STABILIZACE a OCHRANA

47 STABILIZACE, SIGNALIZACE A OCHRANA BODŮ ZPBP ČR STABILIZACE BODU fyzické vyznačení bodu v terénu (kamenný hranol s křížkem ve směru úhlopříček jeho čtvercové hlavy nebo střed makovice věže kostela) SIGNALIZACE označení bodu pro možnost cílení na bod (přirozená trvalá: věž kostela, dříve měřické věže, dnes bez trvalé signalizace, užití dočasné signalizace) OCHRANA BODU prvky zřizované kolem bodu pro jeho ochranu (OTZ = ochranný tyčový znak; betonová skruž; ochranný kopec)

48

49

50

51

52

53

54

55 ZPBP vs. BODOVÉ POLE STAVBY (VYTYČOVACÍ SÍŤ) Uvedené body ČSTS a všechno bodového pole spravovaného Českým úřadem zeměměřickým a katastrálním je systém bodů, které jsou udržovány ve veřejném zájmu a mají svou přesnost pro práce v oblasti katastru nemovitostí (cm) Ve stavebnictví je mnohdy potřeba vybudovat přesnější síť bodů (VYTYČOVACÍ SÍŤ STAVBY), která bude mít jiné stabilizace, jinou přesnost (mm) a další specifika. Bude probráno jako samostatné téma.

56 Zdroje informací a ilustrací RATIBORSKÝ, Jan.Geodézie 10. Praha: Vydavatelství ČVUT, ISBN RATIBORSKÝ, Jan.Geodézie 20. Praha: České vysoké učení technické v Praze, ISBN a jiné