Тема 2.2 Съемка буссолью и гониометром

Буссоли и гониометр

Буссолью и гониометром выполняют работы, не требующие высокой точности: съемку внутриквартальной ситуации, при­вязку пробных площадей, отвод лесосек в рубку и др. При по­мощи этих приборов на местности измеряют азимуты или румбы направлений и горизонтальные углы между ними.

Основная часть буссоли - магнитная стрелка, ось которой устанавливается по направлению магнитного меридиана. Стрелка вращается на острие шпиля, укрепленного в центре латунной или пластмассовой коробки, прикрытой сверху стек­лянной крышкой. Чтобы острие шпиля не затупилось, в нера­бочем положении стрелку при помощи арретирующего устрой­ства прижимают к стеклу коробки. Внутри коробки, на ее краю укреплено буссольное кольцо с градусными делениями.

Штативная буссоль БС-2. Коробка (рис. 1.23, а) прикреплена к горизонтальному угломерному кругу. Между коробкой и кру­гом вращается алидадная линейка (алидада) с двумя верти­кальными диоптрами. Край горизонтального круга (лимб) имеет деления. Буссольное кольцо и лимб горизонтального круга разбиты через 1º, а оцифрованы через 10º. Кольцо имеет румбическую оцифровку (от 0 до 90º в каждой четверти), а лимб - азимутальную (от 0 до 360º по ходу часовой стрелки). На концах алидадной линейки нанесены шкалы - верньеры, позволяющие отсчитывать лимб с точностью до 5'. Разновид­ность БС-2 - лесная буссоль, имеющая несколько больший диаметр лимба, уровень для приведения оси вращения при­бора в отвесное положение и подставку в виде шаровой пяты. В последние годы на лесных съемах стали применять универсальную геодезическую буссоль БГ-2 с верти­кальным кругом и зрительной трубой с нитяным дальномером. Этим прибором можно измерять азимуты (румбы), горизонталь­ные и вертикальные углы и расстояния. Для измерения угла АВС (рис.1.23, б) буссоль устанавливают в точке В на легком штативе и приводят в горизонтальное положение (по уровню или при помощи магнитной стрелки, добиваясь, чтобы оба ее конца оказались в плоскости буссольного кольца). Это действие называют нивелированием прибора. Затем буссоль вращают по горизонту до тех пор, пока нулевой диаметр кольца не совпадет с направлением магнитной стрелки. Таким способом буссоль ориентируют.

У ориентированной буссоли диаметр 0-180º лимба лежит в плоскости магнитного меридиана, при этом деление 0º направ­лено на юг от центра коробки. Теперь, оставляя неподвижной коробку буссоли, поворачивают алидаду так, чтобы через ди­оптры был виден объект А. Точно совместив с объектом верти­кальную плоскость, проходящую через прорезь глазного и нить предметного диоптров, т. е. выполнив визирование на объект, берут на лимбе под глазным диоптром отсчет а. Он представляет собой магнитный азимут A´_м направления ВА. Таким же образом визируют на объект С и определяют на лимбе отсчет с, являющийся магнитным, азимутом A´´_м направления ВС. Разность азимутов и является измеряемым углом β. Угол АВС можно измерить буссолью без ориентирования ее лимба; важно лишь, чтобы в процессе измерений он оставался неподвижным. Тогда при любом положении нулевого деления лимба угол β представляет собой разность отсчетов а и с.

Ручная призменная буссоль. В коробке (рис. 1.24.) на магнит­ной стрелке уложено легкое алюминиевое кольцо с градусными делениями. Диаметр 0-180º кольца совпадает с магнитной стрелкой, 0º поставлен у южного конца стрелки. К коробке при­креплены на шарнирах предметный и глазной диоптры. Под стойкой глазного диоптра находится призма, через которую в момент визирования читают деления на кольце. При помощи втулки буссоль можно насаживать на штатив. Определяя маг­нитный азимут направления на какой-либо объект местности, буссоль удерживают в руке или на штативе и наводят диоптры на объект. Одновременно с предметом видят на кольце отсчет, который и является азимутом направления.

б

а

Рис.1.23. Буссоль БС·2:

а - устройство: 1 - коробка; 2, 5 - предметный и глазной диоптры; 3 - буссольное кольцо; 4 - магнитная стрелка; 6 - алидадная линейка с верньером; 7 - горизонталь­ный круг с лимбом; 8 - втулка; б - схема измерения азимутов и углов

Рис. 1.24. Ручная призменная буссоль:

1 - коробка; 2 - кольцо с градусными делениями; 3 - стойка 4 - волосок; 6 - глазной диоптр; 6 - призма; 7 - втулка

Рис.1.25. Гониометр:

1 - втулка; 2, 8 - нижний и верхний цилиндры; 3 - лимб; 4, 10 - диоптры; 5 - бус­сольная коробка; б - румбическое кольцо буссоли; 7 - магнитная стрелка; 9 - верньер; 11- винт

Гониометр (рис. 1.25). Состоит из двух цилиндров: нижнего­ - неподвижного, выполняющего роль горизонтального круга, и верхнего - вращающегося, выполняющего роль алидады. На конической поверхности нижнего цилиндра помещен лимб с гра­дусными делениями от 0 до 360º. На конической поверхности верхнего цилиндра есть два верньера, расположенных симме­трично относительно одного из диаметров цилиндра. В нижнем цилиндре против делений 0 и 180º прорезаны диоптры. При их помощи лимб ориентируют по направлению, от которого начинают измерять углы. В верхнем цилиндре прорезаны две пары диоптров: первая, расположенная против нулевых деле­ний верньеров,- для измерения горизонтальных углов, вто­рая - для построения прямых углов. На верхнем цилиндре по­мещена буссольная коробка с румбическим или азимутальным кольцом и магнитной стрелкой, в нижний ввинчена втулка, в ко­торую вставлен штырь головки штатива, закрепленный винтом.

Магнитные азимуты направлений и углы между ними изме­ряют гониометром так же, как и буссолью БС-2 • но предвари­тельно совмещают ноль верньера, расположенного под глазным диоптром, с 0º лимба, а затем весь прибор поворачивают по азимуту до тех пор, пока магнитная стрелка не совпадет с на­правлением нулевого диаметра буссольного кольца. При этом южный конец стрелки окажется над нулевым делением лимба. После этого гониометр закрепляют на штативе винтом.

Отсчетные приспособления. Верньер. При угловых измерениях с использованием магнитной стрелки отсчеты с буссоль­ного кольца снимают по северному концу магнитной стрелки, если кольцо азимутальное, и по концу, ближайшему к предмет­ному диоптру, если кольцо румбическое. Сделать отсчет по концу стрелки - значит определить, в пределах какого деления кольца находится этот конец. Точность такого отсчета невелика, не выше 0,5º. Лимб горизонтального круга отсчитывают при по­мощи верньера, что выполняется более точно.

Верньер представляет собой равномерную шкалу штрихов, нанесенную на алидаду вдоль ее края, соприкасающегося с лимбом. Дугу MN верньера разбивают так, чтобы n ее делений приходилось против n-l деления на лимбе. Раз­ность t между ценой деления l лимба и ценой деления а верньера называют точностью верньера, ее необходимо знать для отсчета лимба. Точность верньера найдем из уравне­ния MN=na= (n-l)l. Решая уравнение относительно а, на­ходим:

t =l/ n

Таким образом, точность верньера равна частному от деле­ния цены деления лимба на число делений верньера. Если, например, цена деления лимба гониометра, как и буссоли БС-2, составляет 10, а шкала верньера разбита на 12 делений, то t=60': 12=5'

При снятии отсчета с круга при помощи верньера опреде­ляют величину дуги между нулевым О_Л штрихом лимба и нульпунктом О_А верньера (см. рис. 52, б). Отсчет складыва­ется из числа целых делений лимба и части деления, располо­женной между нульпунктом верньера и ближайшим к нему меньшим по номеру (младшим) штрихом А лимба. Число це­лых делений определяют по их оцифровке, а дробную часть де­ления по штрихам верньера, которая равна произведению точ­ности верньера на номер штриха его шкалы, совпадающего с каким-либо штрихом лимба.

Поверки буссолей и гониометров. Приборы проверяют до на­чала работы. Главное внимание уделяют правильной работе магнитной стрелки, так как от длительного пользования, слу­чайных толчков и под воздействием других внешних факторов она может размагнититься, а острие затупиться. Обычно про­веряют чувствительность, уравновешенность и плавность вра­щения стрелки; при получении новой буссоли убеждаются, что ее коробка не содержит железа.

Проверяя отсутствие железа, вынимают стрелку из коробки и разными сторонами подносят ее к другой буссоли или к стрелке этой же буссоли, свободно подвешенной на игле, воткнутой в стол. Если стрелка не колеблется, коробка не со­держит железа; в противном случае буссоль не годна для работы.

Чувствительность и плавность работы стрелки проверяют следующим образом: к буссоли подносят какой-либо железный предмет и отводят стрелку в сторону, затем дают ей успоко­иться. Сравнивая отсчеты по одному из концов стрелки до и после испытания, устанавливают, возвращается ли стрелка в плоскость магнитного меридиана. Если отсчеты неодинаковы, следует выяснить причину недостаточной чувствительности стрелки. Если последняя колеблется очень долго, но отсчеты равны, значит она плохо намагничена. Когда стрелка быстро останавливается, но отсчеты разные, это значит, что плохо от­точено острие оси ее вращения или плохо отшлифован агат-ка­мень, которым она опирается на ось. Плохо намагниченную стрелку вынимают из коробки и намагничивают при помощи двух магнитов. Разными полюсами магниты водят по стрелке одновременно от середины к краям по нескольку раз с обеих сторон. Буссоль с затупившимся острием оси или плохо отшлифованным агатом сдают в мастерскую.

Уравновешенность стрелки проверяют после приведения коробки буссоли в горизонтальное положение по выверенному уровню. Если концы стрелки находятся на одной и той же вы­соте относительно плоскости угломерного круга, стрелка урав­новешена; в противном случае поднимающийся ее конец надо обернуть станиолевой полоской или прикрепить к нему кусочек сургуча. На некоторых стрелках есть муфта, перемещением которой уравновешивают стрелку. Далее проверяют правильность установки оси вращения стрелки и диоптров. Ось вращения стрелки должна находиться в центре буссоль­ного кольца. Нарушение этого условия называется эксцен­триситетом стрелки. Для его выявления буссоль вра­щают по азимуту и по обоим концам стрелки снимают отсчеты через каждые 10º. Если отсчеты М и N по азиму­тальному кольцу разнятся на 180º (по румбическому кольцу ­одинаковы), на данном диаметре кольца влияние эксцентриси­тета стрелки не проявляется. При его наличии получают от­счеты М' и N', неверные на величину х. Правильный отсчет, равный дуге ОМ, можно вычислить по уравнению ОМ = [(ОМ' -х) + (ON' +х-180⁰)]/2 = (ОМ' + ON' -1800)/2.

Чтобы исключить влияние эксцентриситета нa результаты измерений, с кольца снимают отсчеты по северному и южному концам стрелки. За окончательный отсчет берут среднее ариф­метическое из них, изменив предварительно отсчет по южному концу на 180º, если оцифровка кольца азимутальная.

Наличие эксцентриситета стрелки в ручной призменной бус­соли выявляют измерением прямого и обратного азимутов од­ной и той же линии. В буссоли БС-2 и гониометре выявлять его нет необходимости, так как при помощи этих приборов магнитные азимуты измеряют по горизонтальному кругу. Од­нако у них может быть другой эксцентриситет - несовпадение центра вращения алидады с центром лимба. Его влияние иск­лючается также вычислением среднего арифметического из двух отсчетов: у глазного и предметного диоптров.

Диоптры должны быть перпендикулярны плоскости буссоль­ного кольца. Проверяя это условие, коробку буссоли при по­мощи уровня приводят в горизонтальное положение и в 20­-30 м от нее вешают отвес. Наводят плоскость диоптров на нить отвеса и перемещают глаз вверх и вниз. Если волосок предметного диоптра пересекает нить, диоптр поставлен не­верно. Если же при каком-то положении глаза волосок закры­вает нить отвеса на всем протяжении, а при перемещении глаза по вертикали отходит от нити в сторону, неверен глазной диоптр. Чтобы исправить положение диоптра, ослабляют винты, прикрепляющие его к коробке, и подкладывают под тот или иной край слой бумажных полосок, а затем закрепляют винты.

При проверке буссоли (гониометра) выявляют также колли­мационную ошибку. В буссоли БС-2 под коллимационной ошибкой понимают несовпадение нулевого диаметра буссоль­ного кольца с диаметром 0-180º лимба и несовпадение пло­скости, проходящей через прорезь глазного и волосок предмет­ного диоптров, с линией, соединяющей нулевые штрихи вернье­ров. Выявляя ошибку, ставят алидаду так, чтобы нулевые штрихи верньеров совпали со штрихами 0 и 180º лимба. Через прорезь глазного и волосок предметного диоптров натягивают тонкий волосок и, глядя сверху, замечают, на какую примерно величину (в градусной мере) отклоняется проходящая через волосок вертикальная плоскость от нулевого диаметра буссоль­ного кольца. Эта величина и есть коллимационная ошибка. Точ­ных способов ее определения не существует.

Для выявления коллимационной ошибки гониометра пло­скость диоптров нижнего цилиндра наводят на веху, установ­ленную в 40-60 м от прибора. Затем, не трогая нижнего цилиндра, визируют на эту же веху через диоптры верхнего. От­счет, сделанный на лимбе, показывает величину коллимацион­ной ошибки.

Исправить коллимационную ошибку буссоли (гониометра) можно талька в мастерской, но в этом нет необходимости. Дела в там, что коллимационная ошибка увеличивает или уменьшает все магнитные азимуты направлений на одну и ту же величину и, следовательно, не искажает углов между ними. При нане­сении направлений на план эта ошибка также не оказывает влияния, поскольку она исключена поправкой направления.