Théodolite

Un théodolite est un instrument pour mesurer les angles horizontaux et verticaux comme utilisé dans des réseaux de la triangulation . C'est un outil principal dans le examinant et travail de la technologie , mais des théodolites ont été adaptés pour d'autres buts spécialisés dans les domaines comme la météorologie et la technologie de lancement de Rocket de . Un théodolite moderne se compose d'un télescope monté mobile à moins de deux haches perpendiculaires, de l'axe horizontal ou de du tourillon , et de l'axe vertical. Quand le télescope est aigu à un objet désiré, l'angle de chacune de ces haches peut être mesuré avec la grande précision, typiquement sur l'échelle des Arcseconds .

Le passage se rapporte à un type spécialisé de théodolite qui a été développé au 19ème siècle tôt. Il a comporté un télescope qui pourrait " ; over" d'effondrement ; (" ; transiter le scope" ;) pour permettre l'en arrière-visée et le doublement faciles des angles pour la réduction des erreurs. Quelques instruments de passage étaient capables des angles de lecture directement avec trente arc-seconds. Au milieu du 20ème siècle , des passages sont venus pour être connus comme forme simple de théodolite avec moins de précision, manquant des dispositifs tels que le rapport optique de balance et les mètres mécaniques. L'importance des passages s'affaiblit depuis le contrat, les théodolites électroniques précis ont les outils répandus devenus, mais les passages trouvent toujours l'utilisation comme outil léger pour des chantiers de construction. Quelques passages ne mesurent pas des angles verticaux.

Le niveau du constructeur de est souvent confondu avec un passage, mais est réellement un type d'inclinomètre . Il ne mesure ni des angles horizontaux ni verticaux. Il combine simplement un niveau d'esprit et le télescope pour permettre à l'utilisateur d'établir visuellement un champ de vision le long d'un avion de niveau.

Concept d'opération

Les deux haches d'un théodolite sont équipées des cercles gradués qui peuvent être donnés lecture par des objectifs d'agrandissement. Le cercle vertical (celui lié à l'axe horizontal) devrait lire le ° de 90 ou le diplômé de 100 quand l'axe de vue est horizontal (ou 270°, diplômé 300, quand l'instrument est en sa deuxième position, " ; " retourné ; ou " ; plunged" ;). Sinon, nous appelons la moitié de la différence avec l'erreur d'index de de 300 diplômés .

Les haches horizontales et verticales d'un théodolite doivent être mutuellement perpendiculaires. La condition où ils dévient du perpendicularity (et de la quantité par lesquels) désigné sous le nom de l'erreur horizontale d'axe de . L'axe optique du télescope, appelé l'axe de vue de et défini par le centre optique de l'objectif et le centre des réticules dans son plan focal, doit pareillement être perpendiculaire à l'axe horizontal. Sinon, nous appelons la déviation de l'erreur de collimation de de perpendicularity.

L'erreur horizontale d'axe, l'erreur de collimation et l'erreur d'index sont régulièrement déterminées par le calibrage , et éliminées par l'ajustement mécanique à l'usine au cas où elles se développeraient excessivement grandes. Leur existence est tenue compte dans le choix du procédé de mesure afin d'éliminer leur effet sur les résultats de mesure.

Un théodolite est monté sur la tête du trépied au moyen d'un tribrach de centrage obligatoire de plat ou de , contenant quatre vis moletées (ou dans des quelques théodolites modernes trois vis moletées) pour la mise à niveau rapide. Avant emploi, un théodolite doit être placé avec précision et verticalement au-dessus du point pour être &mdash mesuré ; centrage du &mdash ; et son axe vertical a aligné avec le &mdash local de pesanteur ; mise à niveau. L'ancien est fait using un plomb à plomb ou le plomb optique , ce dernier de employant un niveau d'esprit . Des procédures rapides et précises pour faire toutes les deux ont été élaborées.

Histoire

En vieux textes, l'on a pourrait trouver la dioptrie limite utilisée comme synonyme pour le théodolite. Cette utilisation dériverait d'un instrument plus ancien appelé un Dioptra .

Avant le théodolite, des instruments tels que la place géométrique et de divers cercles gradués (voir le Circumferentor ) et les demi-cercles (voir le Graphometer ) ont été utilisés pour obtenir des mesures verticales ou horizontales d'angle. C'était seulement une question de temps avant que quelqu'un ait mis deux appareils de mesure dans un instrument simple qui pourrait mesurer les deux angles simultanément. Le Gregorius Reisch a montré un tel instrument dans l'annexe de son livre, le Margarita Philosophica , qu'il a édité dans le Strasburg en 1512. Il a été décrit dans l'annexe par le Martin Waldssemüller , un topographe de la Rhénanie et le cartographe , qui ont fait le dispositif en même année.

La première occurrence du théodolite nommé, ou le « theodelitus », est trouvée dans la pratique en matière géométrique de examen du A de manuel appelée Pantometria ( 1571 ) par le Leonard Digges . Ceci a été édité à titre posthume par son fils, Thomas Digges. L'aîné de Digges a inventé le nom, mais son origine est peu claire. Ainsi le nom applique à l'origine seulement à l'instrument d'azimut et seulement plus tard est devenu associé à l'instrument altazimutal. Le 1728 de Cyclopaedia compare le Graphometer au " ; moitié-theodolite" ;. Même pendant que tard comme siècle 19^th, l'instrument pour mesurer des angles horizontaux seulement s'est appelé un théodolite simple de et l'instrument altazimutal, le théodolite de plaine de .

Les instruments altazimutaux les plus tôt se sont composés d'une base reçue un diplôme avec un plein cercle au membre et à un appareil de mesure d'angle vertical, le plus souvent un demi-cercle. Un Alidade sur la base a été employé pour apercevoir un objet pour la mesure horizontale d'angle et un deuxième alidade a été monté sur le demi-cercle vertical. Les instruments postérieurs ont eu un alidade simple sur le demi-cercle vertical et le demi-cercle entier a été monté afin de pour être employé pour indiquer des angles horizontaux directement. Par la suite, les simples, ouvrir-aperçoivent l'alidade ont été remplacés par un télescope de visée. C'était premier fait par le Jonathan Sisson en 1725. Pendant que la technologie progressait, dans le 1840s, le cercle partiel vertical était remplacée par un plein cercle et des cercles verticaux et horizontaux ont été finement reçus un diplôme. C'était le théodolite de passage de . Ceci, avec des améliorations continues, transformées en le théodolite moderne employé par des arpenteurs aujourd'hui.

Using des théodolites dans l'examen

La triangulation , comme inventé par le Gemma Frisius autour du 1533 , se compose la fabrication de telles parcelles de terrain de direction du paysage environnant à partir de deux points de vue séparés. Après celui, les deux papiers de graphique sont superposés, fournissant un modèle de balance du paysage, ou plutôt les cibles dans lui. La balance vraie peut être obtenue en mesurant juste la distance du un dans le vrai terrain et dans la représentation graphique.

La triangulation moderne comme, par exemple, pratiqué par le Snellius , est le même procédé exécuté par des moyens numériques. L'ajustement photogrammétrique de bloc des paires stéréo de photographies aériennes est une variante moderne et tridimensionnelle.

Vers la fin du Jesse Ramsden , un Yorkshireman des 1780s de Halifax , Angleterre qui avait développé le divisant le moteur pour diviser les balances angulaires exactement à dans une seconde d'arc, a été commissionné pour construire un nouvel instrument pour l'enquête britannique d'artillerie de . Le théodolite de Ramsden de a été employé au cours des prochaines années pour tracer la totalité de méridional Grande-Bretagne par triangulation.

Dans la mesure de réseau, l'utilisation du centrage obligatoire accélère des opérations tout en maintenant la plus haute précision. Le théodolite ou la cible peut être rapidement enlevé, ou connectable dans, du plat de centrage obligatoire avec la précision secondaire-millimètre. De nos jours les antennes du GPS utilisées pour le de positionnement géodésique emploient un système semblable de support. La taille du point de référence du théodolite -- ou la cible -- au-dessus de la terre le point de repère doit être mesuré avec précision.

Le passage américain a gagné la popularité pendant le 19ème siècle avec les ingénieurs de chemin de fer américains poussant à l'ouest. Le passage a remplacé la boussole de chemin de fer de , le sextant et l'octant et a été distingué en ayant un télescope plus court que les bras bas, permettant au télescope d'être verticalement tourné passé directement vers le bas. Le passage a eu la capacité « de s'effondre » plus de sur son cercle vertical et de montrer facilement la vue exacte de 180 degrés à l'utilisateur. Ceci a facilité le visionnement de longues lignes droites, comme en examinant l'ouest sauvage américain. Précédemment l'utilisateur a tourné le télescope sur son cercle horizontal jusqu'à 180 et a dû soigneusement vérifier son angle en tournant des tours de 180 degrés.

Théodolites modernes

Dans des théodolites d'aujourd'hui, la lecture hors des cercles horizontaux et verticaux est habituellement faite électroniquement. La lecture est faite par un encodeur rotatoire , qui peut être absolu, par exemple using les codes de gris de ou par accroissement, using la lumière équidistante et les bandes radiales foncées. Dans le dernier cas les cercles tournent rapidement, ramenant la mesure d'angle à la mesure électronique des différences de temps. En plus, récemment des sondes du CCD ont été ajoutées au plan focal du télescope permettant l'automatique-optimisation de tous les deux et la mesure automatisée de l'excentrage de cible résiduel. Tout ceci est mis en application dans le logiciel inclus.

En outre, beaucoup de théodolites modernes sont équipés des appareils de mesure électro-optiques integrated de distance, permettant la mesure dans une vont des vecteurs tridimensionnels complets -- quoique dans polaire instrument-défini coordonne -- ce qui peut alors être transformé à un préexistant coordonner le système dans le secteur au moyen d'un nombre suffisant de points de commande. La technique s'appelle la position libre de station de examinant et est employée couramment en traçant l'examen. Les instruments, " ; intelligent" ; théodolites appelés individu-enregistrement des tachymètres ou du " ; Quot total des stations ; , effectuer les opérations nécessaires, sauvant des données dans les unités de enregistrement internes, ou dans des dispositifs de stockage de données externes. Typiquement, les ordinateurs portables robustes ou le PDAs sont employés à cette fin.

Gyrotheodolites

Le gyrotheodolite est un type spécial de théodolite utilisé pour les enquêtes qui n'ont pas la visibilité de ciel (exploitation, aperçu souterrain). Cet instrument donne l'orientation du nord vrai (la direction de de l'axe de rotation de la terre), qui est placé comme référence pour des observations souterraines de futur.

Le compas-théodolite se compose de théodolite avec un gyroscope là-dessus. Le nord vrai est stocké dans le gyroscope pour le futur usage en orientant le théodolite approximativement au nord (dans quelques minutes d'arc) ; ceci réduit au maximum des pertes quand la directionnalité plus tard est lue. Une alimentation d'énergie active la rotation du fileur de compas gyroscopique, qui maintient l'orientation pendant que le théodolite est transporté. Pour indiquer, le théodolite est placé au repos. Le compas gyroscopique oscillera alors par le méridien du nord jusqu'à atteindre la direction du nord vrai ; c'est un point d'énergie potentielle minimum, semblable au point inférieur d'un pendule. Quand le compas gyroscopique a stabilisé, la lecture sur le cercle horizontal du théodolite est équivalente au nord vrai, et peut donc être employée comme point de référence.

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