Тахеометрия

Общее понятие о тахеометрии. Два главных типа тахеометров: круговые и автоматы.

Тахеометрическую съемкою или проще тахеометрией (в переводе «быстрое измерение») называется такая съемка, которая наиболее быстро, при достаточной точности, может дать план с участка и с указанием ситуации, и с изображением рельефа.

Снимаемый участок может иметь или форму узкой полосы, внутри которой потом будет проложено соответствующее сооружение, например железная дорога, или форму обширной площади, внутри которой будет пролагаться целая сеть сооружений, например осушительных или оросительных каналов.

Рельеф может быть изображен или горизонталями или одними числовыми отметками, если этого по условиям работы достаточно. План для возможности инженерного проектирования обычно делается в очень крупном масштабе, например .

Раньше такие планы получались или мензулою или сочетанием угломерной съемки и нивелировки, но мензула с кипрегелем во–первых, в трудных условиях местности и при крупности масштаба часто является слишком громоздкой, а во–вторых, не всегда может дать необходимую точность, например не может дать горизонталей с малыми интервалами (в полметра и мельче). С другой стороны, если для этого случая применять только нивелировку и притом для всех точек участка с разбивкою везде пикетажа, то она, во–первых, тоже явится громоздкой, а во–вторых, для большинства точек даст излишнюю точность, которая явится ничем не оправдываемой и дорого стоящей роскошью.

И вот практика задалась целью из обычного повторительного теодолита выработать такую разновидность, при которой этот инструмент дал бы возможность получить с одной стоянки при помощи одного наведения на рейку все три координаты точки, т. е. дать возможность сразу определить направление (азимут), расстояние и превышение с достаточною для инженерных задач точностью.

Первыми шагами на этом пути были следующие: труба снабжена дальномерную сеткою; диаметр вертикального круга увеличен до размеров, при которых он мог бы дать ту же точность отсчитывания (не менее 1′ ), какую даст и горизонтальный лимб; алидада вертикального круга сделана подвижною и снабжена уровнем, пузырек которого, как и в кипрегеле Главного штаба, должен быть непременно приведен соответствующим винтом на средину, прежде чем делать отсчет по вертикальному кругу.

 В результате, в общей конструкции вертикальному кругу придана такая же роль, если не большая, как и горизонтальному, и такой тип назван «круговой тахеометр».

Рис. 1, 2

На чертеже (рис.1, 2) иллюстрированы две модели этого типа: французская модель Муано (рис. 1) как одна из более ранних, и немецкая (рис. 2).

Дальнейшие шаги в истории тахеометра в Старом и Новом Свете пошли, можно думать, в совершенно различных направлениях.

Определение превышения круговым тахеометром совершенно аналогично с определением превышения реечных точек кипрегелем Главного штаба; те же принципы, формулы, приемы, таблицы, графические и механические приспособления (масштаб высот и логарифмическая линейка).

Европейская мысль устремилась к целям устранить все вычисления и снабдить самый инструмент такими механическими приспособлениями, чтобы, наведя трубу на определенную точку рейки, соответствующую высоте инструмента, и сделав по рейке отсчеты по дальномерным нитям, затем можно было бы или прямо прочесть длину горизонтального проложения и величину превышения, или почти прямо, умножая прочтенные величины на некоторый коэффициент.

Такие тахеометры образовали второй тип — тахеометров автоматов. На описании главнейших из тахеометров–автоматов мы теперь и остановимся.

Тахеометр Вагнера; его устройство.

Тахеометр Вагнера, изготовляемый немецкой фирмой Феннель (общий вид на рис. 3), представляет собою повторительный теодолит с трубою с увеличением около 30 и с точностью отсчета по лимбу 20«. Труба снабжена сеткой с дальномерными нитями обычного типа. Сетка нарезана на стекле. Под трубою помещается реверсионный уровень L с ценою деления 30». На оси вращения трубы имеется специальный перекладывающийся уровень (на чертеже не показан). Особенностью устройства тахеометра Вагнера является наличие трех металлических линеек А, В и С с миллиметровыми делениями. Линейка А привинчена к алидадному кругу, линейка В прикреплена к особому вырезному металлическому треугольнику Р, называемому проектором. Проектор движется на двух роликах вдоль линейки А и удерживается в отвесном положении особой лапкой D с пружиной. Линейка С, будучи расположена вдоль трубы, прикреплена к этой последней.

Во время работы верхнее ребро линейки А должно быть горизонтальным, ребро линейки В — вертикальным, а ребро линейки С — параллельным визирной оси трубы. Плоскости всех трех линеек должны быть параллельны коллимационной плоскости трубы.

Для отсчета по линейкам имеются четыре верньера: верньер V₁ на проекторе — для отсчитывания по линейке А; верньер V₂ — помещен на особой муфте М, движущейся вдоль линейки С, он может вращаться вокруг особой оси; это сделано для того чтобы ребру его придавать всегда ответное положение и тем самым иметь возможность отсчитывания по линейке В; верньер V₃, сидящий на той же муфте, предназначен для отсчета по линейке С; верньер V₄ служит для установки линейки В, которая для этой цели может быть передвигаема вдоль вертикального ребра проектора особым винтом  N. Точность верньеров V₁ и V₃ — 0,1 мм, а верньеров V₂ и V₄ — 0,05 мм. 

К муфте М приделана лапка D₁, которая при помощи пружины прижимается своим острым концом к зубчатке Е, расположенной снизу линейки С. Отняв конец лапки от зубчатки, можно муфту передвигать вдоль линейки С. Микрометренный винт N₁, передвигая зубчатку, а с ней и муфту, сообщает последней медленное движение для тонной установки верньера V₃.

Рис. 3

При горизонтальном положении трубы верньеры V₂ и V₄ должны давать одинаковые отсчеты по шкале линейки В а отсчет по верньеру V₁ должен быть в это время больше отсчёта V₃ на 0,6 мм. Нужно иметь в виду, что каждый миллиметр шкалы линеек должен соответствовать одному метру на местности, а 0,6 м есть добавочное постоянное число дальномера трубы тахеометра Вагнера. Нуль шкалы линейки А ставится с таким расчетом, что если совместить с этим нулем индекс верньера V₁ проектора, то ребро линейки В должно пересечься с осью вращения трубы, а на линейке С в это время получится отсчет 0,6 мм влево от нуля линейки, предполагая, что верньер V₂ муфты придвинут к проектору.

Нормальной высотой инструмента для тахеометра Вагнера считается 1,5 м. На шнуре отвеса сделан узел с расчетом, что если этот узел приходится на крючке станового винта, то конец отвеса от оси вращения трубы отстоит на 1,5 м. Таким образом, если конец отвеса касается точки, над которой устанавливается инструмент, и шнур отвеса натянут, то расстояние от узла шнура до крючка станового винта укажет разницу в высоте инструмента против нормальной высоты в 1,5 м. 

Ориентир–буссоль в тахеометре Вагнера применяется или как накладная или в виде узкой коробки, привинченной к одной из подставок трубы.

Тахеометр Вагнера снабжается складной 4–метровой рейкой с ручками. На рейке нанесены сантиметровые деления. Нуль делений находится на расстоянии 1,5 метра от нижнего конца рейки. В обе стороны от нуля идет подпись делений. Для целей нивелирования на другой стороне рейки делаются деления с подписью от нижнего конца (рис. 4).

Рис. 4

На высоте нуля к боковым граням рейки привинчены две небольшие деревянные планки перпендикулярно к рейке (рис. 4). Во время работы реечник, держа на пикете рейку за ручки, направляет ребро планки на трубу тахеометра. Иногда рейка снабжается поперечным уровнем. Планки окрашены в светлый цвет, а торцы их — в черный цвет, что дает возможность следить в трубу за правильностью постановки рейки.