13.4. Teodolitul tahimetru

Acest instrument topografic (Figura 73) permite determinarea pe cale

optică a distanţelor dintre puncte, precum şi a valorilor unghiurilor orizontale şi

verticale. Părţile sale principale sunt luneta, cercul vertical, cercul orizontal,

nivelele şi şuruburile de reglare, la care se adaugă şi două piese accesorii, şi

anume: trepiedul şi busola (sau declinatorul).

Figura 73 – Teodolitul tahimetru1 – mâner de prindere; 2 – cerc vertical; 3 – lunetă; 4 – oglindă; 5 – furcă; 6 – nivelă; 7 – cerc orizontal; 8 – şurub de calare (orizontalizare); 9 – dispozi-tiv de citire a unghiurilor; 10 – ocular de vizare aproximativă; 11 – şuruburi

de reglare.

13.4.1. Luneta este instrumentul optic cu ajutorul căruia se vizează către

semnalele aflate deasupra punctelor topografice (mire, jaloane, etc). Din

construcţie ea este prevăzută cu o diagramă formată din fire reticule şi fire

stadimetrice (Figura 74). Firele reticule permit realizarea unei vize corecte (firul

vertical trebuie să fie poziţionat pe mijlocul mirei, iar firul orizontal la înălţimea

instrumentului sau a semnalului), în timp ce firele stadimetrice fac posibilă

determinarea distanţelor dintre puncte pe baza citirilor făcute pe miră la fiecare

dintre ele.

Figura 74 – Diagrama firelor reticule şi stadimetrice1 – fire reticule; 2 – fire stadimetrice.

124

Mira sau stadia (Figura 75) este confecţionată din lemn sau aluminiu. Ea

are o lungime de 2-4 m şi este divizată în metri, decimetri şi centimetri, în timp

ce milimetrii se aproximează. Ca şi jaloanele, mirele sunt colorate alternativ în

alb şi roşu, iar atunci când se lucrează cu ele sunt ţinute vertical pe punctul

topografic cu ajutorul unei nivele sferice. Înainte de a trece la executarea unei

măsurători trebuie realizată punerea la punct a lunetei. Această operaţie

presupune obţinerea clarităţii imaginii obiectului vizat, precum şi a firelor

reticule şi stadimetrice.

Figura 75 – Mire topografice

13.4.2. Cercul vertical este acela care permite determinarea unghiurilor

verticale, mai precis a unghiurilor de pantă (α) sau a unghiurilor zenitale (Z), care

permit reducerea la orizont a distanţelor măsurate (Figura 76). Acest lucru este

necesar întrucât pe hartă nu se reprezintă distanţe înclinate, ci proiecţiile lor pe

orizontală.

Cercul vertical este divizat în sistem sexagesimal sau centesimal. În sistem

sexagesimal un cerc are 3600, 10 = 60' şi 1' = 60", în timp ce în sistem centesimal

acelaşi cerc se consideră că are 400 de grade centesimale (400g), 1g = 100c şi 1c =

100cc.

Valorile citite pe cercul vertical variază de regulă între 00 (când luneta se

află în poziţie orizontală) şi 900 sau 100g, (când luneta se află în poziţie verticală).

13.4.3. Cercul orizontal sau limbul gradat prezintă aceleaşi caracteristici

ca şi cercul vertical, dar el serveşte la determinarea unghiurilor orizontale (ω)

formate de direcţiile de pe teren.

125

Figura 76 – Reducerea distanţei înclinate la orizontAB = distanţa înclinată;

AB' = AB cosα = AB sinZ

13.4.4. Nivelele sunt dispozitivele care permit orizontalizarea aparatului.

Ele sunt de două feluri: nivele sferice şi nivele torice (Figura 77). Ambele tipuri

sunt confecţionate din sticlă şi sunt umplute cu un lichid care îngheaţă greu.

Umplerea nu este completă, astfel încât aerul aflat în interior se ridică la

suprafaţă formând aşa-numita „bulă de aer”. Nivelele sunt aşezate în aşa fel încât

să asigure orizontalizarea celor două cercuri ale teodolitului. Poziţia orizontală

este indicată de fixarea bulei de aer în interiorul reperelor gravate pe sticlă.

Figura 77 – Tipuri de nivelea) nivela sferică; b) nivela torică

13.4.5. Şuruburile de reglare

Numărul şi dispunerea acestora variază de la un aparat la altul în funcţie

de firma producătoare. Cu toate acestea ele trebuie să servească aceloraşi scopuri

principale: reglarea clarităţii imaginii semnalului vizat, reglarea clarităţii firelor

reticule şi stadimetrice, mişcarea fină a aparatului pe orizontală şi deplasarea fină

a lunetei în plan vertical.

13.4.6. Trepiedul este un suport cu trei picioare (Figura 78) pe care se

aşează teodolitul atunci când se execută măsurători. Picioarele sunt reglabile

pentru a permite fixarea aparatului la o înălţime corespunzătoare şi pentru a-i

asigura o poziţie orizontală atunci când se instalează pe terenuri înclinate. Fixarea

126

teodolitului pe capul trepiedului se realizează prin intermediul unui şurub de

prindere.

Figura 78 – Trepiedul1 – capul trepiedului; 2 – picioare reglabile;

3 – saboţi metalici.

13.4.7. Busola (sau în unele cazuri declinatorul) se utilizează pentru

determinarea pe teren a orientării magnetice în scopul calculării coordonatelor

relative ale punctelor topografice.

13.5. Punerea în staţie a teodolitului este operaţia premergătoare oricărei

măsurători şi ea constă în centrarea şi orizontalizarea aparatului.

Centrarea presupune ca axa verticală a teodolitului să treacă prin punctul

matematic al punctului topografic. Pentru aceasta se aşează trepiedul deasupra

punctului astfel încât partea sa superioară (care susţine teodolitul) să fie cât mai

orizontală şi se deplasează aparatul în aşa fel încât firul cu plumb sau bastonul de

centrare să se plaseze exact pe punctul matematic al punctului topografic. La

teodolitele de construcţie modernă această operaţie se realizează cu ajutorul unui

dispozitiv optic.

Orizontalizarea este operaţia prin care cele două cercuri ale teodolitului

sunt aduse în poziţie corectă de lucru. În primul rând se realizează orizontalizarea

cercului orizontal prin acţionarea celor trei şuruburi de calare sau de

orizontalizarea de la baza aparatului şi abia apoi se trece la orizontalizarea

cercului vertical (mai precis a axei sale orizontale faţă de care se măsoară

unghiurile verticale) prin intermediul unui şurub a cărui amplasare variază în

funcţie de tipul teodolitului şi de firma producătoare.

127

Figura 79 – Teodolit tahimetrude construcţie modernă

13.6. Teodolitele de construcţie modernă (sau staţiile totale)

În ultima vreme au apărut numeroase teodolite tahimetru (Figura 79) cu

caracteristici constructive net superioare aparatelor clasice, ceea ce a dus la

creşterea vitezei şi preciziei măsurătorilor executate pe teren. Aceste teodolite

sunt prevăzute cu dispozitive care emit fascicule de raze laser sau infraroşii,

precum şi cu prisme reflectorizante (Figura 80), care retransmit semnalul luminos

sau caloric către aparat. Ca şi în cazul teodolitelor din generaţia mai veche şi

aceste teodolite moderne trebuie centrate şi orizontalizate, iar înainte de

executarea măsurătorii propriu-zise este necesar să se facă punerea la punct a

lunetei. Elementele măsurate rămân aceleaşi: distanţe, unghiuri orizontale şi

unghiuri verticale.

Figura 80 – Prismă reflectorizantă

13.7. Măsurarea distanţelor cu ajutorul teodolitului-tahimetru

În cazul aparatelor clasice formula de calcul a distanţei, atunci când se

lucrează pe suprafeţe cvasiorizontale, este:

D = KH

unde:

D = distanţa orizontală dintre cele două puncte

K = constanta stadimetrică (cu valoarea de 100)

H = diferenţa citirilor făcute la cele două fire stadimetrice128

Pentru a determina distanţa dintre două puncte pe cale optică se

procedează în felul următor:

- se face staţie cu teodolitul într-unul din puncte;

- se vizează pe mira ţinută de un operator pe cel de-al doilea punct, având

luneta fixată la orizontală (Figura 81);

Figura 81 – Măsurarea distanţelor cu teodolitul

- se fac citiri la firele stadimetrice şi se verifică dacă media lor aritmetică

este egală cu valoarea citită la firul reticul orizontal;

- se calculează termenul H din formulă pe baza diferenţei dintre valorile

citite la firele stadimetrice;

- se aplică formula de calcul şi se află valoarea distanţei exprimată în

milimetri.

Citirile pe miră sunt compuse din patru cifre: metri, decimetri, centimetri

şi milimetri. Deoarece milimetrii nu sunt înscrişi pe miră ei se vor aproxima. Un

exemplu de citire la firele stadimetrice este dat în Figura 82.

Figura 82 – Citiri pe miră la firele stadimetriceH = 0218 – 0156 = 62

D = KH = 100 · 62 = 6200 mm = 6,2 m

Măsurarea distanţelor pe terenuri înclinate impune ca viza să se facă pe

miră cu firul reticul orizontal la înălţimea instrumentului (Figura 83) pentru a se

putea determina astfel şi unghiul de pantă al terenului (α).

129

Figura 83 – Măsurarea distanţelor înclinateL = distanţa înclinată; D = distanţa redusă la orizont;

α = unghiul de pantă al terenului.

Prin înălţimea instrumentului se înţelege distanţa măsurată pe verticală de

la punctul matematic al punctului topografic până la axa orizontală a lunetei.

Formula de calcul a distanţei reduse la orizont (D) dintre cele două puncte este

dată de relaţia:

D = KH cos2α

Dacă se foloseşte un teodolit de construcţie modernă atunci mira va fi

înlocuită cu dispozitivul cu prismă reflectorizantă. În primul rând este necesar să

se fixeze prisma la aceeaşi înălţime cu cea a axei orizontale a lunetei, iar apoi se

vizează pe prisma ţinută pe punctul topografic şi se emite semnalul laser sau

infraroşu. În momentul în care semnalul reflectat de prismă se întoarce la aparat

dispozitivul electronic de calcul al acestuia determină distanţa dintre cele două

puncte pe baza timpului scurs între emisia şi recepţia semnalului respectiv.

Valoarea distanţei, exprimată în metri se afişează automat pe ecranul aparatului.

Dacă teodolitul dispune de o memorie suplimentară el va stoca toată informaţia

din sesiunea curentă de lucru.

13.8. Măsurarea unghiurilor cu ajutorul teodolitului

13.8.1. Măsurarea unghiurilor verticale

Prin unghi vertical se înţelege unghiul format de o direcţie înclinată cu

proiecţia ei pe orizontală. După alţi autori el poate fi definit ca unghiul pe care îl

face viza cu proiecţia ei. Unghiurile verticale se citesc pe cercul vertical al

aparatelor topografice, iar viza se face cu firul reticul vertical fie la înălţimea

instrumentului, fie la înălţimea semnalului.

130

13.8.2. Măsurarea unghiurilor orizontale

Pentru determinarea pe teren a unui astfel de unghi se procedează în felul

următor:

- se face staţie cu teodolitul în punctul A, iar în punctele M şi N se

instalează câte un jalon (Figura 84);

Figura 84 – măsurarea unui unghi orizontal

- se vizează cu firul reticul vertical pe jalonul ţinut în punctul M şi se face

citirea C1 pe cercul orizontal al aparatului;

- se roteşte aparatul în sensul acelor de ceasornic şi se vizează jalonul din

punctul N, înregistrându-se citirea C2;

- valoarea unghiului ω dintre cele două direcţii AM şi AN se calculează

astfel:α = C2 – C1

Unele teodolite permit ca viza spre primul punct să se facă cu valoarea 0

în aparat. Prin urmare, în această situaţie citirea C2 reprezintă mărimea unghiului

orizontal.

În cazul teodolitelor de construcţie modernă vizele se fac pe dispozitivele

cu prismă reflectorizantă, iar valoarea unghiului orizontal este afişată automat pe

ecranul teodolitului.

131