Большая Советская энциклопедия (ГЕ) - БСЭ

  Теодолит устанавливают на штативе или столике геодезического знака, подъёмными винтами и по уровню приводят вертикальную ось в отвесное положение, поворотами трубы около вертикальной и горизонтальной осей наводят её на визируемую точку и производят отсчёты по кругам. Это даёт направление, а угол получают как разность двух смежных направлений. В современных теодолитах круги изготовляют из оптического стекла, диаметр делений 6—18 см, наиболее употребительный интервал между делениями 20' или 10', отсчётными устройствами служат шкаловые микроскопы с точностью отсчитывания 1'—6» или т. н. оптические микрометры с точностью отсчитывания до 0,2—0,3».

  В 60-х гг. 20 в. для определения направления истинного (географического) меридиана стали применять т. н. гиротеодолиты и различные гироскопические насадки на теодолиты. Погрешность определения направлений гиротеодолитом составляет 5—10».

  К осевым, закрепительным и наводящим устройствам угломерных инструментов предъявляют высокие требования. Например, в высокоточных теодолитах угловые колебания вертикальных осей не превышают 2'', в пассажных инструментах допустимая неправильность формы их цапф, на которых вращается зрительная труба, составляет доли микрона. Закрепительные устройства не должны вызывать упругих деформаций в осевых системах и смещений закрепляемых частей инструмента в момент закрепления. Наводящие устройства должны осуществлять весьма тонкие перемещения частей инструмента, например повороты с точностью до долей секунды.

  Зрительные трубы угломерных и др. Г. и. имеют увеличения в 15—65 раз. Наиболее распространены т. н. трубы с внутренней фокусировкой, снабженной телеобъективом, заднюю компоненту которого, называемую фокусирующей линзой, можно передвигать для получения отчётливого изображения различно удалённых предметов. Точность визирования трубой зависит как от её увеличения, диаметра отверстия объектива, качества даваемого ею изображения, так и от формы, размеров, освещённости и контрастности визируемой цели. С увеличением дальности до цели большее значение приобретает влияние атмосферных помех, снижающих контраст и вызывающих колебания изображения цели. В идеальных условиях хорошие трубы с увеличением в 30—40 раз дают ошибку визирования около 0,3».

  К теодолитам примыкают т. н. тахеометры-автоматы и тахеометры-полуавтоматы, позволяющие без вычислений, прямо из отсчётов по рейке, получать редуцированные на горизонтальную плоскость расстояния и превышения точек установки рейки или без вычислений определять только расстояния, а превышения вычислять по найденному расстоянию и измеренному углу наклона.

  Инструменты для измерения превышений. Для нивелирования употребляют главным образом оптико-механические нивелиры с горизонтальным лучом визирования: ими производят отсчёт по рейкам, устанавливаемым на точках, разность высот которых надо определить. Известны также нивелиры с наклонным лучом визирования, позволяющие с одной установки определять значительные превышения, но из-за меньшей точности они не получили широкого распространения. В некоторых случаях, например для привязки островов к материку, употребляют т. н. гидростатические нивелиры, основанные на свойстве сообщающихся сосудов сохранять на одной высоте уровень наполняющей их жидкости.

  Первые упоминания о нивелирах связаны с именами Герона Александрийского и римского архитектора Марка Витрувия (1 в. до н. э.). Современные очертания нивелиры начали приобретать с появлением уровней и зрительных труб (17 в.).

  Нивелиры с горизонтальным лучом визирования отличаются схемой соединения между собой трёх основных частей нивелира: зрительной трубы с сеткой нитей, фиксирующей визирный луч, уровня, служащего для приведения этого луча в горизонтальное положение, и подставки, несущей трубу и соединённой с вертикальной осью вращения. С середины 20 в. применяются преимущественно нивелиры с наглухо соединёнными между собой трубой, уровнем и подставкой, получившие название глухих нивелиров.

  С 50-х гг. 20 в. широкое распространение получили нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования, в которых для горизонтирования визирной оси взамен уровня применяют компенсатор, представляющий собой оптическую деталь зрительной трубы, подвешенную на маятниковом подвесе. Впервые в мире такой нивелир был изготовлен в СССР в 1946.

  При нивелировании употребляют рейки длиной от 1,5 до 4 м. Шкалы реек для точного нивелирования, где расстояние визирования не превосходит 50 м, имеют штрихи шириной в 1 мм, нанесённые через 5 мм на инварной ленте, натянутой в деревянном корпусе пружинами, обеспечивающими постоянство длины шкалы при колебаниях температуры. Для нивелирования низших классов, когда расстояние визирования может достигать 100 м, употребляют деревянные рейки со шкалами из шашек шириной в 1 см с таким же просветом между ними (рис. 3).

  Инструменты для графических съёмок. Несмотря на широкое развитие методов стереофотограмметрической съёмки планов и карт, ещё находит применение графическая или мензульная съёмка. Основными инструментами для неё являются мензула и кипрегель.

Ещё в 19 в. выпускались широко применявшиеся в России кипрегели так называемого типа Главного штаба. В 30-х гг. в СССР изготовлялся оригинальный и портативный для этого времени кипрегель КШВ (Ширяева — Вилема) в комплекте с упрощённой мензулой (рис. 5).

  История геодезического инструментостроения в России ведёт своё начало со времён Петра I. Изготовлением Г. и. занимались крупнейшие русские учёные и изобретатели, начиная с М. В. Ломоносова и И. П. Кулибина. В дальнейшем (конец 18 — начало 19 вв.) Г. и. изготовлялись в мастерских Академии наук, Главного штаба, Пулковской обсерватории и др., причём большое значение имели труды В. К. Деллепа, В. Я. Струве, А. С. Васильева и др. Однако промышленного изготовления Г. и. в России почти не существовало и потребность в них удовлетворялась преимущественно за счёт импорта.

  Советское геодезическое инструментоведение началось в 20-х гг. созданием в Москве фабрик «Геодезия» и «Геофизика», где было налажено и конструирование, и серийное производство Г. и. технической точности.

  В конце 20-х гг. работы по выпуску отечественных высокоточных Г. и. для создания государственных опорных сетей возглавил Ф. Н, Красовский; Г. и. изготовлялись на заводе «Аэрогеоприбор» (ныне экспериментальный Оптико-механический завод в Москве). Оптико-механическая промышленность СССР выпускает ежегодно десятки тысяч Г. и., конструкция и технология производства которых находятся на уровне лучших образцов мировой техники.

Лит.: Красовский Ф. Н. и Данилов В. В. Руководство по высшей геодезии, 2 изд., ч. 1. в. 1—2. М., 1938—39; Чеботарёв А. С. Геодезия 2 изд. ч. 1—2 М., 1955-62; Литвинов Б. А., Геодезическое инструментоведение, М., 1956; Елисеев С. В., Геодезические инструменты и приборы, [2 изд.], М., 1959; Араев И. П., Оптические теодолиты средней точности и оптические дальномеры, М., 1965; Гусев Н. А., Маркшейдерско-геодезические инструменты и приборы, 2 изд., М., 1968; Захаров А. И., Новые теодолиты и оптические дальномеры, М., 1970.

  Г. Г. Гордон.

Рис. 2. Теодолит Рамсдена.

Рис. 4. Глухой высокоточный нивелир H1.

Рис. 1. Мерная лента.

Рис. 6. Кипрегель КШВ (Ширяева — Вилема).

Рис. 5. Рейка Высоцкого.

Геодезические координаты

Геодези'ческие координа'ты, географическая широта и долгота точки земной поверхности, определенные путем геодезических измерений расстояния (главным образом методом триангуляции) и направления (азимута) от некоторой другой точки, для которой географические координаты известны. Г. к. вычисляются на поверхности референц-эллипсоида, характеризующего фигуру и размеры Земли, и отличаются от широт и долгот, измеренных астрономическими методами, на малые величины, зависящие от неточности элементов принятого эллипсоида и от отклонений отвеса. В состав Г. к. точки входит также ее высота, которая отсчитывается от поверхности принятого референц-эллипсоида и отличается от ее высоты над уровнем моря на величину отклонения геоида от этого эллипсоида.

Геодезические линии

Геодези'ческие ли'нии, линии на поверхности, достаточно малые дуги которых являются на этой поверхности кратчайшими путями между их концами. На плоскости Г. л. — прямые, на круговом цилиндре — винтовые линии, на сфере— большие круги. Не всякая дуга Г. л. является на поверхности кратчайшим путём; например, на сфере дуга большого круга, бо'льшая полуокружности, не будет на этой сфере кратчайшей между своими концами. Г. л. обладает тем свойством, что их главные нормали являются нормалями к поверхности. Г. л. впервые появились в работах И. Бернулли и Л. Эйлера. Т. к. определение Г. л. связано только с измерениями на поверхности, они относятся к объектам т. н. внутренней геометрии поверхности. Понятие Г. л. переносится в геометрию римановых пространств. Советские математики А. Д. Александров и А. В. Погорелов исследовали аналоги Г. л. на общих выпуклых поверхностях. Понятие Г. л. широко применяется в теоретических и практических вопросах геодезии. Точки земной поверхности проектируются на поверхность земного эллипсоида и соединяются Г. л. При этом применяются некоторые специальные приёмы для перехода от расстояний и углов на земной поверхности к соответствующим дугам Г. л. и углам между ними на поверхности земного эллипсоида.