Прилади для кутових вимiрювань: iсторiя та сучаснiсть

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Географічний  факультет

Кафедра геодезії і картографії 
 
 

На правах рукопису

УДК 528.94 
 
 

ПРИЛАДИ ДЛЯ КУТОВИХ ВИМІРЮВАНЬ: ІСТОРІЯ ТА СУЧАСНІСТЬ 
 

Напрям: 0709 - геодезія, картографія

та землевпорядкування       

Спеціальність: 7.070903  

Курсова робота

студента  другого курсу

денної форми навчання

Подіна  Юрія Вячеславовича 

Науковий  керівник:

ас. Яценко Ольга Юріївна 
 
 
 
 

Київ – 2011

Зміст

ВСТУП……………………………………………………………………………… 3

1 ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ  ПРИЛАДІВ ДЛЯ КУТОВИХ ВИМІРЮВАНЬ……... 

1. Перші кроки у виникненні геодезії як науки……………………….. 
2. Стародавні геодезичні прилади………………………………………. 

2 ТЕОДОЛІТ, ЙОГО БУДОВА, КЛАСИФІКАЦІЇ, ВИДИ…………………….

      2.1 Оптичні теодоліти: їх будова, класифікація і маркування…………..

      2.2 Електронні теодоліти……………………………………………………..

3 ТАХЕОМЕТР,  ЙОГО БУДОВА, ПРИНЦИП ДІЇ ТА  ВИДИ………………...

      3.1 Принцип дії та будова тахеометра 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВСТУП 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ПРИЛАДІВ ДЛЯ  КУТОВИХ ВИМІРЮВАНЬ

 

1.1. Перші кроки у  виникненні геодезії  як науки 

Геодезія - наука  про визначення форми і розмірів Землі і про виміри земної поверхні для відображення її на картах і  планах.

Геодезія одна з найдавніших наук. Вона виникла  і розвивалася, виходячи з практичних запитів людини. Геодезичні вимірювання для поділу поверхні землі на окремі ділянки ,були в Єгипті, Китаї, інших країнах за багато століть до н.е. За 6 століть до н.е. в долині річки Нілу існували зрошувальні системи і калани, будівництво яких вимагало виконання геодезичних робіт. Вже в третьому столітті до н.е. був визначений радіус Землі, яка тоді приймалася за кулю. Людина не володіє достатньо повними даними про розвиток геодезії у 1-му тисячолітті нашої ери. Відомим є розвиток геодезичних наук та робіт в середині поточного тисячоліття - в період пожвавлення торговельних зв'язків, розширення мореплавання, виникнення потреб у картах і планах.

З розвитком  і розширенням землевпорядних та будівельних робіт досвід цих  вимірів накопичувався. З Єгипту геодезичні роботи перейшли до Стародавньої Греції. У цих державах геодезичні знання почали формувати науку. Так і почала виникати наука геодезія, що в перекладі з грецької означає: "вимірювання землі". Геодезія та геометрія довго взаємно доповнювали і розвивали один одного. Розвитку і вдосконаленню методів геодезичних робіт сприяли наукові досягнення в облассті математики, фізики, інструментальної техніки. Зазначимо, наприклад, що винахід Галілеєм зорової труби (1609 р.) дозволило різко розширити і підвищити точність геодезичних вимірювань. Відкриття Ньютоном закону всесвітнього тяжіння призвело до висновку, що Земля, хоч і має кулястий вигляд, але сплюснута вздовж осі обертання і наближається до фігури, званої еліпсоїдом обертання, або сфероїд. У той же час результати геодезичних робіт є експериментальним підтвердженням цього відкриття Ньютона.

Можна припустити, що геодезія перетворилася на самостійну науку на початку XI століття. Аль-Біруні був першим, хто визначив геодезію як науку, відокремив її від геометрії, оптики і стереометрії, він написав і перший підручник «Геодезія» (1025 р.). Мистецтво вимірювання за Арістотелем є частина практичних геометричних, тобто геодезія представляє собою один з видів практичного мистецтва. Таким чином можна вважати, що геодезія як частина практичної геометрії існувала з IV тис. до н.е., а як фундаментальна наука, відмінна від геометрії та стереометрії з X-XI ст. н.е.

Перші вказівки на виконання геодезичних вимірювань в Росії відбулись у XI ст., коли між Керчю і Таманню по льоду була виміряна ширина Керченської протоки.

Роботи зі складання  карт отримали великий розвиток за Петра I (1672-1725 р.р.). Після Відчизняної  війни 1812 р., яка виявила погане забезпечення Росії картами, почалась організація топографічних зйомок, які призначалися в першу чергу для військових цілей. Ці зйомки виконувалися, головним чином, Корпусом топографів, створеним на початку XIX ст. Відзначимо, що незважаючи на їх значущість, до Великої Жовтневої соціалістичної революції топографічна вивченість територій царської Росії виявлялася вкрай обмеженою.

        Великий розмах, плановість і наукову обгрунтованість геодезичні і топографічні роботи отримали після революції, коли в березні 1919 року був створений, виданий і підписаний В.І. Леніним декрет про організацію Вищого геодезичного управління. Були визначені цілі і завдання радянським геодезистам і картографам, створені центральні та місцеві геодезичні організації, яким було доручено вести основні геодезичні роботи, топографічні зйомки і точне нівелювання.

У подальшому було створено центр Н.І.І. геодезії, аерофотозйомки і картографії (ЦНДІ ТАіК). Виробництво геодезичних, картографічних робіт об'єднали загальним державним планом і загальними науково обгрунтованими установками.

         Радянські геодезисти виконали величезний обсяг геодезичних і топографічних робіт на території СРСР, що відповідає потребам соціалістичного будівництва. Вітчизняна геодезія виявилася на висоті і в роки Великої Вітчизняної війни. Важливо відзначити, що постановка геодезичних та знімальних робіт в СРСР базувалася на сучасних, наукових підставах, розроблених радянськими геодезистами на чолі з видатним вченим геодезистом М. Красовським. На території нашої Батьківщини розвинена державна геодезична мережа високої точності. На величезній території виконані знімальні роботи в різних масштабах. На належному рівні забезпечено геодезичне обслуговування грандіозного будівництва, здійснене за більш ніж півстолітній період радянською владою.

На той час  здавалось, що геодезія досягла своїх найвищих висот. Але ближче до завершення другого тисячоліття, на початку третього геодезія досягла неймовірного розвитку у точності вимірювань, впровадженні нових, комп`ютерних технологій і т.д.

«Інженерна геодезія»  автор Цілла В. 

1.2. Стародавні геодезичні прилади 

Розвиток сучасних методів геодезичних вимірювань починається на початку XVII сторіччя з винаходом зорової труби. В  цей час розробляються методи триангуляції, що стають одним з  основних способів виконання геодезичних  вимірювань. Створюється кутомірний прилад - теодоліт. А в середені сторіччя ще один винахід - барометр стає інструментом для визначення висоти точок земної поверхні.

Пропоную  приклад еволюції геодезичних приладів на прикладі нівеліра (рис 1). Нівелір є одним з перших геодезичних інструментів, яким користується людство з давніх часів. Слово «нівелір» походить від французького nivele – «вирівнювати». Нівелювання в давні часи було необхідне в землекористуванні, будівництві каналів, пірамід і храмів. Опис першого простого нівеліра, виконаного у вигляді сполучених посудин, що заповнені рідиною, приведений в творі Герона Александрійського в ІІ столітті до н. е. 

Рис. 1.

А також пропоную до вашої уваги еволюцію сучасних нівелірів (рис.1а.).

Рис. 1а. 

А тепер трохи  про теодоліт. У теодоліта було досить багато пращурів - це і геометричне коло, і кутомір, і графометр, і діоптр, і багато іншого. Нічого дивного в цьому немає - людство весь час щось будувало, а будь-яке будівництво передбачає вимірювання вертикальних і горизонтальних кутів - без цього будь-яка зведена вежа мала б вигляд Пізанської.

Аж до 1512 року для вимірювання горизонтальних і вертикальних кутів примірялися  різні інструменти, проте цього  року було винайдено універсальний  пристрій, що поєднує в собі можливості і горизонтального, і вертикального кутоміра. Однак, це все ще був не теодоліт, а черговий його попередник - поліметр. Поліметр викликав справжню сенсацію, і був прийнятий будівельниками і архітекторами на ура.

Що стосується самого теодоліта, то перша згадка про нього з'являється все в тому ж 16 столітті - термін «теодолітус» зустрічається в джерелі від 1571 року. До цих пір не можна з упевненістю сказати, як саме виглядав перший теодоліт і для яких конкретно цілей він служив, проте передбачається, що це був азимутальний інструмент. Вважається, що максимально наближеним до сучасного теодоліта став інструмент, винайдений топографами в першій половині 19 століття і мав вигляд розкресленого кола. І тільки з появою високих технологій стало можливим створити теодоліт нового покоління, що забезпечує найвищу якість вимірювання і має складну конструкцію.

До вашої уваги  еволюція теодолітів:

Рис. 1б. Один з  перших теодолітів.

Рис. 1в. Теодоліт кінця XIX ст.

Рис. 1г. Теодоліт середини ХХ ст.

Рис. 1д. Сучасний електронний теодоліт.

www.geodezia.ru 

2. ТЕОДОЛІТ, ЙОГО ІСТОРІЯ, БУДОВА, КЛАСИФІКАЦІЇ, ВИДИ

 

2.1. Оптичні теодоліти:  їх будова, класифікація  і маркування