1. Nguyên lý đo gĩc
Đo gĩc là một dạng cơng tác cơ bản khi lập lưới khống chế tọa độ, đo vẽ bản đồ và bố trí cơng trình ra thực địa. Cĩ hai loại gĩc: gĩc bằng và gĩc đứng.
Trên H.4.1 điểm A thấp hơn B và cao hơn C. Mặt phẳng M và N là hai mặt phẳng thẳng đứng chứa hai hướng ngắm AB và AC. P là mặt phẳng nằm ngang qua điểm A. AB’, AC’ là hình chiếu của hai hướng ngắm AB, AC lên mặt phẳng P.
Gĩc bằng tại A giữa hai hướng ngắm AB, AC chính là gĩc:
' '
B AC = β
Gĩc BAB’ = +V1 và CAC’ = –V2 là gĩc đứng của hai hướng AB và AC. Gĩc V1 nằm trên mặt phẳng P được qui ước mang dấu dương (+), V2 nằm dưới mang dấu (–).
Từ đĩ ta định nghĩa:
* Gĩc bằng là gĩc hợp bởi hình chiếu của hai hướng ngắm lên mặt phẳng nằm ngang.
* Gĩc đứng là gĩc hợp bởi hướng ngắm và hình chiếu của nĩ lên mặt phẳng nằm ngang.
Đơi khi người ta sử dụng khái niệm gĩc thiên đỉnh. Gĩc thiên đỉnh là gĩc hợp bởi phương dây dọi và hướng ngắm, ký hiệu là Ζ. Gĩc thiên đỉnh hợp với gĩc đứng V thành gĩc 90o .
2. Cấu tạo máy kinh vĩ
a- Nguyên lý cấu tạo
Dụng cụ đo gĩc là máy kinh vĩ (Theodolite). Máy kinh vĩ đầu tiên được chế tạo tại Anh năm 1730.
Sơ đồ cấu tạo máy kinh vĩ thể hiện ở H.4.2. Bất kỳ máy kinh vĩ nào cũng cĩ ba bộ phận chính:
g Bộ phận ngắm: là ống kính (2)
g Bộ phận định tâm cân bằng máy bao gồm dây và quả dọi (17), ống thăng bằng dài (11) và ba ốc cân (12).
g Bộ phận đọc số: bao gồm vịng chuẩn (6) và vành độ ngang (1), vịng chuẩn (16) và vành độ đứng (15). Ngồi ra cịn cĩ ốc hãm (3) và ốc vi động ống kính (4), ốc hãm (7) và ốc vi động bán phần (8), ốc hãm (9) và ốc vi động tồn phần (10).
Ống kính quay xung quanh trục HH1 tạo thành một mặt phẳng thẳng đứng gọi là mặt phẳng chuẩn trực.
Vành độ đứng (15) cĩ mặt song song với mặt phẳng chuẩn trực được gắn chặt vào ống kính đĩng vai trị mặt phẳng thẳng đứng M hoặc N ở trong H.4.1. Khi ống kính quay xung quanh trục HH1 vành độ đứng sẽ quay theo, cịn vịng chuẩn (16) đứng yên.
Ngược lại, vịng chuẩn (6) gắn chặt với thân máy. Nếu xiết ốc (9) làm cho vành độ ngang gắn chặt vào đế máy (18) và đứng yên thì vịng chuẩn sẽ quay khi ta quay thân máy xung quanh trục chính LL1 (ốc hãm bán phần (7) ở tình trạng nới lỏng). Nếu xiết ốc bán phần (7) và nới ốc tồn phần (9) thì vịng chuẩn (6) và vành độ ngang (1) sẽ dính chặt vào nhau làm cho số đọc khơng thay đổi khi ta quay thân máy xung quanh trục LL1.
Khi trục chính LL1 của máy ở phương dây dọi, vành độ ngang sẽ nằm ngang, đĩng vai trị mặt phẳng P ở trong H.4.1.
b- Phân loại máy kinh vĩ
gTheo độ chính xác: tùy theo độ chính xác, máy kinh vĩ chia làm ba loại: - Máy kinh vĩ chính xác cao cĩ sai số trung phương đo gĩc: 0’’; 5÷2’’; 0
- Máy kinh vĩ chính xác cĩ sai số trung phương đo gĩc:5"÷10"
- Máy kinh vĩ kỹ thuật cĩ sai số trung phương đo gĩc: 15"÷30" gTheo cấu tạo: máy kinh vĩ cũng được chia làm ba loại:
- Máy kinh vĩ cơ học cĩ vành độ ngang và đứng được chế tạo bằng kim loại, đọc số trực tiếp theo vành độ và du xích bằng mắt thường hoặc bằng kính lúp.
- Máy kinh vĩ quang học cĩ các vành độ làm bằng chất trong suốt. Trị số gĩc bằng và gĩc đứng hiện lên cùng một lúc trong ống kính hiển vi thơng qua hệ thống các lăng thấu kính.
- Máy kinh vĩ điện tử cĩ các vành độ là các đĩa cĩ các mã vạch trong suốt và khơng trong suốt xen kẽ tạo ra hai tín hiệu “tối và sáng”. Trị số của mỗi hướng đo được nhận từ tổ hợp của hai tín hiệu này. Phần đọc số được thực hiện nhờ bộ đếm và màn hiện số điện tử. Máy kinh vĩ điện tử kết hợp với bộ phận đo dài điện quang được gọi là máy tồn đạc điện
tử (Total station).