No dobrze – rzeczy nudne już za nami, teraz przejdziemy do instrumentów znacznie ciekawszych: do teodolitów. Z braku czasu i miejsca (bo nie ochoty…) nie będziemy tu szczegółowo wnikali w genezę i definicję teodolitu, na nasze potrzeby wystarczy napisać, że jest to bardzo, bardzo dokładny kątomierz. Od kątomierza używanego na lekcjach geometrii w szkole różni się tym, że w terenie używany jest na statywie i umożliwia pomiar zarówno kąta poziomego (to kąt dwuścienny między dwoma płaszczyznami pionowymi) oraz kąta pionowego (to kąt płaski między kierunkiem do ustalonego punktu i płaszczyzną poziomą wyznaczoną przez teodolit).

Carl Zeiss Jena Theo 010B to precyzyjny teodolit, najmłodszy instrument prezentowany w tym tekście. Widoczne z boku ruchome lusterko umożliwia oświetlenie kół i dokonanie odczytów z nich. Nad lusterkiem widać zabudowane pionowe koło podziałowe. Obiektyw lunety wyposażony jest już w wielowarstwowe powłoki antyodbciowe T3M.

Wyznacznikiem klasy teodolitu jest dokładność, z jaką owe kąty można pomierzyć. Nie będzie przesadą, że projektowanie i budowa instrumentów geodezyjnych to nieustanna walka z błędami instrumentalnymi oraz wprowadzanie rozwiązań eliminujących przyczynę ich powstawania. Zapewnienie precyzji pomiaru kąta wymaga:

• precyzji ustawienia teodolitu w terenie,
• precyzji celowania na punkt,
• precyzji odczytu.

Powyższe zagadnienia omówimy sobie na przykładzie teodolitu precyzyjnego Carl Zeiss Jena Theo 010B, który od 1981 roku należał do najpopularniejszych teodolitów w naszej części Europy. W odróżnieniu od omówionych wcześniej niwelatorów, które w większości przypadków mogą w terenie być ustawione w dowolnym miejscu, teodolity często wymagają rozstawienia nad ściśle określonym punktem oznaczonym trwale w terenie. Dawno temu stosowano do tego celu zwykły pion sznurkowy, ale obecnie powszechnie stosowane są pionowniki optyczne wbudowane w dolną część teodolitu. Okular takiego pionownika widoczny jest na zdjęciu nad napisem „Made in Germany”. Najistotniejszym elementem takiego pionownika jest pryzmat (porro, pentagonalny lub dachowy) umożliwiający obserwację w dół, dokładnie w przedłużeniu osi pionowej teodolitu. Celowanie w dół, co ciekawe, odbywa się przez drążoną śrubę łączącą teodolit ze statywem. Kółko celownicze widoczne w okularze pionownika pełni rolę krzyża nitek i umożliwia ustawienie teodolitu nad wybranym punktem z dokładnością lepszą niż 1 mm! Konstrukcja pionownika umożliwia ustawienie ostrości zarówno terenu widzianego pod teodolitem jak i samego kółka celowniczego.

Wszystkie elementy obsługi teodolitu 010B zostały zebrane obok siebie: idąc od góry mamy: pokrętło mikrometru, pokrętło przełączające odczyty koła pionowego i poziomego a za nim dwa zaciski osi pionowej i poziomej. Na dole nieco z przodu widoczne są współosiowe pokrętła precyzyjnego ruchu lewo-prawo i góra-dół.

Zagadnienie precyzji celowania to przede wszystkim luneta i jej osie obrotu. W tym teodolicie zastosowano lunetę o średnicy obiektywu 40 mm i powiększeniu 30×. Konieczność pomiaru kątów pionowych wymaga, by luneta obracała się wokół osi poziomej i jest niezwykle istotne, by oś ta była dokładnie prostopadła do osi celowej lunety, wyznaczonej przez centralny punkt krzyża nitek widocznego w okularze. Podobnie pomiar kątów poziomych wymaga obrotu wokół osi pionowej (a więc z definicji prostopadłej do poziomej osi obrotu lunety). Aby zapanować nad precyzyjnym ustawieniem kierunku widzianego w lunecie, każda z osi posiada swoją blokadę (dwie dźwigienki widoczne za jednym z pokręteł) oraz pokrętło precyzyjnego ruchu góra-dół i lewo-prawo. W modelu 010B oba pokrętła ruchu precyzyjnego (zwane przez geodetów leniwkami) umieszczono współosiowo w dolnej części teodolitu, co jest bardzo wygodne w pracy – bez odrywania oka od lunety można bardzo sprawnie operować oboma pokrętłami palcami jednej dłoni. Jednak najwięcej finezji optycznej włożono w urządzenie odczytowe.

----- R E K L A M A -----

ZIMOWE PROMOCJE OD NIKONA

Nikkor 85/1.2 Z S

12498 zł 11638 zł

Nikon Z8 BODY

16998 zł 15708 zł

Nikon D850 BODY

11944 zł 10224 zł

Nikkor 600/6.3 Z S VR

23198 zł 19758 zł

Najistotniejszym elementem każdego kątomierza – również teodolitu – jest koło z naniesionym na nie podziałem kątowym (w wypadku teodolitów najczęściej stosowanymi jednostkami są grady, nie stopnie). Gdzie owe koła znajdują się w teodolicie, widać jak na dłoni – koło pionowe znajduje się w okrągłej obudowie nad lusterkiem w jednym z filarów teodolitu, koło poziome znajduje się w dolnej, walcowej części teodolitu. Dokładność pomiaru kąta zależna jest w oczywisty sposób od precyzji wykonania samego koła oraz od precyzji odczytów jego wskazań. Z racji koniecznej mobilności instrumentów geodezyjnych, powiększanie średnicy kół podziałowych jest ślepą uliczką. Dlatego producenci skupiają wysiłki na jak najprecyzyjniejszym wykonaniu koła, z którego odczyt wykonuje się za pomocą specjalnego, silnie powiększającego mikroskopu. Koło podziałowe wykonywane jest ze szkła, a podział jest na nim trawiony. Do odczytu wartości z kół służy mikroskop, którego okular umieszczony jest tuż obok okularu lunety. Natomiast obiektywy mikroskopu (dwa koła – dwa obiektywy) umieszczone są w pobliżu kół. Ponieważ oba koła są szczelnie zabudowane, co ma zapewnić trwałość i szczelność, światło niezbędne do oświetlenia obu kół dostarczane jest za pomocą obrotowo zamocowanego lusterka. Światło odbite od lusterka kierowane jest na matową płytkę, za którą znajdują się dwa pryzmaty porro. Każdy z nich kieruje pewną ilość światła do jednego z kół. W całym teodolicie umieszczono takich pryzmatów łącznie kilkanaście, dodatkowo kilka kolimatorów, by wąską wiązkę światła przeprowadzić przez stosunkowo długi tor optyczny. Elementem podnoszącym dokładność odczytu jest mikrometr, pozwalający na bardzo precyzyjne ustalenie odległości od kreski koła podziałowego do kreski indeksu – trochę jak noniusz na suwmiarce. Osobne pokrętło pozwala na ruch dwóch pryzmatów i w ten sposób możliwe jest przełączanie mikroskopu odczytowego między odczytem z koła pionowego i poziomego. Tak skomplikowany optycznie i mechanicznie teodolit pozwala na pomiar kąt z dokładnością około 0.003 stopnia!