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Bauvermessung
Grundvorlesung im BA-Studiengang
Bauingenieurwesen Prof. Dr.-Ing. H.-J. Przybilla
Quellen: Resnik/Bill: Vermessungskunde fĂŒr den Planungs-, Bau- und Umweltbereich Witte/Schmidt: Vermessungskunde und Grundlagen der Statistik fĂŒr das Bauwesen
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Winkelmessung
Betrachtet man ein Dreieck, dessen Eckpunkte P1, P2 und P3 verschieden hoch sind, sodass z. B. P2 um âh12 und P3 um âh13 ĂŒber der Höhe von P1 liegen, bezeichnet man die in dieser schrĂ€gen Dreiecksebene liegenden Winkel Îł1, Îł2 und Îł3 als Positionswinkel.
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Winkelmessung
In der Horizontalebene x,y schlieĂen die Projektionen der beiden von P1 ausgehenden Dreiecksseiten den Horizontalwinkel ÎČ1 ein. Die Winkel α12 und α13 zwischen den Dreiecksseiten und ihren Horizontalprojektionen, die in den zur x-y-Ebene senkrechten Ebenen liegen, heiĂen Vertikalwinkel.
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Optisch-mechanischer Theodolit
Vertikalkreis Messfernrohr
Horizontalkreis DreifuĂ
Libelle FernrohrtrÀger
Theodolit besteht grundlegend aus folgenden Bauteilen:
einem Fernrohr (zum Anzielen von Objektpunkten),
einem Oberbau (Fernrohr- trÀger mit dem Vertikalkreis),
einem Unterbau (Horizontalkreis und DreifuĂ),
Libellen (zur Lotrechtstellung des Instrumentes),
Ableseeinrichtungen (zur Registrierung der Messwerte).
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Horizontal- und Vertikalkreis des Theodolites
Der Oberbau des Theodoliten wird mit dem Fernrohr, dem Ableseindex des Horizontalkreises und dem Vertikalkreis solange gedreht, bis der Zielpunkt mit dem Fernrohr genau angezielt worden ist.
Ableseindex des Horizontalkreises
(beweglich)
Ste
hach
se
Ableseindex des Vertikalkreises
(fest)
Horizontalkreis
Vertikalkreis
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Ablesevorrichtungen bei optischen Theodoliten
das Skalenmikroskop das optische Mikrometer das Strichmikroskop
Vertikal: 96,534 gon Horizontal: 283,460 gon
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Prinzip der elektronischen Winkelmessung
Inkrementalverfahren
Luminiszenzdiode
Photodiode
Teilkreis
Codeverfahren
Luminiszenzdioden Teilkreis
Photodioden
Die Ablesemikroskope sind bei den elektronischen Theodoliten durch optoelektronische Abtastsysteme ersetzt, wobei die folgenden Verfahren zur Anwendung kommen:
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Einteilung der Theodolite
Das wichtigste Klassifizierungsmerkmal fĂŒr Theodolite ist die Genauigkeit, mit der ein Winkel in einem Satz gemessen werden kann.
Klein- oder Bautheodolit
Ingenieurtheodolit Feinmesstheodolit
kleinste Anzeigeeinheit
FernrohrvergröĂerung
1 - 2 cgon 18 - 25 fach
1 - 2 mgon 25 - 30 fach
0,1 - 0,5 mgon 30 - 35 fach
Zweck Bauabsteckung Polygonierung, Absteckung
Feinabsteckung, Industrie-
vermessung
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PrĂŒfen und Justieren der Theodolite
Der Theodolit als âMesswerkzeug" weist gewisse Fertigungstoleranzen auf.
Diese Toleranzen stellen eine wesentliche Schranke fĂŒr die erreichbare Messgenauigkeit des Theodolits dar.
Die Messgenauigkeit kann erhöht werden, wenn durch geeignete Messverfahren die EinflĂŒsse einzelner Justierabweichungen der Instrumente verringern oder gar völlig eliminiert werden können.
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L
L
V
V
Achsen: Z = Zielachse V = Vertikal- oder Stehachse H = Horizontal- oder Kippachse L = Libellenachse Achsbedingungen: Z â„ H H â„ V L â„ V
Theodolite mĂŒssen hohen Anforderungen gerecht werden. Im wesentlichen geht es dabei darum, bestimmte Achsen in den GerĂ€ten zu realisieren, die in definierten Bedingungen zueinander stehen mĂŒssen.
H
H
Z
Z
PrĂŒfen und Justieren der Theodolite
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Eliminieren von Instrumentenabweichungen
Durch Beobachtung von Horizontalwinkeln in zwei Fernrohrlagen und Mittelung der Messwerte heben sich die EinflĂŒsse der Zielachsabweichung, der Kippachsabweichung sowie die ExzentrizitĂ€ts-abweichung auf.
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Wird bei der mehrmaligen Messung eines Winkels nach jeder Messung der Teilkreis so verstellt, dass an gleichmĂ€Ăig ĂŒber den Teilkreis verteilten Stellen abgelesen wird, verringert sich der Einfluss systematischer Teilungsungenauigkeiten.
Eliminieren von Instrumentenabweichungen
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Eliminieren von Instrumentenabweichungen
In keinem Fall wird die Stehachsschiefe getilgt; daher muss die Stehachslibelle immer sorgfĂ€ltig justiert und eingespielt werden. Dies gilt besonders fĂŒr steile Visuren.
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Aufstellen des WinkelmessgerÀtes
A B
C P
Beim Aufstellen des Stativs ist darauf zu achten, dass die Stativbeine zueinander ein möglichst gleichseitiges horizontales Dreieck bilden, in dessen Mitte (Schwerpunkt) der Bodenpunkt liegt.
Geneigtes GelÀnde
P Aâ Bâ
AâP â PBâ
Ebenes GelÀnde
A P B
AP â PB
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Falsche Instrumentenhöhe:
Beim Aufstellen des Stativs muss auĂerdem auf eine passende Instrumentenhöhe geachtet werden. Das Okular des GerĂ€tes muss sich in der Regel einige Zentimeter tiefer als die Augen des Beobachters befinden. h
Aufstellen des WinkelmessgerÀtes
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Grobes Horizontieren
Die grobe Horizontierung von MessgerĂ€ten wird gewöhnlich durch BetĂ€tigen der FuĂschrauben vorgenommen und durch Dosen-libellen kontrolliert.
Oberbau (beweglich)
Unterbau (fest)
Dosenlibelle
DreifuĂschrauben
Einspielen der Dosenlibelle:
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Feines Horizontieren Die feine Horizontierung von MessgerÀten kann mittels einer Röhrenlibelle erfolgen.
Moderne elektronische GerÀte sind in der Regel mit einem Zweiachskompensator ausgestattet, womit die feine Horizontierung entfallen kann.
Oberbau (beweglich)
Unterbau (fest)
Röhrenlibelle
DreifuĂschrauben
Einspielen der Röhrenlibelle
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Zentrieren ist ein Aufstellen des geodÀtischen Instruments so, dass die vertikal orientierte Stehachse durch den vermarkten Punkt verlÀuft.
Zentrieren mit einem Schnurlot
Abstand kleiner als 2-3 cm Abstand gröĂer als 2-3 cm
Verschieben des Theodolits auf dem Stativteller
Verschieben des gesamten Stativs
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Zentrieren mit einem optischen Lot
Ausgangsstellung
Genaue Horizontierung und
Zentrierung
Grobhorizontierung mit den Stativbeinen
Grobzentrierung mit den DreifuĂschrauben
Beim Zentrieren mit einem optischen Lot wird die Tat-sache ausgenutzt, das sich die Zielung zum Bodenpunkt beim Aus- oder Einschieben der Stativbeine nicht Àndert.
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Anzielen mit einem Fernrohr
Reichenbachsche Distanzstriche
Strichkreuz
Vor der ersten Anzielung stellt der Beobachter die Okularoptik auf sein Auge ein. Bei jedem Anzielen wird auĂerdem das Bild des Zielpunktes scharf eingestellt.
Zwischenlinse
Okular
Fernrohrsehfeld Fernrohr
Das Okular so lange verschieben, bis das Strichkreuz scharf gesehen wird.
Die Zwischenlinse so lange verschieben, bis der Gegenstand scharf gesehen wird.
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RI
RII
RI = RII ± 200 gon
Zur Ausschaltung bestimmter FehlereinflĂŒsse werden die Horizontalwinkel möglichst in zwei Fernrohrlagen gemessen.
Die Messung in einer Lage zu allen Zielen wird als Halbsatz bezeichnet. Demzufolge ist eine gesamte Messung in beiden Lagen ein voller Satz.
Messung von Horizontalwinkeln in zwei Fernrohrlagen
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(Klicken um Lösungsschritte anzuzeigen)
Standpunkt
Zielpunkt
Ablesung Lage I
Ablesung Lage II
Seite
Datum : Instr.: Nr.: Beobachter: Protokolleur:
1 2 4 3 5 7 6
Reduzierte Richtung I
Mittel aus allen
Messungen
Reduzierte Richtung II Satzmittel
Messung und Berechnung der Horizontalwinkel Der Horizontalwinkel ergibt sich als Differenz zweier auf eine beliebige Nullage des Messsystems bezogenen Richtungen.
R1 = 4,565
R2 = 169,234
ÎČ = R2 - R1 = 164,669 gon
31
36
0 000 164 669 322 911
0 000 164 665 322 901
0 000
322 906 164 667
31 36 39
4 4 565
169 234 327 476
204 561 369 226
127 462
1
12.11.04 Paul
Pr. Umbau, Bochum
405099 Da o10 B
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ZI
ZII
Zur Ausschaltung bestimmter FehlereinflĂŒsse werden die Vertikalwinkel möglichst in zwei Fernrohrlagen gemessen.
Ist die Bedingung ZI + ZII = 400 gon nicht erfĂŒllt, so liegt eine Indexabweichung VZ vor, die rechnerisch beseitigt wird.
ZI + ZII VZ = 200 - 2
Messung von Zenitwinkeln in zwei Fernrohrlagen
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(Klicken um Lösungsschritte anzuzeigen)
Standpunkt
Zielpunkt
Ablesung Lage I
Lage I + Lage II
Mittel aus allen
Messungen Ablesung Lage II vz= 400 - (I + II)
2
Seite
Satzmittel Indexabw.
Z = I + vz
= 400 - (II + vz)
Datum : Instr.: Nr.: Beobachter: Protokolleur:
1 2 4 3 5 7 6
Messung und Berechnung der Zenitwinkel
82,662
Z = R= 82,662 gon Lot-
richt
ung
Der Zenitwinkel ist ein Vertikal-winkel zwischen der Richtung zum Zenit und der Zielrichtung, der vom Zenit aus positiv gezÀhlt wird.
31 36
4 400 008 -0 004 82 658 317 346 82 662 400 003 -0 002 98 271 301 730 98 273
Pr. Umbau, Bochum
12.11.04 Paul
1 Da o10 B 405099
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Theodolite (Bildbeispiele)
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Theodolite (Bildbeispiele)
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Theodolite (Bildbeispiele)