Теодолит представляет собой геодезический прибор, используемый для измерения горизонтальных и вертикальных углов на местности.
При взаимодействии теодолита, нивелирной рейки, нитяного дальномера измеряется и расстояние. Приборы также могут оснащаться светодальномерами, которые позволяют измерять расстояния с высокой точностью, при этом резьбовая часть закрепительных осей не должна превышать 4 мм. Работы производятся при температуре от -40 до +50 °С.
Эти приборы могут обеспечиваться секторной оцифровкой вертикального круга или круговой оцифровкой вертикального круга. Основными составляющими инструмента являются подставка с подъемными винтами, горизонтальный угломерный круг, вертикальный круг, алидада с колонками, зрительная труба, цилиндрический или круговой уровень, подъемные винты, кремальерные и наводящие винты, кремальера, отсчетное устройство.
Теодолиты оптико-механического типа серий ЗТ и 4Т (точность приборов — 5, 15, 30) оснащаются компенсатором, предусмотрены прямое изображение, автоколлиматор.
Теодолиты такого типа применяются для измерения углов в теодолитных и тахеометрических ходах, при разбивке плановых и высотных съемочных сетей, а также в случае произведения нивелирования горизонтальным лучом, при взаимодействии уровня при трубе. Эргономические модели обеспечиваются прямым изображением и отмечаются высокой работоспособностью. Теодолиты 3-й серии могут оснащаться светодальномерами разнообразных конструкций. Приборы 4-й серии также могут обеспечиваться ручными лазерными дальномерами. В конструкции предусмотрено наличие геодезических штативов, которые, в свою очередь, могут оснащаться универсальными становыми винтами, закрепляющими теодолит, креплениями для ручных лазерных дальномеров, рулеткой, также возможна установка других вспомогательных приспособлений.
Электронные теодолиты представляют собой электронные приборы, измеряющие углы, позволяющие исключить погрешности отсчитывания, оснащаются жидкокристаллическими дисплеями, на которые выводятся результаты исследований.
В конструкции также предусмотрен порт, соединяющий дальномерную приставку. Зрительная труба создает прямое изображение, тридцатикратное увеличение, диаметр объектива 45 мм, диаметр дальномера 50 мм, разрешающая способность определяется в 3", угол поля зрения 1° 30', наименьшее расстояние визирования соответствует 1,4 м, коэффициент нитяного дальномера 100, длина трубы 157 мм. Угловые измерения производятся методом инкрементального фотоэлектрического кодового лимба, диаметр которого 79 мм, точность в зависимости от модели может быть 2"— 5"— 10", считывание по горизонтальному лимбу двухстороннее, по вертикальному лимбу может быть или одностороннее или двухстороннее, в зависимости от модели теодолита. Минимальный отсчет 1" либо 5", 5" либо 10", для угловых измерений используется строчный двухсторонний жидкокристаллический дисплей.
Чувствительность цилиндрического уровня 30''/ 2 мм, круглого уровня 8'/ 2 мм. Оснащается жидкостным компенсатором вертикального лимба с разрешением Г' и диапазоном работы ±3'. Оптический отвес прямого изображения, трехкратного увеличения, с диапазоном фокусировки 0,5 м и до бесконечности. Конструкция оснащается 4-строчным жидкокристаллическим дисплеем, портом для передачи данных, перезаряжаемым аккумулятором, питание прибора осуществляется в 6 В постоянного тока, длительность работы определяется в 10 ч. Теодолит этого типа работает при температурном режиме от -20 до +45 °С.
Поверки теодолита — определение в полевых условиях сохранности частей теодолита относительно друг друга. Чтобы приступить к работе с прибором, необходимо произвести его внешний осмотр: устойчивость теодолита на штативе, плавность хода подъемных и наводящих винтов, надежность фиксирования закрепительных винтов, отвечающих за вращающиеся части. Поверки в обязательном порядке производятся в том случае, если прибор новый, ни разу не применяемый, после ремонта или им работал другой специалист. При поверке необходимо удостовериться в правильном положении осей теодолита, ось цилиндрического уровня горизонтального круга должна находиться перпендикулярно оси вращения прибора. При установке на штатив уровень прибора размещен по направлению двух любых подъемных винтов. В результате вращения их в разные стороны пузырек уровня должен приходить в нулевой пункт. Далее производят поворот горизонтального круга на 180°. Если после всех манипуляций пузырек находится на середине либо сдвинулся не более чем на деление, то теодолит определяется в должном рабочем состоянии. При неисправности прибора пузырек сдвигают при помощи исправительных винтов к нулевому пункту на одну половину дуги отклонения, а подъемными винтами — на вторую половину отклонения. Завершив поверку, необходимо убедиться в сохранении рабочего положения прибора. Горизонтальный круг поворачивают на 90°, устанавливают пузырек цилиндрического уровня на середину, горизонтальный круг передвигают в произвольном направлении. Необходимо произвести соответствие положения круга в разнообразных положениях относительно подъемных винтов. Если при этом пузырек находится в середине, значит, поверка проведена успешно.
Юстировка — визирная ось трубы должна находиться в перпендикулярном положении относительно оси вращения трубы. Вертикальная ось устанавливается в отвесное положение, для выполнения этого уровень прибора фиксируется по направлению двух подъемных винтов, пузырь необходимо установить на середине. Затем производят поворот теодолита на 90°, для приведения пузырька снова на середину вращают третий подъемный винт, трубу фиксируют относительно удаленной точки, закрепляют лимб, отсчет производится по горизонтальному кругу. Зажимной винт зрительной трубы отпускается, и труба перемещается сквозь зенит, на этом уровне также фиксируется отсчет. В результате равенства обоих отсчетов и отличия их не выше двойной точности отсчетного устройства прибор считается готовым к работе. При невыполнении условий отсчета производятся следующие действия: из отсчетов необходимо определить средний отсчет и изображение сдвинуть от вертикальной нити. С окулярного колена трубы удаляется колпачок. Необходимо ослабить вертикально установленные винты, боковые исправительные винты в результате вращения перемещают сетку нитей до совпадения перекрестия сетки нитей с точкой визирования. По окончании юстировки закрепляются винты.
Установка теодолита — ось вращения трубы устанавливается перпендикулярно оси вращения теодолита. Прибор необходимо установить от стены здания примерно на расстоянии в 8—10 м, при этом вертикальную ось вращения фиксируют в отвесном положении. Труба наводится на точку, которая должна располагаться высоко на здании, затем фиксируется горизонтальный круг, и труба плавно перемещается вниз до горизонтального положения. Далее необходимо на стене здания отметить проекцию точки. Затем трубу нужно переместить сквозь зенит, при этом опустить закрепительные винты алидады и опять произвести наведение на точку. Если при проекции точки на том же уровне и ее закреплении получается совпадение проекцией, следовательно, прибор готов к эксплуатации. В случае производства работ с неправильным соотношением осей прибегают к следующему варианту. Необходимо создать измерения только в двух положениях круга. В результате подъема на 30° и расстояния в 0 м до проектируемой точки существует принятое несовпадение проекций до 30 мм. Поэтому в виде итогового результата принимается среднее из двух измерений. Вертикальная нить сетки зрительной трубы устанавливается перпендикулярно оси ее вращения, вертикальную ось вращения прибора необходимо зафиксировать в отвесном положении. Отвес должен находиться на расстоянии в 8—10 м, вертикальная нить наводится относительно отвеса. В случае, когда вертикальная нить сетки совпадает с нитью отвеса, теодолит считается исправным. Для корректирования равновесия осей с окулярного колена трубы удаляется колпачок, также необходимо ослабить исправительные винты сетки, затем повернуть диафрагму для полного совпадения вертикальной нити сетки с нитью отвеса.
Теодолитная съемка — это контурная (или горизонтальная) съемка местности, производимая при помощи теодолита. Характеризуется измерением горизонтальных углов и углов наклона, при этом линии проекции расстояний находятся стальной лентой и дальномерами разнообразных типов.
В результате применения теодолитной съемки не производится нахождение превышения между точками исследуемой местности, поэтому теодолитная съемка представляет собой частный случай тахеометрической съемки.
Для съемки необходимо произвести такие работы, как проложение теодолитных ходов, привязка ходов к пунктам геодезической сети и съемка ситуации. Теодолитные ходы прокладываются в виде замкнутых полигонов и разомкнутых ходов. Замкнутый полигон прокладывается для проведения съемки на границе исследуемого населенного пункта или строительного объекта.
Съемка ситуации и контроль измерений во внутренней части полигона могут потребовать проложения и диагонального хода. Разомкнутый теодолитный ход создается вытянутым, угол его поворота должен приближаться к 180°. Местонахождение проложения должно осуществляться между пунктами триангуляции или полигонометрии.
Чтобы проложить теодолитные ходы, необходимо зафиксировать вершины углов поворотов на местности, используя колышки или деревянные столбики. Точки углов поворота находятся так, чтобы стороны между соседними точками были доступны для измерения, их длина должна находиться в пределах 0—350 м. Измерение линий происходит в прямом и обратном направлениях. В ходах измеряются правые по ходу лежащие углы поворота. Для измерения используются два положения вертикального круга теодолита, итоговый результат представляет собой среднее из двух измерений, если разница измерений не превышает двойной точности прибора. Углы наклона определяются при помощи вертикального круга теодолита. Результаты полученных угловых измерений фиксируют в специальном геодезическом журнале измерений углов, линий, абрис, позволяющих основываться на них при построении плана. Обработка произведенных измерений включает в себя сверку правильности всех записей и вычислений, занесенных в журнал, и подсчет поправок за наклон сторон теодолитного хода, обработку угловых измерений и расчет дирекционных углов и румбов сторон, приращений и координат вершин хода, а также создание плана участка теодолитной съемки. Вычисляются угловая невязка замкнутого хода и допустимая предельная связка суммы углов, которая соотносится с обратным знаком поровну на все углы с округлением до 0,1'.
При нахождении дирекционных углов и румбов сторон замкнутого хода используется исходный дирекционный угол, получаемый привязкой стороны к пунктам геодезической сети. Также можно задействовать определение истинного или магнитного азимута.
Для нахождения значений углов всех сторон замкнутого хода применяют известный дирекционный угол и исправленный угол. Вычисляется и угловая невязка разомкнутого теодолитного хода.
Теодолит применяется для создания плана местности, не включая изображение рельефа. Чтобы отобразить рельеф на плане, используют нивелирование поверхности, соответствующей теодолитной съемке. Взаимодействие теодолитной съемки и нивелирования применяется в строительстве, чтобы создать план строительного участка. Фототеодолитная съемка применяется для нахождения координат точек местности и создания топографических планов, цифровых моделей местности по фотоснимкам, полученным в результате фотографирования земной поверхности.
Теодолит используется для измерения углов, расположенных в геодезических сетях сгущения, в съемочных сетях, для произведения теодолитных съемок, изыскательских работ, для нахождения магнитных азимутов, измерительных работ в прикладной геодезии. Теодолит также применяется при нахождении расстояний нитяным дальномером и для исследования магнитных азимутов при помощи буссоли. Оптико-механические приборы применяются для измерения углов в триангуляции, полигонометрии, в геодезических сетях сгущения, прикладной геодезии, также в астрономогеодезических исследованиях.