Le théodolite (goniomètre)

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1 Le théodolite (goniomètre) Instrument de géodésie servant á mesurer les angles réduits a l horizon et les distances zénithales. La structure de l instrument : Bâti inférieur o 3 vis calantes o Un limbe horizontal gradué L alidade mobile o axe principale, perpendiculaire par construction au plan du limbe o deux montants supportant l axe des tourillons o Une lunette mobile autour de l axe des tourillons. Lorsque l axe principal a été rendu verticale, l axe des tourillons est horizontal et l axe optique de la lunette est perpendiculaire á l axe des tourillons décrit un plan vertical o une nivelle solitaire de l axe principale ; fixée sur l alidade (sur le cadre de protection du limbe horizontal ou entre les montants). La nivelle est dite réglée lorsque sa directrice a été rendue perpendiculaire a l axe principal. Une vis de réglage permet d assurer le réglage de la nivelle. o un cercle vertical gradué pour avoir la possibilité de lire la mesure de tournement de la lunette autour de l axe des tourillons. Le trépied peut être á pieds fixes ou á pieds de longueur variable. La tête du trépied s attache á l instrument á l aide du vis de jonction.

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3 La lunette et le réticule Les lunettes de type ancien comportent Un porte-objectif Un porte-réticule Un porte-oculaire La mise au point par déplacement du tube oculaire par rapport au porte-réticule est effectuée en dirigeant la lunette vers le ciel ou en placent devant l objectif un papier blanc. La mise au point est effectuée lorsqu on a une image nette du réticule. La mise au foyer par déplacement de l ensemble des tubes oculaires et réticule par rapport au tube objectif. Cette opération est effectuée lorsqu on a une image nette du point visé et que cette image reste fixe par rapport au réticule quand on déplace l œil devant l oculaire. Dans ce cas, l image du point visé se trouve sur le plan du réticule. Lorsqu il y a déplacement relatif de l image par rapport au réticule, on dit qu il y a de la parallaxe. Les lunettes modernes sont plus courtes, car une lentille divergente est interposée entre l objectif et son foyer image. Ainsi la mise au foyer est meilleure et plus sensible. C est une meilleure conception mécanique. Le réticule est constitué en général par une lamelle de verre sur laquelle sont gravés deux traits en croix ; leur intersection est la croisée du réticule. L axe optique de la lunette est définie par le centre de l objectif et la croisée du réticule. La nivelle La nivelle est un dispositif qui sert : A mettre un axe en position verticale Á mettre un axe ou in plan en position horizontale. La nivelle peut être tubulaire ou sphérique. Tous les deux formes peuvent être fixes ou libres (indépendantes). La nivelle tubulaire est une fiole en forme de tore gradué, contenant un mélange d alcool et d éther. Après fermeture de la fiole, il reste dans celle-ci une bulle de vapeur, qui se place toujours d elle-même au point la plus haute de la fiole. La fiole comporte une graduation qui permet d effectuer des lectures aux extrémités de la bulle. La caractéristique de la nivelle est l angle dont il faut incliner la fiole pour introduire un déplacement de la bulle d une division (3-30 ).

4 La nivelle est réglée quand sa directrice est parallèle (perpendiculaire) avec l axe ou le plan dont elle corresponde. Le calage sur la nivelle est toujours positif vers le vis de réglage. Quelques instruments sont fournis avec un dispositif d observation indirecte á l aide d un miroir couplé. La mise en station d un théodolite La mise en station comporte : L enfoncement des pieds de l appareil (le trépied) dans le sol Le centrage au-dessus du repère de station o On utilise en général une tête de trépied á translation o La pointe du fil á plomb doit être amenée á la verticale du repère de station (fil á plomb, plomb optique, canne de centrage) La mise en verticale de l axe principal (le calage)

5 Le théodolite est réglé quand : L axe principal est perpendiculaire á l axe des tourillons L axe des tourillons est perpendiculaire á l axe optique Les vis Vis de fin mouvement, vis de fin pointage Vis de réglage Vis de blocage Vis calante Vis de serrage, vis centrale de fixation Les dispositifs de lecture Loupe Microscope de lecture Une lecture a deux parties : Lecture principale Lecture complémentaire La précision de l estimation est un dixième de la plus petite division principale. Mesure des angles horizontaux avec un goniomètre Angle simple Soit un angle défini par son sommet S et deux points (A, B) du terrain. L angle á mesurer est la projection horizontale de l angle ASB. Après la mise en station du goniomètre, on améne la lunette dans la direction SA, puis SB, et on note la lecture l A et l B. L angle cherché est α 1 = l B l A. Pour éviter l influence des erreurs de trouillonnement et de collimation, on mesure deux fois : après la lecture l B, il faut faire basculer la lunette autour de ses tourillons, puis tourner l alidade autour de l axe principal. Ainsi on lit l A et l B et on calcule de α nouveau l angle α 2 = l B l A. La valeur de l angle á déterminer sera 1 + α α = 2. 2

6 Tour d horizon Lorsqu en une station S on a plusieurs angles horizontaux á mesurer, on choisit une direction de référence (R), puis on pointe successivement les autres directions et on effectue les lectures correspondantes ; on dit qu on effectue un tour d horizon. Il faut répéter le mesurement en sens inverse ; la nouvelle lecture sur R différe de la premiére avec l écart de fermeture. Si l écart est admissible, on peut prendre la moyenne des deux valeurs ou on peut répartir l écart entre les angles du tour d horizon.