Teodolite

All’interno di questo appunto viene descritto il teodolite, uno strumento di misura utilizzato sia in passato che ancora oggi, seppur con delle modifiche derivanti dal progresso tecnologico. Di seguito, sono riportate tutte una serie di informazioni riguardanti il suo funzionamento, quando venne progettato, la regola su cui si basa il suo funzionamento (regola di Bessel), i problemi di misurazione che si possono riscontrare al suo utilizzo, fino ad arrivare all’uso di un nuovo strumento di misura chiamato total station.

Descrizione del teodolite

Il teodolite è uno strumento topografico di base di cui non si conosce ancora la sua origine ma la creazione si pensi risalga al XVI secolo.
Questo strumento è stato utilizzato per misurare angoli orizzontali e verticali.
Nella sua forma più moderna, il teodolite è costituito da un telescopio montato in modo tale da ruotare sia in nella direzione orizzontale sia in quella verticale.
Il suo livellamento viene effettuato con l'ausilio di una livella a bolla d'aria.

I mirini presenti nel telescopio consentono un allineamento molto accurato in base all'oggetto avvistato. Dopo che il telescopio è stato regolato con precisione, vengono lette le due scale di accompagnamento ovvero quella verticale e quella orizzontale.
Il teodolite è generalmente montato su un treppiede avente delle gambe regolabili. Esso viene utilizzato in campo per ottenere misurazioni angolari di estrema precisione per la triangolazione nella costruzione di strade, per l'allineamento di gallerie e per altri lavori di ingegneria civile e alcune applicazioni specializzate come la meteorologia e il lancio di razzi.

Il funzionamento dello strumento

Prima di procedere alle misurazioni, è di estrema importanza capire qual’è il centro della livella in modo tale che la tangente della livella stessa si trovi in modo parallelo rispetto alla retta su cui appoggia. Tutto ciò è fondamentale per il raggiungimento dell’esatto punto delle misure topografiche.
Inoltre, è necessario leggere in modo corretto le diverse zone del cerchio azimutale del teodolite; tale lettura viene facilitata effettuando la media dei valori calcolati attraverso la regola di Bessel.
Il teodolite si utilizza un tacheometro, che ha la funzione di determinare le distanze.
Negli ultimi tempi, questi teodoliti sono stati sostituiti con una “stazione totale” che consiste in un teodolite che presenta un distanziometrico accoppiato in modo coassiale.
Le stazioni totali di solito sono dotati un computer di piccole dimensioni che riesce a registrare in modo automatico la lettura degli angoli orizzontali e zenitale, trasferendo tutto ciò che ha ottenuto su un computer, tramite l’utilizzo di un database.

La regola di Bessel

La regola di Bessel viene utilizzata solitamente per determinare gli angoli azimutali utilizzando il teodolite attraverso una lettura iniziale con l’utilizzo di un cerchio verticale di sinistra e successivamente una seconda lettura con l’utilizzo di un cerchio verticale di destra. In tal modo ciò che si ottiene è la coniugazione delle singole letture.
Inoltre, se si vuole avere una lettura corretta senza errori, è necessario calcolare la media delle singole letture che sono state effettuate.

Le problematiche relative alle misurazioni

Durante l’utilizzo dello strumento del teodolite, l’operatore può compiere degli sbagli legati all’imprecisione dello strumento ma, a volte, anche legati alle condizioni ambientali.
Lo strumento, per riuscire a dare delle misure effettivamente corrette, deve essere perfezionato. Queste modifiche possono interessare:

• l'asse generale (ovvero quello principale) deve essere esattamente in posizione perpendicolare;
• l'asse di rotazione del binocolo deve essere parallelo;
• l'asse di collimazione deve essere perpendicolare all'asse di rotazione del binocolo;
• i due cerchi (di cui uno orizzontale o azimutale, e l’altro verticale o zenitale) devono essere in posizione perpendicolare ai loro rispettivi assi;
• intersezione dei tre assi deve essere nel centro strumentale;
• la graduazione dei cerchi deve essere molto specifica;

Nonostante le rettifiche che possono essere applicate, uno strumento può manifestare degli errori anche legati alla costruzione dello strumento, come:
-distanza dal centro dell'alidada;
-distanza dal centro dell'asse di collimazione;
-errore di progressione dei cerchi;
-imperfetta progressione dei due cerchi.

Total station

Negli ultimi anni, grazie all’avvento delle tecnologie di ultima generazione, sono state effettuate delle modifiche alla costruzione del teodolite tradizionale. Nell’ultimo periodo la “total station” ovvero la stazione spaziale rappresenta il dispositivo più utilizzato per il rilievo non diretto.
La cosa che distingue il vecchio teodolite con il nuovo, è il fatto che la total station ha la caratteristica di riuscire a memorizzare e successivamente procede con il calcolo dei dati.
Il total station, riesce a misurare gli angoli e le varie distanze in modo tale da individuare la posizione spaziale corretta riguardo un sistema di coordinate già predefinito.
Il total station non ha bisogno di satelliti o altri sistemi simili. Esso è autonomo però può subire l’influenza dalle caratteristiche legate all’atmosfera che possono andare ad influenzare l’indice di rifrazione ovvero la diminuzione della velocità di propagazione della radiazione elettromagnetica quando attraversa un materiale.
Infine, alcuni modelli di teodolite riescono a posizionarsi in modo corretto in modo automatico, senza l’aiuto di un addetto o di altre strumentazioni, grazie all’utilizzo di un pc integrato.