Qu’est-ce qu’un théodolite ?
Un théodolite est un instrument d’arpentage permettant de mesurer avec précision les angles horizontaux et l’altitude.
Le télescope, monté sur une platine de rotation de précision, peut être tourné dans les directions horizontale et verticale pour mesurer et déterminer avec précision les angles entre des points de mesure éloignés.
Les théodolites sont des instruments indispensables pour les levés dans les domaines du génie civil et de la construction et sont toujours utilisés avec un trépied.
Trois principaux types de théodolites sont actuellement utilisés : les théodolites optiques, les théodolites numériques, les théodolites laser.
Utilisations des théodolites
Comme ils peuvent mesurer avec précision les angles horizontaux et des angles d’élévation, ils sont particulièrement adaptés aux applications suivantes :
- Mesure d’angles droits (90°) sur un terrain.
- Détermination de trajectoires linéaires horizontales précises.
- Mesure précise des angles d’élévation et d’inclinaison.
Le théodolite est monté sur un trépied spécial, car il doit être maintenu horizontal et parfaitement fixé sur le point de référence pendant la mesure.
En combinaison avec des mesures de distance précises, il est également possible de localiser n’importe quel point dans n’importe quel espace.
Principe des théodolites
Les théodolites se composent essentiellement d’un télescope monté sur une platine de rotation de précision sur le plan horizontal et sur une platine d’oscillation de précision sur le plan vertical.
Cela permet de faire tourner le télescope indépendamment dans les directions horizontale et verticale et de déterminer avec précision l’angle entre deux points de mesure.
Le grossissement du télescope est réglé sur 30x sur presque tous les théodolites.
Ces derniers doivent également être montés sur un trépied afin de garantir leur position pendant les levés, et sont dotés d’un mécanisme de fixation à vis sur la partie inférieure.
Il existe actuellement trois principaux types de théodolites : ceux qui combinent un télescope optique ordinaire avec un micromètre numérique (théodolite optique), ceux qui possèdent un mécanisme qui affiche la valeur mesurée dans le champ de vision en regardant le point cible à travers le télescope (théodolite numérique) et ceux qui combinent un théodolite numérique avec un laser à lumière visible pour produire une ligne de référence claire (théodolite laser).
Utilisé avec un télémètre, il permet de déterminer la position de tous les points arbitraires dans l’espace.
Types de théodolites
Il existe trois types de théodolites : les théodolites optiques, les théodolites numériques et les théodolites laser.
Les théodolites optiques utilisent un micromètre optique intégré dans un télescope optique pour lire l’angle et n’utilisent pas de piles, de sorte qu’il n’y a pas lieu de s’inquiéter d’une éventuelle panne de courant.
Les théodolites numériques (électroniques) mesurent et affichent les angles électroniquement. Ils se caractérisent par une lecture rapide et une faible marge d’erreur de lecture et constituent la méthode la plus courante des trois types.
Le type laser intègre une diode laser et se caractérise par un point laser sur le point d’observation. Il est efficace dans la construction de tunnels et de souterrains.
Différences entre les théodolites, les transits et les stations totales
Les théodolites et les transits sont des instruments topographiques qui mesurent deux types d’angles : les angles horizontaux et les angles d’altitude. Celui qui lit l’angle sur une échelle s’appelle un transit, tandis que celui qui affiche l’angle numériquement se nomme théodolite électronique. En général, les théodolites électroniques sont plus courants.
Une station totale (TS) peut mesurer à la fois la distance et l’angle dans une seule unité. Une station totale peut être décrite comme un théodolite doté d’une fonction supplémentaire de mesure de la distance. Les stations totales sont également reconnues pour leur ondes lumineuses car elles ont la fonction de télémètres à ondes lumineuses. Elles sont plus chères que les théodolites parce qu’elles ont davantage de fonctions, comme un micro-ordinateur et un système d’exploitation, et elles peuvent être commandées à distance.
De plus, bien que les stations totales puissent mesurer la distance et l’angle, la mesure de l’angle est généralement plus précise avec les théodolites, ce qui explique pourquoi ils sont utilisés sur des des petits chantiers de génie civil.
Différences entre les méthodes de détection d’angle pour les théodolites
Certains instruments topographiques, tels que les théodolites, nécessitent une rotation du télescope après la mise en marche avant de pouvoir être utilisés pour effectuer des levés. D’autres peuvent être utilisés immédiatement après la mise en marche. Cela est dû à la différence entre deux méthodes : la méthode incrémentale et la méthode absolue.
La méthode incrémentale mesure la variation de l’angle en additionnant le nombre de fentes gravées sur le rapporteur. L’une des fentes comporte un marqueur pour le point zéro de l’angle, qui est de 0° pour les angles horizontaux et de 90° pour les angles verticaux. Ainsi l’angle ne peut être mesuré que s’il passe par ce point zéro après la mise sous tension.
La méthode absolue mesure l’angle actuel en lisant le motif inscrit sur le rapporteur, de sorte que l’angle peut être lu immédiatement après la mise sous tension. Toutefois, ce dernier est généralement plus coûteux que la méthode incrémentale.
Comment utiliser un théodolite ?
Le centrage et le nivellement sont effectués lors de l’installation d’un théodolite. La première étape consiste à inspecter et à ajuster les tubes à bulles plat et circulaire ainsi que la lunette de centrage afin d’en vérifier que le positionnement correct.
Une fois l’inspection et le réglage du théodolite terminés, le théodolite est installé. Quelques précautions doivent être prises lors de l’utilisation du théodolite. Comme il s’agit d’un instrument de précision, le boîtier ne doit pas être soumis à des vibrations ou à des chocs et, lors du transport, il ne doit pas être porté sur l’épaule lorsqu’il est fixé au trépied. Si l’appareil photo est mouillé par la pluie, séchez-le bien et si l’objectif est sale, essuyez-le doucement avec un chiffon doux imbibé d’alcool. Retirez également les piles lorsque vous n’utilisez pas l’appareil pendant une longue période. Serrez fermement le trépied sur les canettes de centrage et les vis à oreilles. Lors du transport, serrez également les vis à oreilles et ne dirigez pas la pointe de la pierre vers des personnes.
Pour installer le théodolite, commencez par installer le trépied et procédez au “centrage”, qui consiste à aligner le centre du corps du théodolite avec le point de mesure sur la même ligne verticale. Cette opération est suivie d’un “nivellement” pour rendre l’axe vertical du corps vertical et d’une “visée” pour aligner le centre du télescope sur le centre du prisme. Ces opérations sont répétées et ajustées afin que tout soit aligné et prêt pour la mesure.
Après l’installation, des observations positives et négatives sont effectuées pour éliminer les erreurs de réglage mécanique. Le tube à bulles plat, le tube à bulles circulaire et le télescope centripète sont ensuite inspectés et ajustés pour des mesures normales.
Points à noter lors de l’utilisation d’un théodolite
Outre le théodolite lui-même, le choix du trépied est également important. Il existe tout d’abord deux types de matériaux : le bois et l’aluminium. Les trépieds en bois ont moins tendance à se dilater sous l’effet de la température, ce qui permet d’effectuer des relevés plus précis, mais l’inconvénient est qu’ils sont plus chers et plus lourds. En revanche, les trépieds en aluminium sont légers et peu coûteux, ce qui les rend faciles à transporter, mais ils sont moins précis en raison de la dilatation thermique.