Theodolit einfach erklärt

Wir erklären Dir hier alles Wissenswerte zum Thema Theodolite, in Theodolit einfach erklärt.

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Was ist ein Theodolit? Theodolit einfach erklärt.

Ein Theodolit ist ein Präzisionsinstrument, das vornehmlich für die Messung von Horizontal- und Vertikalwinkeln eingesetzt wird. Hauptsächlich wird er von Vermessungsingenieuren genutzt, beispielsweise zum Abstecken von Winkeln und für Fluchtungs- und Ausrichtarbeiten, doch findet er auch in der Astronomie Anwendung. Die Ursprünge dieses Messinstrumentes gehen bis ins 15. Jahrhundert.

Quellen: Wikipedia; Uni Kiel; https://theodolitbaugeschichte-2.jimdo.com/

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Welche Arten von Theodoliten gibt es?

Im Folgenden erläutern wir anhand des Grades der Genauigkeit, welche Arten von Theodoliten es gibt.

  1. Theodoliten niederer Genauigkeit, die bei Baumessungen und einfachen Geländeaufnahmen zur Anwendung kommen, werden auch als Bau- oder Minutentheodoliten bezeichnet (Standardabweichung 8 mgon oder 26‘‘).
  2. Einen Theodolit mittlerer Genauigkeit (Standardabweichung 2 mgon bzw. 6,5‘‘), der hauptsächlich bei Geländeaufnahmen und bei der Einmessung von Polygonzügen als Grundlage für bautechnische Vermessungen zum Einsatz kommt, nennt man auch Ingenieurtheodolit.
  3. Für die Feinabsteckung im Bauwesen und verschiedene Spezialanwendungen verwendet man einen Theodolit hoher Genauigkeit (Standardabweichung 0,6 mgon oder 2‘‘), auch Sekundentheodolit.
  4. Präzisionstheodoliten (Standardabweichung 0,2 mgon bzw. 0,65”) haben die höchste Genauigkeit.

(Anmerkung: 1 mgon ist der tausendste Teil eines Gon, wobei ein Gon etwa dem 1,11 fachen eines Grads entspricht).

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Im Hinblick auf die Art der Datenerfassung unterscheidet man zwischen optisch-mechanischen und elektronischen Theodoliten. Die optisch-mechanische Erfassung ist technologisch veraltet, heute arbeitet man vornehmlich mit elektronischen Theodoliten.

Quellen: http://www.pasquay.net/IT/files/projekte/michWeb/Hp/Theodolit%20und%20Streckenmessung-Dateien/theo.htm;Volker Mattews: Vermessungskunde Teil 1

Wie messe ich mit dem Theodolit?

Vor jedem Zielvorgang mit dem Fernrohr ist die Okularoptik auf das Auge des Beobachters einzustellen. Hierzu wird ein weit entfernter Gegenstand anvisiert, wobei der Beobachter die Zwischenlinse so lange verschiebt, bis er den Gegenstand scharf sieht. Mit dem Dioptriering lässt sich das Fadenkreuz scharf stellen. Bei der Messung von Horizontalwinkeln müssen verschiedene Zielpunkte nacheinander anvisiert werden, aus der Differenz der verschiedenen Messergebnisse ergibt sich dann der exakte Winkel. Um systematische Instrumentenfehler zu eliminieren, führt man Zielungen und Messungen in zwei Kreislagen durch. Bei diesem Verfahren (Satzmessung oder vollständiger Richtungssatz) misst man in einem ersten Durchgang alle Richtungen im Uhrzeigersinn, anschließend wird das Fernrohr des Theodolits um 180 ° um die Kippachse gedreht und es werden nochmals alle Richtungen gemessen.

Bei der Vertikalwinkelmessung mit dem Theodolit misst man üblicherweise einen Zenitwinkel, wobei die Nullrichtung entlang der Stehachse nach oben zeigt. Wenn die Horizontierung des Messgeräts exakt durchgeführt wurde, lassen sich Vertikalwinkel einfach ablesen.

Die zu bestimmenden Winkelmaße werden in der Einheit „Gon“ abgelesen. 100 Gon entsprechen 90°, entsprechend hat ein Kreis, üblicherweise mit 360° bezeichnet, 400 Gon. Diese Einheit findet ausschließlich im Vermessungswesen Verwendung. Moderne Theodoliten sind mit digitalisierten Teilkreisen ausgestattet und werden elektronisch abgelesen. Hierdurch ergeben sich kürzere Beobachtungszeiten und weniger Irrtümer bei der Erfassung.

Quellen: https://www.michael-kahner.de/c_theodolit.html; https://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/theodolit/16521; Herbert Kahmen: Abgewandte Geodäsie – Vermessungskunde

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Was ist beim Arbeiten mit dem Theodolit zu beachten?

Eine exakte Messung mit dem Theodolit kann nur unter der Voraussetzung erfolgen, dass die mit dem Fernrohr ausgeführten Zielungen genau lotrecht auf den zentrisch zur Hauptumdrehungsachse (Stehachse) gelegenen Horizontalkreis übertragen werden. Um dies zu gewährleisten, ist der Theodolit mit einem Achsensystem ausgestattet, das bestimmte Bedingungen erfüllen muss:

  1. Die Stehachse oder Vertikalachse muss bei jeder Stellung des Theodolits streng lotrecht stehen. Da ein Stehachsenfehler nicht durch Messungsanordnung eliminiert werden kann, ist die korrekte Ausrichtung der Stehachse vor jeder Messung gewissenhaft zu überprüfen. Ein Stehachsenfehler macht sich durch das Ausschlagen der Libellen bei der Drehung des Instruments um die Vertikalachse bemerkbar. Ist dies der Fall, muss eine erneute Horizontierung vorgenommen werden.
  2. Die beweglich gelagerte Kippachse ist die horizontale Achse des Theodolits, um die sich das Fernrohr drehen lässt. Die Kippachse muss zur Stehachse einen rechten Winkel bilden. Eine Abweichung hiervon wird als Kippachsenfehler bezeichnet. Dieser bewirkt, dass das Fernrohr sich beim Kippen nicht in einer lotrechten Ebene bewegt. Ein Kippachsenfehler lässt sich nachweisen, indem man die Schnur eines Lotes anzielt und sodann das Fernrohr kippt. Bleibt der Schnittpunkt des Fadenkreuzes hierbei nicht auf der Lotschnur, ist zur Berichtigung des Fehlers ein Lager der Kippachse durch entsprechende Stellschrauben zu senken oder zu heben. Der Kippachsenfehler wird durch das Messen in zwei Fernrohrlagen eliminiert.
  3. Die Zielachse (Absehlinie) soll einen rechten Winkel zur Kippachse bilden; im Idealfall schneiden sich die Stehachse, die Kippachse und die Zielachse in einem Punkt. Ein Zielachsenfehler wird wie der Kippachsenfehler auch durch die Messung in zwei Fernrohrlagen ausgeschieden. Bei der Messung in zwei Messreihen wird das Fernrohr für die zweite Messreihe durchgeschlagen (um die Kippachse zur anderen Geräteseite gedreht). Nun dreht man den Oberbau um 180° und visiert die Ziele neu an. Die Ablesung der Zielrichtungen erfolgt also auf dem Horizontalkreis an diametral gegenüberlegenden Stellen. Da die Einflüsse des Zielachsen und –Kippachsenfehlers in den beiden Messungen den gleichen Betrag, jedoch mit entgegengesetzten Vorzeichen haben, erhält man bei der Mittelbildung der Messergebnisse ein fehlerfreies Ergebnis.

Quellen: https://studylibde.com/doc/2038390/der-theodolit; http://www.zeno.org/Lueger-1904/A/Theodolit; Wikipedia

Welche Alternativen gibt es? Tachymeter und Totalstation

Standardmäßig ist es mit dem Theodolit nicht möglich, Distanzen zu messen. Einige Theodolite bieten die Möglichkeit, zu diesem Zweck eine gesonderte Vorrichtung aufzustecken. Theodoliten mit integrierter Entfernungsmessung werden als Tachymeter bezeichnet. Mit einem Tachymeter können beliebige Punkte über ihre Horizontal- und Vertikalwinkel sowie ihre Distanz zum Gerät eindeutig bestimmt werden. Bei modernen Tachymetern wird der hierfür erforderliche rechnerische Aufwand vom Gerät übernommen. Zur Messung sendet der Tachymeter einen Lichtstrahl aus, der am Zielpunkt reflektiert wird. Das Gerät berechnet aus den Winkeln und der Entfernung die Koordinaten des Zielpunktes in Bezug auf das Gerät. Als Totalstation bezeichnet man die Kombination aus Tachymeter und Laptop. Der Vorteil einer Totalstation liegt darin, dass gemessene Informationen sofort am Bildschirm sichtbar sind. Die Übertragung der Daten vom Tachymeter auf den Laptop erfolgt je nach Ausstattung über ein Kabel oder per Bluetooth.

Quelle: https://mediatum.ub.tum.de/doc/1353273/1353273.pdf

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Welche bekannten Hersteller und Modelle gibt es?

Hier findest Du eine Übersicht über aktuelle Theodolite sowie die Herstellerinformationen. Wir arbeiten mit den Herstellern Theis, Nivel System, Nedo und geo-Fennel zusammen. Trotzdem können wir auch die anderen Geräte empfehlen und auf Wunsch auch ein Angebot unterbreiten. Wenn Du also ein Theodolit kaufen möchtest, wende Dich gerne jederzeit an uns.

HerstellerModellBesonderheitProduktbroschüreYoutube Link 
Nivel SystemDT-2Ldigital, Laserlot, ZiellaserDownloadhier klicken! 
Nivel SystemDT-5digital, LaserlotDownload  
TheisDTC 5.1digital, LaserlotDownload  
NedoET-5digital, LaserlotDownloadhier klicken! 
TheisTheo 60mechanischer Theodolit, optisches LotDownload
  
geo-FennelFET 220digital, LaserlotDownload  

FAQ zum Thema Theodolit

Wenn es um präzise Vermessungen geht, ist der Theodolit ein unverzichtbares Messinstrument. Egal, ob Du auf der Baustelle exakte Winkel messen oder bei Vermessungsarbeiten klare Ergebnisse erzielen möchtest – der Theodolit unterstützt Dich dabei zuverlässig. In unserem FAQ beantworten wir Dir die wichtigsten Fragen rund um die Funktionsweise, Unterschiede zu anderen Messgeräten und die Herkunft des Theodolits. So bist Du bestens informiert, bevor Du Dich für ein Gerät entscheidest.

Was ist der Unterschied zwischen einem Tachymeter und einem Theodolit?

Ein Theodolit misst ausschließlich Winkel – sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen. Ein Tachymeter dagegen ist die Weiterentwicklung des Theodolits: Er kombiniert Winkelmessung mit der elektronischen Distanzmessung (EDM). So kannst Du mit einem Tachymeter nicht nur Winkel, sondern auch Entfernungen präzise erfassen. Für einfache Winkelmessungen reicht also ein Theodolit aus, während ein Tachymeter mehr Funktionen bietet, wenn Du zusätzlich Distanzen bestimmen willst. Durch die Erfassung von Winkel und Distanzen lassen sich beim Tachymeter x-, y- und z-Koordinaten eines beliebigen Punktes messen.

Der Unterschied liegt in der Funktion: Mit einem Theodolit misst Du Winkel in zwei Ebenen, mit einem Nivelliergerät dagegen vor allem Höhenunterschiede. Das Nivelliergerät hilft Dir dabei, exakte Höhenlinien zu bestimmen – ideal für Bauprojekte, bei denen präzise Höhenangaben entscheidend sind. Der Theodolit ist vielseitiger, wenn es um Richtungs- und Winkelmessungen geht. Prinzipiell kannst Du ein Theodolit auch zum Nivellieren verwenden. Der Haupteinsatzzweck ist jedoch das Fluchten und Messen von (meist rechten) Winkeln.

Mit einem Theodolit misst Du horizontale und vertikale Winkel. Damit eignet sich das Gerät perfekt für Vermessungsarbeiten, Bauvermessungen, das Einrichten von Bauachsen, oder auch zum Nivellieren. Kurz gesagt: Überall dort, wo präzise Winkelmessungen gefragt sind, ist der Theodolit im Einsatz.

Beim Messen mit einem Theodolit richtest Du das Gerät zuerst exakt mit Hilfe der eingebauten Libellen aus. Danach visierst Du mit dem Teleskop einen Zielpunkt an und liest die Winkel auf den entsprechenden Skalen ab. Moderne Theodolite haben meist digitale Displays, die Dir die Messwerte direkt anzeigen. Für die genauesten Ergebnisse ist es wichtig, dass Du das Gerät sorgfältig justierst.

Der Name „Theodolit“ stammt aus dem Griechischen. Er setzt sich aus den Begriffen thea (Aussicht) und dolichos (lang oder ausgedehnt) zusammen. Frei übersetzt bedeutet Theodolit also so viel wie „Instrument für die umfassende Aussicht“. Ursprünglich wurde der Begriff im 16. Jahrhundert geprägt und bezeichnete damals schon Geräte zur Winkelmessung in der Vermessungstechnik.

Die Genauigkeit eines Theodolits hängt vom Modell ab. Hochwertige Geräte erreichen eine Winkelgenauigkeit von bis zu 0,5 Winkel-Sekunden – das ist extrem präzise! Für Standardanwendungen im Bauwesen sind Geräte mit einer Genauigkeit von 5 bis 20 Winkel-Sekunden völlig ausreichend. Je nachdem, wie anspruchsvoll Dein Projekt ist, kannst Du also das passende Modell wählen.

Da die Genauigkeitsangabe in Winkel-Sekunden nicht wirklich greifbar ist, hier eine kleine Hilfestellung:

5 Winkel-Sekunden (0,001389°) entsprechen auf 10m einem Fehler von +/- 0,2mm. Zum Vergleich: Standard Baulaser haben eine Genauigkeit von 20 Winkel-Sekunden, die genaueren wie z.B. die Theis Vision Reihe von 10 Winkel-Sekunden.

Grundsätzlich ist der Umgang mit einem Theodolit leicht zu erlernen. Dennoch hilft es, wenn Du eine kurze Einführung bekommst. So stellst Du sicher, dass Deine Messungen auch wirklich präzise und zuverlässig sind.

Ja, auch ein Theodolit kann sich mit der Zeit verstellen und sollte 1x pro Jahr in einer Fachwertkstatt überprüft werden. Nur so können kostspielige Baufehler aufgrund von Ungenauigkeiten vermieden werden.

Es spielt auch keine Rolle, ob das Gerät im Einsatz war oder nicht. Nicht nur durch Erschütterungen, sondern auch durch Temperaturunterschiede können sich Ungenauigkeiten einschleichen.

Gerne führen wir eine solche Wartung für Dich durch.

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Mathias Taube
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