Понятие о тахеометрической съемке и современные приборы для ее проведения

Важные принципы

Для выполнения различного рода изысканий в полевых условиях тахеометр имеет сложную комбинированную систему механических, электрических и электронных компонентов, гарантирующую удобство работы и достоверность получаемых в процессе измерений данных:

компенсатор вертикального круга решает вопрос автоматического центрирования прибора при малых углах наклона, что важно при вибрациях и толчках, которые могут возникнуть, если топологическая съемка производится вблизи железнодорожного полотна, взлетно-посадочной полосы, при сильных порывах ветра и прочих механических внешних воздействиях;
монохромный или цветной дисплей высокой контрастности изображения, гарантирующий однозначное восприятие полученных показателей в условиях недостаточной или яркой освещенности;
встроенные программные приложения позволяют зафиксировать и рассчитать горизонтальные проложения, превышения, дирекционные углы, плановые и фактические координаты точек съёмочного обоснования и прочую информацию, характеризующую съёмочные пикеты;
тахеометр должен обладать достаточной для создания съёмочного обоснования точностью планового местоопределения и местоопределения по высоте, что позволит выполнять качественные крупномасштабные съемки;
карта памяти достаточного объема позволит сохранить и перенести на внешний носитель данные измерений для дальнейшего анализа, обработки и получения топографических планов в графическом представлении.

Современные тахеометрические модели позволяют не только накапливать данные, но и в режиме реального времени выполнять их полноценную обработку на месте с целью выявления возможных несоответствий, чем и обеспечивается функционально законченная съемка местности тахеометром.

Инструкция пользования прибором стандартно

Установить точку отсчёта конкретного проекта. Как правило, точка отсчёта измеряется посредством конвентационных средств. Отметить точку отсчёта вбитым в грунт маркерным клином.

Установка точки отсчёта и треноги: 1 – маркерный клин; 2 – тренога из комплекта

Подготовить штатив электронного тахеометра, раскрыть штатив и установить над отмеченной точкой отсчёта. Желательно постараться расположить центр штатива по оси вбитого в грунт маркерного клина.

Прикрепить трегер (крепёжную пластину) и уровень грубой настройки к штативу. При необходимости отрегулировать. Используя этот начальный инструмент для измерения курса, установить штатив ровно и прямо над точкой отсчёта.

Установка крепёжной пластины и предварительная настройка: 1 – трегер (крепёжная пластина); 2 – тренога, выровненная по точке отсчёта; 3 — вид через оптический центрир трегера

Поместить электронный тахеометр на крепёжную пластину штатива, стараясь не допустить смещения по центру, закрепить. Подключить аккумулятор и контроллер электронного тахеометра с помощью соответствующих кабелей.

Установка электронного тахеометра + тонкая настройка: 1 — пузырьковый уровень; 2 — монтаж электронного прибора тахеометра на пластину; 3 — функционал тонкой настройки с помощью контроллера

Включить аппарат и открыть функционал уровня тонкой настройки с помощью алгоритмов контроллера. Через уровень тонкой настройки отрегулировать прибор с учётом расположения прямо над маркером обследования на стойке. Необходимо получить идеальный уровень перед тем, как начинать работу.

При помощи информации: PDX

История создания

До появления этого инструмента геодезические измерения выполнялись при помощи теодолита, рулетки, нивелира и других приборов, а расчеты заносились в специальные журналы и обрабатывались вручную. По этой причине появления ошибок и их накапливания нельзя было избежать. Еще один негативный момент – время, затраченное на проведение измерительных работ.

Теперь же процесс измерений ускорился во множество раз, а большую часть работ теперь берет на себя специальное программное обеспечение(такое как ГИС ГЕОМИКС). Тем не менее, этот прибор стал неотъемлемой частью современной геодезии относительно недавно.

Инструменты, отдаленно напоминающие современные тахеометры, начали выпускать в 70-х годах. Основное препятствие состояло в невозможности совместить теодолит со светодальномером, введу чересчур больших габаритов последнего. Однако, когда его размер стал более компактным, эта проблема была благополучно решена.

Уже в 80-х в Швеции изготавливается самый первый электронный тахеометр AGA-136 от фирмы Geodimetr. Для инженерной геодезии он стал инновационным достижением. Вскоре на рынке стали появляться приборы, изготовленные в Японии (Sokkia, Topcon, Nikon), Швейцарии (Leica) и других странах.

Как центрировать и горизонтаровать инструмент над точкой?

Как центрировать и горизонтаровать инструмент над точкой?

Odintsov » 18 ноя 2013, 14:23

Методику центрирования и горизонтирования геодезичекого оборудования (нивелиров, тахеометров, теодолитов и т.д.) над точкой стояния, каждый геодезист подбирает по своему усмотрению и относительно сложившейся рабочей обстановки. Хочется опираясь на личный опыт описать один из оптимальных методов, который надеюсь сократит время отведенное на приведение инструмента в рабочее положение:

1) Устанавливаем штатив над точкой стояния. Смотрим на точку через отверстие для станового винта на рабочей площадке штатива и грубо устанавливаем штатив над точкой (при этом ножки штатива полностью не выдвигаем).

2) Регулируя ножки штатива, на сколько это возможно точно на глаз, горизонтируем рабочую площадку над точкой. Снова проверяем через отверстие для станового винта на штативе, на сколько ушла точка после горизонтирования. Если штатив сдвинулся относительно точки на значительное расстояние, повторяем процедуру.

3) Дальше отдельно для тахеометров (для теодолитов оснащенных цилиндрическим уровнем та же методика как и для тахеометров) и нивелиров:Устанавливаем инструмент на штатив.

Для тахеометров : грубо но как можно точнее выводим в нуль пункт цилиндрические уровни ножками штатива. Как и подъемными винтами трегера, выводим в нуль пункт двумя ножками штатива по одной оси, затем поворачиваем инструмент на 90 градусов и устанавливаем оставшейся ножкой штатива цилинидрический уровень в нуль пункт по второй оси. Исходя из опыта, таким образом можно установить цилиндрический уровень по двум осям с точность +- 1 деление.При этом наблюдаем в окуляр оптического отвеса или следим за меткой целеуказателя лазерного отвеса – что бы точка центрирования далеко не уходила. Если ушла, повторяем процедуру. Завершающим этапом, точно горизонтируем инструмент (выводя точно в нуль пункт цилиндрический уровень по двум осям) с помощью подъемных винтов трегера. При этом, инструмент может незначительно отклонится от точки центрирования. Отпускаем становой винт, наблюдаем в окуляр оптического отвеса и аккуратно перемещаем инструмент по рабочей плоскости штатива на точку. Закручиваем становой винт.

Для нивелиров: устанавливаем штатив над точкой, контролируем точность установки через отверстие для станового винта на рабочей плоскости штатива. На глаз горизонтируем рабочую плоскость штатива над точкой с помощью ножек. Устанавливаем нивелир на штатив. С помощью ножек штатива выводим в нуль пункт круглый уровень. Если отвес значительно ушел от точки центрирования, повторяем процедуру. Далее, точно выводим в нуль пункт круглый уровень нивелира с помощью подъемных винтов трегера. При развороте нивелира на 180 градусов, пузырек круглого уровня должен оставаться в нуль пункте.

5) Проводим измерения.

Стоит немного потренироваться и дальше при наличии уже небольшого опыта, процесс установки инструмента над точкой по этой методике занимает в среднем +- 2-5 минут.

Если у вас есть желание поделиться своими методиками, пишите. Надеемся эта информация будет всем полезна

Leica

Электронные тахеометры марки Leica можно назвать одними из самых совершенных. В их конструктивных и технических решениях объединились достоинства, которыми обладают все тахеометры иных марок. Стандартная комплектация устройств имеет:

• Лазерный центрир,  позволяющий упрощать процесс инициализации прибора во время выполнения изысканий;
• Максимальный перечень возможностей при проведении простых замеров, а также для выполнения ряда сложных последовательных вычислений прямо на строительной площадке;
• Безотражательный режим эксплуатации;
• Скорость измерения от 3″при расстоянии 80 м;
• Программное обеспечение даёт возможность получения координат точек в скрытых  и труднодоступных местах;
• Минимальное расстояние, доступное для измерения тахеометром находится в пределах нескольких сантиметров;
• Небольшой вес, что позволяет снять проблемы перемещения прибора;
• Корпус прибора имеет высокие показатели прочности;

Очень практичен и удобен дисплей всех моделей. Он имеет полноценную цифро-буквенную клавиатуру, ПО предоставляет возможность  разделения данных  для хранения, по исследуемым объектам.

Вывод данных унифицирован, что позволяет применять полученные результаты замеров, без проведения дополнительной конвертации во время использования графических программ.  Компания также выпускает специальное собственное программное обеспечение, которое следует приобретать дополнительно.

Все эти достоинства тахеометров, выпускаемых компанией Leica, поднимают расценки. Потому стоимость пятисекундника значительно выше, чем у других марок. Так диапазон цен находится в пределах от 430 до 780 тыс. руб.

Принцип работы

Работа большинства тахеометров основана на двух методах и обусловлена конструктивным исполнением самого геодезического агрегата:

1. Фазовый метод: расстояния определяются путем измерения разности фаз излучаемого и отраженного светового луча.
2. Импульсная технология применяется в некоторых новейших моделях, оснащённых высокоточной электроникой: расстояние измеряется по времени прохождения лазерного луча до отражателя в прямом и обратном направлении.

В зависимости от модели пользовательским интерфейсом можно пользоваться как с клавиатуры, так и используя сенсорный дисплей со стилусом – принципы работы одни и те же, за исключением моментов выбора и ввода информации.

Основные выполняемые функции базируются на принципе работы тахеометра: замеры координат; замеры высот труднодоступного или недоступного объекта; вычисление необходимых величин; вынос на местность проектных точек высот, дуг и линий и т.д. Базовым функциональным назначением устройства является значительное упрощение проведения геодезических работ по сравнению с другими инструментами.

Виды и классификация

Классификация тахеометров достаточно развернута и определяется свойствами, функциями, принципами использования, заложенными в ее основу.

Исходя из сфер применения, можно выделить следующие категории тахеометров:

• строительные, обеспечивающие геодезическое сопровождение съемки;
• технические, содержащие базовый набор функций (установка станции, вынос точек) и решающие простейшие, рутинные задачи;
• инженерные, обладающие исключительной достоверностью полученных данных и расширенным функционалом и применяемые в исполнительных съёмках и сложных разбивочных работах.

По принципу работы принято за основу следующее деление тахеометров на:

• оптические (номограммные) – сложные оптические теодолиты, оборудованные специализированным номограммным кипрегелем;
• электронные (цифровые) – устройство с внутренней памятью под запись и хранение результатов замеров и вычислений, в котором конструктивным образом объединены электронный теодолит и световой дальномер;
• автоматизированные (роботизированные), дающие идеальное сочетание точности и эффективности замеров они применимы для мониторингов, сложных изыскательских и инженерных задач.

Конструктивное исполнение подразделяет все семейство тахеометров на:

• модульные, состоящие из отдельных оптического или электронного теодолита и светодальномера;
• интегрированные, представляющие собой единый механизм из составляющих его зрительной трубы, панели управления и процессора;
• неповторительные с плотно закреплённым на подставке лимбом.

Режим работы инструмента определяет диапазон измерения дальности расстояний и классифицирует тип тахеометра на:

• отражательный (призменный) – до 5 км и более;
• безотражательный, имеющий возможность производить замеры расстояний до произвольной плоскости в диапазоне до полутора километров. Использование этого режима обладает множеством нюансов, так как дальность измерений значительно зависит от отражающих свойств обрабатываемой поверхности. Для гладкого и светлого объекта дальность значительно превышает аналогичный показатель, выполненный для темного или рельефного.

На рынке рассчитанных на проведение геодезических исследований измерительных приборов сейчас присутствуют модели электронных тахеометров, оснащённых сочетающимся с системой фокусирования визирной трубы дальномером. Преимущество такого инструмента состоит в возможности измерения расстояний объекта, на который обращена визирная труба.

Основное отличие теодолита и тахеометра

Тахеометр и теодолит имеют отличия, несмотря на кажущуюся, на первый взгляд, схожесть этих приборов.

Например, с помощью тахеометра можно производить съёмку объектов, находящихся на гораздо большем расстоянии, чем при использовании теодолита.

Возможностей у тахеометров намного больше, но такой прибор и стоить будет дороже.

Такой прибор более совершенный, но и позволить себе его могут не все. Как правило, тахеометры в основном есть в распоряжении крупных компаний и предприятий.

Теодолит дешевле и присутствует среди набора измерительных устройств практически везде, где это необходимо.

Эксплуатация тахеометра

Достаточно сложная конструкция инструмента, множество настроек и функциональных возможностей делают работу с тахеометром при определенных навыках не только удобной, но и высокоточной. У начинающего пользователя могут возникнуть вопросы по правильности ввода данных по станции.

Как пользоваться тахеометром? Ниже приведена пошаговая последовательность основных действий:

1. Следует установить штатив на определенной точке местности и отрегулировать положение ножек штатива-треножника на удобную высоту.

1. Следует центрированно и надежно установить тахеометр с треггером на местности: для установки над определенной точкой необходимо воспользоваться оптическим отвесом треггера или лазерным отвесом, для установки инструмента в произвольном месте отвеса не требуется.
2. Включить тахеометр красной кнопкой питания, при необходимости наклонить зрительную трубу и выставить уровень для достижения точного центрирования и горизонтирования инструмента.
3. Запуск и работа с пунктами главного меню приложений (прикладных программ) зависит от конкретной модели инструмента и выполняемых съемочных работ.

На данном этапе выполняется настройка станции для установки и ориентирования прибора, выбор системы координат и создание списка рабочих проектов.

Тахеометр имеет целый комплекс конфигурируемых пользователем параметров и функций, позволяющий выполнять различные настройки в соответствии с индивидуальными пожеланиями и объединять их в конфигурационные наборы.

1. Следует помнить, что не следует выполнять одновременные измерения двумя устройствами на один и тот же объект: это приведет к смешиванию отражённых сигналов и неизбежному искажению результатов замеров.
2. Выполненные вовремя поверки и юстировки инструмента призваны обеспечить необходимую точность проводимых работ и минимизировать инструментальные погрешности.
3. Результатом работы будут являться записанные и обработанные данные необходимых для выполнения конкретных работ измерений.

Современные тахеометры с присущей им комплексно разработанной системой обрабатывающих данные замеров прикладных приложений удовлетворяют постоянно растущим требованиям к автоматизированной обработке полученной информации, а так же в полной мере соответствуют новым технологическим нормативам. Работа с таким инструментом удобна и комфортна даже для начинающих специалистов геодезического профиля.

Стоимость тахеометров может существенно варьироваться в зависимости от следующих параметров:

• дальности и достоверности производимых измерений расстояний;
• дополнительного функционала, расширяющего фронт работ;
• набором эксплуатационных форматов и параметров;
• габаритных размеров и веса прибора и т.д.

Производство тахеометрической съемки

Перед началом проводится уплотнение имеющейся геодезической сети съемочными точками до такой плотности, которая будет обеспечивать на всей площади съемки тахеометрические ходы, соблюдая установленные требования, их отображает инструкция.

В основном работы выполняются из точек тахеометрических ходов, точки из которых производится съемка местности называют съемочными станциями, снимаемые точки – пикетами.

Полевые работы при тахеометрической съемке начинаются после вынесения на карту исследуемой местности тахеометрических ходов, станции обозначают с помощью деревянных либо металлических кольев, в зависимости от необходимости их долговечности.

Существуют два типа тахеометрических съемок – первый это съемка земельного участка, иначе называемая площадной и съемка, применяемая при линейном строительстве – маршрутная.

Маршрутная тахеометрическая съемка производится для проектирования линейных объектов: автомобильных дорог, трубопроводов, железнодорожных линий и т.д. На начальном этапе работ необходимо проложить теодолитный ход между станциями съемки. Далее, с каждой точки полярным способом отдельно замерить ситуационные пикеты – которые отображают контур ситуации и орографические – отображающие рельеф.

Места точек определяют на характерных участках рельефа данной территории. Для орографических пикетов определяют горизонтальные углы, углы наклона и расстояния, а для ситуационных расчет углов наклона не требуется. Реечные точки располагают равномерно и в достаточном количестве, чтобы они максимально описывали рельеф исследуемой территории.

В том случае, когда расстояние между точками превышает максимально допустимое (табл. 3), то прокладывается висячий ход от станции съемки, который по размерам не должен быть больше 500 метров и иметь не более 3 точек.

Замеры горизонтальных углов необходимо брать от линии нулевого направления, за нее принимают переднюю либо заднюю сторону хода. Для этого на каждой станции до того как снять пикеты нужно навести лимб прибора на переднюю или заднюю точку хода, совместив нулевую отметку первого верньера алидады с нулем на лимбе горизонтального круга. После этого на лимбе закрепляют алидаду и, ослабив фиксирующий винт лимба, визируют на необходимую точку хода. Затем, ослабив фиксирующий винт алидады горизонтального круга, визируют на пикеты.

В результате горизонтальными углами будут отсчеты, полученные по верньеру горизонтального круга. В конце съемки пикетов на каждой съемочной точке выполняют проверку лимба, визируя на переднюю или заднюю точку хода, где отсчет по первому верньеру не должен отличаться более чем на 2*t, где t-точность верньера.

При площадной съемке выполняют замкнутый ход, его стороны замеряют с помощью дальномера, а углы при круге лево (КЛ) и круге право (КП). Данные измерения записывают в полевом журнале. Стороны хода желательно наносить вблизи водораздельных линий, если сложно наметить их направления, то необходимо сделать съемку рельефа местности и после этого по горизонталям нанести водораздельные линии.

Расстояния между точками замкнутого хода не должны превышать допустимые (табл. 1), в противном случае необходимо добавлять диагональные ходы и проводить досъемку территории.

Допустимые длины от точек тахеометрических ходов до пикетов и между ними указаны в таблице 2.

Плотность пунктов съемки также должна отвечать требованиям (табл. 3). Поэтому перед началом работ проводят рекогносцировку снимаемой территории, полученная информация сопоставляется с абрисами соседних станций.

На каждом пикете необходимо выполнять абрисы (рис. 1) – это схематичные зарисовки с нанесением съемочных точек, условных знаков и направлением лимба. Абрисы показывают основную информацию об исследуемой территории, которую в дальнейшем применяют при составлении плана.

Рисунок 1 – абрис тахеометрической съемки

Принцип работы

Работа большинства тахеометров основана на двух методах и обусловлена конструктивным исполнением самого геодезического агрегата:

1. Фазовый метод: расстояния определяются путем измерения разности фаз излучаемого и отраженного светового луча.
2. Импульсная технология применяется в некоторых новейших моделях, оснащённых высокоточной электроникой: расстояние измеряется по времени прохождения лазерного луча до отражателя в прямом и обратном направлении.

В зависимости от модели пользовательским интерфейсом можно пользоваться как с клавиатуры, так и используя сенсорный дисплей со стилусом – принципы работы одни и те же, за исключением моментов выбора и ввода информации.

Основные выполняемые функции базируются на принципе работы тахеометра: замеры координат; замеры высот труднодоступного или недоступного объекта; вычисление необходимых величин; вынос на местность проектных точек высот, дуг и линий и т.д. Базовым функциональным назначением устройства является значительное упрощение проведения геодезических работ по сравнению с другими инструментами.

Nikon

Свои первые электронные тахеометры, кампания Trimble, начала выпускать после объединения со знаменитыми фирмами Geodimeter Carl Zeiss и Nikon. Так, что электронные измерители Nikon можно смело отнести в копилку этого бренда. Выпускаемые модели обеспечивают качественные рабочие параметры инструментов, соответствующие мировым стандартам. Так память рассчитана на хранение 10000 точек, батареи могут работать на протяжении 30 часов, облегчает работу с прибором наличие функциональных клавиш, позволяющих иметь быстрый доступ к нужным параметрам.

Nikon дешевле многих рекламируемых дорогих брендов, при этом его  технические параметры им не уступают. Более, в комплектацию включен весь перечень нужных для работы программ, тогда как для  приборов от компании Leica  приходится дополнительно тратиться на их приобретение. Следует отметить и более эргономичную клавиатуру, в сравнении с  Trimble .

Средний разброс цен для пятиминутника Nikon в интервале от 204 до 300 тыс.руб.

Виды и классификация

Классификация тахеометров достаточно развернута и определяется свойствами, функциями, принципами использования, заложенными в ее основу.

Исходя из сфер применения, можно выделить следующие категории тахеометров:

• строительные, обеспечивающие геодезическое сопровождение съемки;
• технические, содержащие базовый набор функций (установка станции, вынос точек) и решающие простейшие, рутинные задачи;
• инженерные, обладающие исключительной достоверностью полученных данных и расширенным функционалом и применяемые в исполнительных съёмках и сложных разбивочных работах.

По принципу работы принято за основу следующее деление тахеометров на:

• оптические (номограммные) – сложные оптические теодолиты, оборудованные специализированным номограммным кипрегелем;
• электронные (цифровые) – устройство с внутренней памятью под запись и хранение результатов замеров и вычислений, в котором конструктивным образом объединены электронный теодолит и световой дальномер;
• автоматизированные (роботизированные), дающие идеальное сочетание точности и эффективности замеров они применимы для мониторингов, сложных изыскательских и инженерных задач.

Конструктивное исполнение подразделяет все семейство тахеометров на:

• модульные, состоящие из отдельных оптического или электронного теодолита и светодальномера;
• интегрированные, представляющие собой единый механизм из составляющих его зрительной трубы, панели управления и процессора;
• неповторительные с плотно закреплённым на подставке лимбом.

Режим работы инструмента определяет диапазон измерения дальности расстояний и классифицирует тип тахеометра на:

• отражательный (призменный) – до 5 км и более;
• безотражательный, имеющий возможность производить замеры расстояний до произвольной плоскости в диапазоне до полутора километров. Использование этого режима обладает множеством нюансов, так как дальность измерений значительно зависит от отражающих свойств обрабатываемой поверхности. Для гладкого и светлого объекта дальность значительно превышает аналогичный показатель, выполненный для темного или рельефного.

На рынке рассчитанных на проведение геодезических исследований измерительных приборов сейчас присутствуют модели электронных тахеометров, оснащённых сочетающимся с системой фокусирования визирной трубы дальномером. Преимущество такого инструмента состоит в возможности измерения расстояний объекта, на который обращена визирная труба.

Заключение

В этом коротком обзоре приведены наиболее популярные марки электронных тахеометров. В первую очередь, стоит подчеркнуть, что такие параметры, как качество, надёжность, функционал практически идентичны для всех выпускаемых устройств. Когда нет ограничения в средствах, лучше отдать предпочтение моделям Leica. В том случае, когда технические параметры моделей этой компании идентичны приборам Nikon, последние предпочтительней. Они дешевле и не приходится дополнительно оплачивать программное обеспечение.

В тех вариантах, когда требуется ограничиваться выносом осей, проводить проверку на вертикальность, достаточно будет Trimble. А вот если требуется сохранять полученные результаты, то лучше остановиться на   Topcon или  Sokkia.