Тахеометры

СОДЕРЖАНИЕ 

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ИНЖЕНЕРНО - ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТАХ 3

 1.1 Производство  разбивочных работ 3

 1.2 Производство тахеометрической съёмки 4

2 ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАХЕОМЕТРЫ, ВЫПУСКАЕМЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ И ЗАРУБЕЖНЫМИ ФИРМАМИ (ША, ГЕРМАНИЯ, ШВЕЦИЯ, ЯПОНИЯ, КИТАЙ И ДР.) 7

2.1 Сравнительные технические характеристики тахеометров TOPCON,LEIKA и ОТ-ЗМ. Выводы о достоинствах и недостатках 7

 2.2 Состав стандартного комплекта тахеометров Торсоn и Leica  12

2.3 Конструктивные элементы тахеометров Торсоn и Leica и их общие функции 13

2.4 Правила техники безопасности при использовании        тахеометров 18

 2.5 Подготовка прибора к измерениям 19

 2.5.1 Источник питания и его зарядка 19

2.5.2 Порядок  отсоединения и присоединения  трегера 21

2.5.3 Выполнение настройки инструмента 23

3 ПОВЕРКИ  И ЮСТИРОВКИ ТАХЕОМЕТРОВ «TOPCON» И «LEICA» 27

 3.1 Поверка и юстировка постоянной инструмента 27

 3.2 Поверка  и юстировка цилиндрического  уровня 27

 3.3 Поверка и юстировка круглого уровня 28

 3.4 Поверка  и юстировка сетки нитей 29

 3.5 Поверка и юстировка окуляра оптического отвеса 30

 3.6 Учёт  систематических ошибок инструмента 33

      3.6.1 Определение МО вертикального круга 33

      3.6.2 определение коллимационной ошибки инструмента 35

      3.6.3 введение постоянной инструмента 36

 3.7 Поверка работоспособности дальномера 37

4 МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ  УГЛОВ И ЛИНИЙ В ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ  ХОДАХ ПО ТРЁХШТАТИВНОЙ СИСТЕМЕ  С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТАХЕОМЕТРОВ 38

 4.1 Требования  к построению опорных геодезических  сетей 38

 4.2 Рекогносцировка  на местности 39

 4.3 Трёхштативная система измерения углов 39

4.4 Методика  измерения углов и расстояний  электронным тахеометром 40

4.4.1 Измерение вертикального и правого горизонтального угла 40

4.4.2 Измерение от исходного дирекционного/ориентирного    направления 41

3. Измерение горизонтального угла методом повторений 42

5 УРАВНИТЕЛЬНЫЕ  ВЫЧИСЛЕНИЯ В ПОЛИГОНОМЕТРИИ 44

 5.1 Предварительные  вычисления в полигонометрии 44

 5.2 Уравнительные  вычисления в полигонометрии 46

 5.3 Составление  каталога координат 46

6 РАБОТА  С ПАМЯТЬЮ ТАХЕОМЕТРА 48

 6.1 Выбор  файла координат 48

 6.2 Ввод  координат непосредственно с  клавиатуры 49

7 ПРОИЗВОДСТВО  КРУПНОМАСШТАБНОЙ ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ СЪЁМКИ ЭЛЕКТРОННЫМИ ТАХЕОМЕТРАМИ  50

 7.1 Подготовка  к съёмке 50

    7.1.1 Выбор файла для хранения результатов  съемки 50

    7.1.2 Выбор файла координат для съемки 51

    7.1.3 Станция и задняя точка 51

Список используемых источников 54

     1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ИНЖЕНЕРНО - ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТАХ 

1. Производство  разбивочных работ

    На  площадке будущего строительства в  подготовительный период выполняют комплекс работ по созданию плановой и высотной геодезической основы, т.е. закрепленных на местности точек с известными плановыми координатами и высотами, они будут служить исходными пунктами для перенесения проекта сооружения в натуру и для выполнения исполнительной съемки. Следующим этапом являются геодезические разбивки (или просто разбивки) - комплекс камеральных и полевых работ для определения на местности с требуемой точностью пространственного положения точек, осей, плоскостей возводимого сооружения согласно рабочим чертежам проекта. По графическому, аналитическому или графоаналитическому проекту сооружения путем разбивочных работ этот проект переносят на местность (в натуру).

    Разбивку  сооружений выполняют в три этапа. На первом этапе выполняют основные разбивочные работы. От пунктов геодезической основы по данным привязки на местности определяют положение главных или основных разбивочных осей и закрепляют их.

    На  втором этапе, начиная с возведения фундамента, выполняют детальную разбивку сооружений: от закрепленных точек главных и основных осей выносят продольные и поперечные оси отдельных строительных элементов сооружения, определяют уровень проектных высот.

    Третий  этап связан с разбивкой технологических  осей оборудования. Главные оси, определяющие общее положение сооружения и его ориентировку (первый этап), могут быть определены со средней квадратической ошибкой 3-5 см, а иногда и грубее, детальная разбивка (второй этап) выполняется со средней квадратической ошибкой 2 - 3 мм и точнее, а разбивка технологических осей (третий этап) выполняют с точностью до миллиметра и десятых долей миллиметра.

    1.2 Производство тахеометрической съёмки 

    Тахеометрическая  съемка – топографическая съемка, выполняемая с помощью теодолита  или тахеометра и дальномерной рейки (вехи с призмой), в результате которой получают план местности с изображением ситуации и рельефа.

    Тахеометрическая  съемка выполняется самостоятельно для создания планов или цифровых моделей небольших участков местности  в крупных масштабах (1: 500 – 1: 5000) либо в сочетании с другими видами работ, когда выполнение стереотопографической или мензульной съемок экономически нецелесообразно или технически затруднительно. Ее результаты используют при ведении земельного или городского кадастра, для планировки населенных пунктов, проектирования отводов земель, мелиоративных мероприятий и т.д. Особенно выгодно ее применение для съемки узких полос местности при изысканиях трасс каналов, железных и автомобильных дорог, линий электропередач, трубопроводов и других протяженных линейных объектов.

    Слово «тахеометрия» в переводе с греческого означает «быстрое измерение». Быстрота измерений при тахеометрической съемке достигается тем, что положение  снимаемой точки местности в  плане и по высоте определяется одним  наведением трубы прибора на рейку, установленную в этой точке. Тахеометрическая съемка выполняется обычно с помощью технических теодолитов или тахеометров.

    При использовании технических теодолитов сущность тахеометрической съемки сводится к определению пространственных полярных координат точек местности и последующему нанесению этих точек на план. При этом горизонтальный угол B между начальным направлением и направлением на снимаемую точку измеряется с помощью горизонтального круга, вертикальный угол v – вертикального круга теодолита, а расстояние до точки D – дальномером. Таким образом, плановое положение снимаемых точек определяется полярным способом (координатами в, d), а превышения точек – методом тригонометрического нивелирования.

    Преимущества  тахеометрической съемки по сравнению с другими видами топографических съемок заключаются в том, что она может выполняться при неблагоприятных погодных условиях, а камеральные работы могут выполняться другим исполнителем вслед за производством полевых измерений, что позволяет сократить сроки составления плана снимаемой местности. Кроме того, сам процесс съемки может быть автоматизирован путем использования электронных тахеометров, а составление плана или ЦММ – производить на базе ЭВМ и графопостроителей. Основным недостатком тахеометрической съемки является то, что составление плана местности выполняется в камеральных условиях на основании только результатов полевых измерений и зарисовок. При этом нельзя своевременно выявить допущенные промахи путем сличения плана с местностью. 

     2 ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАХЕОМЕТРЫ, ВЫПУСКАЕМЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ И ЗАРУБЕЖНЫМИ ФИРМАМИ(США, ГЕРМАНИЯ, ШВЕЦИЯ, ЯПОНИЯ, КИТАЙ И ДР.) 

    2.1 Сравнительные технические характеристики тахеометров «TOPCON»,«LEIKA» и «ОТ-ЗМ». Выводы о достоинствах и недостатках 

    Ведущие производители электронных тахеометрических систем: Spectra Precision (Швеция/Германия), Leica (Швейцария), Sokkia, Topcon, Nikon, Pentax (Япония), выпускающие около 100 моделей и модификаций электронных тахеометров, рассматривают последние как геодезические системы первичного значения, функциональные возможности которых могут дополняться возможностями спутниковых приемников.

    Рассмотрим  технические характеристики тахеометров  TOPCON и LEICA.

    Модернизация тахеометров GPT-8000A привела к появлению новой серии тахеометров TOPCON GPT-8200 с возможностью измерения без призм сверхдлинных расстояний - до 1200 м! Новые инструменты оснащены встроенной операционной системой MS-DOS и мощным программным обеспечением для решения любых инженерно-геодезических задач. Дистанционное управление инструментом не требует радио связи и выполняется по двух стороннему оптическому каналу. В тахеометрах GPT-8200 применяется новейшая технология интеллектуального слежения за перемещениями отражателя, значительно повышающая продуктивность полевых работ. Внешнее управление обеспечивается с помощью простого в использовании контроллера RC-II, оснащенного единственной функциональной клавишей.

    Краткое описание тахеометров Topcon включает:

    - русифицированное программное обеспечение, адаптированное для российских геодезистов;

    - выполнение съемки одной клавишей;

    - большой графический экран с подогревом и подсветкой;

    - высокая скорость измерений 0.7 сек;

    - Встроенный аккумулятор большой емкости, обеспечивающий непрерывные измерения углов и расстояний в течение 10 часов;

    - большой объем внутренней памяти для хранения результатов измерений 8000 точек съемки или каталог координат 16000 точек;

    - двухосевой электронный компенсатор;

    - компактный размер и небольшой вес 4.9 кг;

    - возможность адаптации до -30°С и установки на заводе створоуказателя и лазерного отвеса;

    - высочайшая степень защиты от воды и пыли - IP66.

    - в тахеометрах TOPCON установлен двухосевой компенсатор, который рабочем диапазоне автоматически корректирует измеренные горизонтальные и вертикальные углы за наклон оси вращения тахеометра и наклон оси вращения зрительной трубы.

    - тахеометры серии TOPCON обладают водонепроницаемостью по классу IPX6, что позволят Вам работать в любую погоду.

    - тахеометры легко управляемы с помощью удобно расположенных дисплея и клавиатуры. Программы тахеометра легко осваиваются, управление программами осуществляется с помощью меню. Комплект программ тахеометра обеспечивает решение основных геодезических задач.

    - японская корпорация TOPCON в очередной раз показала неоспоримые преимущества своих технологий.

    На  выставке GEOFORM+ компанией ПРИН будет  представлен первый в мире строительный тахеометр серии GPT-3000LN, измеряющий расстояния без призм до 1200 м.

    Новая серия разработана на базе тахеометров GPT-3000 и отличается от них не только диапазоном измеряемых расстояний, но и расширенным программным обеспечением, включающим дорожное проектирование. Отличительной особенностью тахеометров серии GPT-3000LN является использование узкого, безопасного для глаз лазерного луча, способного выполнять измерения без призм до небольших объектов и сквозь сетчатые ограждения. С появлением GPT-3000LN полностью решена проблема измерения расстояний до углов зданий. Кроме того, новая серия оснащена расширенной буквенно-цифровой клавиатурой, обеспечивающей более удобный и быстрый ввод информации при описании съемочных точек.

    Новейшие  электронные технологии, воплощенные  в тахеометрах серии GPT-3000 LN, позволяют более эффективно выполнять съемки дорог, строительных конструкций и высотных зданий. В отличие от инструментов других компаний, тахеометры серии GPT-3000 LN уверенно «берут» расстояния до любых объектов в диапазоне до 300 м.

    Тахеометры Leica TSR 1205 auto имеют самые высокие показатели по точности измерений. Инженерные изыскания, строительство туннелей, мониторинг и другие задачи над или под поверхностью земли - тахеометры этой серии будут всегда надежно измерять с самой высокой точностью.

    В тахеометрах размещена специально спроектированная система для измерений углов, точность которой составляет 0,15mgon (0,5") для TC2003 и TCA2003. Ключевыми элементами здесь являются прецизионные приводы и четырехкратное считывание по кругам. Все тахеометры снабжены коаксиальными прецизионными дальномерами. В тахеометрах TC2003 и TCA2003, благодаря специально разработанным компонентам, точность измерения расстояний составляет 1мм + 1ppm.

    Технология  проверялась много тысяч раз  по всем уголкам мира и доказала свою исключительную надежность. Благодаря  высокой стабильности и длительному сроку между сервисными проверками для редукторов автоматических инструментов тахеометры отлично подходят для постоянных измерений при мониторинговых работах или контроля машин. 
Автоматическое наведение на цель (ATR) продемонстрировало свои преимущества при повторяющихся измерениях, например, в мониторинговых задачах, круговых измерениях и измерениях при двух кругах. Наблюдателю необходимо только грубо навести тахеометр на марку и нажать на клавишу измерений расстояний. Тахеометр автоматически наведется на центр призмы, измерит расстояние и скорректирует угол на 1мм (отклонение от центра призмы).

     В режиме LOCK инструмент автоматически  отслеживает местоположение отражателя после первого измерения. Все  измерения записываются автоматически  без необходимости останавливать слежение или отражатель. При использовании призмы, отражающей сигнал на 360°, то не надо заботится о развороте призмы на тахеометр. Режим LOCK особенно подходит для:

    - топографических съемках;

    - съемках с применением кодов различной сложности для LIS/GIS;

    - разбивочных работ;

    - слежения за перемещениями строительной и другой техники.

    Применяя  Пульт дистанционного управления (Remote Control System - RCS), в который вмонтирован радиомодем, можно измерять с вехи также как и стоя у самого инструмента. Дисплей и клавиатура на пульте полностью совместимы с тахеометром. Все функции и программы вызываются также как и в самом тахеометре. Прекрасно подходит для роботизированных съемок.

    Таким образом, можно сделать вывод, что  тахеометры TOPCON отличаются от других тахеометров тем, что дистанционное управление инструментом не требует радио связи и выполняется по двух стороннему оптическому каналу, а также, не только диапазоном измеряемых расстояний, но и расширенным программным обеспечением, включающим дорожное проектирование. Отличительной особенностью тахеометров является использование узкого, безопасного для глаз лазерного луча, способного выполнять измерения без призм до небольших объектов и сквозь сетчатые ограждения, оснащение расширенной буквенно-цифровой клавиатурой, обеспечивающей более удобный и быстрый ввод информации при описании съемочных точек.

    Новейшие  электронные технологии, воплощенные  в тахеометрах серии TOPCON позволяют более эффективно выполнять съемки дорог, строительных конструкций и высотных зданий.

    В свою очередь Тахеометры Leica имеют также высокие показатели по точности измерений. Инженерные изыскания, строительство туннелей, мониторинг и другие задачи над или под поверхностью земли - тахеометры этой серии будут всегда надежно измерять с самой высокой точностью. В данном случае ключевыми элементами здесь являются прецизионные приводы и четырехкратное считывание по кругам. Все тахеометры снабжены коаксиальными прецизионными дальномерами.

    Тахеометры данной серии LEICA отлично подходят для постоянных измерений при мониторинговых работах или контроля машин.

    Сегодня две основные концепции развития полевых геодезических систем определяют появление новых приборов и систем. Жесткая конкуренция на международном рынке электронных тахеометров обусловливает их непрерывное совершенствование, заставляя производителей находить все более эффективные решения, упрощать процессы измерений и использовать максимально удобные пользовательские интерфейсы, создавать интегрированные системы, комбинирующие функции компьютеров, тахеометров, спутниковых приемников, инерциальных систем. 
   Современные тахеометры значительно различаются не только своими техническими характеристиками, конструктивными особенностями, но и прежде всего ориентацией на конкретного пользователя или определенную сферу применения.

    Современный тахеометр должен полностью удовлетворять  всем требованиям пользователя. Это  важно и потому, что пользователь не должен переплачивать за невостребованные функции и возможности инструмента, стоимость которых может быть достаточно высока. С другой стороны, желательно иметь возможности обновления и модернизации системы — добавление новых функций, программ и даже изменение технических характеристик. Этим условиям полностью соответствуют тахеометры, имеющие модульное строение.

    К сожалению, сегодня в России значительная часть всех полевых съемочных  работ выполняется традиционными  средствами — оптическими теодолитами, дальномерными насадками и другими  устаревшими геодезическими приборами. Наиболее прогрессивные организации успешно внедряют в течение последних 5 лет технологии с применением электронных тахеометров. По приблизительным оценкам, в настоящее время в России используется около 2–3 тыс. электронных тахеометров. Реальная же потребность в современных тахеометрах составляет сотни в год. 

    2.2 Состав стандартного комплекта тахеометров «Торсоn» и «Leica» 

    Состав стандартного комплекта инструмента тахеометра «Тopcon».

    1 Тахеометр GTS-230 (с крышкой объектива)  1 шт.

    2 Батарея BT-52QА  1 шт.

    3 Зарядное устройство BC-27BR или BC-27CR  1 шт.

    4 Набор инструментов (2 шпильки, отвертка, 2 гексагональных гаечных ключа, щетка для чистки, силиконовая салфетка)  1 ком.

    5 Пластмассовый футляр для переноса  1 шт.

    6 Силиконовая салфетка  1 шт.

    7 Пластиковый кожух от дождя  1 шт.

    8 Руководство по эксплуатации  1 шт. 

    Состав стандартного комплекта инструмента тахеометра «Leica»

    1 Кабель для подключения к персональному компьютеру 1 шт.

    2 Зенит-окуляр или окуляр для наблюдения при больших углах наклона (опция) 1 шт.

    3 Противовес для окуляра наблюдения при больших углах наклона 1 шт.

    4 Сменный трегер GDF111/ Подвижный трегер 1 шт.

    5 Зарядное устройство аккумулятора и принадлежности 1 шт.

    6 Ключ Аллена (2 шт.) Юстировочные шпильки 2 шт.

    7 Запасной аккумулятор GEB111 1 шт.

    8 Солнечный фильтр / адаптер трегера (опция) 1 шт.

    9 Блок для подключения к сети зарядного устройства аккумулятора 1 шт.

    10 Вешка для мини-призмы 1 шт.

    11 Электронный тахеометр (с аккумулятором) 1 шт.

    12 Мини-призма с крепежом 1 шт.

    13 Руководство пользователя Quick Start / пластина мини-отражателя (только для инструментов серии TCR) 1 шт.

    14 Защитная крышка/Крышка объектива 1 шт.

    15 Наконечник для мини-призмы 1 шт. 

2.3 Конструктивные элементы тахеометров Topcon и Leica и их общие функции 
 

    Рисунок 1-Конструктивные элементы тахеометров «Topcon» 
 

    1- оптический визир; 2 - встроенная система наведения EGL-маячок (опция); 3 - винт наведения по высоте; 4 - аккумуляторная батарея; 5 - панель для аккумуляторной батареи GEB111; 6 - крышка аккумуляторного отсека; 7-окуляр; кольцо фокусировки сетки нитей; 8 - Кольцо фокусировки изображения; 9 - Съемная ручка для переноски с винтами крепления; 10 - Последовательный порт RS232; 11 - Подъемный винт; 12 - Объектив со встроенным электронным дальномером (EDM); 13 – Дисплей; 14 – Клавиатура; 15 - Круглый уровень; 16 - Кнопка включения; 17 - Клавиша триггера; 18 - Винт наведения по азимуту.

    Рисунок 2-Конструктивные элементы тахеометров «Leica» 

    Общие функции

    Экран

    В инструменте использован пиксельный ЖК-дисплей (4 строки по 20 символов). Как правило, в трех верхних строках отображаются данные измерений, а в нижней строке показаны функции экранных клавиш, которые изменяются вместе с режимом измерения.

    Пример

    Режим измерения углов                            Режим измерения расстояний 

    Вертик. угол: 90°10’20”                          Гориз. угол: 120°30’40”

    Гориз. угол: 120°30’40”                           Гориз. проложение: 65.432 м

                                                  Превышение: 12.345 м 
 

   Единицы измерения футы                      Единицы измерения футы и дюймы

    Гориз. угол: 120°30’40”                      Гориз. угол: 120°30’40”

    Гориз. проложение: 123.45 фт              Гориз. проложение: 123фт4⁶/₈дюйм

    Превышение: 12.34 фт                          Превышение: 12фт 3⁴/₈дюйм