Что можно делать тахеометром
Понятие о тахеометрической съемке и современные приборы для ее проведения
Тахеометрическая съемка — один из видов топографической съемки, которая выполняется при помощи геодезических устройств — теодолитов и тахеометров. В буквальном смысле, слово «тахеометрия» с древнегреческого языка обозначает быстрое измерение. В основе тахеометрической съемки лежит замысел того, чтобы при разовом наведении прибора на рейку будет произведен расчет расстояния, а также горизонтальных и вертикальных углов или их превышения, тогда можно будет добиться высокой скорости выполнения задания.
Тахеометрами называются оптические теодолиты, которые автоматически позволяют находить превышения и горизонтальные положения на местности. Тахеометр в отличие от теодолита оборудован дальномером, благодаря которому появляется возможность измерять как углы, так и расстояния.
Сущность метода тахеометрической съемки заключается в установлении точек, представляющих рельеф местности и очертания объектов. В месте каждой снимаемой точки, пользуясь способом полярных координат, находятся направление и угол наклона. Главной целью съемки является подготовка плана исходной местности.
Работа на станции при тахеометрической съемке
Данный абзац описывает порядок работы на станции. Естественно, всякий рассматриваемый объект индивидуален и этот процесс необходимо подогнать под конкретную ситуацию, однако, существует определенная последовательность действий, сопровождающая работы.
Для начала в точке съемки располагают штатив, закрепляют на нем прибор так, чтобы зрительная труба находилась на уровне глаз, центрируют теодолит и приводят его к горизонту, замеряют высоту от точки до устройства (обозначается буквой i). Далее, выполняется ориентирование на исходный пункт путем установки ноля лимба с учетом истинного или магнитного меридиана на какую-либо из смежных точек. В большинстве случаев ориентирование производится при круге лево.
Устройство наводится на измеряемую точку, по лимбу определяется направление, измеряется расстояние с использованием нитяного дальномера, далее по вертикальному кругу измеряется угол наклона.
Данные, полученные в ходе проведенных работ, должны заноситься в журнал, современные виды тахеометров способны сохранять их в память устройства или на внешние накопители.
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
Если абрис максимально точно описывает ситуацию изучаемой местности, ход камеральных работ пройдет значительно быстрее.
Ошибки и меры предосторожности при тахеометрической съемке
Во время выполнения описываемых работ могут допускаться следующие ошибки: инструментальные погрешности, при перестановке и наведении прибора, ошибки по естественным причинам.
Когда перед началом работ прибор находится в состоянии регулировки, заданные заводом-изготовителем константы устройства должны быть проверены в полевых условиях путем фактического наблюдения. Это обязательное требование для измерений, так как точность при работах является основным критерием. Значения на мерной рейке должны четко прослеживаться, при любом несоответствии нужно внести необходимые коррективы.
Ошибки при манипуляциях с прибором в большинстве случаев зависят от квалификации рабочего, поэтому измерения необходимо проводить под надзором более опытного геодезиста.
Ошибки по естественным причинам могут возникать в следствие погодных условий таких, как ветер, туман, осадки и так далее, а также при рефракции света. Последняя ошибка является самой распространенной, ее причиной оказывается преломление лучей света при их прохождении через слои воздуха разной плотности. Для того, чтобы избежать этого, не рекомендуется проводить работы в середине дня.
Методы ухода за прибором и полезные советы
Камеральные работы при тахеометрической съемке
Камеральные работы при тахеометрической съемке выполняются в 4 этапа. На первом этапе работ проводится проверка полевых журналов, путем перерасчета полученных данных выполняется обработка результатов тахеометрической съемки. При обнаружении погрешностей их устраняют с помощью необходимых исправлений. Далее вычисляют плановые положения съемочных станций на поверхности и их высотные отметки. Прибавив к их отметкам высоту реечных точек определяют отметку пикетов.
По завершению вышеизложенных работ проводится составление плана тахеометрической съемки местности, с этой целью в нужном масштабе на него наносят пункты съемки и тахеометрические ходы, измеряют расстояния между ними для проверки. Полярным способом располагают на плане точки пикетов, рядом с ними указывают номер и отметку.
Руководствуясь абрисом наносят объекты, присутствующие на местности. Следующим шагом служит построение плана горизонталей по отметкам пикетов, для удобства горизонтали подписываются в разрывах, таким образом, чтобы верх цифр располагался в сторону повышения рельефа. Также они не должны перекрывать элементы, отмеченные на местности (дома, реки и так далее). В результате проведенных работ получают план исследуемой территории.
Современные приборы для тахеометрической съемки
Благодаря электронным тахеометрам достигается автоматизация ведения тахеометрической съемки. Для этого рейку на пикете заменяет светоотражающая вешка, и при наведении на нее прибор можно использовать для измерения горизонтальных, вертикальных углов и расстояния. Он также интегрирован с микропроцессором и внутренней системой хранения данных.
Микропроцессор позволяет моментально получить нужные данные, а именно плановые координаты наблюдаемых точек, высоту объектов, расстояния между любыми двумя точками и другие. Данные, собранные и обработанные на тахеометре, могут быть загружены в компьютер для дальнейшей обработки.
Для примера рассмотрим компактный тахеометр Японской компании Sokkia, его вес всего 5,8 кг, схема с расположением частей представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема электронного тахеометра Sokkia
1 – ручка для перемещения прибора; 2 – крепежный винт ручки; 3 – терминал ввода/вывода данных; 4 – отметка высоты тахеометра; 5 – аккумулятор; 6 – панель управления; 7 – зажим трегера; 8 – основание трегера; 9, 10 – регулировочные винты; 11 – круглый уровень; 12 – дисплей; 13 – линза объектива; 14 – компас; 15, 16, 17 – устройства оптического отвеса; 18 – винт закрепляющий горизонтальный круг; 19 – микрометренный винт горизонтального круга; 20 – разъем для ввода/вывода данных; 21 – разъем внешнего источника питания; 22 – уровень трегера; 23 – винт регулировки уровня трегера; 24 – микрометренный винт вертикального круга; 25 – винт закрепляющий вертикальный круг; 26 – окуляр зрительной трубы; 27 – кольцо фокусировки зрительной трубы; 28 – визир; 29 – отметка центра устройства.
Трегером называется приспособление на котором закрепляется прибор.
Дальность измерений этого прибора колеблется от 2,8 до 4,2 км, а точность от 5 до 10 мм на километр измерения. Точность измерения углов варьируется от 2 до 6 секунд.
Тахеометр оснащен мощным процессором, который с помощью измеренного вертикального, горизонтального угла и наклонного расстояния вычисляет горизонтальное расстояние и координаты X, Y, Z. Если выставлены значения атмосферного давления и температуры, то при обработке данных не нужно проводить соответствующие коррекции. На дисплее устройства можно отображать расстояния, углы, разницу высот и все три координаты наблюдаемых точек.
Данные по каждой точке могут храниться в электронном журнале, емкость которого составляет от 2000 до 4000 пунктов, информацию можно выгрузить на компьютер и использовать журнал повторно.
Точечные данные, загруженные на компьютер, могут быть обработаны в программах GEOMIX, AutoCad, которые позволяют строить контура на любом заданном интервале и поперечные сечения вдоль указанных линий.
Прибор может успешно применяться в строительстве, маркшейдерском деле, землеустройстве, топографии, проведении изысканий и во многом другом.
Ниже приведены основные преимущества электронного тахеометра по сравнению с обычными геодезическими приборами:
Однако, необходимо своевременно проводить проверку устройства на заранее подготовленных пунктах. В этом случае электронный тахеометр совместно с компьютером дает возможность максимально автоматизировать процесс работ.
Из недостатков стоит отметить то, что при камеральных работах отсутствует возможность своевременного обнаружения ошибок, допущенных во время съемки. Устранить их можно лишь путем сравнения плана с местностью на которой производились работы.
Электронный тахеометр инструкция как пользоваться
Главная страница » Электронный тахеометр инструкция как пользоваться
Электронный тахеометр – устройство, конструктивно представляющее комбинацию приборов теодолит и дальномер. Система позволяет определять координаты отражателя путём совмещения перекрестия инструментов на отражателе и одновременного измерения вертикальных/горизонтальных углов и наклонных (откосных) расстояний. Используемый в составе электронной схемы устройства микропроцессор обеспечивает запись показаний в память, а также необходимые вычисления. Полученные данные легко переносятся на компьютер для последующего использования под создание геодезической карты.
Как применяется электронный тахеометр на практике?
Для того чтобы правильно использовать на практике электронный тахеометр, необходимо знать и понимать:
В полевых условиях всё это объединяется воедино, включая планирование и внимательные наблюдения. Если электронный тахеометр оборудован регистратором данных, необходимо организовать соединение регистратора данных с компьютером, передачу данных и работу с данными на компьютере. Умение распознавать ошибки в работе, а также исправлять эти ошибки — очень важный аспект профессиональной работы.
Несмотря на то, что электронные устройства тахеометры способны выполнять точные измерения, полевые условия не всегда позволяют получить требуемую точность, просто направив инструмент на цель с последующим снятием показаний. Не исключаются системные ошибки, например:
Конечно же, вполне допустимы и ошибки оператора, которые уже не устраняются непосредственно прибором. Геодезисты разработали процедуры съёмки, которые обычно включают многократное снятие показаний в «нормальном» и «обратном» положениях инструмента.
Фундаментальные измерения электронным тахеометром
При наведении на соответствующую цель, электронный тахеометр измеряет три параметра:
Все остальные значения, которые также может предоставить пользователю электронный прибор тахеометр, получают на основе этих трёх базовых измерений.
Измерение горизонтального угла
Горизонтальный угол отсчитывается от нулевого направления по горизонтальной шкале (или горизонтальному кругу). Когда пользователь впервые настраивает инструмент, выбирается нулевое направление — Север инструмента. Пользователь волен установить ноль (Север) в направлении длинной оси области карты. Или же возможен выбор ориентации инструмента приблизительно по истинному, магнитному или сетчатому Северу.
Нулевое направление необходимо устанавливать так, чтобы иметь возможность восстановления, если инструмент требуется применять в том же месте повторно через какое-то время. Как правило, это делается путём наведения на другую точку отсчёта или удалённого узнаваемого объекта. Применение магнитного компаса для определения ориентации инструмента не рекомендуется, так как ведёт к неточностям.
Большинство эксплуатируемых электронных тахеометров позволяют измерять углы с точностью до 5 секунд (0,0013888°). Соответственно, выровнять инструмент по истинному Северу с учётом возможностей измерений прибора, практически невозможно. Лучшим вариантом применения электронного тахеометра видится установка удобного для пользователя «Севера» с проводкой через съёмку, используя задние точки при перемещении инструмента.
Электронный тахометр + элементная база (одна из конструкций): 1 — система TSshield; 2 — антенна 300 метровой дальности связи; 3 — USB 2.0 интерфейс; 4 — батарейный отсек; 5 — светодиодный индикатор; 6 — клавиатура; 7 — электронная система выравнивания; 8 — графический дисплей; 9 — лазерный отвес; 10 — захват цели; 11 — триггерная кнопка; 12 — система углового датчика; 13 — 500 мм диапазон без призмы
Внутри электронного устройства тахеометра имеется градуированный стеклянный круг, полосами градации которого определяется класс точности прибора. С одной стороны стеклянного круга расположен светодиод, тогда как с другой стороны имеются два фотодиода (схема оптопары). Цепь работы оптопары прерывается, когда полосы градации закрывают путь излучению светодиода. Таким образом, количеством прерываний определяется величина поворота инструмента.
Полосы градации часто делаются ежеминутными (21600 градуировок). Секунды интерполируются по силе сигнала, принимаемого двумя фотодиодами. Это достигается размещением третьего фотодиода на одной линии со светоизлучающим диодом с целью обеспечить опорную мощность сигнала. Относительная сила сигнала других диодов позволяет рассчитать количество секунд.
По умолчанию горизонтальные углы измеряются по часовой стрелке, что соответствует нормальному режиму считывания азимутов на компасе. Но есть также устройства, измеряющие горизонтальные углы против часовой стрелки, что в математическом смысле является положительным направлением угла.
Измерение вертикального угла
Вертикальный угол измеряется относительно местного вертикального (отвесного) направления. Вертикальный угол обычно измеряется как зенитный угол (0° по вертикали вверх, 90° по горизонтали, 180° по вертикали вниз). Правда, также предоставляется возможность сделать 0° по горизонтали.
Измерение зенитного угла рассматривается более простым способом. Телескоп направляется вниз для зенитных углов более 90° и вверх для углов менее 90°. Если же делается горизонтальный 0°, в этом случае придётся работать с положительными и отрицательными вертикальными углами, что сопровождается появлением ошибок.
Для измерения вертикальных углов прибор устанавливается строго вертикально. Тахеометры электронного типа содержат внутренний датчик (вертикальный компенсатор). Сенсор обнаруживает небольшие отклонения инструмента от вертикали. Электроника прибора регулирует, соответственно, горизонтальный и вертикальный углы.
Компенсатор, однако, ограничивается малым диапазоном регулировки, поэтому инструмент следует выравнивать тщательно. Если отмечается значительный отход от уровня, электронный тахеометр выдаёт сообщение об ошибке. Вертикальные углы измеряются той же механико-оптической системой, что и горизонтальные углы. Индексирование круга является обычным делом.
Измерение расстояния по откосу
Расстояние от инструмента до отражателя измеряется посредством электронного дальномера. Большинство таких схем имеют диод на основе ареснида галлия — излучатель инфракрасного светового луча. Этот луч обычно модулируется двумя или более разными частотами.
Инфракрасный луч излучается электронным тахеометром, отражается рефлектором, принимается и усиливается схемой. Полученный сигнал сравнивается с опорным сигналом, генерируемым прибором (тем же генератором сигналов, который передаёт микроволновый импульс), после чего определяется фазовый сдвиг. Этот фазовый сдвиг является мерой времени в пути, следовательно, расстоянием между электронным тахеометром и отражателем.
Методика измерения расстояний нечувствителен к фазовым сдвигам, превышающим одну длину волны. Поэтому невозможно определять расстояния между прибором и отражателем, превышающие 1/2 длины волны (прибор измеряет двустороннее расстояние). Например, если длина волны инфракрасного луча составляла 4000 м, тогда если отражатель находился на расстоянии 2500 м, будет получено значение расстояния — 500 метров.
Поскольку измерение с точностью до миллиметра требует очень точных измерений разности фаз, организуется излучение двумя (или более) длинами волн. Одна длина волны, к примеру, составляет 4000 метров, тогда как другая длина волны составляет 20 метров. Большая длина волны позволяет считывать расстояния от 1 метра до 2000 метров с точностью до метра. Вторая длина волны позволяет измерять расстояния от 1 мм до 9,999 метров.
Объединение двух результатов даёт расстояние с точностью до миллиметров. Поскольку два показания перекрываются, значение счётчика каждого показания допускается использовать в качестве теста.
Например, задействованы длины волн λ1 = 1000 м и λ2 = 10 м. Цель расположена на расстоянии 151,51 метра. Расстояние, возвращаемое длиной волны λ1, равно 151 метр. Расстояние, возвращаемое длиной волны λ2, равно 1,51 м. Объединение двух результатов, соответственно, даёт 151,51 метр.
Базовые расчёты при работе электронного тахеометра
Как уже отмечалось, электронные тахеометры измеряют только три параметра:
Все эти измерения имеют некоторую погрешность, однако для демонстрации геометрических расчетов можно предполагать, что показания безошибочные.
Расчёт горизонтального расстояния
Чтобы вычислить координаты или отметки, изначально необходимо преобразовать наклонное расстояние в горизонтальное расстояние. Горизонтальное расстояние (HD) составляет:
HD = SD cos (90° — ZA) = SD sin (ZA)
где SD — наклонное расстояние, ZA — зенитный угол. Горизонтальное расстояние будет использоваться в расчётах координат.
Расчёт вертикального расстояния
Обычно рассматриваются два вертикальных расстояния. Одно расстояние — разница высот (dZ) между двумя точками на земле. Другое расстояние — вертикальная разница (VD) между осью оголовка инструмента и осью наклона рефлектора. Для расчёта перепада высот необходимо знать высоту оси наклона инструмента (IH). То есть высоту центра телескопа и высоту центра отражателя (RH).
Проще расчёт выглядит следующим образом: нужно мысленно представить точку на земле под инструментом:
Результат — полученная разница высот между двумя точками на земле. Формула такого расчёта записывается так:
ED = VD + (IH – RH)
Величины IH и RH измеряются и записываются в полевых условиях. Вертикальный перепад (VD) рассчитывается по вертикальному углу и наклонному расстоянию.
VD = SD sin (90 ° — ZA) = SD cos (ZA)
Подстановкой этого результата в уравнение выше, получается:
dZ = SD cos (ZA) + (IH — RH)
где dZ — изменение высоты над уровнем земли под тахеометром.
Следует обратить внимание: если высота инструмента и отражателя совпадает, указанная часть уравнения не нужна. Если расчёты проводятся вручную, удобно установить высоту отражателя такой же, как высота инструмента. Если инструмент находится на известной высоте (IZ), тогда высота земли под отражателем (RZ) равна:
RZ = IZ + SD cos (ZA) + (IH — RH)
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