Электронный тахеометр своими руками

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 18.09.2024

Электронный тахеометр представляет собой геодезический прибор, объединяющий теодолит, светодальномер и микро-ЭВМ, что позволяет выполнять угловые, а также линейные измерения и осуществлять совместную обработку результатов этих измерений.

Функции электронного тахеометра может выполнять прибор, получаемый путем установки на оптический или электронный теодолит малогабаритного автоматизированного топографического све- тодальномера (возможность такой установки предусмотрена на всех современных топографических светодалъномерах) в этом случае регистрацию результатов угловых и линейных измерений выполняют раздельно, обработку выполняют на внешней ЭВМ.

Некоторые ведущие производители спутниковых систем, такие как Trimble или Magellan/Ashtech (США), рассматривают электронные тахеометры как геодезические системы вторичного значения, заведомо отдавая предпочтение спутниковым системам реального времени (RTK) как первостепенным геодезическим системам. Так, например, первый электронный тахеометр фирмы Trimble (США), по замыслу создателей предназначался для дополнения возможностей спутниковых систем RTK.

Другие ведущие производители электронных тахеометрических систем, такие, например, как Spectra Precision (Швеция/Германия), Leica (Швейцария), Sokkia, Topcon, Nikon, Pentax (Япония) и другие рассматривают их как геодезические системы первичного значения, функциональные возможности которых могут дополняться возможностями спутниковых приемников.

Таким образом, две основные концепции развития геодезических систем определяют появление новых электронных тахеометров и систем. Какая концепция будет преобладать в будущем, какие принципиально новые системы поступят на рынок геодезического оборудования, покажет время.

Современные тахеометры существенно различаются не только своими техническими характеристиками, конструктивными особенностями, но и прежде всего ориентацией на конкретного пользователя или определенную сферу применения. Поэтому тахеометры можно также классифицировать по их предназначению для решения конкретных задач. В целом, с помощью электронного тахеометра можно решать следующие задачи:

- сгущение геодезической сети методом полигонометрии;
- измерение сторон в трилатерации;
- создание планово-высотного обоснования;
- привязка снимков;
- топографическая крупномасштабная съемка местности;
- инженерно-геодезические изыскания;
- вынос проекта в натуру и геодезическое обеспечение монтажных работ при возведении зданий и сооружений;
- кадастровые работы и т.п.

Рис. 1.3. Внешний вид электронного тахеометра Торсоп и станции с интегрированным GPS Leica Viva SmartStation

По принципу работы с отсчетными устройствами электронные тахеометры условно можно разделить:

- с визуальным отсчетом углов;
- с электронным отсчетом (Total station - универсальные станции).

В первом случае снимаемые визуально отсчеты по шкаловому микрометру или оптическому микрометру вводят в процессор ручным набором на клавиатуре, а во втором углы в цифровом виде выводятся на табло. Измерение линейных величин выводится на табло автоматически во всех случаях.

Автоматическое считывание углов выполняется путем их перевода в электрические сигналы при помощи аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Применяют в основном два вида АЦП - кодовый и инкрементальный.

При кодовом методе лимб является кодовым диском с системой кодовых дорожек, обеспечивающих создание сигналов 0 и 1 в двоичной системе исчисления или сигналы в двоично-десятичных кодах, циклических и др., а также коды с избыточностью (корректирующие коды), позволяющие обнаруживать и исправлять ошибки. Кодовый метод является абсолютным, при котором каждому направлению однозначно соответствует определенный кодированный выходной сигнал. Для считывания информации с кодовых дисков обычно используют фотоэлектрический способ, при котором диск просвечивают световым пучком, поступающим на фотоприемное устройство, и в результате на выходе получают комбинации электрических сигналов, соответствующих определенным значениям направлений. Электрические сигналы поступают в логические схемы, и в итоге измеряемая величина в цифровом виде воспроизводится на табло.

Инкрементальный метод является относительным, которым измеряют углы, а кодовым, который является абсолютным, - направления. Для повышения точности применяют системы, содержащие несколько расположенных определенным образом относительно круга пар фотодиодов, сигналы от которых сдвинуты по фазе, совместная обработка сигналов дает высокое угловое разрешение.

Микропроцессоры в электронных тахеометрах используют для управления, контроля и вычислений. На табло по команде с пульта управления процессора могут выдаваться наклонные расстояния, горизонтальные проложениния, горизонтальные и вертикальные углы, превышения и др.

В современных электронных тахеометрах имеются микро ЭВМ с памятью и устройством ввода и вывода данных, с регистрацией информации в запоминающем устройстве и ее выводом на внешний накопитель. В соответствии с заложенными программами имеется возможность в полевых условиях решать различные геодезические задачи, результаты могут выдаваться на табло, записываться в память или могут быть переданы на подключенный к прибору внешний накопитель информации.

Современный электронный тахеометр, как и его оптический предшественник, позволяет измерять углы и расстояния до вехи (штатива) с отражателем или до наклеиваемых светоотражательных марок, а также в безотражательном режиме.

Рис 1.4. Внешний вид много призменного отражателя и наклеиваемой светоотражательной марки

Эти первичные измерения служат основой для последующих, подчас сложных вычислений, производимых встроенным или внешним контроллером.

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

- отражательный (призменный);
- безотражательный.

Точность при отражательном режиме угловых измерений, как правило, лимитируются точностью 1", а линейных 1 мм + 1 ppm. Этот порог, прежде всего, связан не с техническими проблемами измерительных систем, а с влиянием окружающей среды. Более высокая точность, заявляемая в технических характеристиках электронных тахеометров отдельных производителей, практически не достижима из-за влияния окружающей среды, ошибок центрирования и наведения. Точность измерения простейших тахеометров, как правило, не менее 5-6" для угловых измерений и 3 мм + 3 ppm - для линейных.

Так как основной объем измерений электронным тахеометром приходится на расстояния, которые не превышают 500 - 1000 м, периодически приходится измерять и большие расстояния. Поэтому, наилучшими в этом плане являются дальномеры с точностью измерений не ниже 2 мм + 2 ррм при дальности 3000- 4000 м. Эти параметры должны стать стандартными в будущем для большинства электронных тахеометров.

Увеличение дальности измерений в ущерб точности нецелесообразно и неэффективно. При этом, ряд производителей явно завышают показатель дальности, оговаривая особые условия прозрачности атмосферы, при которых достижима определенная дальность измерений. Например, приводится такой показатель прозрачности атмосферы, как абсолютная видимость 40 км. Следует иметь в виду, что определение условий состояния атмосферы для пользователя является практически невозможным делом.

При работе в безотражательном режиме дальность измерений обычно не превышает 100 - 150 м, а точность лежит в пределах 10 - 20 мм. 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. К существенному недостатку данных систем следует отнести отсутствие надежной фиксации точки измерения. И, тем не менее, в дальнейшем следует ожидать совершенствования безотражательных режимов измерений.

Важной составляющей электронного тахеометра является модуль контроллера - встроенного или внешнего. Под контроллером понимается не только полевой компьютер/вычислитель, но и пульт / клавиатура управления самим тахеометром. От его производительности, объема памяти, типа экрана, наличия и числа встроенных программ зависят функциональные возможности тахеометра. Большинство моделей тахеометров имеют встроенный контроллер, управляемый клавиатурой. Клавиатура может быть цифровой или алфавитно-цифровой. Некоторые модели тахеометров имеют клавиатуры с обеих сторон. Число клавиш клавиатуры в среднем лежит в пределах от 10 до 30, в зависимости от возможностей тахеометра. Клавиатура с минимальным числом клавиш, каждая из которых многофункциональна, очень неудобна и неэффективна.

В моделях серии Geodimeter System 600 контроллер представляет собой съемную клавиатуру, поэтому его можно отнести к особому виду. До настоящего времени эта единственная в мире модель тахеометра со съемной клавиатурой. Она обладает несомненными достоинствами, так как является не просто клавиатурой, а контроллером, имеющим внутреннюю память и внутренние программы. Снятие информации, собранной в поле, не требует доставки в камеральный офис самого тахеометра - достаточно одной клавиатуры. Объем памяти, как и наличие тех или иных встроенных программ, определяется пользователем. Это удобно при работе нескольких исполнителей с одним тахеометром - у каждого своя клавиатура-контроллер.

Программное обеспечение решает большинство CAD-задач непосредственно в поле, позволяют вести трехмерную базу съемочных данных, что дает возможность строить цифровую модель рельефа и отображать ее в виде горизонталей, строить разрезы, сечения, профили, решать задачи координатной геометрии и многие другие. Обмен с персональным компьютером, экспорт/импорт файлов в формате DXF обеспечивают эффективность разбивочных работ по заранее подготовленным проектам. Очевидно, что графические системы реального времени типа GeodatWin получат дальнейшее развитие и станут неотъемлемой частью полевых съемочных систем.

Применение роботизированных технологий повышает эффективность работ практически вдвое по сравнению с использованием механических тахеометров, что дает возможность значительно сократить трудовые затраты, свести к минимуму ошибки полевых измерений и оптимально провести камеральные работы. Ряд фирм- производителей выпускают так называемые автоматизированные следящие системы (Automated Tracking System). Их основой является высокоточный электронный тахеометр с мощным дальномерным блоком, сервоприводами и всеми функциями робота.

Такие приборы могут использоваться и как обычные роботизированные тахеометры, и как датчики автоматической следящей системы, например, при наблюдении за деформациями инженерных сооружений и земной поверхности; геодезическом обеспечении гидрографических работ; автоматическом определении координат движущихся объектов; управлением строительными машинами и механизмами.

При этом, доля работ, выполняемых при геодезическом обеспечении строительства традиционными методами все еще остается достаточно высокой. Главным препятствием по внедрению современного геодезического оборудования от ведущих мировых производителей является их достаточно высокая цена, составляющая от 0,24 до 1,2 млн. руб.

На российском рынке геодезических инструментов электронные тахеометры представлены продукцией Уральского оптико - механического завода (УОМЗ), который выпускает целую серию приборов: ЗТА5Р, ЗТА5РМ, 4ТА5Н, 5ТА5 стоимостью от 160 до 190 тыс. руб. Тахеометры данных серий предназначены для выполнения крупномасштабных топографических съемок, при линейных изысканиях, строительстве и при производстве землеустроительных работ.

Программное обеспечение тахеометров позволяет производить измерения полярных и прямоугольных координат площади земельного участка, определить недоступное расстояние и высоту объекта, выполнить вынос запроектированной точки в натуру. Результаты измерений могут быть записаны в карту памяти PCMCIA и переданы в персональный компьютер для последующей обработки. Приборы могут комплектоваться дополнительными принадлежностями, а также пакетом программ для обработки полевых измерений.

Перспективной моделью в ближайшее время может стать электронный тахеометр серии 6ТАЗ, некоторые технические характеристики которого приведены в табл. 1.3.

Электронный тахеометр занимает важное место среди приборов для геодезических измерений. И даже несмотря на изобретение наземного лазерного сканирования и спутниковых методов измерения, использование традиционного электронного тахеометра не теряет своей актуальности.

Сфера применения этого высокоточного прибора настолько широка, что переоценить его значение в геодезии невозможно. Электронный тахеометр необходим в строительстве, топографии, инженерии, землеустройстве. Прибор позволяет измерять высотные отметки, полярные и прямоугольные координаты, отклонения и превышения, площади земельных участков, а также обрабатывать данные в полевых условиях.

Конструкция современных электронных тахеометров позволяет работать в условиях повышенной влажности или запыленности, а также при низких температурах. Использование лазерной рулетки позволяет точно измерять расстояния без отражателя. Современные модели тахеометров оснащены вычислительными и запоминающими устройствами, которые сохраняют измеренные или проектные данные, вычисляют координаты недоступных для прямых измерений точек по косвенным наблюдениям. Некоторые современные тахеометры оснащены GPS-системой.

Содержание

Как выбрать электронный тахеометр?

Электронный тахеометр оснащен большим количеством технологичных опций и дополнительных функций. Именно эти параметры и определяют цену электронного тахеометра.

Приобретать тахеометр, как и любой другой инструмент, лучше у официальных дилеров – это застрахует от покупки неисправного прибора, кроме того, вы получаете фирменную гарантию изготовителя.

Прежде чем купить электронный тахеометр, следует определиться с видом работ, для которых он будет использоваться. Если большая часть работ производится в полевых условиях, следует приобретать прибор, оснащенный емкой батареей и имеющий повышенную защиту от влаги и пыли. Если безотражательный режим при работе используется редко или вовсе не используется, наличие этой функции не так принципиально.

Обзор некоторых моделей наиболее известных фирм

Чтобы немного упростить задачу выбора электронного тахеометра, рассмотрим основные характеристики моделей самых известных производителей.

Электронные тахеометры Sokkia

Современные тахеометры японской фирмы Sokkia – удобные и надежные приборы с высокой точностью и скоростью измерений. Приборы оснащены безотражательными лазерными дальномерами, позволяющими измерять расстояния даже при наличии помех.

Электронный тахеометр Sokkia SET 650RX позволяет проводить измерения без отражателя на расстояния более 400 м. Модель имеет увеличенный объем внутренней памяти, оснащена влаго- и пылезащитой.

Модель Sokkia CX-106 отвечает международным требованиям выполнения геодезических работ. Тахеометр осуществляет быстрые измерения углов зданий и сооружений, темных поверхностей, проводов и других труднодоступных целей, а также измерения сквозь листву, ветви и другие помехи. Отличительные особенности модели: низкое потребление энергии, измерения без отражателя до 500 м, удобное управление, компактность, легкость и прочность.

Электронный тахеометр Sokkia FX-105 работает на базе ОС Windows с удобным и понятным интерфейсом. Тончайший луч дальномера обеспечивает быстрые и точные измерения на труднодоступные цели. Модель характеризуется наличием современной системы считывания углов и продолжительной работой от одного аккумулятора. Прибор оборудован системой защиты от пыли и влаги.

Модель SET1X представляет собой высокоточный прибор, сочетающий в себе самые передовые разработки и технологии для решения различных задач в строительстве, геодезии, топографии и землеустройстве. Мощный дальномер измеряет расстояния без отражателя до 500 метров с угловой точностью до 1''.

Электронные тахеометры Leica

Тахеометры, произведенные компанией Leica geosystems, разработаны с применением инновационных технологий и отличаются большим набором функций, высокой скоростью и точностью измерений. Основная особенность – безотражательный режим измерений до 1000 метров, измерения на отражатель до 7,5 км.

Тахеометр Leica TS06plus R1000 (7") отличается высокой скоростью измерений, использованием новейших технологий и наличием удобного набора программ. Модель оснащена лазерным центриром и сенсорным ТFT-дисплеем, предусмотрено управление и с помощью клавиатуры. Дальность измерений без отражателя до 1000 метров, угловая точность 7".

Модель TS 11 R1000 arctic (1") оснащена точным дальномером, измеряющим расстояния без отражателя до 1000 м с угловой точностью 1". Имеется функция подогрева дисплея и клавиатуры, лазерный центрир.

Электронные тахеометры Nikon

Электронные тахеометры фирмы Nikon используются для широкого спектра работ в сфере геодезии. Тахеометры Nikon имеют удобный интерфейс, внутреннюю память, порты для синхронизации с ПК. Использование приборов данной фирмы позволяет сократить временные затраты на обработку данных и исключить ошибки, допускаемые при записи измерений вручную. В линейке есть специальные низкотемпературные модели, пригодные для работы в 30-градусный мороз.

Nikon Nivo 2.M – сочетание компактного дизайна тубы и первого класса лазерной безопасности. Легкий и компактный корпус защищен от влаги и пыли. Дальность измерений без отражателя – 500 м, угловая точность – 2".

Тахеометр Nikon Nivo 1C LP – легкий, компактный прибор, оснащенный мощным процессором и встроенным полевым ПО, позволяющим с максимальным комфортом вести работы в полевых условиях. Дальномер измеряет расстояния без отражателя до 500 м с угловой точностью 1".

Электронные тахеометры Topcon

Японская компания Topcon – один из лидеров в разработке геодезического оборудования. Продукция компании отличается широким функционалом, надежностью, простотой в эксплуатации и доступной ценой.

Простой и удобный электронный тахеометр Topcon GTS-105N имеет расширенную цифровую клавиатуру, мощный дальномер и большое количество прикладных программ. Прибор может быть дополнен полевым контроллером.

Модель OS-103L рассчитана для работы в условиях низких температур. Прибор имеет высокую степень защиты от влаги и пыли и характеризуется длительным периодом работы от батареи.

Тахеометр Topcon GPT-3002LN – прибор с увеличенной дальностью измерений без отражателя (до 1200 м). Модель отличается удобным управлением, наличием информативного дисплея и большим набором программ.

Электронные тахеометры Trimble

Тахеометры компании Trimble пользуется заслуженной популярностью во всем мире. Это связано с их качеством, надежностью и точностью. Тахеометры модельного ряда Trimble M3 отличаются существенными преимуществами: невысокая стоимость, качественная оптика, отличная производительность, компактность и надежность.

На видео приведена презентация тахеометра Trimble M3:

Прочная конструкция тахеометра Trimble M3 5" разработана специально для ведения полевых работ. Мощный дальномер без призмы измеряет расстояния до труднодоступных точек, находящихся на удалении до 400 м. Модель оснащена точным лазерным указателем и лазерным центриром. Тахеометр прост в управлении, что сокращает сроки обучения бригады.

Модель Trimble M3 DR ТА (3") оборудована программой для сбора и обработки данных непосредственно в полевых условиях. Прибор оснащен лазерным дальномером с дальностью в безотражательном режиме до 400 м, лазерным центриром и точным лазерным указателем.

Trimble M3 DR 5" (W) Arctic разработан специально для работ в неблагоприятных погодных условиях. Мощный дальномер, удобный сенсорный дисплей, объемная внутренняя память, эффективная защита от пыли и влаги делают прибор надежным помощником при решении широкого круга геодезических задач.

Электронные тахеометры Stonex

Серия тахеометров Stonex была разработана с целью оптимизации производительности геодезических работ. Электронные тахеометры данной марки позволяют производить точные измерения в безотражательном режиме с максимальной скоростью. Использование тонкого лазера облегчает наведение на цель, а специальное программное обеспечение гарантирует быструю обработку данных.

Модель Stonex R9 AutoLock имеет функцию автоматического наведения на цель и позволяет делать точные замеры с разрешением 1”. Прибор оснащен сенсорным дисплеем и удобной клавиатурой.

Тахеометры Stonex R2 производят измерения без призмы до 300 м с угловой точностью 2‘’и 5’’. Данная модель разработана для решения основных геодезических задач. Прибор оснащен расширенной клавиатурой и дополнительными функциональными кнопками, что упрощает ввод и обработку данных.

Одним из основных видов измерений в геодезическом производстве считаются линейные измерения. Измеряют в пространстве и на плоскости, на физической поверхности и в ее недрах. Меряют всевозможные линейные размеры:

длины и ширины предметов и конструкций;
глубины и высоты подземных и наземных сооружений;
пролеты внутри объектов и сечения горных выработок;
межосевые размеры и отклонения от них;
всевозможные геометрические параметры.

Также замеряют расстояния:

между известными и неизвестными точками;
конкретной точкой и плоскостью;
двумя плоскостями;
линией и плоскостью;
разными линиями.

В геодезической области линейные измерения осуществляют при выполнении:

измерения высоты инструмента на точке стояния прибора;
определения горизонтальных проложений и длин линий между геодезическими пунктами и измеряемыми предметами;
построения и сгущения геодезических сетей опорного и съемочного обоснований;
подготовки исходных данных во всевозможных геодезических разбивочных работах в строительстве;
и выверке монтажного и технологического оборудования;
геодезического контроля и исполнительных съемок;
всех видов геодезических съемок и других работ, связанных с геометрией пространства.

Что измеряют геодезические приборы:

Измерение расстояний

Самая простая геодезическая задача — это измерение длины линии. Ленты и рулетки, длинномеры и геометрического типа дальномеры — это приборы, с помощью которых измеряют короткие линии со сравнительно невысокой точностью. А вот если речь идёт об измерениях высокоточных или базисных, а также о значительных расстояниях, понадобится уже дальномер — световой, электромагнитный, радиоволновый или лазерный. Особенно распространены такие приборы в космической и морской геодезии.

Измерение превышений

Для измерения высот и их разницы используются нивелиры и профилографы. Нивелиры используют вместе со специальными нивелирными рейками. Существуют оптические, цифровые и лазерные нивелиры. Причём последние нельзя путать с просто лазерными уровнями, которые отличаются не только конструктивно, но и по обеспечению точности.

Измерение углов

Измерение углов очень долго обеспечивалось с помощью довольно простых инструментов

Знаете ли ВЫ: Какие приборы использует наша компания?

— транспортиров, экеров и эклиметров. Более сложным прибором является буссоль — подвид компаса, которым можно измерить магнитный азимут, то есть угол, на который линия отклоняется от направления на север магнитного меридиана. Основной современный прибор для измерения углов — это теодолит, довольно сложный оптический прибор, позволяющий добиваться очень высокой точности измерений.

Определение местоположения

Приборы для измерения небольших расстояний

Какими инструментами пользуются для измерения малых расстояний, таких как диаметр проводов, болтов, соединительных деталей и др.? Ответ один – высокоточными. К ним относят штангенциркуль, нутромер и микрометр. Искомый объект помещается между планками или зажимами измерительного устройства, которые соответствуют данным шкалы. Для замера глубины полых объектов используют встроенные штыки или стрежни. Точность показаний вычисляется до десятой доли миллиметра.

-Тахеометр.

Понятное дело, измерять углы, длины и высоты разными приборами — не слишком удобно и довольно долго к тому же. Поэтому для тех случаев, когда нужно проводить несколько типов измерений, существуют приборы комбинированные, такие как тахеометр. Это наиболее современный электронно-оптический прибор, который позволяет измерять любые длины, разницы высот и горизонтальные углы.

В большинстве случаев этого прибора достаточно для фиксации всех необходимых измерений на объекте, при условии, что точность прибора соответствует виду работ. Именно подобные приборы, в большинстве своем, Вы можете видеть на стройплощадках, на участках соседей и вдоль дорог нашей страны. Тахеометры на данном этапе развития технологий являются наиболее востребованными и универсальными приборами для проведения геодезических измерений.

Виды и принцип работы прибора

Общий вид изделия – колесо на длинной ручке, напоминает детскую игрушку. Несмотря на свой несерьезный вид, прибор является точным, надежным и в некоторых случаях незаменимым измерительным прибором.

Курвиметр-дорожное колесо используется чаще всего для измерения протяженного расстояния, к которому относится замер участков с неоднородным рельефом. Такой прибор предоставляет более точные результаты обмеров, чем современный дальномер, работающий на основе лазерных технологий. Различают курвиметры дорожные и топографические.

Топографический курвиметр

Как видно из названия – топографические приборы предназначены для оценки расстояний по карте. Соответственно размеры и вес изделий, небольшие и могут оформляться в виде брелоков или ручек.

Механические топографические измерительные приборы обладают рядом преимуществ для использования в полевых условиях. Это простота конструкции, независимость от источников питания, стойкость к погодным ситуациям.

Для работы в помещениях применяют измерители с электронной начинкой и программным обеспечением.

Дорожный курвиметр

Незаменимый измерительный инструмент для производства дорожных работ и обмеров параметров строящихся объектов, определения криволинейных или протяженных прямолинейных участков. Также, как и в случае с топографическими измерителями, могут быть механическими или электронными.

Основное различие в принципе измерений – это точность на единицу расстояния. Механические курвиметры могут накапливать ошибку при больших расстояниях, поэтому рекомендуется разбивать протяженные участки на небольшие отрезки.

Электронные приборы не склонны к накоплению погрешностей, но требуют бережного отношения и точного соблюдения правил эксплуатации. Цифровое дорожное колесо позволяет производить максимально точные расчеты при измерении участка. При проведении подготовительных строительных работ это очень важно, так как от точности замеров будет зависеть качество и безопасность возводимого объекта.

Изготавливают цифровые или компьютерные курвиметры из высокотехнологичных материалов, повышающих износостойкость прибора. Они могут иметь еще ряд полезных функций, которые необходимы при осуществлении замера участка. Использование бортового компьютера позволяет запоминать несколько замеров, сохранять произведенные вычисления и предыдущие замеры.

-Нивелир

Во многих случаях нет необходимости в более громоздких и намного более дорогих и сложных в использовании тахеометрах. В строительстве зданий, дорог и других сооружений после планового определения местоположения объекта нужно лишь контролировать высоту, уровень и вертикальность поверхностей. С этими функциями легко справляется нивелир. Его основная задача — измерять превышения между объектами. Бывают нивелиры электронные, оптические, лазерные, с автоустановкой и прочие. Во многих случаях нивелиры использовать удобнее и целесообразнее —например, при наблюдении за осадками зданий и сооружений используются высокоточные нивелиры с автоустановкой, нежели тахеометры- опять же из-за дороговизны последних. Подводя некую черту по использованию нивелиров, можно сказать, что чаще всего они используются непосредственно в процессе строительства из- за простоты использования и относительной дешевизны.

Основные группы приборов для геодезических работ

Все приборы, которые используются в данной отрасли можно условно разделить на несколько групп в зависимости от принципа их работы.

GPS-техника позволит точно, быстро и достаточно легко определить координаты заданной точки на местности, измерить расстояние, разбить участки. Оборудование этой категории, как правило, многофункционально, поэтому способно заменить сразу несколько разнообразных устройств для проведения измерений более традиционным способом.
Оптические приборы для определения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов, превышений вертикальных точек. Их важным преимуществом является то, что они работают с высокой точностью вне зависимости от погодных условий на больших дистанциях. Отдельные устройства этой категории предназначены для наружных и внутренних работ. Самыми распространёнными примерами таких приборов являются нивелиры,
теодолиты,
тахеометры,
лазерные уровни и рулетки.

Без использования геодезического оборудования не обходится и в современном ландшафтном дизайне, при проектировании ремонтных работ, отделки. К примеру, лазерные приборы в современной конфигурации обеспечивают достаточно широкую функциональность и наглядность полученного результата. Они позволяют с высокой точностью выполнять необходимые замеры одному человеку, что всегда повышает эффективность использования рабочего времени и увеличивает производительность труда.

-GPS оборудование

GPS модули или приемники сопутствуют нам в повседневной жизни в наших телефонах, навигаторах, планшетах и т.д. Они призваны помочь нам сориентироваться на местности и не потеряться в городских джунглях. Однако они имеют мало общего с геодезическим GPS оборудованием.

Металлическая рулетка

Выпускаются номинальными расстояниями до 20 м с цепляющим механизмом на свободном конце. Применяются для простых измерений в помещениях и на улице.

Возможность снятия показаний в любую погоду.
Экологическая безопасность.
Отсутствие элементов питания.
Долгий срок эксплуатации.
Минимальная погрешность.

Фиксированная максимальная длина.
Невозможность использования в труднодоступных местах.
При частом контакте с водой возможно развитие коррозии.
Большие габариты.

-Штатив

Плюсы и минусы длинномеров

Лазерные рулетки имеют свои плюсы и минусы.

Возможность замерять расстояние в труднодоступных местах.
Можно снимать показания в одиночку.
Есть встроенный калькулятор для удобства проведения прочих расчетов.
Может работать почти при любых погодных условиях.
Гарантирует высокую точность замеров расстояния.
Обладает функцией замера высоты.
Сохраняет в памяти несколько полученных результатов, к которым можно вернуться позже.
Снимает замеры между двумя точками, не соприкасаясь с поверхностью.
Умеет конвертировать единицы измерения.

Цена. Эти приборы дорогие.
При измерении больших расстояний даже легкое дрожание руки пользователя приводит к колебаниям, поэтому необходимо использовать специальный штатив.
При измерении малой длины погрешность высока.
Аккумулятор на холоде разряжается очень быстро.

Самый большой недостаток прибора – это высокая цена. Впрочем, на рынке продаются дешевые китайские дальномеры, однако они дают большую погрешность при измерении даже больших расстояний, не говоря о малых.

-Вешка

Тоже достаточно простой геодезический инструмент. Выглядит как круглая палка высотой около 1.8м. Однако многие вешки раздвигаются и могут иметь высоту до 6 метров. Наверху может находиться как отражатель, так и GPS приемник. Отражатель может быть разной формы и конструкции. Главная его задача- отражать сигнал, посланный дальномером. Его особенностью является то, что луч/сигнал, приходящий с прибора-измерителя отражается точно обратно.

В конечном итоге-там где находится отражатель или приемник на геодезической вешке происходит определение местоположения измеряемой точки.

Основные виды геодезических устройств

GPS-техника

При формировании информации для построения карт в малоизученных или труднодоступных районах высокая точность и качество выполняемых работ обеспечивается с использованием специализированного GPS-оборудования. с его помощью у пользователя появляется возможность получать необходимые координаты с точностью до 1 мм в любых погодных или климатических условиях, при любой видимости. Кроме того, такие устройства управляются при помощи одной-двух кнопок, поэтому обучение оператора занимает минимум времени, не требуя специальной подготовки.

Важно и то, что обработка результатов проведенных измерений с помощью профильного программного обеспечения также фактически выполняется в автоматическом режиме. С использованием технологий GPS у предприятий, предоставляющих геодезические услуги, появляется возможность несколько сократить число специалистов, выезжающих на объект, тем самым снижая себестоимость предоставляемых услуг.

Электронный тахеометр

Технология выполнения работ с использованием этого прибора достаточно проста и автоматизирована: в специальную таблицу вносятся все объекты, которые подлежат исследованию, присваивая им индивидуальный идентификатор. Программное обеспечение позволяет загрузить эти сведения в прибор, чтобы при выполнении работ оператор получил возможность просто выбирать на экране тахеометра необходимый объект и измерять его координаты. В камеральных условиях данные выгружаются в компьютер, а геодезист получает всю информацию с привязкой к конкретному объекту. Это значительно облегчает работу и снижает до минимума вероятность ошибки.

Тахеометры также активно используются при проведении:

инженерных измерений,
туннельных работ,
измерений фасадов зданий,
мониторинга деформаций,
при проведении расчётов объёма земляных работ,
в процессе монтажа конструкций,
работ в труднодоступных местах.

Лазерные дальномеры

Это компактные портативные приборы, получившие широкое применение в работе архитекторов, строителей, дизайнеров, домашних мастеров. Лазерные дальномеры очень популярны и востребованы благодаря своей функциональности, удобству эксплуатации, невысокой стоимости. Принцип работы такого инструмента заключается в измерении времени, за которое лазерный луч проходит расстояние от излучателя до заданного объекта и обратно. Погрешность полученного результата ограничивается миллиметрами, а скорость выполнения замеров, их точность и возможность выполнения одним человеком без помощника стали определяющими при выборе оптимального оборудования для проведения подобных работ.

Лазерные нивелиры

Эти приборы, по сути, являются построителями плоскостей при помощи лазерных лучей. В результате их использования специалисту удаётся быстро и наглядно получить видимые линии, которые проецируются на заданную поверхность. Все полученные плоскости всегда идеально выровнены по вертикали и горизонтали, что позволяет оперативно оценить качество выполненных строительных работ при наружной и внутренней отделке помещений. Обработка полученных данных выполняется при помощи специализированного программного обеспечения.

Теодолиты и оптические нивелиры

Это профессиональное геодезическое оборудование, которое позволяет с высокой точностью определить расстояния, превышения точек по вертикали, горизонтальные и вертикальные углы. Теодолиты и оптические нивелиры – неэлектронные устройства, которые могут использоваться специалистами вне зависимости от погодных условий. Они особенно активно используются при устройстве фундаментов и возведении, в ходе строительства эстакад и мостов.

Сотрудники оснащены всем необходимым для проведения полного комплекса работ на объектах любого назначения, чтобы гарантировать неизменно высокую точность и качество выполняемых работ.

-Лазерная рулетка

Появилась относительно недавно в геодезических бригадах, так как раньше была довольно дорога и сложна в использовании. И по сей день не является единственным прибором для измерения непосредственно расстояний на объекте. Удобно использовать на коротких расстояниях и в помещениях. В уличных условиях применяется не часто, так как необходимо иметь поверхность, на которую можно навести лазерный луч. Также минус многих моделей без оптического визира- плохая видимость лазерной точки на ярко освещенных поверхностях.

Ввиду этого, сейчас все еще достаточно часто приходится использовать стальные рулетки длиной до 50м. Большей длины не выпускают, поэтому расстояния более 50 метров являются источниками ошибок из-за нескольких этапов измерений. Измерения нужно проводить вдвоем, да и провис ленты доставляет некоторую ошибку в измерения.

В итоге лазерные рулетки используются повсеместно кадастровыми инженерами и геодезистами в тех случаях, когда это целесообразно и возможно. В остальных случаях выручает старая-добрая стальная рулетка.

Способы и приборы в геодезических измерениях расстояний

Все линейные измерения в геодезии исполняют двумя способами:

прямым методом, заключающимся в непосредственном определении (снятии отсчетов) измеряемого размера или расстояния;
косвенным методом, представляющим нахождение измеряемой величины через функциональные зависимости по формулам.

Небольшие расстояния измеряют металлическими рулетками и лентами разной длины, лазерными и оптическими дальномерами.

Расстояния значительной длины измеряют с использованием современных приборов таких, как радиодальномеры, электронные тахеометры, лазерные свето-дальномеры, способные измерять километровые расстояния.

Тахеометр – геодезический инструмент, измеряющий расстояния и углы. Он определяет координаты и высоту точек на местности, когда осуществляется топографическая съемка местности. И это не единственное его предназначение. Тахеометры бывают разные, а еще к ним, вероятно, потребуются комплектующие. И, конечно, нужно еще научиться пользоваться этим прибором.

Что это такое и для чего нужны?

Это действительно сугубо геодезическое оборудование, позволяющее сверхточно измерять расстояние, а еще углы, по вертикали и горизонтали.

Для геодезический изысканий это устройство практически незаменимо. Например, без него трудно обойтись, измеряя площадки под строительство. Он необходим и для вынесения точек координат на местности, и для самых разных геодезических задач.

Сфера использования тахеометра широка, так как прибор:

выполняет план рельефа объекта съемки;
выносит оси здания при возведении последнего;
мониторит деформацию либо смещение крупных недвижимых объектов, а также природных образований (ориентир на контрольные точки);
подсчитывает площадь.

Не каждое оборудование делает все вышеперечисленное. Чем больше задач у конкретного тахеометра, тем выше он будет стоить. Чтобы удешевить инструмент, делают узкоспециализированные приборы, что, в принципе, отвечает запросам пользователя. А главное – инструмент становится доступным и полностью соответствует своему назначению.

Тахеометры – это техника исключительно профессиональная, в любительских целях такие агрегаты не используются. Запрос на разные виды тахеометров продиктован разными требованиями к ним: то, что необходимо, например, строительной компании, не соответствует интересам организаций, которые занимаются земляными работами.

Надо сказать, что история тахеометров довольно молода, насчитывает примерно полвека. Первые модели представляли собой нечто среднее между оптическим теодолитом и светодальномером, которые вошли в одну корпусную коробку и обзавелись панелью с функцией ввода значения углов. Но все это было только начало, потому что настоящей революцией в производстве тахеометров стало появление электронной оптической системы отсчета углов.

Часто возникает вопрос, чем тахеометр отличается от теодолита, в чем разница. Можно сказать, что тахеометр является одной из разновидностей теодолита. Главное же отличие в том, что у него есть дальномер, поэтому он не только измеряет углы, но и расстояния. И в этом его незаменимость и заключается. У этого устройства есть свои принципы работы.

Может работать на фазовом методе, то есть определение расстояний обусловлено вычислением разности фаз 2 лучей: отраженного и излучаемого.
Импульсная технология заключается в использовании возможностей высокоточной электроники. Чтобы измерить расстояние, нужно определить время прохождения луча до отражателя и обратно.

Импульсная технология, как несложно догадаться, более продвинутая. Но и стоит такая техника немало.

Есть несколько вариантов классификаций приборов.

По принципу работы

Инструмент может быть оптическим, цифровым и даже роботизированным.

Оптический – это устаревшая модель, которая является полностью механической. То есть работает она на ручном управлении. Можно сказать, что оптические тахеометры – это и есть теодолиты, только они имеют сложный многогранный кипрегель.
Цифровой прибор работает на электронной составляющей. Именно она автоматически производит почти все расчетные операции, сохраняя в памяти данные. Цифровая техника, безусловно, очень эффективна.
Роботизированные приборы работают на электрическом приводе, потому ручное наведение не потребуется. Они точные, эффективные, но очень дорогие. А поэтому частотой применения такая техника похвастаться не может.

Но их использование обеспечивает очень быстрое получение координат точек, а если изыскания масштабные, это действительно важно.

Тахеометры также могут быть:

круговыми – отличаются нитяным дальномером, а также цилиндрическим уровнем на алидаде;
внутрибазными – база в приборе нужна для определения горизонтального проложения, измерение же вертикальных углов дает возможность измерить превышения;
номограммными – они определяют превышения и горизонтальные проложения дистанций согласно номограмме, которая различается в трубе инструмента во время наблюдения;
электрооптическими – внутри техники есть допприбор, отвечающий за автоматизацию съемки;
авторедукционными – отмечают превышения и горизонтальные дистанционные проложения по горизонтальной рейке двойного изображения.

По сфере применения

Тахеометры применяются в разных сферах.

Инженерный тахеометр имеет фотокамеру, которая позволяет построить трехмерную модель местности. У него также есть цветной дисплей, процессор и очень комфортное программное обеспечение. А чтобы удобнее было хранить информацию, к прибору можно подключить цифровой носитель (флешку). Полученную информацию можно передавать по Wi-Fi, например.
Строительный тахеометр имеет безотражательный дальномер. Но ведет прибор и отражательную, и безотражательную съемку. Алидады в конструкции такой техники нет.
А также есть более простые приборы, они называются техническими, имеют только отражательный дальномер, и их обслуживание предполагает 2 операторов: реечника и управляющего.

Есть тахеометры модульные, составленные из независимых элементов, а есть интегрированные – единый механизм под одним корпусом. Интегрированная техника может быть моторизированной и автоматизированной. У моторизированного прибора, например, есть сервопривод, который дает возможность снимать в одно время множество точек.

Автоматизированный тахеометр имеет и сервопривод, и системы распознавания, захвата и отслеживания целей. И это уже настоящий роботизированный геодезический комплекс с огромным количеством преимуществ, потому что он делает выполнимыми множество задач.

Стоит, наверное, объяснить, чем отражательный прибор отличается от безотражательного:

отражательный также называют призменным, и он ведет съемку до 5 км+;
безотражательный проводит замеры расстояний до так называемой произвольной плоскости, диапазон которой 1,5 км, и использование этой техники имеет множество нюансов.

Если говорить о том, какую высокоточную технику с современными характеристиками именно сейчас отличает большой спрос, то это модели с системой GPS.

В них есть знакомый многим навигатор с блютуз-функцией, и быстрый поиск по заданным координатам – действительно отличная опция для тахеометра.

Комплектующие

Современный электронный тахеометр может потребовать приобретения довольно большого списка комплектующих. Лучше, чтобы у всех элементов, включая штатив или треногу и прочие приспособления, был один и тот же производитель. Могут понадобиться:

ноутбук, который будет отвечать за всю автоматизацию процесса камеральных и геодезических действий;
штативы или треноги с широкими головками, на которые удобно устанавливать оборудование, которые тяжелы по весу и сделаны из дерева (или, например, фиберглассовые);
буссоль, которая ориентирует прибор на местности в северную сторону;
разного рода фильтры солнцезащиты;
шнуровой отвес, который нужен, чтобы выставить штатив над точкой и четко центрировать технику;
крепящиеся на окуляр диагональные насадки, которые делают наблюдения более удобными и наводят зрительную трубу на серьезные углы наклона;
устройства передачи данных, в числе которых и кабель;
призмодержатели;
адаптеры регулирования высоты отражателя;
отражатели и пленки к ним в комплекте;
адаптеры для регуляции высоты отражателя;
вехи видимостей отражателя;
аккумуляторы и переходники.

Стоит сказать, что в геодезии, конечно, используются и подержанные приборы. Они также справляются с проверкой вертикальности колонн или фасадной съемкой, активно используются в строительстве и не только. И к ним комплектация часто идет от продавца, что удобно для покупателя. На каждый такой прибор, тем более дорогой (с лазерными комплектующими, со сканирующими устройствами), должны быть документы. Сам прибор должен быть целостным, без потертостей и серьезных царапин. На винтах – неповрежденная резьба, их вращение должно быть плавным, потому что это обеспечивает точную регулировку. Должен быть точно известен срок полезного использования техники.

Обзор производителей

Одна из самых востребованных марок – японская компания Sokkia и Topcon. Конечно, нельзя не включить в список швейцарскую Leica, а также американскую Trimble. Конечно, и у этих гигантов рынка уже появляются конкуренты, потому что техника, которая измеряет расстояния и углы, становится более востребованной.

Например, модель Leica TS02plus R500 активно используется в строительной сфере. Модель может измерять любой участок местности, она хорошо зарекомендовала себя в сельском хозяйстве, оптимальна и для кадастровых съемок, и для дорожных работ.

У тахеометра, к тому же, фирменное ПО. Можно использовать разбивку, вынос на натуру, точно измерять площадь и высоту.

Для сравнения – японская модель Sokkia CX-102 LNL. Это тоже профессиональная техника, максимально упрощающая работу оператора. В горной промышленности такая модель особенно востребована. У тахеометра есть несколько допприложений, чтобы точность измерений была безукоризненной. Внутренней памяти техники хватает на 5 рабочих смен. А те, кто уже воспользовался устройством, особенно отмечают его антибликовый экран.

Как правильно пользоваться?

Инструмент непростой, и инструкция к нему также довольно сложная.

Штатив устанавливается на необходимой точке местности, после чего регулируются ножки штатива-треноги на удобной для оператора высоте.
Если тахеометр имеет трегер, то для установки на нужной точке используется оптический отвес (либо лазерный отвес). Если тахеометр устанавливается в произвольном месте, отвес не нужен.
Включается прибор предсказуемо – красной кнопкой питания. Если нужно, наклоняется зрительная труба, выставляется уровень, чтобы максимально точно центрировать и горизонтировать технику.
Запускается программа главного меню. Настраивается станция, чтобы установить и ориентировать технику, выбирается система координат, создается список рабочих проектов.
Обязательно должны вовремя выполняться поверка и юстировка инструмента, что обеспечит точность работ (периодичность этих процедур обычно предусмотрена инструкцией).

В процессе работы с тахеометром важен не только класс точности техники, но и знание некоторых нюансов. Например, если используется лазерный луч в режиме отражения, надежность собранной информации будет зависеть от того, попадет ли на след лазера какой-то объект: проезжающая машина, кабели линии электропередач, снегопад, туман, птицы, листва.

После того как аппарат установлен, введена его высота, начинается набор пикетов, то есть съемка точек. Если весь участок невозможно снять с одной локации, инструмент надо перенести на какую-то пикетажную отметку и продолжить работу. Можно также использовать технологию контроля тахеометрического хода, отсчет берется от известныехкоординат. ПО определит расхождение, сравнит его с допустимыми данными, и, если все в норме, само же и введет поправки в величины высот и координат.

Читайте также: