Электронные теодолиты и тахеометры

Электронные теодолиты и тахеометры активно используются для измерительных и изыскательных работ в геодезии и проектировании.

Немного истории

До начала XVI века измерение вертикальных и горизонтальных углов производилось несколькими различными инструментами. Для более эффективных маркшейдерских и изыскательных работ требовался универсальный прибор, который мог бы сочетать в себе одновременно несколько функций.

Прообразом современного теодолита образца середины прошлого века служил инструмент под названием полиметр. Изыскатели того времени приняли его с большим энтузиазмом и повсеместно использовали в своей работе. Более поздние версии середины XIX века заложили концепцию его конструкции.

Описание электронного теодолита

Современный теодолит имеет множество функций для измерения в своем арсенале. Горизонтальные углы вычисляются с помощью специальных приспособлений — алидады и лимба. Лимб — это стеклянный круг со шкалой на 360 делений, который закреплён стационарно и защищен от повреждений. Вокруг лимба вращается алидада вместе с корпусом устройства.

Принцип измерения и передачи данных электронным теодолитом существенно отличается от оптики. Все значения зашифрованы в двоичном коде, поэтому вместо градусов, минут и секунд имеются ноли или единицы. Считывание показаний передаётся с помощью фотоэлектронных устройств.

Для увеличения достоверности показаний прибора в конструкцию входят пузырьковые уровни и вертикальный отвес. Для более точного снятия показаний прибор предусматривает специальный микроскоп. Характерным отличием электронного теодолита от оптической его версии — является наличие устройства для снятия и регистрации показаний в автоматическом режиме, с последующей их записью на чип памяти прибора.

Любые теодолиты, используемые для изыскательных или иных работ, должны проходить поверку. При погрешности показаний свыше установленных норм, необходимо проводить юстировку для коррекции. Существует государственный стандарт на типы теодолитов. В зависимости от точности измерения делятся на три класса: особо точные, точные и технические. Последние из них, в основном, применяются в учебных целях.

Принцип работы электронного теодолита

По характеру конструкции бывают: электронные, с прямым изображением, маркшейдерские, автоколлимационные, фототеодолиты, гиротеодолиты с гирокомпасом, повторительные. Например, фототеодолит имеет в своем корпусе фотокамеру для точной съёмки и привязки геологических объектов.

Электронные теодолиты — это приборы, которые позволяют значительно упростить процедуру снятия угловых величин, по сравнению с полностью оптическими устройствами. Такой инструмент позволяет работать даже в условиях темноты. А наличие дисплея исключит ошибку снятия показаний. С другой стороны, электронные собратья не лишены недостатков, таких как, наличие аккумулятора, который необходимо периодически подзаряжать от сети, небольшой диапазон допустимых рабочих температур.

Выбирая конкретную модель электронного теодолита, следует определиться в первую очередь с родом выполняемых задач. Если высокая точность измерений не является приоритетной, то, вполне можно обойтись прибором класса от Т15 до Т30. Для более высокоточных измерений подойдёт устройство класса от Т2 до Т5. Если же нужна беспрецедентная точность, то свой выбор следует остановить на модели класса Т1.

Не лишним будет знать о влиянии условий проведения съёмки на её конечное качество. Так, например, наличие деревьев на участке может повлиять на достоверность показаний лазерной рулетки. Луч способен вместо нужного объекта отразиться от веток и существенно исказить данные. Присутствие на участке высоких сооружений, таких как вышки или трубы — также влияют на итоговый результат.

Корпус качественного измерительного прибора должен быть изготовлен из металла, а все возможные стыки — прорезинены для предотвращения попадания пыли и влаги. Более дешёвые варианты из пластиковых деталей недолговечны и часто выходят из строя. Фото электронного цифрового теодолита представлено ниже.

Тахеометры

Более совершенной разновидностью устройства — является тахеометр. Представляет собой некий симбиоз компьютера и теодолита. Стоимость его дороже обычного, но технологичность на порядок выше. Оборудуется дисплеем и клавиатурой для ввода данных, имеет встроенный микропроцессор для проведения вычислений. Автоматика позволяет выполнять все задачи на лету, значительно повышая при этом производительность работ.

Основное предназначение тахеометра — создание планов местности в заданном масштабе с нанесением особенностей рельефа. Сердцем любого механизма является интегрированный или внешний контроллер, который отвечает за обработку полученных в процессе съёмки данных.

Разновидности тахеометров

Так как большинство тахеометров оснащается измерителем расстояния на основе лазерного луча, то по способу регистрации сигнала различают два типа:

• для определения расстояний используется разница в фазах луча;
• для измерения расстояний до объекта вычисляется время прохождения луча лазера.

Для измерения расстояний до пяти километров целесообразно использовать отражающие призмы для лазерного дальномера. При дистанции до одного километра можно обойтись без отражателей, но следует учесть, что всё будет зависеть от качества отражающей поверхности предмета. Погрешность измерений угловых величин современным тахеометром может достигать предела одной миллионной доли процента или одного миллиметра на километр.

Небольшие особенности использования

Важно знать, что на практике такую погрешность почти невозможно достичь из-за влияния погодных условий и ошибок позиционирования и некоторых человеческих факторов.

Как правило, большинство изыскательных работ проводится на дистанции до 300 метров. Гораздо реже возникает необходимость произвести съёмку на расстоянии нескольких километров. Современная оптика позволяет измерять дальность до 7500 метров.

Некоторые современные модели могут быть оснащены системой глобального позиционирования, для привязки результатов измерений к координатам карты местности, а также полностью автоматизированной системой, в которой не нужно участие оператора.

Критерии выбора

Выбирая тахеометр, нужно определить поставленные перед ним задачи. Для большинства подойдёт прибор с погрешностью 1-2 мм на километр. Оперативная работа требует немедленной передачи данных в обрабатывающий компьютер. Для этих целей можно выбрать модель, оснащённую пультом дистанционного управления и модулем беспроводной связи, таким как Wi-Fi или Bluetooth. Эти модификации измерительных приборов, как правило, имеют функцию слежения за объектом съёмки.

Если возникает необходимость передачи точек съёмки на реальную площадку, то, в таком случае, нужен прибор с дуплексной системой ввода и передачи данных.

Бывают случаи, когда необходимо сделать съёмку большого объекта в трёх измерениях. Для этих целей применяют модели тахеометров, которые умеют работать в режиме трёхмерного сканера. Данные такого исследования переносятся в компьютер в виде облака точек и могут быть в дальнейшем обработаны с помощью специализированных САПР программ.