4.5.2. Инструменты, применяемые при тахеометрической съемке

Инструменты, предназначенные для тахеометрической съемки, должны обеспечивать измерение расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Этим требованиям удовлетворяют все современные оптические теодолиты (теодолиты-тахеометры, имеющие вертикальный круг, оптический дальномер и буссоль), номограммные и электронные тахеометры.

При производстве тахеометрических съемок используют следующие приборы и принадлежности:

• оптические теодолиты 3Т5КП, Т15К, 2Т30, 2Т30П, 4Т30П;

• номограммные тахеометры Dahlta 020, ТН (ТА-2);

• электронные тахеометры 2Та5, 3Та5Р, TOPSON GTS230, TOPSON GРТ300, TRIMBLE 3300DR и др.;

• рейки нивелирные РН-3000, РН-4000;

• вешки геодезические, тахеометрические вехи для электронных тахеометров (веха с отражателем телескопическая, позволяющая менять положение отражателя над поверхностью земли);

• приемники спутниковой навигации GPS и базовые станции DGPS;

• мерные ленты и рулетки ЛЗ, ЛЗШ, Р50, Р20, Р10, РТ.

При применении оптических теодолитов-тахеометров по результатам измерений углов и расстояний горизонтальные проложения d и превышения h вычисляют по тригонометрическим формулам (4.75) и (4.77).

Применение номограммных тахеометров позволяет исключить вычисления по тригонометрическим формулам, поскольку горизонтальные проложения и превышения считывают непосредственно в ходе съемки. Это снижает до минимума погрешности вычислений и исключает повторные измерения, присущие при использовании оптических теодолитов-тахеометров.

О течественный тахеометр ТН (ТА-2) имеет неповторительную систему осей (рисунок 4.42). Лимб может переставляться при помощи специального винта. Левее окуляра трубы расположен окуляр шкалового микроскопа с ценой деления 1 минута, для производства отсчетов по горизонтальному кругу с точностью до 0,1'.

На видимую при «круге лево» часть вертикального круга нанесена диаграмма, состоящая из основной кривой 5, кривой горизонтальных проложений 2 с коэффициентом 100 и шести кривых превышений с коэффициентами +10, +20, +100, -10, -20, -100. Изображения кривых передаются в поле зрения трубы, где они видны на фоне вертикальной части Г-образной серебряной пластинки 3. При этом в поле зрения передаются только две кривые превышений (на рисунке показаны кривые 1 и 4 с коэффициентами -20 и -100). Изображение шкалы вертикального круга 6 видно на горизонтальной части посеребренной полоски. При вращении зрительной трубы стеклянный вертикальный круг остается неподвижным, и поэтому в поле зрения трубы появляются различные части круга. Штрихи 7 на нем нанесены через 10', что позволяет на глаз брать отсчеты с точностью до 1 минуты.

При работе с тахеометром ТА-2 используется рейка с выдвижной пяткой, позволяющей нуль рейки устанавливать на высоте, равной высоте инструмента.

После совмещения левой грани изображения рейки с правой вертикальной гранью посеребренной полоски наводят основную кривую 5 на нуль рейки и снимают отсчеты по шкалам горизонтального и вертикального кругов, кривым расстояния и превышений.

Значения горизонтальных проложений d и превышения h получают с учетом коэффициентов по формулам

, (4.78)

. (4.79)

где h_в, h_н – отсчеты по кривым превышений;

К_в, К_н – коэффициенты верхней и нижней кривых превышений;

n – отсчет по кривой горизонтальных проложений.

Углы наклона определяют с учетом места нуля по формуле

, (4.80)

где Л - отсчеты по вертикальному кругу.

Использование электронных тахеометров (рисунок 4.43) типа Topson GPT 3002, Topson GTS 230 (Япония), Trimble 3300DR (США), 3Та5Р, 3Та5РМ, 4Та5Н (Россия) и других позволяет фиксировать результаты измерений сразу на магнитные носители и исключить все промежуточные рутинные операции, свойственные обычным тахеометрическим съемкам, выполняемым с помощью оптических теодолитов-тахеометров или номограммных тахеометров, связанных со считыванием отсчетов, записью в полевые тахеометрические журналы и их ручной обработкой. Ввод информации в память полевого или базового компьютера может осуществляться непосредственно в поле или после полевых работ, с последующей ее автоматической обработкой, подготовкой цифровой модели местности и топографических планов на графопостроителе.

Т ехнические характеристики отечественных электронных тахеометров Уральского оптико-механического завода представлены в таблице 4.10.

Среди многообразия электронных тахеометров выделяется сегмент высокотехнологичных приборов, оснащенных сервомоторами, следящей системой и дистанционным управлением. Часто можно услышать мнение, что это всего лишь дорогие «игрушки», совершенно ненужные и абсолютно бесполезные на российском рынке. Примерно то же самое говорили про все электронные тахеометры лет 20 назад. Лидеры геодезического приборостроения Geotronics (Швеция) и Leica Geosystems (Швейцария) стояли у истоков идеи разработки тахеометров с сервомоторами, алфавитно-цифровой клавиатурой, графическим дисплеем, пакетом разнообразных прикладных программ и т. д. Эти фирмы уже более 15 лет назад отказались от выпуска популярных тогда электронных дальномеров в пользу электронных тахеометров. В настоящее время многие компании, выпускающие геодезическое оборудование, перестали выпускать электронные дальномеры.

Высокотехнологичные электронные тахеометры (рисунок 4.44) выпускают серийно такие известные компании, как Leica Geosystems, Trimble Navigation (США), Торсоn (Япония) и Sokkia (Япония).

По своей классификации высокотехнологичные электронные тахеометры подразделяются на три класса:

• «простые» - тахеометры с сервомоторами;

• «полуроботы» - тахеометры с сервомоторами и следящей системой;

• «роботы» - тахеометры, оснащенные сервомоторами, следящей системой и дистанционным управлением.

Таблица 4.10 - Технические характеристики электронных тахеометров

Уральского оптико-механического завода

Наименование основных характеристик	Типы электронных тахеометров
	3Та5Р	3Та5РМ	4Та5Н
1. Средняя квадратическая погрешность измерения одним приемом: - горизонтального угла; - вертикального угла; - наклонного расстояния, мм	5 (1,5 мгон) 7 (2,2 мгон) 5 (+ 310-6D)		5 (1,5 мгон) 5 (1,5 мгон) 5 (+ 310-6D)
2. Диапазон измерения: - вертикального угла; - зенитного расстояния; - наклонного расстояния до отражателя (1 призма), до отражателя (3 призмы), до отражателя (6 призм)	 450 ( 50 гон) 450…1350 (150 гон) от 2 до 1000 м - от 2 до 2000 м		 450 ( 50 гон) 450-1350 (150 гон) от 2 до 1000 м от 2 до 3000 м от 2 до 5000 м
3. Время измерения: - углов, с; - наклонного расстояния в точном режиме, с, в быстром режиме, с, в режиме слежения, с	1 4 3 -	1 4 2 -	1 4 2 1,5
4. Диапазон работы датчика наклона	 5
5. Зрительная труба: - увеличение, крат; - расстояние визирования, м; - поле зрения; - изображение; - подсветка сетки нитей	30х от 1,5 до ∞ 1030 прямое -	30х от 1,5 до ∞ 1030 прямое есть	30х от 1,5 до ∞ 1030 прямое есть
6. Оптический центрир: - увеличение, крат; - расстояние визирования, м; - поле зрения	2,9х от 0,6 до ∞ 30
7. Лазерный центрир	-		есть
8. Цена делений уровней: - цилиндрического (на инструменте); - круглого (на подставке); - электронного	30 10 -		30 10 1
9. Источник питания инструмента: - тип батареи; - продолжительность работы от батареи; - напряжение батареи; - емкость батареи; - время заряда батареи	Ni-MH 6,1 ч 6,5…8,8 В 1,2 Ач 1,5 ч		Ni-MH 6,1 ч 6,5…8,5 В 1,7 Ач 1,8 ч
10. Память: - тип; - объем; - макс. ко-во проектов	PCMCIA 1 МБ -		внутренняя 1 МБ 64
11. Вес (включая источник питания)	5,4 кг

Производители заявляют принципиальную возможность «обновления» системы от «простого» до «робота». Однако если необходимо приобрести тахеометр с прицелом на дальнейшее совершенствование, то предпочтительнее выбрать прибор со следящей системой, так как обновить его до «робота» достаточно просто.

К «простым» тахеометрам с сервомоторами относятся следующие модели: Lеiса ТСМ 1200, Lеiса ТСМ 1100, Lеiса ТСRМ 1200, Geodimeter 600S, Trimble 5600S. Литера «М» у тахеометров Lеiса означает моторизованный, литера «S» у тахеометров Geodimeter и Trimble – сервомоторы. Для работы с этими приборами необходима бригада из двух человек. Закрепительные винты у приборов отсутствуют, а вместо наводящих винтов используются маховики управления сервомоторами. Система имеет как бы «автоматическую коробку передач», т. е. чем быстрее оператор вращает маховик, тем быстрее прибор поворачивается, и наоборот. Для большей плавности современные системы оснащены четырехскоростной «коробкой». Это важно, так как, например, в старых моделях Geodimeter, оснащенных двухскоростной «коробкой» (выпуск до 1997 г.), требуется сноровка, чтобы не проскакивать при наведении на цель.

Огромное количество времени в поле тратится на грубое наведение, перефокусировку и точное наведение. Очевидно, что через несколько часов работы внимание оператора снижается, устают глаза, руки, ноги, спина и другие части тела. Кроме того, у прибора находится квалифицированный исполнитель с техническим или высшим геодезическим образованием, а с рейкой (вехой с отражателем) ходит помощник, как правило, не имеющий специального геодезического образования. Исполнитель указывает ему, куда поставить веху. Это также не повышает качество, так как он не всегда может оценить ситуацию, находясь у прибора, а тщательная оценка ситуации требует дополнительного времени. Поэтому следующим шагом к автоматизации было создание приборов со следящей системой.

К «полуроботам» можно отнести следующие модели электронных тахеометров: Lеiса ТС700auto, ТСR 700auto, ТСA 1200, ТСA 1100, ТСRA 1100, Geodimeter 600 Autolock, Trimble 5600 Autolock. У разных производителей принцип слежения за отражателем реализован по-разному. Литера «А» у тахеометров Lеiса означает АТR (Аutomatic Target Recognition - система автоматического распознавания цели), «Autolock» у тахеометров Geodimeter и Trimble - наличие следящей системы. Для работы с приборами требуется бригада из двух человек. «Полуробот» отслеживает перемещение отражателя, точно наводится даже в условиях плохой видимости и не требует участия оператора. У прибора стоит помощник - оператор, который только нажимает кнопки, а с вехой ходит исполнитель, который знает, где ставить отражатель.

Следящая система основана на использовании активного отражателя. В тахеометрах Geodimeter и Trimble 5600 она состоит из приемника, смонтированного под зрительной трубой и принимающего излучение от активного излучателя, закрепленного с отражателем (призмой) на вехе. Вместе это называется «активным отражателем». В зависимости от типа он может работать на разные расстояния: от нескольких метров до 750 м, и быть «круговым» или «плоским» (односторонним). Следящая система тахеометра принимает излучение от вехи и «удерживает» прибор в состоянии наведения на нее. При перемещении вехи сервомоторы разворачивают прибор в направлении за излучателем на вехе. К достоинствам этой системы можно отнести то, что прибор удерживает только одну цель и не перемещается за более ярким объектом. По заявлению производителя, использование следящей системы повышает производительность труда на 50%. Однако практический опыт работы позволяет с уверенностью заявить, что система увеличивает производительность труда почти в 2 раза, по сравнению с обычными тахеометрами. Система работает надежно как при съемке, так и при разбивке и вполне оправдывает затраты.

«Роботы» позволяют вообще убрать оператора. Для работы с приборами требуется один исполнитель, который дистанционно управляет прибором с вехи. Обеспечение комфорта и удобства работы исполнителя, безусловно, сказывается на эффективности и, самое главное, на качестве продукции.

Наряду с огромным преимуществом над традиционным видом электронная тахеометрическая съемка имеет серьезный недостаток - это дорогостоящее оборудование. Стоимость электронных тахеометров на порядок выше современных оптических теодолитов, и поэтому они доступны не каждому пользователю. В связи с этим автоматизация процесса полевых измерений традиционных тахеометрических съемок остается актуальной задачей.

При использовании систем спутниковой навигации GPS тахеометрическую съемку следует называть топографической наземно-космической, поскольку тахеометры и другие мерные приборы, как таковые, уже не применяются, однако основные правила съемки подробностей ситуации и рельефа местности сохраняются те же, что и для тахеометрических съемок. Топографическая наземно-космическая съемка по сравнению с другими видами съемок является самой производительной и эффективной, обеспечивая при этом полную автоматизацию обработки результатов измерений и подготовки топографических планов и ЦММ.

Тахеометрическая съемка, как и любая топографическая съемка местности, состоит из полевых и камеральных работ.

В содержание полевых работ входят:

• создание планово-высотной рабочей основы (съемочного обоснования);

• планово-высотная привязка съемочного обоснования;

• съемка подробностей местной ситуации и рельефа.

Все части полевых работ могут выполняться последовательно или параллельно.