Анализ современных средств и методов электронной тахеометрии

В геодезической практике последних лет, в качестве геодезических измерительных средств, широкое применение нашли электронные тахеометры, предназначенные для автоматизированной тахеометрической съемки и производства инженерно - геодезических работ.

Электронный тахеометр – это соединение угломерной и дальномерной частей, блока контроля и управления процессом измерений, индикаторного устройства, блока питания. Основу угломерной части тахеометров с электронным считыванием составляют датчики накопительного или позиционного типа.

Интенсивное развитие электронных тахеометров, отличающихся высокой степенью автоматизации угловых и линейных измерений, привело к разработке систем и комплексов, включающих в качестве составных частей или блоков указанные приборы и повышающих уровень автоматизации не отдельных процессов, а топографической съемки в целом. При этом значительная автоматизация линейно-угловых измерений и топографических съемок обеспечивается в настоящее время использованием при проведении этих работ электронных тахеометров.

Областями применения электронных тахеометров являются: проведение топографо-геодезических работ, выполняемых в полевых условиях, на строительных площадках, при производстве гидромелиоративных работ, крупное машиностроение, судостроение, инженерные и инженерно-геодезические изыскания, геологические изыскания, военное дело и многое другое. При выполнении работ с применением электронных тахеометров решаются такие практические задачи, как вынос проектных точек в натуру, измерение мостовых пролетов, разбивка по полярным координатам, определение высот недоступных точек, определение продольных и поперечных отклонений точек от заданных осей, создание и обновление топографических карт и планов и т.д.

В совершенствовании электронных тахеометров можно отметить следующие основные этапы:

70-е годы XX века - создание тахеометров первого поколения, как приборов для угловых и линейных измерений в полярной системе координат, оснащенных микропроцессором.

80-е годы – создание тахеометров с коррекцией результатов измерений для уменьшения влияния случайных и систематических ошибок, а также влияния внешних условий;

90-е годы и последующие – создание электронных тахеометров с устройством автоматического наведения на точки визирования (могут задаваться лазерным лучом) на основе ПЗС – матрицы (видеотахеометр), с измерениями дальности без применения специальных оптических отражателей, с ошибками в диапазоне 2-20 мм на расстояниях до 150 м, с возможностью свободного выбора точек стояния прибора и объединения двух тахеометров в измерительную систему, связанных комплексом на базе ЭВМ. Использование вычислительных устройств позволило упростить конструкцию тахеометров, снизить требования к оптикомеханическим узлам, существенно упростить порядок проведения измерений.

Современные электронные тахеометры отличаются полной автоматизацией измерений и вычислений, возможностью составлять и обновлять цифровые карты и планы, компактностью, малой потребляемой мощностью. Встроенная миниЭВМ позволяет повысить производительность измерительного процесса, его точность, обеспечить безошибочность выполнения работ, обрабатывать результаты измерений. Подключение регистрирующего устройства или наличие встроенных ЭВМ обеспечивают автоматизацию всех процессов: отсчитывание расстояний; предварительная обработка информации до получения координат точек или других величин; выдача результатов на дисплей и в накопитель, передача их по радиоканалу в назначенные места; учет остаточного наклона вертикальной оси прибора и ошибки эксцентриситета лимба при одностороннем отсчитывании; введение поправок за метеоусловия; обработка информации для получения координат точек; обработка информации для получения цифровой карты или плана участка местности. В конструкции одних электронных тахеометров учитываются измерения углов (направлений) при двух положениях круга, в других измеряются углы при одном положении круга - при этом система встроенных датчиков компенсируют возникшие при этом погрешности. Зрительная труба тахеометров моноблочного типа конструктивно совмещена с приемопередающей системой дальномерной части. Наличие встроенных в приборы электронных уровней позволяет автоматически учитывать наклон вертикальной оси вращения.

Создание современных электронных тахеометров является результатом развития геодезического приборостроения последних десятилетий, когда были созданы оптико-механические тахеометры, кодовые теодолиты и электронные дальномеры. Электронные тахеометры представляют собой смонтированные в единую или модульную конструкцию теодолит, светодальнометр и микропроцессор или микроЭВМ.

Практически все ведущие зарубежные фирмы традиционно специализирующиеся на разработке и выпуске оптикомеханических и оптико-электронных геодезических приборов, представляют на мировой рынок электронный тахеометр различной конструкции и назначения. Среди этих фирм следует отметить фирмы: Carl Zeis (Германия), Leica AG (Швейцария), Topcon и Sokkia (Япония) и др., имеющие свои торговые представительства в России. В нашей стране разработка и выпуск электронных тахеометров осуществляется в ЦНИИГАиК, на экспериментальном оптико-механическом заводе (ЭОМЗ) и Уральском оптико-механическом заводе (УОМЗ). Современные электронные теодолиты условно можно разделить на простейшие, универсальные и роботизированные.

Простейшие электронные теодолиты - приборы с минимальной автоматизацией и огромным программным обеспечением. Такие тахеометры обеспечивают точность измерения углов 5-10, линий (3+5*10-6 D) мм.

Универсальные электронные теодолиты – приборы с расширенными возможностями. Они оснащены большим числом встроенных программ. Обеспечивается точность измерения углов 1-5, линий (2+3*10-6 D) мм.

Роботизированные электронные теодолиты - тахеометры с сервомоторами, обладающие всеми возможностями предыдущей группы. Наличие сервомоторов, встроенных радиокоммуникационных устройств, а также систем автоматического слежения за отражателями позволяет отнести эти приборы к категории тахеометров-роботов.

С учетом технологического развития электронные тахеометры можно классифицировать по предназначению для выполнения геодезических задач по категориям:

1. Приборы, предназначенные для классической триангуляции и трилатерации с длинами сторон более 250 метров, характеризующиеся относительно высокой угловой точность (не ниже 3″);

2. Приборы, предназначенные для быстрого исполнения съемок и разбивок без использования отражателей. Основное требование к этой группе приборов – время измерения не более 0,5 сек. в режиме слежения, угловая точность – не ниже (10″), точность измерения расстояний – не менее 1 см на 250 м;

3. Приборы 1-й или 2-й категории, но в варианте обслуживания одним исполнителем (обеспеченные функцией автоматического обнаружения цели и слежения за ней). Некоторые из этих приборов специально рассчитаны на функцию высокоточного мониторинга в автономном режиме.

Электронные тахеометры эффективно используются при выполнении следующих видов топографических работ:

1. создание геодезических сетей (съемочного обоснования) многоцелевого назначения;

2. выполнение топографических и кадастровых съемок;

3. производство межевания земель и других землеустроительных работ;

4. проведение различных инженерно-геодезических изысканий;

В общем случае технологическая схема определенного вида работ с использованием электронных тахеометров включает следующие элементы:

1. составление технического и рабочего проектов;

2. рекогносцировка и обследование объекта работ;

3. закладка центров определяемых пунктов;

4. полевые измерения;

5. обработка результатов измерений.