Автоматизація інженерно-геодезичних вишукувань з допомогою тахеометрів

Провідні виробники електронних тахеометричних систем: Spectra Precision (Швеція / Німеччина), Leica (Швейцарія), Sokkia, Topcon, Nikon, Pentax (Японія), що випускають більше 100 моделей і модифікацій електронних тахеометрів, розглядають останні як геодезичні системи первинного значення, функціональні можливості яких можуть доповнюватися можливостями супутникових приймачів.

Електронний тахеометр це багатофункціональний, компактний електронний прилад, який дозволяє проводити практично будь-геодезичні роботи. Тахеометр дозволяє вимірювати горизонтальні і вертикальні відстані, кути, площі на відстанях до 5 км і з точністю до 1 см, вести автоматичний запис даних тисяч точок, обмінюватися даними з комп'ютером.

Сучасні електронні тахеометри значно різняться не тільки своїми конструктивними або технічними характеристиками, але і орієнтацією на конкретного користувача або певну сферу застосування. Тому тахеометри можна також класифікувати за їх призначенням для вирішення конкретних завдань. Точність і дальність вимірювань в даному випадку вже не відіграють істотної ролі. Визначальним стає фактор ефективності застосування приладу для вирішення конкретного типу завдань. Наприклад, для виконання традиційних робіт щодо землевідведення достатньо мати простий механічний тахеометр з мінімальним набором вбудованих програм. У той же час для робіт з вишукувань і будівництва автомагістралей найбільш ефективним буде застосування роботизованого електронного тахеометра, що має функції автоматичного спостереження за відбивачем, контролер і програми, що дозволяють не тільки працювати з проектними даними, а й відтворювати отримані результати безпосередньо в полі на екрані контролера.

При вимірюванні відстаней за допомогою теодоліта необхідне використання рейки. При цьому допустима точність дотримується на відстанях до 250-300 метрів. У той же час тахеометр вимагає спеціального відбивача, що встановлюється на віху і з його допомогою можна провести вимірювання на відстані до 5 км з точністю до 1 см (окремі моделі). Більш досконалі моделі тахеометрів дозволяють працювати без відбивача на відстанях до 500 метрів і більше, наводячи прилад безпосередньо на об'єкт. Загалом і в цілому можна сказати, що точність вимірювання найпростіших тахеометрів як правило не гірше 5-6" для кутових вимірів і 3 мм + 3 ppm - для лінійних при зйомці з відбивачем. Для дотримання точності кутових вимірів надзвичайно важливий діапазон компенсації впливу кутів нахилу вертикальної і горизонтальної осей. Ця величина особливо істотна при роботі тахеометром зі штатива.

На відміну від проведення робіт з теодолітом, при яких необхідно вести журнал для запису кутів, відстаней і т.п. при тахеометричній зйомці потрібно лише ведення абрису. Кути, відстані і номери пікетів будуть автоматично збережені в пам'яті тахеометра. Якщо зміняється місце встановлення приладу (станція), буде потрібно лише внести дані про нову станцію і задати номер першого пікету. Після цього при наведенні на відбивач тахеометр буде робити вимірювання автоматично при натисканні однієї кнопки.

Одна з корисних особливостей електронного тахеометра - автоматичний розрахунок горизонтального прокладення. На дисплеї приладу відображаються похила відстань, вертикальний та горизонтальний кути або похила відстань, горизонтальне прокладення і перевищення. Причому режими відображення цієї інформації можна перемикати в будь-який час.

Щоб вимірювати площу багатокутного ділянки як завгодно складної форми за допомогою електронного тахеометра необхідно просто по черзі встановлювати відбивач в кожному кутку ділянки, за умови що всі кути знаходяться в полі видимості однієї точки.

Електронний тахеометр дозволяє виконувати й такі звичайні вимірювання як висота об'єкта або відстань між двома точками. А також, як і при роботі з теодолітом, робити виміри "зі зміщенням".

Важлива і надзвичайно зручна функція тахеометра це "винос в натуру". Прилад встановлюється на точку з відомими координатами, проводиться його орієнтування (шляхом задавання дирекційного кута або задавання координат точки орієнтування). Після цього вводяться координати точки для виносу, і тахеометр показує кут, на який його потрібно повернути і відстань, яку необхідно відкласти в заданому напрямку. Особливо це зручно при проведенні робіт на сильно пересіченій місцевості і великих відстанях, де використання теодоліта в поєднанні з рулеткою вимагає великих трудовитрат.

Для кар'єрних робіт зручне використання такої функції електронного тахеометра як визначення своїх координат за допомогою оберненої засічки. При першій установці тахеометра знімають координати точок на будь-яких об'єктах по краях кар'єра (з допомогою відбиваючої плівки). Після проведення робіт, знову встановлюється тахеометр і за допомогою оберненої засічки визначаються координати точки стояння, а також робиться нова зйомка кар'єра. Використовую програмне забезпечення (наприклад CREDO) досить швидко можна побудувати схему виконаних кар'єрних робіт по квадратах і загальну інформацію про них.

Клавіатура електронного тахеометра може бути цифровою або алфавітно-цифровою. Деякі моделі тахеометрів мають клавіатури з обох сторін. Число клавіш клавіатури в середньому лежить в межах від 10 до 30, залежно від можливостей тахеометра. Клавіатура з мінімальним числом клавіш, кожна з яких багатофункціональна, дуже незручна і неефективна. У той же час окремі електронні тахеометри мають повні PC-сумісні клавіатури.

Пам'ять 10000 точок і програмне забезпечення для обміну даними з комп'ютером - безсумнівні переваги електронного тахеометра. Крім того додаткові програми дадуть можливість не тільки отримати просторову модель знятого рельєфу з промальовуванням горизонталей в електронному вигляді, але і легко доповнити її інформацією про існуючі та нові об'єктах (тип поверхні, види рослинності, будівлі, споруди, комунікації тощо)

Практично всі виробники випускають моделі електронних тахеометрів пристосовані для жорстких кліматичних умов (робота при низьких температурах до -30 °С).

Ряд фірм-виробників випускають так звані автоматизовані системи, що стежать. Основою їх є високоточний електронний тахеометр з потужним далекомірним блоком, сервоприводами і функціями робота. Прилади цього типу можуть використовуватися і як "звичайні" роботизовані тахеометри, і як датчики автоматичної системи, що стежить. Наприклад, для вирішення наступних завдань: автоматичні спостереження за деформаціями інженерних споруд і земної поверхні; геодезичне забезпечення гідрографічних робіт; автоматичне визначення координат рухомих об'єктів; управління будівельними машинами та механізмами. Такі прилади легко інтегруються в автоматичні системи, в яких електронний тахеометр працює під управлінням різних комп'ютерних програм. Дані про стан об'єктів можуть виводитися як на єдиний диспетчерський пульт, так і на пульт управління окремої машини.

Деякі електронні тахеометри оснащуються системою з модулем стеження і спеціальним активним відбивачем. Активний відбивач обов'язково включає активний випромінювач-діод, випромінювання якого фіксується електронним модулем стеження, і не допускає наведення на інші відбивачі поверхні. При втраті відбивача система пошуку швидко знаходить його. Роботизовані тахеометри мають радіокомунікаційний модуль / радіомодем, що забезпечує зв'язок приладу з активним відбивачем. В якості контролера, що забезпечує управління тахеометром через радіомодем, встановлений на вісі з відбивачем, часто використовуються польові комп'ютери.

Дальність роботи з електронним тахеометром в роботизованому режимі як правило лежить в межах 1-1,5 км, що обумовлюється в основному граничними відстанями при таких видах зйомок. У цілому застосування роботизованих технологій підвищує ефективність робіт практично вдвічі в порівнянні з використанням механічних тахеометрів, що дає можливість значно скоротити трудові витрати, звести до мінімуму помилки польових вимірювань, що в підсумку дозволяє, принаймні, подвоїти річні обсяги геодезичних робіт.

При використанні електронного тахеометра в автоматичних системах спостереження за деформаціями управління процесом спостережень, реєстрація даних, їх обробка та аналіз здійснюються в реальному часі спеціальними програмами для зовнішніх комп'ютерів.