Методика использования электронных тахеометров при производстве землеустроительных работ и межевании земель

     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 ЭТ является результатом  развития геодезического приборостроения последних десятилетий, когда были созданы оптико-механические тахеометры, кодовые теодолиты и электронные дальномеры. ЭТ 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 ЭТ различной конструкции и назначения. Среди этих фирм следует отметить фирмы: Carl Zeis (Германия),  Leica AG (Швейцария), Topcon (Япония) и др., имеющие свои торговые представительства в России. В нашей стране разработка и выпуск ЭТ осуществляется в ЦНИИГАиК, на экспериментальном оптико-механическом заводе (ЭОМЗ) и Уральском оптико-механическом заводе (УОМЗ). Современные ЭТ условно можно разделить на простейшие, универсальные и роботизированные.

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

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

     Роботизированные  ЭТ- 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.

     Отметим некоторые конструктивные и технологические  особенности ряда ЭТ, повышающие возможности их использования на производстве.

     К этим особенностям относятся:

     - широкий температурный диапазон;

     -  влагозащитное исполнение корпуса;

     - широкий выбор аксессуаров –  отражатели, вехи, штативы, трегеры и др.;

     - безотражательный дальномер;

     - интерфейс RЗ232 для связи с ПЭВМ;

     - режим слежения за движущейся визирной целью;

     - режим самонаведения на визирную цель;

     - мощное встроенное программное обеспечение;

     - встроенные стандартные технологии.

     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:

     - создание геодезических сетей  (съемочного обоснования) многоцелевого  назначения;

     - выполнение топографических и  кадастровых съемок;

     - производство межевания земель и других землеустроительных работ;

     - проведение различных инженерно-геодезических  изысканий;

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

     - составление технического и рабочего проектов;

     - рекогносцировка и обследование  объекта работ;

     - закладка центров определяемых  пунктов;

     - полевые измерения;

     - обработка результатов измерений.

 

2.    Исследование методики работ на электронном тахеометре

       Topcon GPT 3000 N при производстве земельного кадастра

  и межевании земель

 

      В настоящее время средства и методики геодезических измерений приобретают всё большую актуальность при выполнении различного вида землеустроительных работ и самой актуальной проблемой для них стоит повышение скорости измерений, снижение трудоёмкости, материальных, временных и людских затрат ресурсов.

      Как отмечалось ранее, электронные тахеометры являются универсальными геодезическими приборами. Они предназначены для измерения углов и расстояний. В результате измерений тахеометром автоматически вводятся поправки за метеоусловия (причем определенные тахеометры сами определяют температуру и давление), за приведение длин линий к плоскости и др. Тахеометры обеспечивают индикацию горизонтальных и вертикальных углов, дирекционных углов, наклонных расстояний, горизонтальных проложений, приращений координат и других величин. Время на выполнение комплекса измерений (горизонтальное направление + вертикальный угол + расстояние + вывод результата) составляет несколько секунд. Большинство тахеометров имеют собственную память, встроенный микропроцессор и библиотеку программ для выполнения геодезических работ. Ряд современных тахеометров позволяет с помощью специального отражателя выполнять измерения до невидимых точек (например, через листву), а также работать с микропризменными наклейками.

      Все перечисленные достоинства тахеометров  позволяют значительно повысить эффективность выполнения геодезических работ по сравнению с комплектом традиционных геодезических приборов: оптического теодолита и квантового дальномера. Сравним эти средства геодезических измерений по различным критериям на примере электронного тахеометра Topcon GPT 3000N (Япония) - с одной стороны и теодолита 2Т2 в комплекте со светодальномером 2СТ-10 отечественного производства – с другой.

      Теодолит - геодезический прибор, предназначенный  для измерения горизонтальных и вертикальных углов, расстояний и углов ориентирования. Классифицируются по признакам: точности, конструктивным особенностям и назначению. По точности измерения углов теодолиты подразделяются на высокоточные, со средней квадратической ошибкой измерения угла одним приёмом до 1˝, точные 2-5˝ и технические 15-60˝.

      Светодальномер - оптический прибор для определения  расстояний при помощи светового  луча. Принцип действия светодальномера заключается в том, что от источника света через модулятор электромагнитные волны передаются на отражатель, установленный в точке, до которого измеряют расстояние. От отражателя электромагнитные волны возвращаются к приёмному устройству, совмещённому с передающим. Приёмное устройство передаёт полученные сигналы через усилитель и демодулятор на устройство обработки сигнала, откуда идёт на табло индикатора, где и высвечиваются результаты измерений в конечном виде, либо в промежуточных значениях.

      Электронный тахеометр – многофункциональный  геодезический прибор, представляющий собой комбинацию кодового теодолита, встроенного светодальномера и специализированного мини-компьютера, обеспечивающие запись результатов измерений во внутренние или внешние блоки памяти. К настоящему времени в развитых зарубежных странах и в России разработано и производится большое число типов электронных тахеометров, различающихся конструктивными особенностями, точностью и назначением. Современные электронные тахеометры, как правило, позволяют решать следующие инженерные задачи:

     - тахеометрическая съемка;

    - определение недоступных расстояний;

    - определение высот недоступных  объектов;

    - определение дирекционных углов;

    - обратная засечка;

    - определение трёхмерных координат реечных точек;

    - вынос в натуру трёхмерных  координат точек;

    - измерения со смещением по  углу и т.д.

     Среди перечня инженерно-геодезических  задач тахеометрическая съёмка –  основной вид съёмки для создания планово-небольших не застроенных  и малозастроенных участков, а также узких полос местности вдоль линий будущих дорог, трубопроводов и других коммуникаций. С появлением тахеометров-автоматов, этот способ съёмки стал основным и для значительных по площади территорий, особенно когда необходимо получить цифровую модель местности. При тахеометрической съёмке ситуацию и рельеф снимают одновременно, но в отличие от мензульной съёмки план составляют в камеральных условиях по результатам полевых измерений.

     Съёмку  производят с исходных точек-пунктов  любых опорных и съёмочных геодезических сетей. Съёмочная сеть может быть создана в виде теодолитно-нивелирных ходов, когда отметки точек теодолитного хода определяют геометрическим нивелированием. В большинстве случаев для съёмки прокладывают тахеометрические ходы, отличающиеся тем, что все элементы хода определяют тахеометром-автоматом, одновременно с тахеометрическим ходом производят съёмку.

     С появлением тахеометров стала возможна частичная или полная автоматизация тахеометрической съёмки. При съёмке тахеометр устанавливается на съёмочных точках, а на пикетных точках – специальные вешки с отражателями, входящими в комплект тахеометра. При наведении на отражатели вешки в автоматическом режиме определяются горизонтальные и вертикальные углы, а также расстояние до смежных съёмочных и пикетных точек. С помощью микроЭВМ тахеометра производят обработку результатов измерений и в итоге получают приращения ∆х и ∆у координат и превышения h на смежные съёмочные и пикетные точки. При этом автоматически учитываются все поправки в измеренные расстояния и за наклон вертикальной оси прибора в измеряемые углы. Результаты измерений могут быть введены в специальное запоминающее устройство (накопитель информации) или переписаны на магнитную кассету. В дальнейшем оттуда информация поступает в ЭВМ, которая по специальной программе производит окончательную обработку результатов измерений, включающую в себя вычисление координат съёмочных и пикетных точек, уравнивание съёмочного хода и другие вычисления, необходимые для графического построения топографического плана или цифровой модели местности.

     Существуют  также компьютерные тахеометры –  современные электронные тахеометры, обеспечивающие прямой обмен информации с полевыми и базовыми ЭВМ, снабжённые сервоприводами, дистанционным компьютерным управлением, системами автоматического слежения за целью и набором универсальных полевых геодезических программ.