Електронні теодоліти і тахеометри

Електронні теодоліти і тахеометри активно використовуються для вимірювальних та пошукових робіт в геодезії і проектуванні.

Трохи історії

До початку XVI століття вимірювання вертикальних і горизонтальних кутів проводилося декількома різними інструментами. Для більш ефективних маркшейдерських і вишукувальних робіт потрібен універсальний прилад, який міг би поєднувати в собі одночасно кілька функцій. Прообразом сучасного теодоліта зразка середини минулого століття служив інструмент під назвою полиметр. Дослідники того часу прийняли його з великим ентузіазмом і повсюдно використовували у своїй роботі. Більш пізні версії середини XIX століття заклали концепцію його конструкції.

Опис електронного теодоліта

Сучасний теодоліт має безліч функцій для вимірювання в своєму арсеналі. Горизонтальні кути обчислюються з допомогою спеціальних пристосувань — алидади і лімба. Лімб — це скляний коло зі шкалою на 360 поділок, який закріплений стаціонарно і захищений від пошкоджень. Навколо лімба обертається алідада разом з корпусом пристрою. Принцип вимірювання та передачі даних електронним теодолітом істотно відрізняється від оптики. Всі значення зашифровані в двійковому коді, тому замість градусів, хвилин і секунд є нулі або одиниці. Зчитування показань передається з допомогою фотоелектронних пристроїв. Для збільшення достовірності показань приладу в конструкцію входять бульбашкові рівні і вертикальний схил. Для більш точного зняття показань прилад передбачає спеціальний мікроскоп. Характерною відмінністю електронного теодоліта від оптичної його версії є наявність пристрою для зняття і реєстрації показань в автоматичному режимі, з подальшою їх записом на чіп пам'яті приладу.


Будь-які теодоліти, використовувані для пошукових або інших робіт, повинні проходити повірку. При погрішності показань понад встановлених норм, необхідно проводити юстування для корекції. Існує державний стандарт на типи теодолітів. Залежно від точності вимірювання діляться на три класи: особливо точні, влучні і технічні. Останні з них, в основному, застосовуються в навчальних цілях.

Принцип роботи електронного теодоліта

За характером конструкції бувають: електронні, з прямим зображенням, маркшейдерські, автоколлимационние, фототеодолити, гиротеодолити з гирокомпасом, повторительние. Наприклад, фототеодолит має в своєму корпусі фотокамеру для точної зйомки і прив'язки геологічних об'єктів. Електронні теодоліти — це прилади, які дозволяють значно спростити процедуру зняття кутових величин, порівняно з повністю оптичними пристроями. Такий інструмент дозволяє працювати навіть в умовах темряви. А наявність дисплея виключить помилку зняття показань. З іншого боку, електронні побратими не позбавлені недоліків, таких як, наявність акумулятора, який необхідно періодично заряджати від мережі, невеликий діапазон допустимих робочих температур. Вибираючи конкретну модель електронного теодоліта, слід визначитися, в першу чергу, з родом виконуваних завдань. Якщо висока точність вимірювань не є пріоритетною, то, цілком можна обійтися приладом класу від Т15 до Т30. Для високоточних вимірювань підійде пристрій класу від Т2 до Т5. Якщо ж потрібна безпрецедентна точність, то свій вибір слід зупинити на моделі класу Т1.
Не зайвим буде знати про вплив умов проведення зйомки на її кінцеву якість. Так, наприклад, наявність дерев на ділянці може вплинути на достовірність показань лазерної рулетки. Промінь здатний замість потрібного об'єкта відбитися від гілок і суттєво спотворити дані. Присутність на ділянці високих споруд, таких як вишки або труби — також впливають на підсумковий результат. Корпус якісного вимірювального приладу повинен бути виготовлений з металу, а всі можливі стики — прогумовані для запобігання потрапляння пилу і вологи. Більш дешеві варіанти з пластикових деталей недовговічні і часто виходять з ладу. Фото електронного цифрового теодоліта представлено нижче.

Тахеометри

Більш досконалою різновидом пристрою — є тахеометр. Являє собою певний симбіоз комп'ютера і теодоліта. Вартість його дорожче звичайного, але технологічність на порядок вище. Обладнується дисплеєм і клавіатурою для введення даних, має вбудований мікропроцесор для проведення обчислень. Автоматика дозволяє виконувати всі завдання на льоту, значно підвищуючи при цьому продуктивність робіт. Основне призначення тахеометра — створення планів місцевості в заданому масштабі з нанесенням особливостей рельєфу. Серцем будь-якого механізму є інтегрований або зовнішній контролер, який відповідає за обробку отриманих в процесі зйомки даних. Відмінною особливістю конструкції тахеометра від інших геодезичних приладів є модульність, що дозволяє створити модифікацію пристрою під конкретні потреби.

Різновиди тахеометрів

Так як більшість тахеометрів оснащується вимірником відстані на основі лазерного променя, то за способом реєстрації сигналу розрізняють два типу:

для визначення відстаней використовується різниця в фазах променя;

для вимірювання відстаней до об'єкта обчислюється час проходження променя лазера.

Для вимірювання відстаней до п'яти кілометрів доцільно використовувати відображають призми для лазерного далекоміра. При відстані до одного кілометра можна обійтися без відбивачів, але слід врахувати, що все буде залежати від якості поверхні, що відбиває предмета. Похибка вимірювань кутових величин сучасним тахеометром може досягати межі однієї мільйонної частки процента або одного міліметра на кілометр.

Невеликі особливості використання

Важливо знати, що на практиці таку похибку майже неможливо досягти за впливу погодних умов і помилок позиціонування і деяких людських факторів. Як правило, більшість вишукувальних робіт проводиться на дистанції до 300 метрів. Набагато рідше виникає необхідність провести зйомку на відстані декількох кілометрів. Сучасна оптика дозволяє вимірювати дальність до 7500 метрів. Деякі сучасні моделі можуть бути оснащені системою глобального позиціонування, для прив'язки результатів вимірювань до координат карти місцевості, а також повністю автоматизованою системою, в якій не треба участь оператора.

Критерії вибору

Вибираючи тахеометр, потрібно визначити поставлені перед ним завдання. Для більшості підійде прилад з похибкою 1-2 мм на кілометр. Оперативна робота вимагає негайної передачі даних обробляє комп'ютер. Для цих цілей можна вибрати модель, оснащену пультом дистанційного керування і модулем бездротового зв'язку, таким як Wi-Fi або Bluetooth. Ці модифікації вимірювальних приладів, як правило, мають функцію стеження за об'єктом зйомки. Якщо виникає необхідність передачі точок зйомки на реальну майданчик, то, в такому разі, потрібен прилад з двостороннім системою введення та передачі даних. Бувають випадки, коли необхідно зробити зйомку великого об'єкта в трьох вимірах. Для цих цілей застосовують моделі тахеометрів, які вміють працювати в режимі тривимірного сканера. Дані такого дослідження переносяться в комп'ютер у вигляді хмари точок і можуть бути в подальшому оброблені з допомогою спеціалізованих програм САПР.