Приборы для угловых измерений. Приборы для совместного измерения углов и длин линий. Приборы для ориентирования. Приборы для определения превышения.

    Скачать с Depositfiles 

2.2 Приборы для угловых измерений

Геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных (зенитных) углов (вариант 7, табл. 5.1)), называется теодолитом. В настоящее время в зависимости от конструкции угломерной части теодолита и способа отсчитывания по ней углов все теодолиты делятся на:

– оптические;

– электронные.

К оптической группе теодолитов относятся те теодолиты, у которых в качестве угловой меры используется стеклянный угломерный круг с делениями (горизонтальный и вертикальный круги). Отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам в таких теодолитах производятся непосредственно наблюдателем при помощи оптического приспособления, такого, как например, микроскоп-оценщик, шкаловый микроскоп, оптический микрометр. В настоящее время практически все зарубежные фирмы-производителя сняли с производства оптические теодолиты. Продолжается их производство только в России и Украине.

В зависимости от допускаемой погрешности измерения горизонтального угла одним приемом в лабораторных условиях теодолиты подразделяют на следующие типы и группы:

– Т1, высокоточные;

– Т2 и Т5, точные;

– Т15, Т30 и Т60, технические.

В зависимости от конструктивных особенностей различают теодолиты следующих исполнений;

– с уровнем при вертикальном круге (традиционные, специальные обозначения не применяются); например, Т2, Т30;

– К – с компенсатором угла наклона (компенсатор угла наклона применяется вместо уровня при вертикальном круге); например, Т5К;

– А – с автоколлимационной зрительной трубой; автоколлимационные теодолиты – это специальные теодолиты, с помощью которых измеряются углы между автоколлимационными изображениями, полученными от отражающих поверхностей (зеркал) или между автоколлимационным изображением и направлением на предмет местности; выполнение таких работ бывает необходимо при монтаже и наладке оборудования, ориентации отдельных элементов конструкции или слежения за их положением во времени, построение осевых линий при строительстве различных машин и других промышленных объектов; например, Т2А;

– М – маркшейдерские; например, 2Т30М;

– П – с трубой прямого изображения; например 4Т30П;

– Э – электронные; например,

Допускается сочетание различных вариантов исполнения в одном приборе. Для современных модификаций теодолитов перед обозначением типа теодолита указывается порядковый номер модели, например, 4Т30П или 3Т2КА.

Теодолиты с электронной системой отсчитывания углов называются электронными. В них углы получают в кодовой форме и они непосредственно передаются для вычислений во встроенный в электронный теодолит компьютер.

2.3 Приборы для совместного измерения углов и длин линий

Геодезический прибор, предназначенный для измерения как горизонтальных и вертикальных углов, так и длин линий, называется тахеометром (вариант 8, табл. 5.1). Почти все оптические теодолиты, у которых сетка нитей содержит дальномерные штрихи, могут считаться тахеометрами, т.е. представляют собой теодолит-тахеометр. Однако точность измерения длин линий теодолитами-тахеометрами является очень низкой, удовлетворяющая потребностям тахеометрической съемки, но не измерению длин линий.

В то же время при производстве наиболее распространенных геодезических работ, таких как построение полигонометрических сетей, прокладка теодолитных ходов, топографическая съемка, вынос проектов а натуру и др., необходимо параллельно выполнять угловые и линейные измерения. Поэтому большинство современных топографических дальномеров сконструированы таким образом, чтобы их можно было бы устанавливать не только на штатив, но и на теодолит, получая таким образом сборный (модульный) тахеометр. Одновременно с таким развитием приборов в 70-х годах XX-го века начали создавать тахеометры, которые конструктивно объединяют в себе теодолит и светодальномер.

В тахеометрах различают угломерную и дальномерную части прибора.

Дальномерная часть современного тахеометра – это, чаще всего, дальномер третьего поколения, в котором процесс измерения существенно автоматизированный, результат выдается на табло или записывается в кодах. Автоматическую обработку результатов измерений длин линий выполняет встроенный компьютер, который конструктивно объединен с остальными частями тахеометра.

Угломерной частью в тахеометрах служат оптические или электронные теодолиты.

В том случае, когда в качестве угломерной части используется оптический теодолит, тахеометр называется электронно-оптическим. Углы в таких тахеометрах измеряют обычным способом, как в оптических теодолитах, и поэтому результаты измерений не могут быть представлены в кодовой форме. Вследствие этого измеренные значения углов необходимо вводит в память встроенного компьютера с помощью клавиатуры. Т.е. в электронно-оптических тахеометрах наблюдается несоответствие технического уровня его отдельных составных частей.

Тахеометры с электронной системой измерения углов называются электронными. В таких тахеометрах значения длин и углов получают в кодовой форме и они непосредственно передаются для вычисления во встроенный компьютер. На табло высвечиваются значения измеренных длин линий, горизонтальных и вертикальных углов, горизонтальные проекции длин линий и превышения. Если ввести соответствующие исходные данные, то можно получить поправку к длине линии за метеорологические условия, приращения координат, превышения, координаты и отметки точек, а также другие функции измеренных величин.

К электронным и электронно-оптическим тахеометрам присоединяют регистраторы или, иначе, электронные журналы измерения, в которые записывают полученные результаты. В камеральных условиях эти результаты переписывают в персональный компьютер для дальнейших вычислений.

Последнее поколение электронных тахеометров имеют в себе встроенное устройство для регистрации результатов измерений. Такие тахеометры называютсярегистрирующими. Они являются первым звеном автоматизированной системы топографической съемки местности. Кроме этого, электронные регистрирующие тахеометры используют в различных инженерно-геодезических измерениях и при сгущении геодезических сетей. Электронные тахеометры очень удобны в работе и существенно повышают производительность труда геодезиста.

В настоящее время практически все зарубежные фирмы-производители выпускают только электронные тахеометры. Следует знать названия фирм, занимающихся производством электронных геодезических приборов. Это:

1. Pentax (Япония)

2. Sokkia (Япония)

3. Topcon (Япония)

4. Nicon (Япония)

5. Trimble (США)

6. CST (США)

7. Leica Geosystems (Швейцария)

8. Foif (Китай)

9. South (Китай)

10. Disto Boif (Китай)

11. Seti (Китай)

12. Fluke (США)

13. Vega (Китай)

14. УОМЗ (Россия)

15. ИПЗ (Украина)

16. Stonex (Великобритаия)

и др.

2.4 Приборы для ориентирования

Ранее, когда мы рассматривали сферическую систему координат (рис. 5.2), мы говорили, что угол  называется азимутальным или горизонтальным углом. В каком же случае он называется азимутальным, а в каком горизонтальным?

Горизонтальным углом угол  называется в том случае, когда он отсчитывается между двумя произвольно ориентированными направлениями.

В том же случае, когда одно из направлений не является произвольно ориентированным, а совпадает с координатной осью  либо параллельно ей, и именно от него отсчитывается угол , то в этом случае угол  называется азимутальным. Знание азимутального угла, как видно из рис. 5.2, позволяет вычислить приращения координат между двумя точками, а через них и сами координаты второй или конечной точки линии. В случае одного лишь горизонтального угла для вычисления приращений координат необходимо дополнительно знать азимутальный угол для одного из направлений, образующих горизонтальный угол.

В том случае, когда ось  является соответствующей осью левой прямоугольной системы координат, угол  представляет собой не что иное, как дирекционный угол.(Напомним, что на рис. 5.2 представлен общий случай системы координат, т.е. правая математическая система координат.)

Однако ось  не обязательно должна быть осью прямоугольной системы координат. Она также может совпадать с направлением магнитного меридиана. И тогда угол будет не чем иным как магнитным азимутом.

Также ось  может совпадать с направлением истинного меридиана. Тогда угол  будет не чем иным как истинным азимутом.

Горизонтальные углы, как мы уже разобрали, измеряются теодолитами. А можно ли измерить азимутальные углы. Да, можно.

Для измерения азимутальных углов существуют следующие приборы (вариант 2, табл. 5.1).

Для измерения магнитных азимутов:

– традиционные компас и буссоль;

– электронные компас и буссоль.

Для измерения истинного азимута:

– гирокомпасы или гиротеодолиты.

Гирокомпас — механический указатель направления истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения азимута ориентируемого направления.

Принцип действия гирокомпаса основан на использовании свойств гироскопа и суточного вращения Земли. Его идея была предложена французским учёным Фуко.

С помощью гирокомпаса изначально измеряется истинный астрономический азимут , а затем, введя поправку за уклонение отвесной линии , вычисляется истинный геодезический азимут . Далее, зная сближение меридианов  в данной точке, определенное в проекции Гаусса-Крюгера, через геодезический азимут и сближение меридианов вычисляют дирекционный угол , как

( )

В настоящее время для инженерно-геодезических работ используют гиротеодолиты венгерского производства ГИ-Б1 и ГИ-Б2, а также маркшейдерский гирокомпас МТ-1 и гиротеодолит МВ-2М. Средняя квадратическая погрешность определения азимутов с помощью этих приборов составляет .

2.5 Приборы для определения превышения (для нивелирования)

Технические средства измерений, с помощью которых представляется возможным построить горизонтальную плоскость и определить превышение между двумя точками, называются в геодезии нивелирами, а сам процесс определения превышения – нивелированием.

В зависимости от того, какое техническое средство положено в основу прибора, различают:

– геометрическое нивелирование (вариант 4, табл. 5.1));

– тригонометрическое нивелирование (вариант 6);

– гидронивелирование (вариант 4 с одной горизонтальной плоскостью);

– барометрическое нивелирование (это вариант непосредственного определения превышения).

Из всех указанных видов наиболее распространенным в геодезической практике является геометрическое нивелирование.

Приборы для геометрического нивелирования классифицируют по точности и способу их установки в рабочее положение.

По точности нивелиры делят на:

– высокоточные (СКО 0.3–0.5 мм на 1 км двойного хода);

– точные (СКО 2–3 мм и менее на 1 км двойного хода);

– технические (СКО 3-10 мм и менее на 1 км двойного хода).

По способу установки линии визирования в горизонтальное положение различают:

– уровенные нивелиры;

– самоустанавливающиеся нивелиры.

В уровенных нивелирах линию визирования устанавливают по цилиндрическому уровню, скрепляемому со зрительной трубой.

В самоустанавливающихся нивелирах линия визирования устанавливается автоматически в горизонтальное положение с помощью компенсатора после грубой (с погрешностью 5-10′) установки оси нивелира в отвесное положение. Практически все современные нивелиры являются самоустанавливающимися.

По способу взятия отсчетов нивелиры, предназначенные для геометрического нивелирования, можно разделить на:

– оптико-механические нивелиры;

– цифровые нивелиры.

Оптико-механические нивелиры – это обычные нивелиры с оптической зрительной трубой. Отсчеты по наблюдаемой рейке берутся самим наблюдателем и после взятия отсчёта он записывается наблюдателем в журнал или регистратор информации.

В цифровых нивелирах взятие отсчетов и их регистрация максимально автоматизированы. Цифровые нивелиры также имеют зрительную трубу, которая наводится на наблюдаемую рейку. Однако взятие отсчетов производится автоматизировано в пассивном режиме. Для этого в качестве приемного устройства в цифровых нивелирах используются ПЗС– матрица (как например, в цифровых фотоаппаратах), устанавливаемая в плоскости изображения, создаваемого зрительной трубой нивелира. На нивелирной рейке вместо обычной шкалы, наносится специальная маска, которая распознается с помощью ПЗС– матрицы и после этого автоматически берется отсчет по рейке.

С помощью цифрового нивелира можно автоматически осуществлять отсчеты по нивелирной рейке, определять расстояния до реек и вычислять превышения между нивелируемыми точками.

Цифровые нивелиры позволяют выполнять нивелирование с высокой точностью (СКО 0.4-1.0 мм на 1 км двойного хода) и сохранять данные измерений во внутренней памяти. Производительность труда при использовании цифровых нивелиров увеличивается до 50% по сравнению с традиционными оптико-механическими приборами.

Как правило, цифровые нивелиры используются при выполнении высокоточных геодезических работ.

        Современные геодезические приборы можно разделить на  несколько особо значимых групп: 

  • геодезическое GPS-оборудование;

  • электронные тахеометры;

  • электронные  (цифровые) теодолиты;

  • электронные (цифровые) нивелиры;

  • лазерные сканеры и пр.

   Буквально за последнее десятилетие темпы модернизации геодезического оборудования, расширения их функциональных особенностей и улучшения технических характеристик, многократно выросли. Однако, выделяя основные группы современных геодезических приборов, часто не уделяется должного внимания областям их применения, что вводит будущего пользователя в заблуждение, приводя к рассуждениям типа: «Что лучше купить – электронный тахеометр или геодезический GPS-приемник?” Или, к примеру: «Накопим денег, купим лазерный сканер — и одним махом решим все вопросы!» При этом, в большинстве своем, конечно, такие рассуждения свойственны тем, кто только планирует комплексное обеспечение организации геодезическими приборами или предполагает обновить существующий парк.

   Для того, чтобы было проще сориентироваться, необходимо знать, что каждая из вышеперечисленных групп имеет свое назначение и оптимальную область применения, хотя, конечно, области применения современных геодезических приборов могут частично пересекаться. Например, в частном случае, GPS-приемники могут заменить электронные тахеометры (например, при сьемке местности), и наоборот.

Таким образом, то же геодезическое gps оборудование наиболее эффективно используется при геодезических съемках, создании и развитии геодезических сетей, создании государственного земельного кадастра, мониторинга земель и выполнения других работ, зачастую, в тех местах, где имеется редкая сеть исходных пунктов.

И тем не менее, едва ли не самые популярные современные геодезические приборы — электронные тахеометры. Это обусловлено тем, что они имеют самый широкий круг применения: от развития ГГС и топографической съемки до инженерной геодезии и землеустройства.

Предлагаемая линейка приборов различных производителей довольно велика, но, в основном, держится на «четырех китах». Широко представлены на рынке как электронные тахеометры, как и GPS-приемники таких флагманов в мире производителей геодезического оборудования и приборов, как TOPCON, SOKKIA, LEICA, TRIMBLE.

Геодезические измерения с использованием GPS технологий позволяют опираться на точную систему координат, основанную на местоположении спутников. Таким образом, использование GPS приемников позволяет решать такие геодезические задачи, как развитие опорных сетей, топографическая съемка и разбивочные работы. Применение GPS технологий на практике позволяет значительно повышать точность измерений и продуктивность работы геодезиста.

Кроме того, для современных геодезических приборов большое значение имеет развитие электронных технологий записи и передачи данных. Как правило, большинство современных измерительных аппаратов оснащено вместительной внутренней памятью, а также может подключаться к электронным каналам передачи информации. Эти дополнительные возможности упрощают сбор и хранение результатов измерений и также заметно повышают эффективность работы.


    Скачать с Depositfiles