Методика использования электронных тахеометров при производстве землеустроительных работ и межевании земель

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.

 

2.2. 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.

Внешний вид теодолита 2Т2, светодальномера 2СТ-10 и тахеометра TOPCON GPT-3000 N представлен на рис. 1-3, а технические характеристики этих геодезических приборов - в таблицах 2-4 соответственно.

 

 

 

Рис.1. Внешний вид теодолита 2Т2

Рис.2. Внешний вид светодальномера 2СТ-10

 

 

Рис.3. Внешний вид тахеометра TOPCON GPT-3000 N

 

 

Таблица 2

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕОДОЛИТА 2Т2

№ п.п.	Наименование технической характеристики	Значение технической характеристики
Зрительная труба
1.	Увеличение	27,5×
2.	Поле зрения	1˚ 30 ́
3.	Фокусное расстояние объектива	1,4 мм
4.	Пределы фокусирования	от 2 м до ∞
5.	Подсветка сетки нитей	есть
Круг-искатель
6.	Цена деления	10˚
7.	Точность установки горизонтального круга	1˚- 1,5˚
8.	Масса теодолита	4,8 кг
9.	Высота теодолита с надетой ручкой	335 мм
10.	Средняя квадратическая ошибка измерения углов	2˝

 

Таблица 3

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОДАЛЬНОМЕРА 2СТ-10

№ п.п.	Наименование технической характеристики	Значение технической характеристики
1.	Средняя квадратическая ошибка измерения расстояний	не более (5+3*10-6) мм
2.	Диапазон измерения расстояний	от 2 до 10000 м
3.	Предельные углы наклона	± 25˚
4.	Потребляемая мощность	не более 10 Вт
5.	Время измерения	не более 15 с
6.	Масса приёмо-передающего блока	4,5 кг.
7.	Полная масса комплекта	100 кг.

 

Таблица 4

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТАХЕОМЕТРА TOPCON GPT-3000 N

№ п.п.	Наименование технической характеристики	Значение технической характеристики
Зрительная труба
1.	Увеличение	30 ×
2.	Поле зрения	1˚ 30́
3.	Разрешающая способность	2,8˝
4.	Пределы фокусирования	от 1.3 м до ∞
5.	Подсветка сетки нитей	есть
Измерение расстояний
6.	Точность измерений от 1,5 м до 25 м без отражателя	± 10 мм
7.	Точность измерений свыше 25 м без отражателя	± 5 мм
8.	Точность измерений по одной призме	± 2 мм+2ppm
9.	Дискретность отсчетов - точный режим	1мм/0.2мм
10.	Дискретность отсчетов - грубый режим	10мм/1мм
11.	Дискретность отсчетов - режим слежения	10 мм
Интервал измерений
12.	Режим точных измерений: 1 мм		1,2 сек
13.	Режим грубых измерений: 10 мм		0,7 сек
14.	Режим слежения 10 мм		0,3 сек
15.	Размеры (ВхШхД)		336х184х172 мм
16.	Вес прибора		5,1 кг
17.	Максимальное время работы при +20˚С		4,2 часа
18.	Средняя квадратическая ошибка измерения углов		2˝ - 7˝

 

Анализ представленных технических характеристик геодезических приборов показывает, что при сравнительно схожих показателях точности измерений угломерной и дальномерной частей тахеометра с угломерной частью теодолита и дальномерной частью светодальномера, тахеометр значительно легче, но главное преимущество тахеометра заключается в высокой производительности измерений с автоматизированной выдачей их конечных результатов. Проведенные исследования показали, что сеанс измерений, состоящий из измерения горизонтального угла при двух положениях вертикального круга и расстояния до двух точек с помощью тахеометра выполняется в 4-5 раз быстрее комплекта, состоящего из теодолита со светодальномером. Это обстоятельство является решающим фактором, позволяющим повысить производительность выполнения геодезических работ.

Сравнительный анализ по критерию стоимости в настоящее время провести не представляется возможным, поскольку начальная стоимость теодолита и светодальномера, как приборов конца 1980-х годов, указана еще в рублях СССР, а реальная рыночная стоимость с учетом амортизации не дает представления о начальной их стоимости в рублях РФ. Стоимость же тахеометра TOPCON GPT-3000 N на сегодняшний день составляет порядка 250 000 рублей.

Тахеометр серии GPT-3000N зарекомендовал себя высокой степенью защиты от воздействия внешних условий и абсолютной надежностью работы. Высокая степень защиты от воды и пыли (IP66) гарантирует надежную работу в суровых погодных условиях, что делает его первым в мире «всепогодным импульсным тахеометром».

Он оснащен буквенно-цифровой клавиатурой, клавиши которой широко разнесены друг от друга, что максимально снижает вероятность нажатия соседней клавиши даже при работе в перчатках.

Его главной отличительной особенностью является увеличенная дальность и точность безотражательных измерений. Мультиимпульсный дальномер тахеометров GPT-3000N обеспечивает измерение расстояний в безотражательном режиме до 250 метров, что позволяет не только выполнить измерение на точку, но и, при необходимости, сделать это на безопасном удалении от неё.

Безотражательные тахеометры являются идеальными инструментами для измерения точек, на которых размещение отражателя невозможно или связано с риском для исполнителя. Способность измерения больших расстояний без призм дает возможность использовать тахеометры TOPCON  серии GPT  для решения широкого спектра геодезических задач: измерения высотных зданий и конструкций; лесных съемок; съемок карьеров, подземных выработок; кадастровых съемок; выноса в натуру, и т.д.

Внутренняя память прибора способна хранить измерения 24 000 точек, благодаря чему не приходиться беспокоиться о возможной нехватке памяти во время работы. Тахеометр имеет на своем борту универсальный набор съемочных, разбивочных и прикладных программ (рис.4). Весь комплекс прикладных программ русифицирован, что позволяет исполнителю свободно решать широкий спектр инженерно-геодезических задач: