ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАХЕОМЕТРОВ LEICA ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Т Е Х Н И Ч Е С К И Е

НАУКИ

УДК 528

Д.Р. Ахмедова

ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАХЕОМЕТРОВ LEICA ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

В данной статье представлено описание такого геодезического прибора, как электронный тахеометр, применяемого при строительстве уникальных зданий и сооружений. Приведены его виды, принципы действия, преимущества в работе и основные этапы его совершенствования с течением времени. Описана технология тахеометрической съемки с последующей обработкой результатов измерений.

Ключевые слова: электронный тахеометр, технология GPS, тахеометрическая съемка, лазерный дальномер (EDM), Leica Geosystem.

Сегодня не смотря на спутниковые методы измерения и наземное лазерное сканирование, такой геодезический прибор, как электронный тахеометр не сдает своих позиций в распространенности использования. Появление электронных тахеометров стало настоящим прорывом в геодезии, ведь этот прибор способен совмещать в себе функции нивелира, теодолита, светодальномера и микро-ЭВМ. Это стало настоящим достижением, которое позволило значительно упростить выполнение геодезических работ и именно поэтому преимущества электронного тахеометра мало с чем сравнимы.

Тахеометр - это геодезический прибор, предназначенный для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Используется для вычисления высот точек и координат на местности при топографической съемке, при разбивочных работах, переносе координат и высот проектных точек на местность [10].

Измерения расстояний - рекомендации по получению надежных результатов. Лазерный дальномер (EDM) установлен на всех приборах серии Leica FlexLine instruments. Во всех прибрах этой серии расстояния измеряются с помощью лазерного луча видимого красного диапазона, который выходит по оптической оси из центра объектива. Есть два режима EDM (таблица 1).

© Ахмедова Д.Р., 2016.

Научный руководитель: Шевченко Алексей Александрович - ассистент кафедры кадастра и геоинженерии, Кубанский государственный технологический университет, Россия.

Таблица 1

Тахеометр

Отражательный Безотражательный

Дальность измерений зависит от отражающих свойств поверхности на которую производится измерение; дальность измерений на гладкую светлую поверхность в несколько раз больше максимально возможного расстояния, измеренного на темную поверхность; максимальная дальность линейных измерений для режима с отражателем -5 км Могут измерять расстояния до любой поверхности; максимальная дальность линейных измерений без отражателя - 1 км

1) Измерения на отражатели,

2) Безотражательные измерения [15].

1. Безотражательные измерения

• При запуске дальномерных измерений EDM определяет расстояние до объекта, который в данный момент находится на пути лазерного луча. При возникновении препятствий на пути распространения луча к объекту, например, проезжающая машина сильный дождь, туман или снег, инструмент может измерить расстояние до такой помехи, а не до нужного объекта.

• Следите за тем, чтобы лазерный луч не попадал на объекты вблизи пути его распространения, например, на сильно отражающие поверхности.

• Это особенно важно в безотражательном режиме и при измерениях на отражающие полоски.

• Не наводите одновременно два инструмента на один и тот же объект.

2. Измерения на отражатели

• Точные измерения на отражатели должны выполняться на стандартную призму.

• Не выполняйте безотражательные измерения на сильно отражающие объекты, такие как, например дорожные знаки. Такие измерения могут быть очень неточными.

• При запуске дальномерных измерений EDM определяет расстояние до объекта, который в данный момент находится на пути лазерного луча. Если на пути распространения лазерного луча встречаются автомобили, люди, животные или свисающие ветки деревьев, часть принимаемого сигнала будет отражена именно от них, что способно привести к неверным результатам.

• При измерениях на отражатели такие помехи могут оказать влияние на точность результатов только на расстоянии до 30 метров от инструмента при длине определяемого расстояния свыше 300 м.

• Поскольку сам процесс дальномерных измерений занимает очень мало времени, всегда есть возможность поймать момент, когда помех на пути распространения луча не будет [11, 13].

Существуют модели тахеометров, обладающих дальномером, совмещенным с системой фокусировки зрительной трубы. Преимущество таких приборов заключается в том, что измерение расстояний производится именно на тот объект, по которому в данный момент выставлена зрительная труба прибора.

Среди наиболее распространенных марок тахеометров рассмотрим электронный тахеометр марки Leica: Электронный тахеометр Leica - предназначен для выполнения измерений, вычислений, хранения данных.

Современные электронные тахеометры оснащены микрокомпьютерами, которые показывают вычисленные расстояния и углы на своем экране и при этом могут сразу преобразовывать их в координаты на местности. Расстояния в электронном тахеометре измеряются по разности фаз испускаемого и отраженного луча - фазовый метод, по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно - импульсный метод. За точность измерений отвечают технические возможности используемой модели тахеометра и многие внешние параметры (давление, температура, влажность и т.д.) [8, 9, 10]

Тахеометры марки Leica (рис. 1) имеют высокие показатели по точности измерений. Строительство туннелей, мониторинг, инженерные изыскания над поверхностью земли, такие задачи не составят труда для тахеометров этой серии и мы получим достаточно точные измерения. Тахеометры Leica подходят для измерений при мониторинговых работах или для контроля машин. Одними из ключевых элементов здесь являются прецизионные привод и четырехкратное считывание по кругам.

Рис. 1. Электронный тахеометр Leica Устройство электронного тахеометра Leica (рис. 2).

Рис. 2. Устройство тахеометра

Продукция Leica Geosystem используется:

- топографами;

- инженерами тахеометрической съемки;

- специалисты по геодезическому мониторингу.

Leica TS06 - средний класс точности:

- установка станций, выполнение различного рода съемки;

- выполнение обратных засечек и выноса в натуру;

- расчет поверхностных площадей и объемов;

- определение значений недоступных высот.

Угловые скорости: 2", 3", 5", 7"

Объем внутренней памяти: 100 000 точек

Преимущества:

- Приборы серии имеют буквенно-цифровую клавиатуру

- Панели управления, имеют расширенный набор программных

приложений и различные вспомогательные опции.

- Возможность установки лазерного навигационного створоуказателя EGL (указывает направление перемещения отражателя относительно оптической оси зрительной трубы). Радиус видимости маячка = 150 м - это упрощает вынос в натуру [8].

Истоки появления.

Первые модели тахеометров появились в 1970 годах, что способствовало открытию новых возможностей в области кадастра и строительства. Первый полуэлектронный тахеометр вызвал восторг, так как в нем оптический теодолит оснащался светодальнометром. В последующем создали прибор, совмещавший в одном корпусе теодолит, дальномер и был оснащен панелью для ввода значений углов. Благодаря тому, что тахеометры выполняют очень точные измерения, это помогло значительно экономить время работы. В свою очередь современные модели оснащаются системой GPS [5]. Из чего следует сделать вывод, что появление тахеометра сделало этапы строительных работ более комфортными для человека, за счет своей точности и мобильности в использовании.

GPS (Global Positioning System) - это спутниковая система навигации, состоящая из работающих в единой сети 29 спутников, находящихся на 6 орбитах высотой около 17 000 км над поверхностью Земли. Создана и находится под управлением служб США [7].

Тахеометрическая съемка:

Тахеометрическая съемка - комбинированная съемка, в процессе которой одновременно определяют плановое и высотное положение точек, что позволяет сразу получать топографический план местности [1].

После получения технического задания, анализа изученной территории и определения системы координат можно начинать проводить работу на объекте. Начнем с обследование пунктов ОГС и составляем проект работ. На основе ПО будем проводить обработку результатов [2, 3].

Подготовка тахеометра в рабочее состояние:

- поверка и юстировка прибора;

- комплектование оборудования (исходя из длин линий, которые применяются для отражателя и вида работ);

-выбор файлов исходных данных и файлов для записи результатов измерений;

- с компьютера в файл исходных данных памяти тахеометра вводится каталог координат;

- отчистка старой информации с рабочих файлов [4, 11].

Применяемые в геодезии тахеометры имеют оптические системы, позволившие добиться сверх малых погрешностей [12].

В зависимости от допускаемой квадратической погрешности измерения горизонтального угла и расстояния тахеометры делятся на:

- Та2 и Та5 - тахеометры точные,

- Та20 - тахеометры технические.

Допускаемую среднюю квадратическую погрешность измерения расстояния одним приемом mD, мм, определяют по формуле:

mD = a + b 10Л-6 D,

где a - параметр, характеризующий составляющие средней квадратической погрешности измерения, не зависящие от расстояния, мм;

b - параметр, характеризующий составляющие средней квадратической погрешности измерения, зависящие от расстояния;

D - измеряемое расстояние, мм.

Прежде всего, для определения и предотвращения возможных угломерных погрешностей, следует произвести учет систематической погрешности по результатам поверки геодезического прибора. [6]

Еще один путь определения возможных угломерных погрешностей:

Построение математической модели - это процесс установления соответствия реальному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью, и исследование этой модели, позволяющее получать характеристики рассматриваемого реального объекта.

Таким образом, данное исследование показывает, что применение электронных тахеометров позволяет увеличить продуктивность, за короткие сроки выполнять больший объем работы и значительно облегчить работу, проводимую на стройке. Фирма Leica выпускает современные тахеометры, которые удобны в применении и понятны в использовании. Их практичность обусловлена простотой и достаточной точностью в измерениях. Из этого следует вывод, что применение электронных тахеометров при проведении геодезических работ может гарантировать достойный результат в конце поставленных задач.

Библиографический список

1.Гура Д.А. Разработка методов исследования электронных тахеометров в условиях производства для оценки и повышения точности измерения горизонтальных углов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Московский государственный университет геодезии и картографии. М., 2016.

2.Желтко Ч.Н., Гура Д.А., Шевченко Г.Г., Бердзенишвили С.Г. Экспериментальные исследования погрешностей измерений горизонтальных углов электронными тахеометрами // Метрология. 2014. № 2. С. 17-20.

3.Гура Д.А., Гура Т.А. Обзор инженерно-геодезических задач, решаемых с использованием современных электронных тахеометров // Науки о земле на современном этапе: материалы IV Международной научно-практической конференции. 2012. С. 110-113.

4.Рудик Е.А., Гура Д.А. Проведение топографической съемки с применением спутниковых систем и электронных тахеометров // Науки о земле на современном этапе: материалы IV Международной научно-практической конференции. 2012. С. 118-120.

5.Хлебодаров М.Ю. Современные технологии традиционной геодезии // Геопрофи. 2008. №3.

6.Гура Д.А., Аветисян Г.Г., Желтко С.Ч. Об исследованиях угломерных ошибок электронных тахеометров // Геодезия и картография. 2011. № 4. С. 16-18.

7.Ворошилов А.П. Спутниковые системы и электронные тахеометры в обеспечении строительных работ: учебное пособие. Челябинск, 2007.

8. Трубчанинов А.Д., Шахов А.В. Автоматизация решения геодезических задач: учебное пособие. Кемерово,

2004.

9. Учебная геодезическая практика: методические указания по организации и контролю учебной практики для студентов всех форм обучения направлений 120700 «Землеустройство и кадастры», 130500 «Нефтегазовое дело», 270800 «Строительство», 271101 «Строительство уникальных зданий и сооружений» / сост. Желтко Ч.Н., Бердзенишвили С.Г., Корелов С.Н. и др. Краснодар, 2013. Часть 3. Решение геодезических задач.

10. Геодезические работы при ведении кадастра: методические указания к практическим занятиям для студентов всех форм обучения специальности 120303 «Городской кадастр и направления» 120700.62 «Землеустройство и кадастры» / сост. Корелов С.Н., Гура Д.А., Шевченко Г.Г. и др. Краснодар, 2011.

11. Гура Д.А., Доценко А.Е. О необходимости выполнения геодезической съемки // Актуальные вопросы науки: материалы IX Международной научно-практической конференции. 2013. С. 204-205.

12. Денисенко В.В., Ляшенко П.А. Анализ методов компрессионных испытаний грунтов // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. 2015. № 2. С. 104-125. URL: http://ntk.kubstu.ru/file/337.

13. Абушенко С.С., Амиров Э.К., Гура Д.А., Аветисян Г.Г. Проблемы, возникающие при выполнении контрольно-исполнительной съемки // Науки о земле на современном этапе: материалы IV Международной научно-практической конференции. 2012. С. 107-109.

14. Желтко Ч.Н., Гура Д.А., Аветисян Г.Г. Измерения геометрии высоких стальных трёхгранных сооружений // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2010. № 6. С. 13-19.

15. Желтко Ч.Н., Шевченко Г.Г., Гура Д.А., Кузнецова А.А. Алгоритм определения координат при мониторинге сооружений с использованием поискового метода уравнивания // Наука. Техника. Технологии (политехнический вестник). 2013. № 3. С. 60-64.

АХМЕДОВА ДИНАРА РУСТАМОВНА - студент, Кубанский государственный технологический университет, Россия.