Тахеометр: це що таке, принцип роботи

Тахеометр - це прилад, що використовується в геодезії для швидкої і точної зйомки рельєфу якої-небудь ділянки. Як же він працює? Справа в тому, що конструкція приладу включає в себе теодоліт, светодальномер і електронний реєстратор даних, так що, незважаючи на компактні розміри, тахеометр - це відразу кілька геодезичних приладів в одному. Він здатний вимірювати вертикальні, горизонтальні дистанції і площі на відстані до п'яти тисяч кілометрів, при цьому похибка буде складати всього один сантиметр. Тахеометром можна вимірювати кути, але похибка, в залежності від класу за Гостом і типу від 2 до 20 градусів. Електронний тахеометр здатний приймати і передавати дані на віддалений комп'ютер.

Принцип роботи

Прообраз сучасного тахеометра - це полумеханический, полуэлектронный прилад, створений близько п'ятдесяти років тому. У таких апаратах були окремо встановлені теодоліт і светодальномер, а через якийсь час інженерам прийшло в голову об'єднати їх в одному корпусі і оснастити прилад спеціальною панеллю, яка дозволяла вводити значення кутів.

Перший повноцінний тахеометр був створений у Швеції. Відлік кутів змінився з оптичного на електронний, внаслідок чого з'явилася можливість автоматизації геодезичних робіт. На ринку електронні тахеометри з'явилися близько двадцяти п'яти років тому. Зараз їх виробництвом займаються швейцарські, японські і американські компанії. Принцип дії тахеометра заснований на одному з двох методів: фазовому і імпульсному. В основі першого лежить різниця фаз між повернутим і проецируемым променями, а другий, більш сучасний, розраховує час, за який промінь лазера проходить до відбивача і назад. Дистанція, на якій в безвідбивному режимі може працювати тахеометр, залежить від кольору поверхні, що відбиває промінь лазера. Світла і гладка поверхня здатна збільшити дистанцію роботи приладу в кілька разів (у порівнянні з матовими і темними поверхнями), проте вона все одно не буде більше 1200 метрів. У відбивному ж режимі лінійна дальність вимірювань повинна бути не менше п'яти кілометрів.

Типи тахеометрів

Всі моделі, присутні на сучасному ринку, по своєму застосуванню розділені на кілька типів. Технічні тахеометри - це бюджетні прилади, вони обладнані тільки відбивним далекоміром. Геодезичні вимірювання з допомогою такого апарату вимагають команди з двох чоловік: реечника і оператора тахеометра.

Будівельні тахеометри здатні вести як безотражательную, так і відбивну зйомку, тобто в них є безвідбивачевий далекомір. У конструкції пристроїв цього типу відсутня алідада.

Цілі і завдання

Інженерні тахеометри виконують найбільший спектр завдань. У них є фотокамера, застосовувана для проекції тривимірних моделей місцевості, кольоровий сенсорний дисплей, сучасне зручне і потужні процесори, слоти для карт пам'яті і портом USB. Сучасні інженерні тахеометри можуть підключатися до мережі Wi-Fi і Bluetooth. Крім цього, тахеометри поділяються на модульні і інтегровані. Модульні складаються з незалежних елементів (модулів), а в інтегрованих всі пристрої знаходяться під одним корпусом і об'єднані в цілісний механізм. Існує і ще один підрозділ: автоматизовані і моторизовані. Моделі першого типу оснащуються сервоприводом і системами, які можуть розпізнавати, захоплювати і відстежувати цілі, що, за фактом, робить їх роботизованими геодезичними комплексами. Пристрої другого типу оснащені сервоприводом, який може вести зйомку по декількох точках одночасно.

Класифікація

Існує класифікація за характеристиками зйомки. Кругові тахеометри відрізняє від інших циліндричний рівень на вертикальному крузі алидады і нитяною далекомір. Номограммные обчислюють перевищення і горизонтальні прокладання дистанцій за номограмою, яка різниться в трубі приладу під час спостережень, і по вертикальної рейки. Авторедукционные відрізняються тим, що в них горизонтальні прокладання та перевищення розраховуються далекоміром подвійного зображення по горизонтальній рейці. Внутрибазные тахеометри мають при собі базу, яка призначена для обчислення горизонтального прокладення, а перевищення обчислюються шляхом вимірювання вертикальних кутів. Електрооптичні тахеометри мають додатковий електронний прилад, який припускає автоматизацію зйомки.

Зручність в роботі

Якщо порівнювати процес роботи з теодолітом і з тахеометром, то це явна економія часу. При використання теодоліта фахівцю необхідно вести записи в журналі, а для тахеометра досить вести абрис, так як всю інформацію про дистанціях, кутах і номери пікетів апарат записує і зберігає в пам'яті, тому при зміні місцезнаходження тахеометра потрібно буде тільки ввести нову станцію і перший пікет. Після наведення на відбивач потрібно одне натискання, і нові розрахунки будуть отримані.

Електронний тахеометр може самостійно розрахувати горизонтальну дистанцію. На монітор пристрою виводиться або похиле відстань, перевищення і положення по горизонталі, або вертикальний і горизонтальний кути і похиле відстань. Висновок того чи іншого варіанта вибирається оператором вручну.

Як застосувати

Тахеометр - це незамінний пристрій для проведення виносу в натуру. Його необхідно встановити в точці, координати якої відомі, потім задати координати точки орієнтування або ввести дирекційний кут для орієнтування. Після цього можна виставити точку для виносу, для чого потрібно ввести відомі координати. Після цих операцій на екрані пристрою з'явиться кут повороту і дистанція, яку потрібно відміряти в заданому напрямку. Тахеометр допоможе оператору у вимірюванні висоти об'єкта і дистанції між точками, а також проводити виміри зі зміщенням. Таким чином, пристрій виконує всі завдання теодоліта.

В кар'єрах

Якщо геодезичні роботи виконуються в кар'єрі, можна скористатися зручною функцією отримання власних координат (проводиться шляхом зворотної засічки). Коли тахеометр встановлюється вперше, використовується світловідбиваюча плівка для обчислення координат декількох об'єктів, розташованих по краях кар'єра. Після закінчення робіт пристрій встановлюється вдруге, і, користуючись зворотного зарубкою, проводять розрахунок координат точки установки і зйомку кар'єра. Програмне забезпечення, отримуючи ці дані, допомагає швидко отримати картину всіх робіт, виконаних в кар'єрі, видаючи оператору схеми по квадратах з їх загальним описом.
Електронний тахеометр використовується для польових робіт. Ніякі погодні умови, в тому числі пил, дощ, сніг і перепади температур, не шкодять приладу. У всіх виробників є і окрема лінійка пристроїв, призначених для експлуатації в особливо жорстких умовах при низьких температурах, однак вибирати їх варто, тільки якщо така робота дійсно передбачається.

Виробники

Є кілька відомих своєю якістю світових виробників електронних тахеометрів. Sokkia Topcon - японська компанія, що представляє однойменні бренди. Апарати цього виробника користуються популярністю вже більше ста років, пристрої відомі своєю незмінною якістю і високою точністю. Втім, це для японських виробників вже увійшло в традицію. Тахеометри Leica Geosystems від однойменної швейцарської компанії, раніше відомої в фототехніці з брендом Leica, присутні на ринку з 1990 року. Вона була утворена шляхом злиття декількох компаній, після чого стало проводитися тільки геодезичне обладнання. Тахеометри цієї марки широко використовуються в наземної та супутникової геодезії. Ще одна швейцарська компанія - GeoMax, складає конкуренцію колегам з Leica, особливо якщо справа стосується європейського ринку. Вона існує з тих же років, і так само відрізняється високою точністю вимірювань і винятковою якістю. Тахеометри Trimble Navigation виробляються в США. Компанія існує з 1978 року, в той час фірма займалася виробництвом навігаційних пристроїв для потреб морського судноплавства. Біля двадцяти п'яти років тому компанія почала розробку та виробництво GPS-навігаторів, адже якраз у той час почалося бурхливий розвиток космічного позиціонування. У 2003 році, після покупки бренду Nikon, компанія зайнялася виробництвом цілого ряду геодезичного обладнання. Тахеометри Nikon широко представлені на російському ринку.

Чи виправдана ціна?

Верхній і нижній цінові сегменти тахеометрів розділені величезними сумами в кілька сотень тисяч рублів. Автоматизовані геодезичні прилади можуть налякати своєю складністю, до того ж вони вимагають наявності у фахівця відповідних знань і навичок - одного прочитання інструкції до тахеометра може бути недостатньо. Їх ціна теж може налякати. Багато хто, особливо це стосується невеликих фірм, які не зможуть собі дозволити роботизований тахеометр. Однак якщо розглядати питання з точки зору польового геодезиста, то різниця між приладом, оснащеним сервомотором, і автоматичним тахеомером очевидна. Основну частину часу в польовий геодезичної роботі займає багаторазове наведення і фокусування тахеометра (якщо він не оснащений сервомотором і автоматичний системою стеження). Через кілька годин нарядженою роботи навіть в хороших погодних умовах оператор відчуває втому, внаслідок чого знижується його сосредоточнность, що може призвести до зниження точності вимірювань. Напівавтоматичний тахеометр істотно полегшує фізичні навантаження фахівця, адже він самостійно відстежує зміну розташування відбивача і легко виконує наводку, незалежно від погодних умов. До всього іншого одержувані з тахеометра дані вже не так сильно залежать від людського фактору і стають більш точними: автоматичні тахеометри не помиляються і не втомлюються. На кожен пікет їм потрібно не більше чотирьох секунд. Наприклад, високоточний інженерний тахеометр Leica TS30 виконує до п'яти тисяч вимірів за одну секунду. Середня вартість цього пристрою складає близько двох з половиною мільйонів рублів.

Цінові категорії

Бюджетні електронні тахеометри забезпечені набором функцій, необхідних для проведення розрахунків на будівельних майданчиках, однак для складних інженерних розрахунків їх недостатньо. В цій ціновій категорії присутні деякі моделі Nikon, наприклад DTM-322 з середнім цінником в 160 тисяч рублів. Наступна цінова категорія вже включає в себе інженерні тахеометри. Вимірювання мають набагато більш високу точність, більше час автономної роботи, зв'язок по Bluetooth, слот під карти пам'яті, USB-порт. Дальність вимірювань у відбивному режимі - 5000 метрів, а середня ціна на моделі цієї категорії становить 700 тисяч рублів.

Висновок

Геодезичне обладнання - це сфера, де немає місця неякісним і неточним приладів. Насправді в одній ціновій категорії серед виробників різниця в пристроях несуттєва, тому якщо завдання полягає в економії, потрібно вибирати виходячи з власних потреб. Досвідчений постачальник допоможе підібрати модель, що ідеально підходить для виконання тих або інших задач, особливо якщо це стосується наявності в тахеометрі необхідного програмного забезпечення.