Тахеометр — самый узнаваемый инструмент геодезиста

Содержание:

1. Что такое тахеометр?
2. История появления тахеометров
3. Сферы применения
4. Производители современных тахеометров
5. Конструкция тахеометра
6. Классификация тахеометров
7. Принцип работы тахеометра
8. Порядок проведения измерений тахеометром
9. От чего зависит стоимость тахеометра?
10. Так какой же тахеометр выбрать?
11. Советы по работе с тахеометром

Кого мы представляем, когда слышим о профессии геодезиста? Пожалуй, чаще всего в голове возникает такая картина — человек c напоминающим камеру прибором на треноге. Таких людей мы встречаем на стройке, вдоль дорог, в городской черте, объясняя суть их работы двумя словами — «что-то измеряют».

Есть и те кто думает, что эти люди снимают фильм или фиксируют нарушения автомобилями допустимой скорости движения. Профессионалы в области геодезии с легкостью объяснят вам, что у современных тахеометров существует множество функций, в том числе возможность фото-видео фиксации — чем не кино? А если серьезно, попытаемся рассказать об с этом сложном высокоточном приборе максимально доступным языком. Называется он тахеометр.

Что такое тахеометр?

Помимо задач топографии и геодезии тахеометр активно применяется:

• в строительстве;
• горном деле;
• мониторинге сооружений;
• дорожных работах;
• прикладных задачах, таких как фиксация взаимного положения ТС при ДТП;
• на спортивных соревнованиях, для точного измерения длинны прыжка атлетов;
научных исследований;
• в археологии и архитектуре и для решения многих других задач.

Несмотря на свою компактность, тахеометр сочетает в себе функции сразу нескольких приборов — теодолита, светодальномера и компьютера.

Возможности современных электронных тахеометров действительно можно назвать практически безграничными — от высокоточных измерений до приема и передачи данных по беспроводной связи на удаленный компьютер и  обработки больших объемов информации. 

История появления тахеометров

По историческим меркам, можно сказать, что тахеометры появились буквально вчера — в 70-х годах XX века, то есть около пятидесяти лет назад. Но так как в основе тахеометра лежит теодолит — оптико-механическое устройство для определения горизонтальных, вертикальных углов и расстояния  — мы можем говорить о том, что предпосылки появления тахеометров сложились уже при первом упоминании теодолита в учебнике по геодезии Леонарда Диггеса (1571 г).

Первые тахеометры отдаленно напоминали современные, это были приборы, представляющие собой теодолит со светодальномером. В едином корпусе электронного тахеометра эти приборы были размещены после того как появились светодальномеры компактных размеров. Стоит отметить, что и сегодня в сложных условиях геодезисты все еще применяют оптические приборы.

На тот момент шведы совершили прорыв в производстве геодезического оборудования. На смену оптической системе отсчета углов пришла электронная. Принцип работы был следующий: полученные данные поступали в процессор, проводились вычисления, а на индикаторе отображались готовые величины. Вслед за шведской фирмой Geodimetr на рынке стали появляться сегодняшние лидеры — марки Sokkia, Topcon, Nikon, производимые в Японии, швейцарская Leica и другие.

Сферы применения

Как уже отмечалось, главная область применения тахеометра — геодезия. И до появления GNSS и лазерных сканеров тахеометр являлся самым высокоэффективным прибором для крупномасштабных съемок. Но геодезия, как известно, наука, которая применяется во многих сферах человеческой деятельности.

Одной из самых сопряженных с геодезией отраслей является строительство. При чем, совершенно не важно — что мы собираемся строить — стадион, дорогу, мост, платину, дом — первый специалист на любой строй-площадке — геодезист. Он составляет план местности предполагаемого участка строительства. Он разбивает строительную сетку. Он сопровождает все этапы строительства, начиная от разбивки осей будущего сооружения или объекта, заканчивая исполнительной съемкой — контролем построенного объекта. 

Производители современных тахеометров

На текущий момент в числе лидеров по производству современных электронных тахеометров американские, японские, швейцарские, а также китайские бренды.

Расскажем о некоторых моделях наиболее популярных марок подробнее.

Leica TS10. Инженерный тахеометр для выполнения задач с полным погружением в мир 3D, в тахеометре используется инновационное программное обеспечение Leica Captivate.

Leica TS07. Воплощает в себе самые передовые в индустрии технологии, позволяющие получить качественные и надежные измерения в максимально сжатые сроки. Впервые в мире компания Leica Geosystems AG разработала технологию Autoheight, доступную только пользователям тахеометров Leica нового поколения FlexLine. 

Topcon GM 102. Инновационные решения японской корпорации Topcon реализованы в электронных тахеометрах серии GM. Технологичные и универсальные тахеометры оснащены мощным и точным дальномером, способным измерять расстояние на 1000 м в без отражательном режиме с точностью 2мм + 2 ppm, при этом точность измерения расстояния по призме составляет всего 1.5мм + 2ppm.

EFT TS1 —  технический тахеометр от российской компании EFT GROUP. Обладая угловой точностью 2’’ и диапазоном рабочих температур от -30 до +60 С, прибор отлично подойдет для решения большинства прикладных задач. Производитель постоянно работает над улучшением внутреннего ПО устройства и данный прибор уже заслужил доверие и любовь многих профессионалов. 

Конструкция тахеометра

«Разберем» тахеометр на части. Что мы увидим?

Во-первых, это платформа прибора — трехопорный регулируемый трегер с надежной фиксацией. Данная деталь нужна во-первых, чтобы выставить прибор горизонтально, а во-вторых, чтобы минимизировать колебания, соответственно уменьшить погрешность при измерениях.

Идем дальше. Подвижный сегмент состоит из:

• алидады;
• контрольно-измерительных систем (лимбов горизонтального и вертикального кругов); 
• зрительной трубы, включающей лазерный (импульсного, фазового или комбинированного) дальномер;
• контрольно-управляющей части с дисплеем и клавиатурой;
• центрира (оптического или лазерного);
• средств связи (проводных и беспроводных);
• аккумуляторных источников питания; 
• наводящих и закрепительных винтов.

В комплект прибора, как правило, входят элементы питания и зарядное устройство, а также защищенный транспортировочный кейс. Также в комплект могут входить веха с призмой (отражателем). 

Что касается интерфейса электронного тахеометра, ввод данных может производиться при помощи клавиатуры, либо сенсорного сенсорного экрана.  

Периодичность поверки (подтверждения заявленных производителем точностных характеристик) для электронных тахеометров равна 1 году. Другими словами, прибор должен быть внесенным в ГРСИ РФ и действующую поверку. Лишь в данном случае результаты измерений будут официально подтвержденными.

Классификация тахеометров

От устройства перейдем к видам тахеометров. Помимо различий в точности определения углов и дальности измерения расстояний, существуют и другие критерии, по которым можно классифицировать тахеометры.

По сфере использования:

• технические тахеометры с базовым набором опций, подойдут для решения стандартных геодезических задач: развития и сгущения геодезической сети, тахеометрической съемки, разбивки, простых задач координатной геометрии; 
• инженерные тахометры — это тахеометры с расширенным функционалом, необходимым для более сложных задач. Встроенное программное обеспечение позволяет работать на чертежах CAD, в том числе в 3D прямо в поле.

В зависимости от наличия дополнительного функционала  существуют:

• роботизированные тахеометры, оснащенные сервоприводами, системами слежения и захвата цели. Для работы с данным типом приборов не требуется помощника, т.к. инструмент сам будет осуществлять наведение на цель. Однако оператору для удаленного управления прибором необходим контроллер со специализированным ПО. 

  Возможно использование роботизированных тахеометров и полностью исключающее оператора. Например, для мониторинговых работ. Прибор устанавливается на специально оборудованную площадку, и производит периодические измерения на закрепленные цели по заранее введенному заданию.   

• сканирующие тахеометры, осуществляющие автоматически измерения в заданной площади с заданной плотностью. Такие приборы широко применяются для архитектурных работ, но при этом сохраняют полный функционал инженерного тахеометра и могут использоваться для всего спектра геодезических задач.

Принцип работы тахеометра

Поскольку в тахеометрах используется лазерный дальномер, точность измерения расстояний зависит от многих факторов, включая качество оптики, величины лазерного пучка, его мощности, соосности оси дальномера с визирной осью и др.

Существуют две основные технологии измерения: фазовая и импульсная.

Фазовый метод используется в стандартных моделях тахеометров, он основан на измерении разности фаз между двумя световыми лучами: излучаемым и отраженным от цели. Точность этого метода составляет до 1 мм на расстоянии 1 км.

Импульсный метод основан на измерении времени прохождения сигнала от момента излучения до его приема от отраженной поверхности. Этот метод обеспечивает точность до 0,5 мм на расстоянии до 5 км. Импульсные дальномеры сложны в производстве, поэтому встретить тахеометры, оснащенные ими практически невозможно.

Режимы работы тахеометра следующие:

1. Отражательный (призменный) режим. Позволяет производить замеры на расстояние до 5 километров, а в некоторых случаях и более. Для работы в этом режиме на объект, до которого измеряется расстояние, устанавливается призма – отражатель.
2. Безотражательный. Производит замеры до произвольной плоскости на расстояние до 2 километров. Данный режим позволяет измерять расстояние до объектов без использования отражающей призмы, но подвержен зависимости от внешних факторов — таких как отражающая способность поверхности, на которую производится измерение и освещенности.

На некоторых моделях тахеометров доступны также дополнительные опции, они могут включать:

• створоуказатель, облегчающий работу при выполнении разбивочных работ;
• фотокамеру, позволяющую осуществлять разбивочные работы в режиме дополненной реальности (AR);
• возможность удаленного управления прибором при помощи беспроводной связи Bluetooth или Wi-Fi;
• автоматическое измерение высоты прибора при помощи интегрированного дальномера;
• возможность установки GNSS-приемника геодезического класса для быстрого определения местоположения тахеометра;
• отслеживание и автоматическое наведение на цель (у роботизированных тахеометров);
• сохранение измерений и передачу результатов при помощи беспроводных протоколов и многое другое.

Порядок проведения измерений тахеометром

1. Процесс измерения углов и расстояний начинается с приведения прибора в рабочее положение (горизонтирование и центрирование). Далее необходимо задать направление нулевого значения горизонтального круга, от которого будет производиться отчет. Оно может выбираться произвольно в отдельных случаях, но при проложении тахеометрических ходов, как правило ГК=0 устанавливается на исходную точку, координаты которой известны (репер). 
2. Далее производится измерение минимум на два репера, после чего измерение производится на следующую станцию — на местности закрепляется точка следующей установки штатива. 
3. После перестановки прибора на следующую станцию необходимо произвести измерение на предыдущую и на следующую. На последней станции производится замыкание хода – измерение на пару реперов. 
4. На каждой станции необходимо измерять не только предыдущие и следующие станции, но также и высоту инструмента, занося ее в память прибора. Съемка ситуации (набор пикетажа) производится со подходящих станций. То есть для производства измерений должна быть прямая видимость между прибором и измеряемым объектом. В этом состоит основное отличие классических методов, к которым относится тахеометрия от спутниковых. 

В современных тахеометрах множество базовых настроек — от настроек угловых и линейных измерений до уровня подсветки. 

К примеру, в электронном тахеометре EFT TS 1, в зависимости от выполняемой задачи и условий, при которых производятся измерения, вы можете изменять следующие настройки:

• Уровень подсветки дисплея, клавиш, автоматическое включение подсветки сетки нитей. Данные функции пригодятся для работы в условиях плохой освещенности. Также в EFT TS1 есть звуковой сектор, позволяющий отсекать углы в 90 градусов, он будет удобен в том случае, когда при выполнении работ вы не видите дисплей.
• Настройки угловых и линейных измерений. Здесь есть возможность изменить углы при горизонтальном круге – право и лево, выполнить настройку вертикальных углов, выбрав вариант отсчета от вертикального угла (горизонт 0, зенит, вертикальный угол 90), а также изменить единицы угловых отчетов.
• Настройку управления кодом. Два варианта — код может оставаться постоянным, пока мы не поменяем его вручную, либо он может сбрасываться автоматически после записи точки.
• Единицы измерения расстояния, в которых выполняется работа – это метрическая и футовая система
• Единицы измерения температуры, давления и еще множество полезных функций: автоотключение, выбор активного порта, типа координат, языка интерфейса прибора.

От чего зависит стоимость тахеометра?

Почему так дорого? Это первый вопрос обывателя, узнавшего цену на самый технологичный электронный тахеометр. Разброс цен значительный. Между самым дорогим и самым бюджетным тахеометром разница в несколько миллионов рублей. Давайте разбираться!

Самыми дорогими являются высокоточные (точность измерения углов — 0,5’’) роботизированные приборы с функцией сканирования, которые  пугают не только своей стоимостью, но и сложностью. Помимо наличия сервоприводов и сложного программного обеспечения, такие приборы еще и очень сложно изготовить.

Преимуществ у самых дорогих моделей, оснащенных сервомоторами, полуавтоматических приборов с системой слежения и автоматических, управляемых дистанционно, по сравнению с моделями из нижнего ценового сегмента достаточно много:

• Экономия времени и сил: многократные наведения и фокусировка тахеометра без сервомотора и автоматической следящей системы не лучшим образом влияют на точность измерений. Особенно, если геодезические изыскания выполняются в полевых условиях в плохую погоду. 
• Еще одно преимущество — возможность работать без напарника, перемещающего отражатель.

Но важно понимать, что в первую очередь нужно определить цели и задачи, под которые подбирается прибор. Для стандартных инженерных задач функционал многомиллионного робота окажется избыточен, а скорость его окупаемости снижена за счет невысокой стоимости стандартных геодезических работ. При этом в случае поломки или кражи владение многомиллионным устройством сулит большие убытки.

Бюджетные же технические тахеометры могут обладать высокой точность (2’’), благодаря которой с лихвой перекрывают большинство стандартных геодезических работ. Однако, работу по высокоточному мониторингу таким устройством не выполнить.

Так какой же тахеометр выбрать?

Изучая линейку моделей электронных тахеометров, и  принимая решение о покупке, важно не ошибиться не только в назначении прибора, но и в выборе производителя. 

В первую очередь стоит обратить внимание на:

• опыт;
• наличие и периодичность выпуска обновлений ПО;
• наличия технической поддержки и сервиных центров производителя.  

Отвечая прямо на вопрос «Какой тахеометр выбрать?», рекомендуем обратить внимание на оптимальную модель для выполнения большинства задач — высокоточный и одновременно доступный прибор от EFT GROUP, электронный тахеометр EFT TS1. Он сочетает в себе лучший комплект опций за разумные деньги.

Купить тахеометр TS1 можно за 250 000 рублей*, взамен вы получаете легкость управления и оптимальный набор технических характеристик:

1. Прибор оснащен двухсторонней информативной панелью управления с цветным дисплеем и расширенной клавиатурой.
2. Подсветка сетки нитей, дисплея и клавиатуры позволяет применять EFT TS1 даже при низком уровне внешнего освещения.
3. Продуманная эргономика клавиатуры обеспечивает быстрый переход к пунктам меню с помощью цифровых клавиш и безошибочный ввод данных, исключая двойные нажатия кнопки при работе в перчатках.
4. Bluetooth подключение позволяет установить беспроводное соединение для управления тахеометром данных, значительно облегчая взаимодействие с прибором.
5. EFT ТS1 создан для работы в условиях сурового российского климата. Прибор обладает широким диапазоном рабочих температур от -30°С до +60°С.

Советы по работе с тахеометром

Если вы уже определились с выбором тахеометра и стоите на пороге его приобретения, позвольте нам дать несколько полезных рекомендаций по обращению с прибором:

• Всегда выполняйте стандартные поверки перед началом работ.
• Никогда не оставляйте открытым или не запертым кейс (даже, когда в нем нет прибора).
• Всегда вынимайте прибор из кейса, после полевых измерений, чтобы не допускать конденсации влаги. Если на приборе есть капли, протрите его салфеткой.
• Всегда придерживайте тахеометр за рукоятку во время установки и снятия его со штатива.
• Всегда ослабляйте закрепительные винты, когда убираете прибор в кейс.
• На лазерный луч могут повлиять внешние условия, причем не только погодные: листва, транспорт, кабели и пр. В спорной ситуации рекомендуется выполнять несколько измерений с разных станций.
• Не наводите лазерный дальномер на людей и животных.