Министерство науки и высшего образования РФ

Самарский колледж строительства и предпринимательства (филиал)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования

«Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»

Методическая разработка

«Современные геодезические приборы»

для студентов специальности

 08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

Самара, 2023

Утверждена

Зам. директора по УВР

_________________

«___»_________2023 г.

Разработчик:

Заборникова Ирина Валерьевна - преподаватель высшей квалификационной категории Самарского колледжа строительства и предпринимательства (филиала) ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ»

Содержание

Электронные тахеометры

Электронный тахеометр представляет собой кодовый теодолит с дальномером и мини-ЭВМ. Электронный тахеометр обеспечивает цифровую индикацию измеряемых величин: горизонтальных и вертикальных углов, наклонных расстояний, горизонтальных расстояний, превышений, отметок, высот, приращений координат, координат, вывод результатов на дисплей и автоматическую обработку результатов измерений по заложенным в мини ЭВМ программам. Увеличение числа программ расширяет диапазон работы прибора и область его применения, повышает оперативность и безошибочность работы. Основными производителями электронных тахеометров являются Sokkia, Topcon, Nikon, Pentax (Япония), Leica (Швейцария), Spectra Precision (Швеция/Германия).

Современные тахеометры, предлагаемые потребителю, сильно разнятся по количеству функций, что позволяет выбирать приборы, наиболее подходящие для тех или иных видов работ. Точность современных тахеометров, как правило, не ниже 5-6˝, иногда заявляемая производителями точность менее 1˝, как правило, не достижима в реальных условиях из-за влияния внешней среды и различных ошибок (центрирования, редуцирования и т.д.).

Основным неудобством является, как правило, маленькая клавиатура с небольшим набором клавиш, каждая из которых выполняет несколько функций. Однако в последнее время появились модели с активным экраном, позволяющим управлять тахеометром без клавиатуры.

При создании обоснования тахеометрических съёмок при помощи электронных тахеометров расстояния между точками могут быть значительно увеличены. Это связано с возможностью определять значительные расстояния с малой погрешностью, а также с высокой точностью измерения горизонтальных и вертикальных углов. При работе на каждой точке выполняют следующие операции:

• центрируют тахеометр,
• при помощи цилиндрического уровня приводят прибор в рабочее положение,
• устанавливают опорное вертикальное направление (ориентируя прибор на одну и ту же точку при двух положениях круга, нажимая кнопки «Z» и «Отсчёт»),
• устанавливают опорное горизонтальное направление (ориентируют прибор, при двух положениях круга нажимая кнопки «β» и «Отсчёт»),
• вводят в память тахеометра высоту съёмочной точки, плановые координаты точки, дирекционный угол опорного направления, температуру и давление,
• высоту отражателя телескопической вехи.

Электронный тахеометр Sokkia SET2X.

Новая серия электронных тахеометров SET X демонстрирует приверженность Sokkia традициям революционных инноваций. В этих инструментах нашла свое воплощение улучшенная технология безотражательных измерений REDtech EX, благодаря которой измерения без отражателя теперь выполняются в диапазоне расстояний от 0,3 до 500 метров. 

SOKKIA SET630RK3-33

Тахеометры серии 30RK снабжены алфавитно-цифровой клавиатурой с подсветкой каждой клавиши, можно также использовать беспроводную клавиатуру SF14, имеющую 37 клавиш. Электронные тахеометры имеют дальномер RED- techII, могут измерять расстояния свыше 200 метров. Тахеометр имеет лазерный целеуказатель, пятно которого может быть наведено на цель без использования зрительной трубы даже в условиях недостаточной освещенности.

Стандартный комплект: электронный тахеометр, 2 аккумулятора, зарядное устройство, юстировочные шпильки, руководство пользователя на русском языке, футляр с плечевыми ремнями, программа MapSuite + (модуль Foundation).

Роботизированный тахеометр Topcon GT-1003

Новый электронный тахеометр отличают сверхбыстрые сервомоторы, которые позволяют достичь угловой скорости вращения прибора до 180° за секунду. Это самая высокая скорость вращения в мире среди приборов аналогичного класса. Не важно, как быстро перемещается геодезист с вехой и призмой - слежение за призмой стало еще надежнее. Новые сервомоторы с технологией UltraSonic быстрее, чем у остальных приборов на рынке и обеспечивают плавное, уверенное и точное слежение за призмой.

Безотражательный дальномер роботизированных тахеометров серии GT может измерять расстояния до 1000 метров, что расширяет сферу применения этих приборов.

Для упрощения работы и ускорения обмена данными тахеометры Topcon серии GT могут напрямую обмениваться данными с такими общеизвестными приложениями, как Autodesk® AutoCAD Civil 3D и Bentley MicroStation.

Однопризменный отражатель APS12-MAR3 с визирной маркой

Мини-призма SOKKIA APS12-MAR3 содержит в комплекте веху, а также удобный штатив с поворотным механизмом крепления. Это позволяет осуществлять работы с электронными тахеометрами без помощника.

Отражатель LEICA GPR121

Отражатель Leica GPR121 вмонтирован в прочный металлический держатель и обладает съемной маркой в виде металлической пластины. Отражатель имеет круглую форму и оснащен антибликовым покрытием.

Прибор позволяет производить измерения на дистанции до 3500 м, обеспечивает точность измерений в плохую погоду.

Минипризма RGK HDMINI

Подвижная минипризма для тахеометров RGK HDMINI103T с держателем, уровнем и минивехой в комплекте с возможностью вертикального перемещения по вешке для установки на веху или трегер. Позволяет проводить измерения под острымы углами.

Электронные и оптические теодолиты

Теодолит — это геодезический прибор, который измеряет углы при геодезических, топографических и маркшейдерских съёмках. Основной рабочей мерой в приборе являются лимбы с градусными и минутными делениями.

Конструкция включает корпус с технологическими узлами, зрительную трубу, систему наведения, отвес (оптический центрир) и штатив.

Точное наведение и определение параметров расположения производится с помощью зрительной трубы. Градус ее наклона отображается на специальной шкале. Винты корректируют положение трубы.

Теодолиты могут быть на простые и повторительные. В простых алидада зафиксирована по отношению к вертикальной оси, в повторительных — лимб и алидада могут вращаться либо вместе, либо независимо друг от друга.  

Различия между теодолитами

Существует пять различных типов теодолитов. Согласно ГОСТ 10529-96 это: высокоточные (Т1, ОТ-02 и Т05), точные (Т 2 и Т5) и технические теодолиты (Т15 и Т30). Цифра впереди названия, обозначает поколение прибора, числа после буквы Т — это среднеквадратичная допустимая погрешность измерений горизонтального угла. Встречаются названия с буквами на конце — это: М (маркшейдерские теодолиты, которые используются в шахтах и тоннелях), К (компенсаторные), П (телескоп прямого, не перевернутого изображения), А (с автоколлимацией — делает лучи света параллельными и подсвечивает сетку окуляра) и Э — электронный теодолит (расчеты производит компьютер, а расстояние до объекта определяется с помощью лазерного дальномера).

Существуют и специализированные теодолиты: фото- (для угловой привязки объектов) и кинотеодолиты (определение размеров или высоты полета летящего объекта), гироскопические (определяют направление географического меридиана), кодовые (имеют цифровой преобразователь величины угла в код, с последующим выводом сигнала на компьютер), лазерные и т.д.

Электронный теодолит VEGA TEO 5B

Электронные теодолиты предназначены для измерения вертикальных и горизонтальных углов и широко применяются в строительстве. При использовании электронных теодолитов исключаются ошибки снятия отсчета – значения углов выводятся автоматически на дисплей, расположенный на каждой стороне прибора.

Электронный теодолит RGK T-02

Электронный теодолит RGK T-02 обладает 2-секундной точностью угловых измерений, что делает этот инструмент пригодным для решения самых различных задач в области геодезии, строительства, землеустройства, кадастра, лесомелиорации и многих других.

30-тикратное увеличение зрительной трубы в совокупности с надежнейшей системой отсчета горизонтальных и вертикальных углов обеспечивает высокую точность и стабильность получаемых результатов.

Оптический теодолит 4Т 30П

Комплект теодолит RGK T-20 (оптический отвес) штатив рейка

Цифровые нивелиры

Отличием цифровых нивелиров от обычных оптических является наличие электронного устройства, снимающего отсчёты по рейке со специальным штрих-кодом. Современные цифровые нивелиры могут быть использованы при нивелировании любой точности. При нивелировании II класса используют кодовые рейки с инварной полосой. Нивелирование производят в прямом и обратном направлениях. При нивелировании в прямом направлении порядок наблюдений на станции следующий.

На нечётной станции: первый приём – отсчёт по задней рейке, отсчёт по передней; второй приём – отсчёт по передней, отсчёт по задней. На чётной станции: первый приём – отсчёт по передней рейке, отсчёт по задней; второй – отсчёт по задней, отсчёт по передней. Между 1-м и 2-м приемами измерений рекомендуется изменять горизонт прибора на высоту не менее 3 см. 

Цифровой нивелир, также как и оптический, предназначен для вычисления превышений. Только делает он это быстрее и проще. Они достаточно широко применяются, прежде всего, при наблюдении за осадкой зданий и сооружений, при строительстве сложных в инженерном отношении объектов.

Цифровой нивелир значительно упрощает весь процесс нивелирования. Если в случае с оптическими нивелирами, оператор прибора должен снимать отсчеты по рейке, производить некоторые вычисления для получения превышения, то с цифровым нивелиром этого делать не надо. Геодезисту достаточно навестись на рейку и нажать кнопку, после чего цифровой нивелир возьмет отсчет по реке и измерит расстояние до нее.

Цифровой нивелир имеет устройство автоматической регистрации измерений по рейке и процессор для дальнейшей обработки всех результатов нивелирования. Во время измерений, прибор измеряет расстояние до рейки и превышение между точками. Это позволяет исключить два основных типов ошибок: ошибку наблюдения при взятии (снятии) отсчета и самую главную ошибку измерений расстояния. Точность прибора колеблется от 0,3 – 1,3 мм на 1 км двойного хода. Чем выше точность нивелира, тем выше его стоимость.

Цифровой (электронный) нивелир SOKKIA SDL30.

По сравнению с нивелирами, работающими с ручной фокусировкой, SDL1X на 40 % сокращает время, затрачиваемое на проведение измерений! Дистанционный пульт управления помогает избегать ошибок при касании.

Для выполнения измерения цифровому нивелиру Trimble DiNi требуется всего лишь 30-сантиметровый сегмент штрих-кодовой рейки – наименьшая величина в отрасли.

Комплект оптический нивелир RGK C-32, штатив, рейка

Телескопическая рейка нивелирная из алюминия

 Количество секций - 3 шт. Длина - 3 м. Комплектация: уровень и чехол.

Приборы вертикального проектирования

В настоящее время используются как оптические, так и лазерные приборы вертикального проектирования. Наиболее распространённым оптическим прибором является FG-L100 – современный аналог выпускавшегося фирмой «Карл Цейсс» прибора PZL. Тщательно отцентрированный, он позволяет осуществлять передачу точек на монтажный горизонт с погрешностью 1 мм на 100 м. Его характеристики: увеличение зрительной трубы – 31,5˟, диапазон работы компенсатора - ±10˝, предел фокусирования оптического центрира – 0,5 м, точность центрирования на высоту 1,5 м – 0,5 мм, цена деления цилиндрического уровня – 10˝, угол поля зрения – 1,3°. Для сравнения: лазерный прибор вертикального проектирования LV1 фирмы Sokkia даёт погрешность 2,5 мм на 100 м. Его характеристики: длина волны лазера 635 нм; класс лазера -2 (IEC 82501 1993), II (CFR21); диаметр лазерного пятна на расстоянии 100м (в зенит) – 7 мм; диаметр лазерного пятна на расстоянии 5м (в надир) – 2 мм; диапазон работы компенсатора – ±10˝; предел измерений в зенит – 100 м; предел измерений в надир – 5 м; точность установки отвесной линии в зенит - ±5˝; точность установки отвесной линии в надир - ±1˝.

Прибор вертикального проектирования LV1.

Прибор вертикального проектирования FG-L100.

Лазерные дальномеры

Повсеместное применение получили лазерные рулетки, привлекательные простотой использования, доступной ценой и высокой точностью. Большинство из них отличаются только дальностью измерений (с отражателем или без) и наличием некоторых дополнительных опций – например, датчика угла наклона или интерфейса. В качестве стандартной лазерной рулетки можно привести пример DISTO D3 или D5 фирмы Leica. Их точность - ±1 мм, дальность измерения – от 0,05 до 100 м (у D5 – до 200 м), память на 20 измерений, датчик угла наклона.

Лазерный дальномер DISTO D3 (габариты 125x45x24 мм).

Лазерный дальномер DISTO D5 (габариты 143.5x55x30 мм)

Лазерные сканирующие системы

Не так давно появившиеся лазерные сканирующие системы произвели подлинный переворот в процессе геодезических измерений. Главные достоинства наземного лазерного сканирования – высокая скорость и низкие трудозатраты. Достаточно сказать, что при реконструкции Манежа в г. Москва после пожара все внутренние обмеры были произведены за один рабочий день с двух постановок прибора. Принцип, положенный в основу лазерного сканирования, заключается в определении пространственных координат точек местности. Он реализуется измерением расстояний до точек местности с помощью лазерного безотражательного дальномера.

Луч лазера проходит через некоторые определённые точки, называемые узлами сканирующей матрицы. Определяется расстояние до точки по данному направлению и определяется её координата в условной системе координат сканера. Измерения производятся с очень большой скоростью – до нескольких тысяч точек в секунду. В результате измерений формируется набор точек с вычисленными координатами – облако точек, или скан. Несколько различных сканов требуют «сшивки», которую осуществляют, размещая на снимаемом объекте мишени, координаты которых определяются во внешней (например, местной) системе координат, и которые попадают одновременно в соседние сканы. Для перерасчёта координат точек из внутренней во внешнюю требуется наличие как минимум трёх мишеней с известными координатами.

Учитывая весьма высокую стоимость оборудования, основным в работе с лазерными сканерами является тщательное планирование работ, позволяющее избежать простоя дорогостоящего оборудования. Так, при рекогносцировке необходимо определить места стояния прибора, стремясь свести их количество к минимуму, составить схему расположения мишеней.

Одной из последних моделей лазерных сканеров является Topcon GLS-1000. Это импульсный лазерный сканер, созданный для автономной работы (он не требует использования компьютера, внешних аккумуляторов и проводов). Измеряемое расстояние – до 330 м (при отражающей способности цели 90%), точность измерения расстояний – 4 мм/ 150м, угловая точность – 6˝, скорость сканирования – 3000 точек в секунду, плотность сканирования – 1 мм между точками на 100 м.

Лазерный сканер Topcon GLS-1000

Лазерный сканер GeoMax Zoom 300 

Лазерный сканер GeoMax Zoom 300 используется для сбора пространственных данных об участке местности или конкретном объекте. На основе собранных облаков точек с трехмерными координатами строятся цифровые модели, пригодные к дальнейшей обработке и использованию в проектировании. Сканер подходит для сбора данных при BIM-проектировании. В BIM-моделях отображаются трехмерные чертежи всех частей зданий и их инженерные коммуникации, что упрощает обслуживание любых сооружений.

Беспилотные летательные аппараты

Дроны решают широкий спектр задач картографии и аэрофотосъёмки оперативно, с минимальными временными и финансовыми затратами.

Разнообразие задач: создавайте ортофотопланы, карты рельефа и модели сооружений при помощи одного БПЛА, сопровождайте работы на всех этапах, анализируйте и сопоставляйте полученную информацию, используя специализированное программное обеспечение.

Экономия средств и человеческих ресурсов. То, для чего раньше привлекалась бригада специалистов различного профиля, теперь решается силами единственного высококвалифицированного оператора беспилотника. Один сотрудник приедет на место работ, подготовит технику, сделает снимки, обработает их и покажет заказчику готовый результат.

Ортофотоплан — это наиболее распространенный и востребованный продукт дистанционного зондирования земли. Он находит применение как источник базовых сведений о местности, а также является ценным дополнением к любым картографическим и кадастровым материалам. Пространственное разрешение ортофотопланов, получаемых с помощью БПЛА Геоскан, на порядок превышает разрешение спутниковых и традиционных аэроснимков. Обработка снимков с БПЛА происходит автоматически, с помощью ПО Agisoft Metashape. Обработка состоит из нескольких несложных операций, не требующих глубоких представлений о фотограмметрии.

Скачано с www.znanio.ru