Современные Тахеометры

Известно, что требования к качеству строительной продукции быстро растут Возрастает и необходимость постоянного повышения общего технического уровня строительных работ, надежности, долговечности, эстетичности, технологичности строительного производства. Инженерно-геодезические измерения и инженерно-геодезические построения занимаю особое место в общей схеме строительных работ. Они начинаются задолго до начала строительства при проведении инженерно-геодезических изысканий, выноса проектов сооружений в натуру, являются составной частью технологии строительно-монтажных работ в период всего строительства, а также сопутствуют при проверке качества строительной продукции и продолжаются в эксплуатационный период при проведении наблюдений за деформациями зданий и сооружений, если того требуют условия проекта. Поэтому вопросы точности проведения геодезических работ имеют принципиальное значение, ибо они в конечном счете определяют уровень качества и надежность выстроенных зданий и сооружений. При оценке надежности и точности измерений главным является выбор совершенной методики геодезических работ и соответствующих приборов и оборудования, исходя из заданных технологических требований проекта и допусков, С ростом научно-технического прогресса и технического уровня строительства развивались и совершенствовались методики и приборы для проведения инженерно-геодезических работ. Если до 60-х годов нашего столетия развитие геодезического приборостроения шло по пути совершенствования успешно зарекомендовавшей себя традиционной технологии, в основе которой лежали физические принципы, разработанные, в основном, еще в конце XIX века, то за последние 30 лет развитие микроэлектроники, ставшей символом XX века, положило начало новой эпохи средств и методов геодезических работ Современный геодезический прибор сегодня - это продукт высоких технологий, объединяющий в себе последние достижения электроники, точной механики, оптики, материаловедения и других наук. А использование спутниковой навигации систем СРS-Глонасс (в том числе и в целях геодезии) - можно смело считать новым достоянием цивилизации, преимущества которого в полной мере еще не оценены.

В обзоре рассматриваются тенденции развития таких геодезических систем, которые можно отнести к классу электронных тахеометров, называемых на английском языке total station. Комментарии о правомерности использования данного термина можно найти в предыдущем обзоре. Следует отметить, что ведущие производители спутниковых систем, например, Trimble или Magellan/Ashtech, рассматривают электронные тахеометры как геодезические системы вторичного значения, заведомо отдавая предпочтение спутниковым системам реального времени (RTK) как первостепенным геодезическим системам. Так, первый электронный тахеометр фирмы Trimble, TTS 500, появившийся в январе 1999 г., ориентирован прежде всего на пользователей спутниковых геодезических систем Trimble и по замыслу создателей предназначен исключительно для дополнения возможностей спутниковых систем RTK.

Ведущие производители электронных тахеометрических систем:Spectra Precision(Швеция/Германия), Leica (Швейцария), Sokkia, Topcon, Nikon, Pentax (Япония), выпускающие около 100 моделей и модификаций электронных тахеометров, рассматривают последние как геодезические системы первичного значения, функциональные возможности которых могут дополняться возможностями спутниковых приемников. Так, Spectra Precision в 1998 г. впервые представила совмещенную систему, объединяющую возможности тахеометра и спутникового приемника. Основа системы — модульный электронный тахеометр Geodimeter 600, один из модулей которого — одночастотный спутниковый GPS-приемник, устанавливаемый на месте дополнительной клавиатуры. Антенна устанавливается сверху на транспортировочной рукояти. Сегодня две основные концепции развития полевых геодезических систем определяют появление новых приборов и систем. Какая концепция будет преобладать в будущем и какие принципиально новые системы поступят на рынок геодезического оборудования, покажет время. Жесткая конкуренция на международном рынке электронных тахеометров обусловливает их непрерывное совершенствование, заставляя производителей находить все более эффективные решения, упрощать процессы измерений и использовать максимально удобные пользовательские интерфейсы, создавать интегрированные системы, комбинирующие функции компьютеров, тахеометров, спутниковых приемников, инерциальных систем. Современные тахеометры значительно различаются не только своими техническими характеристиками, конструктивными особенностями, но и прежде всего ориентацией на конкретного пользователя или определенную сферу применения. Поэтому тахеометры можно также классифицировать по их предназначению для решения конкретных задач. Точность и дальность измерений в данном случае уже не играют существенной роли. Определяющим становится фактор эффективности применения прибора для решения конкретного типа задач. Например, для выполнения традиционных работ по землеотводам достаточно иметь простой механический тахеометр с минимальным набором встроенных программ. В то же время для работ по изысканиям и строительству автомагистралей наиболее эффективным будет применение роботизированного тахеометра, имеющего функции автоматического слежения за отражателем, контроллер и программы, позволяющие не только работать с проектными данными, но и воспроизводить полученные результаты непосредственно в поле на экране контроллера. Современный тахеометр должен полностью удовлетворять всем требованиям пользователя. Это важно и потому, что пользователь не должен переплачивать за невостребованные функции и возможности инструмента, стоимость которых может быть достаточно высока. С другой стороны, желательно иметь возможности обновления и модернизации системы — добавление новых функций, программ и даже изменение технических характеристик. Этим условиям полностью соответствуют тахеометры, имеющие модульное строение. Первая серия полностью модульных тахеометров — Geodimeter System 600 — была представлена компанией Spectra Precision (бывш. Geotronics) в 1994 г. Были выпущены две базовые модели тахеометров этой серии — механическая и имеющая сервоприводы, позволяющие автоматизировать не только наведение на призму, но и слежение за перемещающимся отражателем. В начале 90-х годов были заложены основные принципы развития электронных тахеометров: модульность — с точки зрения конструктивности и автоматизация (роботизация) — с точки зрения функциональности. И если Geodimeter 600 практически остается пока единственным полностью модульным прибором, то роботизированные модели с сервоприводами и системами автоматического слежения за призмой выпускают и другие производители тахеометров. Следует также отметить, что среди спутниковых геодезических приемников в настоящее время только приемники фирмы Javad Positioning Systems имеют модульную структуру. Современный электронный тахеометр, как и его оптический предшественник, измеряет углы и расстояния до вехи или штатива с отражателем. Эти первичные измерения служат основой для последующих, подчас сложных вычислений, производимых встроенным или внешним контроллером. Точность измерения определяют блоки или модули измерения углов, расстояний и модуль компенсатора. Если говорить о точности, то угловые измерения как правило лимитируются точностью 1”, а линейные — 1 mm + 1 ppm. Этот порог прежде всего связан не с техническими проблемами измерительных систем, а с влиянием окружающей среды. Более высокая точность, заявляемая в характеристиках тахеометров отдельных производителей, практически не достижима при обычных работах и условиях из-за влияния окружающей среды и ошибок центрирования и наведения. Точность измерения простейших тахеометров как правило не хуже 5–6” для угловых измерений и 3 мм + 3 ppm — для линейных. Для соблюдения точности угловых измерений чрезвычайно важен диапазон компенсации влияния углов наклона вертикальной и горизонтальной осей. В настоящее время наибольший диапазон работы (± 6') им