Электронный тахеометр — современная необходимость

Современное строительство и кадастровая деятельность сегодня невозможны без использования прорывных технологий и геодезического оборудования. Благодаря быстрому развитию приборостроения работа специалистов стала гораздо проще: оборудование становится все совершеннее, рынок реагирует и предлагает новые, ещё более удобные для пользователя решения. Наиболее универсальным и распространённым среди современных приборов сегодня считается тахеометр. Давайте попробуем объяснить его возможности простым языком. Для начала небольшой опрос:

Что он из себя представляет?

Прародителем электронного тахеометра являлось сочетание в одном приборе теодолита и светодальномера. Первые подобные приборы «новой волны» появились на рынке около 25 лет назад. Лидируют на этом рынке по сей день Япония, Швейцария, Швеция и США. Тахеометр выглядит как довольно массивный оптический прибор, насыщенный электроникой. Непосвящённые могут спутать его с камерой — ведь и форму он имеет узнаваемую, и объектив внушительный. На деле же кино таким прибором не снять, хотя флагманские модели действительно умеют делать фотографии, правда — только как часть отчётности. Чтобы люди меньше отвлекали геодезистов глупыми вопросами, мы подробно опишем этот прибор.

Из чего состоит тахеометр?

Ниже приведен наглядный рисунок. Это основные зримые составляющие рядового тахеометра. Большинство узлов не вызывают вопросов, но некоторые нуждаются в пояснении.

• Вертикальный лимб. Это округлая часть сбоку тахеометра, внутри которой находится специально размеченный на 360 градусов круг. Именно по отсечкам на нем определяется вертикальный угол. Горизонтальный лимб особо не виден, но он находится в основании прибора внизу. По нему определяется горизонтальный угол.
• Винт фокусировки сетки нитей. Он нужен, чтобы четко видеть перекрестье для наведения на цель. Об этом ниже.
• Разъем для передачи данных есть не у всех. Более современные модели имеют съемный флеш носитель или вообще сопрягаются с компьютером через Bluetooth или Wi-Fi.
• Стопорные винты нужны для фиксации трубы в определенном положении перед началом наблюдений.
• Доводящие винты для точной наводки на цель.
• Визир сверху и снизу зрительной трубы позволяет предварительно навести трубу на цель. Ведь у трубы ограниченный круг обзора, и необходимо сначала приблизительно определить направление ее наклона, чтобы цель была в поле ее видимости.

Внутри тахеометра спрятан целый мини-компьютер: вычислительные блоки, оптика, хранилище данных, система центрирования и, в лучших версиях, GPS-приемник или полноценный сенсорный экран.

Что делает тахеометр?

Основное: Главное назначение прибора — измерять расстояния и углы. Тахеометр мгновенно определяет длину до нужной точки, вертикальный угол (например, чтобы узнать высоту здания) и горизонтальный угол — что важно для построения точного плана или чертежа. Всё это в упрощённой форме можно выразить одной фразой: тахеометр измеряет, где и как далеко находится каждая точка. Более продвинутые модели прибора позволяют вести фотофиксацию (нужно для составления отчётов), работать с сервоприводом (то есть автоматом наводить трубу), управлять измерениями дистанционно и даже строить цифровую модель местности на ходу. Это все описано упрощенно, но суть такова. Тахеометр меряет углы и расстояния. А вот чтобы это превратилось в итоге в план местности или исполнительный чертеж, нужно мастерство исполнителя. Хотя более дорогие собратья- тахеометры обладают способностями построения цифровой модели местности прямо во время полевых работ. Немножко окунемся в премиум сегмент. Если совсем не разбираетесь в тахеометрах, то дорогой аппарат можно определить по цветному тачскрину. Приятные дополнения за увеличение стоимости:

• фотофиксация — для блоггеров незаменимая вещь. Для геодезистов — рутинная необходимость в отчетной документации. Так как это достаточно редко требуется, то и существенным плюсом не назовешь
• сервопривод.  С ним тахеометр становится похож на андроида, который сам наводит на цель или следует объективом за отражателем геодезиста. Андроид не устает и не ошибается. Геодезист может более продуктивно работать, да еще и без помощника. Он самостоятельно может передвигаться с вешкой или отражателем и указывать на точки съемки.  Но от прибора далеко отходить не будет, так как утеря или порча андроида вгонит инженера в глубокую долговую яму.
• большой сенсорный экран говорит о наличии эксклюзивных функций по обработке в полевых условиях результатов измерений. Нужная вещь. Может помочь решить нестандартную задачу, не отходя от штатива, да и данные для постобработки будут уже не такими «сырыми». Скорее всего понадобится меньше времени для оформления готового чертежа или плана.
• наличие GPS приемника делает из тахеометра универсальную систему по геопозиционированию и обработке пространственных данных объектов измерения. Если проще — это Феррари в гараже тахеометров-Запорожцев. Обычно такой тахеометр имеет все вышеперечисленные «навороты».

Про все хитрости говорить не будем — они нужны для профессионалов. Но главную суть повторим.

Тахеометр, в стандартном понимании на данном этапе развития, измеряет углы и расстояния. Остальные функции зависят от стоимости прибора и просто упрощают работу с ним и последующую работу с данными..

Принцип работы

Углы прибор «считывает» с вертикального и горизонтального лимба, выводя моментальные результаты на экран. С расстояниями чуть сложнее: часть тахеометров работает по фазовому методу (сравнение фаз лазерного луча), а другие — по импульсному (измеряют время прохождения луча до отражателя и обратно).

• Фазовый метод. Из курса физики мы должны помнить, что любой световой луч имеет волновую составляющую. То есть имеет частоту, амплитуду, длину и др. характеристики. Главное, что волна все время проходит одну и туже фазу множество раз. В этом и заключается смысл. Дальномер тахеометра выпускает одновременно как бы два луча. Один в направлении объекта. Он доходит до объекта и возвращается в светоприемник тахеометра. А второй в это время находится внутри прибора в генераторе как бы в замкнутом цикле. Когда первый луч приходит обратно, фазы волн луча в генераторе и пришедшего сравниваются и вычисляется расстояние. Не совсем так, конечно, но суть в сравнении эталонного луча в приборе и луча прошедшего путь до объекта и обратно.
• На основании метода импульсного работают более современные тахеометры, которые замеряют время прохождения лазерного луча от прибора к отражателю и обратно. То есть просто умножается скорость распространения лазера в воздухе (грубо говоря константа) на время прохождения. Для понимания процесса этот метод гораздо проще.

В зависимости от режима, на дальних дистанциях нужен отражатель, а вблизи можно работать по любой поверхности. Существует два типа объектов для измерения — в отражательном (на специальный отражатель) и безотражательном режиме (просто на предмет).  В безотражательном режиме электронный тахеометр способен работать только на ограниченных дистанциях. Если в режиме отражения линейное расстояние, на котором могут вестись измерения, не ниже 5000 м, то в режиме безотражательном это расстояние, в зависимости от рельефа и окраса поверхности, не будет превышать 1200 м. Итого с помощью тахеометра можно выполнить съёмку любого участка в плане и по высоте, при которой получают полноценную картину рельефа — очень быстро и точно: погрешность при измерениях горизонтальных и вертикальных расстояний не превышает нескольких сантиметров на 1000 м, а точность измерения углов — от 0.5″ до 20″. Все зависит от типа прибора и его класса согласно ГОСТ Р 51774-2001.

Что видно в трубу тахеометра?

В окуляр, как и в бинокль, видны вертикальные и горизонтальные черточки (нити). Работа человека, стоящего за прибором — навести перекрестье нитей на измеряемый объект и записать измерения. Ну и важным дополнением к этому будет то, что визирная труба обладает хорошим увеличением: 25-35 крат. Поэтому можно увидеть геодезиста с прибором, который смотрит в сторону очень далекого своего помощника. Кажется, что его еле видно. Но с таким зумом человек и марка вдали будут как на ладони. За такое удобство приходится платить, когда объект совсем близко. Ближе нескольких метров в окуляр невозможно ничего разглядеть. Виной тому — предельная настройка фокусирующего винта.

Где применяется?

Тут можно перечислить много направлений и задач. Перечислим основные:

• Топографическая съемка
• Межевание
• Вынос границ земельного участка
• Разбивка осей
• Любое строительство

Электронный тахеометр — это наиболее совершенный на сегодня геодезический прибор, позволяющий значительно сократить затраты времени на выполнение очень широкого круга задач. Поэтому, несмотря на высокую стоимость, электронные тахеометры довольно популярны и востребованы современными специалистами.