12.5 Електронно-тахеометричне знімання. Електронно-блокова тахеометрія

Ефективність електронно-тахеометричного знімання у порівнянні із традиційними методами досягається, в першу чергу, за рахунок автоматизації зчитування та запису виміряних величин, значного збільшення довжини вимірюваних відстаней і, відповідно, збільшення площі знімання з однієї станції.

Залежно від способу, місця і часу обробки результатів вимірів, електронно-тахеометричне знімання може виконуватися в трьох варіантах:

Перший варіант відповідає традиційній схемі виконання топографічних знімань, при якій вимірювальний, обчислювальний і графічний процеси виконують послідовно. Обробка результатів знімання і складання топографічного плану місцевості виконуються в стаціонарних камеральних умовах.

Другий варіант відрізняється від першого тим, що камеральна обробка матеріалів знімання виконується на базі польової бригади; при цьому розрив між польовими і камеральними роботами не перевищує кілька годин.

Третій варіант відповідає новій схемі організації робіт, при якій польові і камеральні роботи виконуються одночасно. Для цього в найближчому до об’єкта знімання населеному пункті або у спеціально обладнаному автомобілі організовується командно-диспетчерчський камеральний пост (КДКП). Зв’язок поста з усіма учасниками знімання здійснюється за допомогою радіомодемів (англ. modem — зовнішній пристрій ЕОМ, що забезпечує зв’язок з телефонними лініями, телетайпними апаратами тощо) та сотових телефонів. Завданням КДКП є не тільки прийом і оперативна обробка даних знімання, але й активне керування самим процесом знімання з метою забезпечення повного і якісного відображення на плані ситуації та рельєфу місцевості.

Порядок проведення електронно-тахеометричного знімання аналогічний зніманню, яке виконується оптичними тахеометрами та теодолітами.

Дії оператора електронного тахеометра обмежуються такими операціями: встановлення приладу, його центрування та горизонтування, орієнтування лімбу горизонтального круга, вибір способу та початок процесу вимірювання, послідовне візування на пікети та фіксацію виміряних величин. На пікетних точках послідовно встановлюється спеціальна висувна вішка з відбивачем. Висота вішки може змінюватись в залежності від моделі та комплекту приладу від 1,5 до 3 м, що значно розширює радіус знімання. На відбивач наводять оптико-електронну систему вимірювання тахеометра та натискають відповідні функціональні кнопки на табло керування. Електронна система автоматично вимірює відстань та фіксує відлік за горизонтальним і вертикальним кругах приладу. ЕОМ тахеометра за результатами вимірів з врахуванням їхніх знаків обчислює: горизонтальний і вертикальний кут, нахилену відстань або горизонтальне прокладання, а також прирости координат Δx, Δy та h або ж координати об’єктів в заданій системі координат X, Y, Z. Результати вимірів вводять у накопичувач, з якого інформація передається на персональний комп’ютер для подальшої камеральної обробки за допомогою спеціалізованих програм з метою одержання даних, потрібних для побудови цифрової моделі місцевості або топографічного плану.

Варто мати на увазі, що при визначенні висот пікетних точок на значних (1 км і більше) відстанях, на величини вимірюваних перевищень істотний вплив має кривизна Землі та рефракція. У сучасних електронних тахеометрах поправка на кривизну Землі враховується автоматично. Врахування вертикальної рефракції — достатньо складна задача, яка потребує додаткових досліджень для кожного конкретного об’єкту робіт. Приклад: при куті рефракції 40˝ та відстані 1000 м до пікету поправка за рефракцію в перевищення складе 0,19 м. Якщо проводити знімання з висотою перерізу рельєфу h < 0,5 м, то неврахування цієї поправки може суттєво спотворити характеристики рельєфу.

Значною перевагою електронно-тахеометричного знімання є можливість використання спеціального польового переносного оснащення — контроллерів та польових пен-комп’ютерів.

Контроллери в поєднанні з відповідним програмним забезпеченням дозволяють повністю відмовитись від ведення абрису в його класичному розумінні. Це досягається завдяки можливості кодування топографічних об’єктів. Безпосередньо під час знімання кожному відзнятому пікету присвоюється відповідний код. Після передачі даних для камеральної обробки програмне забезпечення в автоматичному режимі розпізнає ці коди та присвоює їм відповідні умовні знаки. Електронні тахеометри та контроллери зберігають списки кодів в пам’яті, а також можуть обмінюватись ними з іншими пристроями, що полегшує введення та редагування цих кодів.

В пен-комп’ютерах використані можливості сенсорних екранів, на які за координатами в точковому вигляді виводяться результати польових вимірювань. За допомогою стілуса (світлового пера), використовуючи бібліотеку умовних знаків, на екрані прямо від руки викреслюють польовий варіант плану. Програмне забезпечення пен-комп’ютерів дозволяє вести електронну карту району знімання; працювати з пікетами, отриманими з різних станцій, в єдиному полі і системі координат; підписувати об’єкти, зберігати та редагувати опис контурів; відображати базу даних в умовних знаках та багато іншого. Воно, також, значно спрощує введення та виведення інформації з приладу, яку можна безпосередньо передавати (або приймати) на стаціонарний комп’ютер, що дозволяє організувати повністю безпаперову технологію виконання робіт.

Електронно-блокова тахеометрія є сучасним методом топографічного знімання. Суть методу полягає в тому, що об’єкт знімання ділять на окремі ділянки — блоки, у межах кожного з яких знімання виконується з однієї знімальної станції. Зв’язок між блоками забезпечується за допомогою сполучних точок, які знімаються з двох суміжних станцій. Для зведення результатів знімань по окремих блоках в єдиний план об’єкта по кожній із суміжних ділянок блоків повинно бути дві сполучні точки (рис. 12.11). Тому в проекті знімання передбачають вимірювання кутів і довжин ліній на пункти знімального обгрунтування та сполучні точки суміжних блоків.

Рис. 12.11. Схема блокової знімальної мережі із сполучними точками: Т₁, …, Т₄ — знімальні станції, З₁, …, З₄ — сполучні точки

Залежно від умов місцевості і застосованої технології електронно-тахеометричне знімання може виконуватись у таких варіантах:

• після створення знімального обгрунтування;

• одночасно із розвитком знімальної мережі традиційними методами;

• за методом вільної станції, при якому знімальне обгрунтування спеціально не створюється, а формується в результаті непрямих вимірів.

Положення знімальних станцій на місцевості може бути обрано, виходячи зі зручності знімання, як у межах блоку знімання, так і поза ним. При цьому наявність видимості між двома суміжними знімальними станціями не обов’язкова. За сполучні точки можна використати характерні предмети місцевості (стовпи, труби, щогли, шпилі висотних будівель тощо), розташовані як в межах ділянки знімання, так і поблизу неї. Спостереження на пікетні точки може виконуватися при довільному орієнтуванні лімба горизонтального круга тахеометра.

Побудова знімального обгрунтування електронно-блокової тахеометрії може виконуватися за різними схемами, одна з яких наведена на рис. 12.12, де точки А, В — пункти знімальної мережі з відомими координатами x, y, H; α₀, α_кінц. — дирекційні кути початкової і кінцевої базисних сторін; З₁, …, З₄ — сполучні точки, Т₁, …, Т₄ — знімальні станції.

Рис. 12.12. Схема визначення координат сполучних точок і знімальних станцій

У процесі польових робіт на вихідному пункті А вимірюють кут примикання β₀, горизонтальний кут β₁ між напрямками на сполучні точки З₁ і З₂, горизонтальні прокладання до цих точок s₁ і s₂ та перевищення h₁ і h₂. На знімальній станції Т₁, вимірюють горизонтальні кути β₂ і β₃ між напрямками на відповідні сполучні точки, горизонтальні прокладення s₃, s₄, перевищення h₃, h₄ і т.д.

Обчислення планових координат x, y сполучних точок і знімальних станцій виконують у такій послідовності:

1. – обчислюють прокладання між сполучними точками s із трикутника АЗ₁З₂:

2. – обчислюють кути ₁ та інші, використовуючи теорему синусів:

– з трикутника З₁З₂А

; .

– з трикутника З₁З₂Т₁

і т.д.

3. – обчислюють дирекційні кути сторін:

, і т.д.

4. – за знайденими значеннями дирекційних кутів і довжин сторін визначають прирости координат і координати точок:

;

; і т.д.

Для контролю обчислень координат повторюють їх визначення через кути φ₃, φ₄ і відстані s₂, s₃.

Висоти сполучних точок і знімальних станцій визначають методом тригонометричного нівелювання. Для цього одночасно із вимірюванням прокладань слід визначити перевищення на сполучні точки. Наприклад:

; і т.д.

Вирівнювання результатів вимірів зручно виконувати за лінією ходу, що зв’язує всі блоки (див. рис. 12.16).

Якщо до початку роботи на станції в режимі прямокутних координат в пам’яті комп’ютера тахеометра введені координати точок стояння приладу, то в процесі знімання, використовуючи вбудоване програмне забезпечення, можна автоматично одержувати координати х, у, Н пікетних точок. При цьому варто пам’ятати, що в блоковій тахеометрії знімання на станції може виконуватися при довільному орієнтуванні лімба горизонтального круга. В результатві координати пікетних точок, отримані із двох суміжних станцій, визначаються в різних координатних системах, осі яких розвернуті на деякий кут. Тому при обробці результатів вимірів координати цих точок повинні бути переобчислені в єдиній координатній системі. Такі переобчислення можуть бути виконані як в процесі знімання з використанням ЕОМ електронного тахеометра, так і по закінченні польових робіт.

У підсумку в модулі пам’яті тахеометра формується модель місцевості, що надалі може бути реалізована в графічній формі (у вигляді топографічних карт, планів і профілів) або у формі, зручній для використання в системах автоматизованого проектування.

Складання топографічного плану місцевості за даними знімання методом вільної станції може виконуватись також графо-аналітичним і графічним способами.

При графо-аналітичному способі сполучні точки і знімальні станції наносять на план по обчислених і вирівняних координатах. Після цього на план наносять ситуацію та рельєф.

При графічному способі складання плану координати сполучних точок не обчислюються. На першому етапі роблять вирівнювання окремих блоків за однойменними сполучними точками. Отримані плани не орієнтовані по сторонам світу. Тому на другому етапі з використанням світлокопіювального стола або відповідних графічних комп’ютерних програм роблять орієнтування планів блоків за вихідними пунктами, нанесеними по координатах на основу майбутнього плану. Недоліком способу є порівняно мала точність, тому його застосовують при невеликій (до 6) кількості блоків. Отриманий план викреслюється з дотриманням прийнятих умовних знаків.

Контрольні запитання

1. За якими схемами виконують тахеометричне знімання?

2. Які прилади і чому забезпечують виконання тахеометричного знімання?

3. Чому номограмні та електронно-оптичні пристрої прискорюють виконання робіт?

4. Як обирають на місцевості контурні пікети та орографічні?

5. Якими способами згущують існуючу геодезичну мережу?

6. Які прилади застосовують під час електронно-тахеометричного знімання?

7. Які особливості електронно-блокової тахеометрії?