2253

А. В. Виноградов, А. В. Войтенко

________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ

Омск 2012

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

А. В. Виноградов А. В. Войтенко

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ

Учебное пособие

Омск

СибАДИ

2012

1

УДК 528.3 ББК 38.2 В 65

В 35

Рецензенты:

канд. техн. наук, доцент В. Л. Быков ФГБОУ ВПО ОМГАУ

канд. техн. наук, доцент А. Г. Малофеев ФГБОУ ВПО «СибАДИ»

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для бакалавров и специалистов направлений в соответствии со стандартами ФГОС ВПО: 270800.62 «Строительство»; 120100.62 «Геодезия и дистанционное зондирование»; 271501.65 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»; 271101.65 «Строительство уникальных зданий и сооружений»; для специалистов и бакалавров в соответствии со стандартами ГОС ВПО: 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы»; 270100.62 «Строительство».

Виноградов А. В., Войтенко А. В.

В 35 Современные технологии геодезических изысканий: учебное пособие /

А. В. Виноградов, А. В. Войтенко. – Омск: СибАДИ, 2012. –111 с.

Учебное пособие по работе с электронными тахеометрами Nikon Nivo5.C и Trimble M3 для выполнения лабораторных работ и учебных практик.

Пособие содержит необходимые сведения по устройству электронных тахеометров и порядке их приведения в рабочее положение. Изложены способы измерения тахеометрами Nikon Nivo5.C и Trimble M3 при различных видах геодезических и съёмочных работ, рассмотрен порядок выноса проектных данных на местность.

Табл. 7. Ил. 114. Библиогр.: 14 назв.

© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2012

2

Введение

Внастоящее время при изысканиях в строительстве активно применяются современные электронные приборы. Меняется технология полевых геодезических работ, а обработка полученных результатов производится на персональном компьютере (ПК) в раличных программных модулях. Процесс подготовки должен давать специалистам строительных специальностей навыки решения геодезических задач, возникающих при возведении зданий и инженерных сооружений, на основе использования новейших достижений в области геодезического приборостроения.

Внаучной и технической литературе приводятся теоретические основы функционирования электронных геодезических приборов. Описание работы их конкретных моделей предоставляется производителями. Нередки случаи, когда такое описание отсутствует, что затрудняет использование приобретенного оборудования. В учебной литературе вопросы применения в строительстве электронных тахеометров, наземных лазерных сканирующих систем и спутниковых навигационных приемников GPS и ГЛОНАСС недостаточно освещены.

Учебное пособие совмещает в себе описание возникновения и исторического развития электронных тахеометров, принципов измерения расстояний с помощью свойств электромагнитного

излучения, а также выполнения топографической съемки и разбивочных работ электронными тахеометрами Nikon Nivo5.C и

Trimble M3.

Пособие представляет несомненный интерес для широкого круга

специалистов, связанных с работой с электронными тахеометрами вообще и с Nikon Nivo5.C и Trimble M3 в частности, при выполнении изысканий для трассирования автомобильных дорог и магистральных нефтепроводов, обустройства месторождений полезных ископаемых, строительства крупных инженерных сооружений и т.п.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТАХЕОМЕТРАХ

Тахеометр – в переводе с греческого означает «быстро измеряющий». В геодезии «быстрые» измерения выполняют при топографической съемке местности, когда необходимо определить горизонтальные и вертикальные углы и линии для множества

3

съемочных точек относительно опорных. До 70-х годов прошлого века для этой цели использовался теодолит-тахеометр, рейка, мерная лента или рулетка. С развитием науки и техники были созданы светодальномеры, позволяющие определять расстояния с использованием свойств электромагнитного излучения. Светодальномер установили на теодолит, в результате чего получили новый прибор – оптический тахеометр. В процессе усовершенствования прибора оптическую систему отсчета углов заменили на электронную и таким образом создали электронный тахеометр.

Сегодня тахеометр – это геодезический прибор, предназначенный для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Современный тахеометр помимо элементов, присущих всем оптико-механическим приборам, содержит электронную угломерную и светодальномерную части, процессор для обработки измеряемых величин, дисплей для отображения информации и кнопочный блок управления.

Принцип определения расстояния тахеометром заключается в нахождении времени прохождения электромагнитным сигналом пути до отражателя и обратно. Принципиальная схема импульсного светодальномера представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема импульсного светодальномера

В импульсном светодальномере лазерный источник излучения 3 под воздействием генератора импульсов 2 периодически посылает через объектив 4 световой импульс. Одновременно переключатель 7 запускает счётчик 8 временных импульсов, поступающих от высокочастотного генератора 1. Световой импульс, отразившись от отражателя 5, поступает на преобразователь 6, который через переключатель 7 останавливает счётчик 8. Число импульсов, сосчитанное счётчиком 8, пропорционально прошедшему времени и, следовательно, измеряемому расстоянию. Для повышения точности

4

измерения выполняются многократно, и результаты осредняются процессором 9. Измеренное расстояние высвечивается на дисплее.

В общем случае, для определения длины линии, обозначенной на местности двумя точками, над одной из них устанавливается тахеометр, над другой – отражатель, закрепленный на вешке или специальной подставке и состоящий из трипельпризмы. Современными электронными тахеометрами можно измерить расстояния без призмы (безпризменный режим). Во многих переводных изданиях этот режим называют «безотражательный». Этот термин не корректен. Отсутствие отражённого сигнала не позволит измерить расстояние. При измерении без призмы сигнал отражается непосредственно от объекта. Дальность измерений при этом будет зависеть от оптических свойств объекта. Предельные длины расстояний, измеренные до гладкой светлой поверхности с хорошими отражающими свойствами, в несколько раз превышают расстояния, измеренные до темной шероховатой поверхности.

Электромагнитное излучение, используемое в электронном тахеометре для определения расстояний, обладает высоким уровнем энергии, поэтому светодальномеры различаются в соответствии со стандартами лазерной безопасности. В большинстве геодезических инструментов используются лазеры Класса 1, Класса 2 и Класса 3R. Лазеры Класса 1 удовлетворяют высочайшим стандартам безопасности: прямое попадание излучения на кожу или в открытый глаз безвредно. Лазеры Класса 2 излучают видимый лазерный пучок, который может представлять опасность для глаз при прямом попадании. Лазеры Класса 2, как правило, безопасны для использования в публичных местах (где и ведутся съемочные работы) без специальных мер предосторожности, однако следует избегать прямого попадания луча в глаз. Лазерная энергия Класса 3R, используемая в геодезии, представляет опасность при попадании на сетчатку глаза.

2.ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ

СТАХЕОМЕТРОМ

Тахеометры Nikon Nivo5.C и Trimble M3 являются лазерными инструментами, относящимися к первому классу лазерной безопасности при измерении расстояний. При этих измерениях нельзя направлять зрительную трубу прибора на человека.

5

Нельзя разбирать и ремонтировать инструмент самостоятельно, так как можно получить электрический удар или ожог. При этом возможно возгорание прибора.

Во время зарядки батареи нельзя класть на мягкие или матерчатые предметы зарядное устройство, так как это может привести к перегреву. Нельзя заряжать батарею в сырых или пыльных местах, а также в местах, подверженных прямому попаданию солнечного света, или расположенных вблизи источников тепла. Нельзя заряжать сырую батарею, так как это приведёт к ее перегреву или возгоранию.

Нельзя допускать короткого замыкания выводов батареи, так как это может вызвать её возгорание.

Нельзя смотреть в зрительную трубу на Солнце – это приведёт к повреждению сетчатки глаза.

Наконечники ножек штатива острые. Необходимо аккуратно переносить и устанавливать штатив, чтобы не пораниться о его ножки. Не следует переносить инструмент, установленный на штативе.

3.РУКОВОДСТВО К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

СТАХЕОМЕТРОМ NIKON NIVO5.C

3.1. Знакомство с тахеометром Nikon Nivo5.C

Для выполнения лабораторных занятий по дисциплинам «Современные технологии геодезических изысканий», «Инженерная геодезия и геоинформатика», «Основы аэрогеодезии. Инженерногеодезические работы», «Прикладная геодезия», «Математическая обработка геодезических систем на ЭВМ», «Геоинформационные системы и технологии», «Автоматизация топографических съемок», «Современные методы съемок» будут применяться тахеометры Nikon Nivo5.C и Trimble M3. Основные характеристики Nikon Nivo5.C

приведены в табл. 1, для Trimble M3 – в табл. 2.

6

Внешний вид тахеометра Nikon Nivo5.C с указанием основных его элементов представлен в прил. 1, а Trimble M3 – в прил. 5.

Для включения инструмента используется кнопка «Power», отмеченная на рис. 2.

Рис. 2. Кнопка для включения тахеометра

Nikon Nivo5.C

Для выключения инструмента также используется кнопка «Power». При этом после ее нажатия отображается окно «Power key», (рис. 3), в котором стилусом (компьютерным пером) нужно нажать кнопку «Standby».

7

Рис. 3. Выключение тахеометра

Nikon Nivo5.C

Тахеометр серии Nivo имеет два режима измерения расстояний: на призму и без нее. Смена режимов производится при помощи нажатия на одну секунду клавиш «MSR1» или «MSR2».

При измерении малых расстояний по призме (до 20 м) необходимо её наклонять в пределах 15–30°, как это проиллюстрировано на рис. 4, чтобы уменьшить интенсивность отражённого от призмы светового потока.

<30°

Рис. 4. Схемы установки призмы при измерениях малых расстояний

3.2. Запуск программы «SurveyPro»

Запуск программы тахеометра – двойной щелчок стилусом по ярлыку «Программа SurveyPro» (рис. 5).

8

Рис. 5. Запуск программы «SurveyPro» тахеометра Nikon Nivo5.C

Прибор не имеет механического цилиндрического уровня, поэтому при каждом запуске программы «SurveyPro» отображается окно электронных уровней горизонтального круга – цилиндрических и круглого. В этом окне пользователь может включить или выключить компенсатор. По умолчанию всегда стоит галочка, соответствующая режиму включенного компенсатора (рис. 6).

Рис. 6. Окно уровней горизонтального круга в программе «SurveyPro» тахеометра

Nikon Nivo5.C

Центрирование тахеометра выполняется с помощью оптического центрира. Для этого над точкой устанавливается штатив таким образом, чтобы его головка была горизонтальна. К головке

9