Тахеометр или тахеометрический теодолит — это электронный/оптический прибор, используемый для геодезии и строительства зданий . Это электронный транзитный теодолит, интегрированный с электронным измерителем расстояний (EDM) для измерения как вертикальных, так и горизонтальных углов и наклонного расстояния от прибора до определенной точки, а также бортовым компьютером для сбора данных и выполнения триангуляционных расчетов. [1]
Роботизированные или моторизованные тахеометры позволяют оператору управлять прибором на расстоянии с помощью пульта дистанционного управления. Теоретически это устраняет необходимость в помощнике, поскольку оператор держит ретрорефлектор и управляет тахеометром с наблюдаемой точки. Однако на практике помощник геодезиста часто требуется, когда съемка проводится в оживленных местах, таких как общественные проезжие части или строительные площадки. Это необходимо для того, чтобы люди не нарушали работу тахеометра, проходя мимо, что потребовало бы переустановки штатива и повторной установки базовой линии. Кроме того, помощник геодезиста препятствует случайным кражам, которые нередки из-за стоимости инструмента. Если все остальное не помогает, большинство тахеометров имеют серийные номера. Национальное общество профессиональных геодезистов ведет реестр украденного оборудования, который может быть проверен учреждениями, обслуживающими геодезическое оборудование, чтобы предотвратить распространение украденных приборов. [2] Эти моторизованные тахеометры также могут использоваться в автоматизированных установках, известных как «автоматизированные моторизованные тахеометры».
Большинство тахеометров измеряют углы посредством электрооптического сканирования чрезвычайно точных цифровых штрихкодов, выгравированных на вращающихся стеклянных цилиндрах или дисках внутри инструмента. Тахеометры лучшего качества способны измерять углы в пределах стандартного отклонения 0,5 угловых секунд . Недорогие тахеометры "строительного класса" обычно могут измерять углы в пределах стандартного отклонения 5 или 10 угловых секунд.
Измерение угла обычно выполняется оператором, который сначала занимает известную точку, нацеливая головку инструмента на цель или призму, которая существует либо в другой известной точке, либо вдоль азимута, который должен удерживаться как задняя точка — прицеливание с помощью сетки внутри окуляра — затем удерживая эту линию как угол 00°00'̣00“̣. Затем оператор поворачивает головку инструмента на цель или объект, который должен наблюдаться как передняя точка, и записывает AR (угол вправо) от задней точки, измеренной инструментом, в котором создается горизонтальный угол. Угловая ошибка в инструменте, а также ошибка коллимации могут быть уменьшены во многих тахеометрах путем выполнения набора сбора. Это влечет за собой наблюдение любых углов, записанных одинаковое количество раз как в «прямом», так и в «обратном» режимах, путем визирования наблюдаемой задней точки и передних точек с инструментом, обращенным к целям нормально, а также с перевернутым или «погруженным» на 180° прицелом. Записанные наборы углов, взятые от каждой цели, будут усреднены вместе, и будет сгенерирован средний угол. [3]
Измерение расстояния выполняется с помощью модулированного инфракрасного несущего сигнала, генерируемого небольшим твердотельным излучателем в оптическом пути прибора и отражаемого призматическим отражателем или исследуемым объектом. Шаблон модуляции в возвращающемся сигнале считывается и интерпретируется компьютером в тахеометре. Расстояние определяется путем излучения и приема нескольких частот и определения целого числа длин волн до цели для каждой частоты . Большинство тахеометров используют специально изготовленные стеклянные призматические (геодезические) отражатели для сигнала EDM. Типичный тахеометр может измерять расстояния до 1500 метров (4900 футов) с точностью около 1,5 миллиметра (0,059 дюйма) ± 2 части на миллион. [4]
Безотражательные тахеометры могут измерять расстояния до любого объекта достаточно светлого цвета, вплоть до нескольких сотен метров .
Координаты неизвестной точки относительно известной координаты можно определить с помощью тахеометра, если между двумя точками можно установить прямую линию визирования. Углы и расстояния измеряются от тахеометра до точек съемки, а координаты ( X , Y и Z ; или восточное направление, северное направление и высота ) обследованных точек относительно положения тахеометра вычисляются с помощью тригонометрии и триангуляции .
Для определения абсолютного местоположения тахеометру требуются наблюдения по прямой линии визирования, и он может быть установлен над известной точкой или с прямой видимостью до 2 или более точек с известным местоположением, что называется свободным размещением . [5] [6]
По этой причине некоторые тахеометры также имеют приемник глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) и не требуют прямой видимости для определения координат. Однако измерения GNSS могут потребовать более длительных периодов наблюдения и обеспечивают относительно низкую точность по вертикальной оси. [5]
Некоторые модели оснащены внутренним электронным хранилищем данных для записи измеренного расстояния, горизонтального и вертикального угла, в то время как другие модели оснащены возможностью записи этих измерений на внешний накопитель данных , например, на карманный компьютер.
При загрузке данных с тахеометра на компьютер можно использовать прикладное программное обеспечение для вычисления результатов и создания карты обследованной территории. Тахеометры последнего поколения также могут отображать карту на сенсорном экране прибора сразу после измерения точек.
Большинство крупномасштабных проектов по раскопкам или картографированию в значительной степени выигрывают от грамотного использования тахеометров. Они в основном используются геодезистами и инженерами-строителями , либо для записи характеристик, как при топографической съемке, либо для разметки характеристик (таких как дороги, дома или границы). Они используются полицией, следователями по местам преступлений, частными реконструкторами аварий и страховыми компаниями для проведения измерений на сценах. Тахеометры также используются археологами, предлагая миллиметровую точность, которую трудно достичь с помощью других инструментов, а также гибкость в определении местоположения. Они оказываются решающими при регистрации местоположений артефактов, архитектурных размеров и топографии участка. [7]
Тахеометры являются основным геодезическим прибором, используемым при маркшейдерском обследовании горных выработок .
Тахеометр используется для записи абсолютного местоположения стен, потолков (спинок) и полов туннеля по мере проходки штреков подземной шахты. Записанные данные затем загружаются в программу САПР и сравниваются с разработанным макетом туннеля.
Группа исследователей устанавливает контрольные станции через равные интервалы. Это небольшие стальные заглушки, установленные парами в отверстиях, просверленных в стенах или сзади. Для настенных станций две заглушки устанавливаются в противоположных стенах, образуя линию, перпендикулярную штреку. Для задних станций две заглушки устанавливаются сзади, образуя линию, параллельную штреку.
Набор заглушек может использоваться для определения местонахождения тахеометра, установленного в выработке или туннеле, путем обработки измерений на заглушках путем пересечения и обратной засечки .
Тахеометры стали наивысшим стандартом для большинства форм строительной разметки. [ по мнению кого? ]
Чаще всего их используют по осям X и Y для разметки мест проходок подземных коммуникаций в фундамент, между этажами здания, а также проходок через кровлю.
Поскольку все больше коммерческих и промышленных строительных работ стали концентрироваться на информационном моделировании зданий (BIM), координаты практически каждой трубы, канала, воздуховода и опоры подвески доступны с цифровой точностью. [ необходимо разъяснение ] Применение передачи виртуальной модели к материальной конструкции потенциально исключает затраты на рабочую силу, связанные с перемещением плохо измеренных систем, а также время, затрачиваемое на компоновку этих систем в ходе полномасштабных строительных работ. [ необходимо цитирование ]
Метеорологи также используют тахеометры для отслеживания метеозондов для определения ветров на верхних уровнях. При известной или предполагаемой средней скорости подъема метеозонда изменение показаний азимута и высоты, предоставляемое тахеометром при отслеживании метеозонда с течением времени, используется для вычисления скорости и направления ветра на разных высотах. Кроме того, тахеометр используется для отслеживания потолочных шаров для определения высоты облачных слоев. Такие данные о ветре на верхних уровнях часто используются для прогнозирования погоды в авиации и запуска ракет.
