Электронные лазерные светодальномеры, тахеометры и нивелиры

Министерство образования  и науки Украины 

Национальный горный университет

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа 

по дисциплине: «Современные приборы»

На тему : «Электронные лазерные светодальномеры, тахеометры и нивелиры»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Днепропетровск

2011

1. Светодальномер – прибор, измеряющий расстояние по времени прохождения его световым сигналом.

В комплект светодальномера входят приёмопередатчик и отражатель. Приемопередатчик 1 (рис. 1.1) устанавливают на штативе на одном конце измеряемой линии, а отражатель 2 на специальной вешке или тоже на штативе – на другом.

Рис. 1.1. Измерение расстояния светодальномером

 

Приёмопередатчик излучает световой сигнал, принимает его после  возвращения от отражателя, измеряет время t, прошедшее от излучения до приёма, и вычисляет расстояние

D = vt/2.

Здесь v – скорость света (при средних условиях v » 299710 км/с).

Время t необходимо измерять с высокой точностью. Так, для точности в расстоянии 1 см время надо знать с ошибкой не более 10^-10 с. Измерение времени выполняется фазовым или импульсным методом.

Рис. 1.2. Схема импульсного светодальномера

 

В импульсном светодальномере (рис. 1.2) лазерный источник излучения 3 под воздействием генератора импульсов 2 периодически посылает через объектив 4 световой импульс. Одновременно переключатель 7 запускает счётчик 8 временны¢х 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 измерения выполняются многократно и результаты осредняются процессором 9. Измеренное расстояние высвечивается на табло.

Измеренное расстояние исправляют поправками за атмосферное давление, температуру и влажность воздуха, влияющие на скорость света. Для получения горизонтального проложения вводят поправку за наклон.

Конструктивно приемопередатчик представляет собой отдельный прибор, насадку на теодолит или блок, входящий в состав электронного тахеометра.

По их назначению принято  различать светодальномеры для  построения государственных геодезических  сетей, светодальномеры для прикладной геодезии и маркшейдерии и светодальномеры  для топографических съёмок.

Точность топографических  светодальномеров 2 – 3 см, а применяемых в прикладной геодезии 2 – 3 мм.

Отражатели бывают призменные и плёночные. Основным элементом призменного отражателя (рис. 1.3 б) является стеклянная трипельпризма отражающая световые лучи в тех направлениях, откуда они пришли. Для увеличения дальности измерений изготавливают многопризменные отражатели.

Плёночный отражатель представляет собой отражающую свет пластиковую  плёнку размером 1´1 см и больше, на которую  нанесены штрихи (например, вертикальный и горизонтальный). Дальность измерений  с пленочными отражателями меньше, чем с призменным. Но зато пленочный отражатель можно закрепить там, где установить призменный отражатель невозможно, например – приклеить в нужном месте на сооружение. Кроме того, пленочные отражатели гораздо дешевле призменных. При выполнении угловых измерений центр штрихов на отражателе служит визирной целью.

Существуют светодальномеры, использующие диффузное отражение сигнала от предметов и не требующие отражателя. Таким дальномером является "лазерная рулетка" Disto фирмы Leica (Швейцария). Прибор используют без штатива, с руки. Световой луч наводят на нужные объекты и на шкале читают расстояния до 200 м с точностью 1,5 мм.

Электронные тахеометры. Электронным тахеометром (рис. 1.3) называется прибор, объединяющий в себе светодальномер, электронный теодолит и микро-ЭВМ. Светодальномер прибора измеряет расстояние до отражателя. Датчики горизонтального и вертикального кругов электронного теодолита выдают отсчеты по кругам. Отсчеты расстояния и углов передаются на индикацию и регистрацию. Микро-ЭВМ обеспечивает возможность решения целого ряда стандартных геодезических задач, для чего прибор снабжен набором необходимых прикладных программ. Полученная в результате измерений и вычислений информация высвечивается на цифровом табло, а также регистрируется во внутренней памяти прибора и на флэш-картах для последующего ввода в компьютер для дальнейшей обработки.

Электронный тахеометр имеет, как правило, две панели управления, расположенные с обеих сторон прибора. На панели управления расположены  дисплей и клавиатура для управления процессом измерений и ввода  информации вручную. Ввод информации и  управление возможны и с дистанционного пульта управления (контроллера). Тахеометр  может иметь световой указатель  створа, облегчающий установку вехи с отражателем на линию, по которой  направлена труба прибора.

Рис. 1.3. Электронный тахеометр: а) – основной прибор; б) - однопризменный отражатель: 1 – уровень; 2 – визирная марка; 3 – призма; 4, 5 – закрепительные винты; 6 - штанга.

Программное обеспечение  электронных тахеометров поддерживает решение достаточно широкого круга  задач. Обычно бывает предусмотрен ввод и сохранение данных о станции: ее координат, номера точки, высоты прибора, имени оператора, даты, времени, сведений о погоде (ветре, температуре, давлении). По результатам измерений выполняется вычисление горизонтальных и вертикальных углов, дирекционных углов линий, горизонтальных проложений, превышений, высот точек, где установлен отражатель, приращений координат, плоских и пространственных координат наблюдаемых точек. Предусмотрена возможность вычисления координат по результатам засечек, вычисления расстояния до недоступной для установки отражателя точки и координат недоступной точки, определения высоты недоступного объекта. Для обеспечения разбивочных работ служат программы вычисления угла и расстояния для выноса точки с заданными координатами. При решении задач учитывается рефракция световых лучей в атмосфере.

В настоящее время на рынке  имеется широкий выбор электронных  тахеометров, выпускаемых разными  фирмами, в числе которых Уральский  оптико-механический завод (Россия), Sokkia (Япония), Trimble(США), Leica (Швейцария) и др. Характеристики приборов разных марок различаются. Средние квадратические погрешности измерения углов тахеометров лежат в пределах от 1² до 6². Максимальные дальности измерения расстояний на однопризменный отражатель различаются от 1600 до 5000 м. При этом, точность измерений в среднем характеризуется ошибкой 2 мм + 2´10^-6 D, где D – расстояние. Многие из электронных тахеометров позволяют измерять расстояния без отражателя. Дальность таких измерений меняется в разных приборах в пределах 70 – 350 м.

Использование электронных  тахеометров значительно повышает производительность труда, упрощает и  сокращает время на обработку  результатов измерений, исключает  такие ошибки исполнителя, которые  имеют место при визуальном взятии отсчетов, при записи результатов  измерений в журналы, в вычислениях. При работе с электронным тахеометром  отпадает необходимость иметь калькулятор  для выполнения полевых вычислений.

 

Система GPS для  сбора ГИС данных 

Превосходная GPS система для  сбора ГИС данных Ключевые характеристики: Компактный и легкий Простое и высокопроизводительное программное обеспечение для поля и офиса Привычная операционная система Windows Mobile 5.0 Возможность связи с беспроводными сетями Bluetooth и WLAN Juno ST - это высокопродуктивный, но доступный по цене GPS приемник для сбора полевых данных и мобильных ГИС, обеспечитвающий точность позиционирования 2-5 м в реальном времени или с постобработкой. Области применения Juno ST - это идеальное экономичное решение для коммунальных предприятий, государственных служб, экологических организаций и других - там, где есть большой объем работ и малый объем финансирования. Приемник Juno ST устойчиво работает в условиях высоких помех и препятствий для сигнала (под кронами деревьев, на узких улицах и т.п.).

Описание

Приемник геодезический  одночастотный GPS Trimble R3 

GPS система Trimble® R3 – законченное одночастотное решение для постобработки, созданное лидером в области геодезических GPS технологий. Объединив L1 GPS приемник с антенной, сверхпрочный карманный компьютер и простое в использовании программное обеспечение, система Trimble R3 предназначена для создания сетей обоснования и сгущения или для выполнения топографической съемки с сантиметровой точностью. Вы можете использовать ее в любое время дня и ночи, при любой погоде и без необходимости прямой видимости между пунктами.

Технические данные

Время готовности: < 30 секунд от момента включения до начала съёмки Слежение: 12 каналов, L1 С/А код, полная фаза несущей L1 Режимы статической съемки: Быстрый старт (Quick-start), Быстрая статика (FastStatic) Точность : В плане: 5 мм + 0.5 мм/км (длина базовой линии < 10км) По высоте: 5 мм + 1 мм/км (длина базовой линии < 10км) Режимы кинематической съемки: Стой/Иди (Stop-and-go) Непрерывная съёмка (Continuous) Точность: Плановая: 1 см + 1 мм/км Высотная: 2 см + 1 мм/км Период наблюдений: Непрерывная съёмка: 1 измерение Стой/Иди: 2 эпохи (минимум) по 5 спутникам Частота сбора данных: 1Гц Сбор данных: во внутреннюю память или на CF карту памяти Объем внутренней памяти: 128 Мб (более 900 часов непрерывной записи L1 данных от 6 спутников с интервалом 15 с) Поддержка CF карт памяти: 64 - 512 Мб Вход: RTCM v.2 / Вывод: NMEA-0183

 

Легкий, компактный и эргономичный тахеометр Trimble M3 обладает всеми необходимыми характеристиками для качественного выполнения работ в различных полевых условиях.

В тахеометре Trimble M3 встроена программа Trimble Digital Fieldbook. Эта программа имеет мощные возможности сбора данных и вычислений, позволяющие быстро получать результаты непостредственно в поле. Для геодезистов, знакомых с популярной программой Trimble Survey Controller, переход к работе с тахеометром Trimble M3 и программой Trimble Digital Fieldbook пройдет просто как расширение набора привычных рабочих операций. Помимо этого, данные оптических измерений тахеометра Trimble M3 могут быть интегрированы с GPS данными в программном обеспечении Trimble Business Center, обеспечивая более высокий уровень универсальности.

Технология безотражательных измерений Trimble DR позволяет выполнять измерения на труднодоступные точки, в радиусе до 300 метров. Высокоточный дальномер измеряет расстояния быстро и надежно, позволяя оперативно выполнить работу. Благодаря наличию двух аккумуляторных батарей высокой емкости, замену которых можно производить в "горячем" режиме, время непрерывной работы тахеометра Trimble M3 составляет до 26 часов. При разрядке одной из батарей ее можно заменить, не прерывая работу.

Тахеометр Trimble M3 имеет малый вес, компактен и удобен в транспортировке. Эргономичное управление, а также сенсорный дисплей и клавиатура ускоряют и упрощают ввод данных. Знаменитая оптика Nikon гарантирует высокую четкость, качество и точность наведения, повышая удобство работы. Скорость разбивки существенно увеличивается с использованием створоуказателя Trimble Tracklight. Эта функция также позволяет задавать створы и работать в условиях слабого освещения. Прибор оснащен двумя дисплеями для работы при двух кругах. Основной дисплей цветной, 16-ти битный, графический, с подсветкой, размером 320х240 пикселей. Второй дисплей вспомогательный, отражающий информацию об измеренных величинах.

Новые тахеометры работают на базе операционной системы Windows CE. Внутренняя память приборов составляет 128 Мб, а передача данных осуществляется посредством портов RC-232C, USB (host and client) и Bluetooth. Возможность скачивания данных посредством Bluetooth позволит исполнителю передать их из поля в офис, для этого достаточно воспользоваться обычным сотовым телефоном.