МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени ШАКАРИМА города Семей

Документ СМК 3 уровняРедакция №1 от «__» «__» «____» ______г.

Ф Р 042-1.02-2015-01Методические указания к практическим

(семинарским) занятиям

Факультет: «Информационно-коммуникационных технологий»Кафедра: «Геодезия и строительство»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯк практическим (семинарским) занятиям по дисциплине

«НОВЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ И ТЕХНОЛОГИИГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ»

Для обучающихся специальности (ей)

5В071100-«Геодезия и картография»(шифр, наименование специальностей)

Семей

1

2015 г

Предисловие1 РАЗРАБОТАНОСоставитель: Кудеринова Н.А.,Турлыбаева А.М. «___»_________ 2015 г__________________________________________________________________________________________________________

Методические указания предназначены для проведения практических (семинарских) занятий по дисциплине «Теория математической обработки геодезических измерений»

для обучающихся специальности 5В071100-«Геодезия и картография» всех форм обучения.

2 ОБСУЖДЕНОМетодические указания рассмотрены на заседании кафедры «Геодезия и строительство»Протокол от «___» _______ 2015 года №Заведующий кафедрой: Кудеринова Назира Адамбековна

Методические указания рекомендованы для использования в учебном процессе на заседании учебно-методического бюро ________________________________________________ факультета

Протокол от «___» _______ 2015 года №Председатель_____________________________________

(Ф.И.О.)

2

Содержание

№ п/п

Наименование тем стр

1 История развития технологии геодезических измерений 4

2 Требования предъявляемые к современным технологиям геодезических измерений 10

3 Классификация геодезических приборов нового поколения 12

4 Высокоточные методы измерения 175 Применение цифровых технологий в геодезических

измерениях 22

6 Описать основные характеристики и преимущества лазерных приборов 25

7 Принцип действия и параметры электронных тахеометров с сервоприводом 35

8 Технический тахеометр Sokkia CX-102 429 Технический тахеометр Topcon ES-105L 50

10 Геодезические наземные фазовые дальномеры. 5811 Наземный лазерный сканер Topcon GLS-2000 6112 Система мобильного сканирования IP-S3 HD1 6513 Лазерные сканирующие системы Z+F 6814 Лазерный построитель плоскости RL-VH4G2 7015 Георадары 7316 Литература 76

3

Практическое (семинарское) занятие №1(2 часа)

Тема занятий: История развития технологии геодезических измерений.Цель: совершенствовать знания по истории развития геодезическиех измерений и приборов.

История геодезических измерений и приборов берет свое начало со времени строительства оросительных каналов в древнем Вавилоне, Китае и Египте, то есть от XIII века до н.э. Их появлению способствовала необходимость использования топографических карт при боевых действиях армий. Угломеры привнесли в геодезию астрономы. Отвесы и ватерпасы возникли вместе с землемерным делом.

Значительный вклад в технику геодезических измерений внесли арабы, греки и римляне. Эратосфен в 200 г. до н.э. гномоном (солнечные часы) впервые инструментально определил окружность Земли. Птолемей через пятьдесят лет после него придумал линейку для вертикальных углов, а еще через двадцать лет Гиппарх предложил астролябию с лимбом, прообраз теодолита.

 

Угломер (Герон)Угломер Герона, римский землемерный крест и

усовершенствованный арабами китайский компас для измерения углов – это все этапы развития геодезических приборов.В ХVI веке Леонардо да Винчи сконструировал специальную тележку для

4

определения расстояний и шагомер, в Голландии появились мерная цепь и микроскоп, а в Германии – линейка с диоптрами.

В 1593 г. немецкий математик Клавиус придумал принцип нониуса, а в 1609 г. Галилео Галилей изобрел зрительную трубу. В 1662 г. француз Тевено сконструировал цилиндрический уровень, а в 1674 г. итальянец Мантанари для зрительной трубы предложил дальномерные нити.

 

Тележка для определения расстояний(Леонардо да Винчи)

Англичане Сиссон и Рамсден в восемнадцатом веке создали первый теодолит, практически аналогичный современному прибору, с винтовым микрометром и окуляром. Много различных оптических приборов построили русские мастеровые Беляев и Колосов при Петре I. Среди них значилась трубка с ватерпасами, то есть нивелир. В начале девятнадцатого века в России было несколько мастерских, которые специализировались на геодезических приборах. Из под рук мастеров выходили прекрасные астролябии с трубами, базисные приборы и теодолиты, многие из которых были проданы даже в Европу.

 Основоположником метрологии измерений выступил Д.И.Менделеев, а Г.К.Бауэр изготовил точный уровень, нивелир-теодолит и универсальный прибор.В 1822 году в России появился Корпус военных топографов и специальное училище по подготовке кадров для него. Русская школа геодезистов, планомерно развиваясь, просуществовала до настоящего времени. Картографирование огромной территории России, создание совершенных топографических армейских карт – вот далеко неполный перечень выполненных школой работ. В русской армии

5

во время русско-турецкой войны огонь артиллерии осуществлялся с топографической подготовкой, а в русско-японскую войну армия России внедрила воздушное фотографирование.

Геодезическое приборостроение к концу девятнадцатого века оформилось в самостоятельное направление. Промышленность освоила высокоточные нивелиры Гедеонова, триангуляционные теодолиты, тахеометры Санге и Гаммера, внутрибазные дальномеры, а в первую империалистическую войну – даже оптические теодолиты.

 

Первый теодолит(Сиссон и Рамсден)

К 30-м годам и в Советском Союзе заводы «Геофизика» и «Аэрогеоприбор» начали выпускать серийно высокоточные триангуляционные теодолиты, астрономические универсалы и нивелиры, а к началу второй мировой войны и все другие виды геодезического оборудования. О размахе работы геодезистов очень хорошо говорит даже такой один факт: во время войны было выпущено 38 млн. специальных топографических карт.

Послевоенное приборостроение развивается по нескольким направлениям. Приборы становятся легче, надежнее, эргономичнее и удобнее.

С развитием радиотехники были разработаны новые методы свето- и радиодальномерных измерений, на основе которых в 20 столетии созданы светодальномеры и радиодальномеры. Практическое широкое использование светодальномеров связано с

6

созданием в 1952 г. Э. Бергстрандтом (Швеция) первого фазового дальномера, названного геодиметром.

 В России создателями первого светодальномера являются В.А. Величко и В.П. Васильев, которые в 1953 г. разработали светодальномер на основе авторского свидетельства на изобретение Г.И. Трофимука, выданного в СССР в 1933 г. Первый радиодальномер, названный теллурометром, был создан Уодли в ЮАР в 1956 г. Этим радиодальномером можно было измерять расстояния до 60 км с ошибкой в несколько см. Несколько позднее (в 1960 г.) в нашей стране под руководством А.А. Генике был разработан первый отечественный геодезический радиодальномер — ВРД.

Использование светодальномеров и радиодальномеров позволило резко повысить производительность линейных измерений, которые были весьма трудоемкими и малопроизводительными, так как выполнялись до этого механическими мерными приборами.

 

Современный электронныйтахеометр Sokkia NET1200

В дальнейшем на основе новейших достижений науки и техники были созданы приборы, не только превосходящие во много раз по точности и производительности традиционные, но и позволяющие решать задачи, которые ранее не могли быть выполнены с такой точностью и скоростью. В основу работы большинства из этих приборов заложены ранее используемые принципы измерений.

7

Сегодня, возрастающая потребность в геодезических приборах, с одной стороны, и развитие электроники, лазерной техники, компьютерных технологий, с другой, позволяют создавать не только новые модели уже известных приборов, но и разрабатывать принципиально новые инструменты и технологии. Продолжается совершенствование электронного тахеометра. За последние 10 лет из прибора, просто объединяющего в себе теодолит и дальномер, он превратился в мощный инструмент для использования в топографической съемке, кадастровой съемке, геодезическом сопровождении строительства. Такие изменения стали возможны благодаря оснащению электронных тахеометров встроенным программным обеспечением, расширенной памятью, безотражательными дальномерами. Сегодня электронный тахеометр является основой программно-аппаратного комплекса, включающего в себя помимо прибора мощное программное обеспечение для решения широкого круга прикладных задач.

 

ГНСС-приемникTopcon GLS-1000

На базе моторизованных моделей электронных тахеометров создаются полностью роботизированные станции, способные без участия человека по заранее заложенной программе вести непрерывный мониторинг за объектами, определяя значения крена и смещений.

Наряду с тахеометрами, широкое распространение получило ГНСС оборудование. Сегодня ГНСС-приемник стал привычным инструментом для геодезистов проводящих топосъемку и

8

землеустроительные работы, осуществляющих инженерно-геодезические изыскания и геодезическое обеспечение строительства.

Достаточно популярной технологией, сегодня, становятся 3D системы нивелирования для строительной техники, в которой находят свое место, как роботизированные электронные тахеометры, так и спутниковое оборудование. 3D системы нивелирования позволяют строительным машинам выполнять работу точно по проектным данным в автоматическом режиме, тем самым, исключая этап разбивочных работ и увеличивая производительность. Системами нивелирования можно оснастить бульдозеры, автогрейдеры, асфальтоукладчики и многие другие машины.

 

К числу совершенно новых технологий можно отнести технологию наземного лазерного сканирования. Высокая скорость работы, небывалый уровень автоматизации сбора данных, позволяют говорить о том, что лазерное сканирование имеет большое будущее.

Для обеспечения самых распространенных и простых видов работстали широко использоваться лазерные дальномеры. Эти приборы пришли на смену обычным рулеткам, поэтому их часто называют лазерными рулетками. Теперь измерить расстояние с высокой точностью можно одним нажатием клавиши дальномера. При этом рулетка позволяет производить дополнительные вычисления, например, вычисления площади и объема. На смену оптическим теодолитам приходят электронные теодолиты, значительно повышающие удобство работы. Наряду с оптическими

9

нивелирами все шире используются лазерные нивелиры и цифровые нивелиры.

Контрольные вопросы:1. Какой прибор сконструировал Леонардо да Винчи, методоы

его применения.2. Принцип применения угломера Герона.3. Накокой стадии было геодезическое приборостроение к

концу девятнадцатого века?4. Кто создал первый теодолит, и принцип его применения.5. Перечислите основные отличительные характеристики первого и

новейшего теодолита.6. Какие приборы стали широко использоваться для

обеспечения самых распространенных и простых видов работ?

Практическое (семинарское) занятие №2(2 часа)

Тема занятий: Требования предъявляемые к современным технологиям геодезических измеренийЦель: ознакомиться с основными требованиями предъявляемые к технологиям геодезических измерений.

Требования, предъявляемые к геодезическому оборудованиюСовершенствование технологий в сфере определения координат способствует появлению новых решений. Зачастую это выражается в создании современной аппаратуры, способной оказывать существенную помощь в различных направлениях деятельности. В частности, немало подобных приборов применяется в сферах навигации, геодезии, мониторинга, а также точного позиционирования.

Вся такая аппаратура (включая полевые накопители данных) отвечает основным требованиям, предъявляемым к ней – как со стороны разработчиков, так и со стороны многочисленных пользователей. Это способствует не только росту популярности оборудования (в том числе спутникового) данного назначения, но и большему практическому удобству для потребителей.

10

Соответствие основным требованиямНаиболее важными требованиями, которым должна соответствовать современная аппаратура (включая и геодезическое оборудование), применяемая в сфере определения координат, являются следующие параметры:

компактные размеры (габариты); сравнительно небольшой вес (масса приборов); низкая степень энергопотребления; развитое (продвинутое) программное обеспечение; удобный для пользователей интерфейс.

Широкие возможности новых приборовТакие термины, как «поверка», «3D-технологии», «спутниковое оборудование» – постепенно стали весьма распространенными. Наряду с этим, сами технические параметры современной аппаратуры в максимальной степени соответствуют широкой сфере их использования. Например, легкий вес и компактность превращают перевозку подобных приборов в довольно несложный процесс.В частности, применяемое во многих случаях геодезическое оборудование позволяет осуществлять GPS-съемку. Помимо чисто практического удобства такого способа, вся получаемая информация успешно сохраняется в единой информационной базе каждого конкретно реализуемого проекта. Что касается основных требований, предъявляемых к аппаратуре данного назначения, то большинство оборудования полностью им соответствует.

Сочетание лучших технических параметровВ частности, такие полевые накопители данных, как приборы Trimble GPS, успешно сочетают в себе легкость, компактность, малое потребление энергии и способны работать в автономном режиме (от аккумуляторов) порядка 8 часов. Подобно такой аппаратуре, многие другие виды геодезического оборудования имеют удобный для пользователей интерфейс. Это значительно упрощает проведение необходимых измерений.Кроме того, использование Windows CE в качестве операционной системы предоставляет большие возможности на практике. Множество имеющихся функций облегчают геодезистам процесс управления съемкой. Теперь вполне достаточно лишь касаться

11

дисплея пальцем либо специально предназначенным для этого пером.

Контрольные вопросы:1. Какие наиболее важные требования должны соответствовать

современной аппаратуре, применяемой в сфере определения координат?

2. Как влияют габариты и вес прибора на их применение.3. Что такое «поверка» прибора?4. Что подразумевается под развитым (продвинутым)

программным обеспечением?

Практическое (семинарское) занятие №3(2 часа)

Тема занятий: Классификация геодезических приборов нового поколенияЦель: ознакомится с классификацией геодезических приборов нового поколения.

Классификация геодезических приборов, в соответствии со стандартом на них, производится по назначению и по точности.

По назначению в настоящее время существует семь групп приборов:

- для измерения горизонтальных углов и углов наклона - теодолиты;- для измерения превышений - нивелиры;- для измерения расстояний - дальномеры;- для производства планово-высотных топографических съемок -тахеометры;- для производства планово-высотных топографических съемок (углоначертательный способ) - кипрегели;- комплектующие принадлежности (рейки, штативы, оптические центриры, механические центриры, буссоли, и др. );- вспомогательные приборы и принадлежности (эккеры, планиметры, транспортиры, тахеографы, координатометры, масштабные линейки и др. ).

По точности классифицируют -теодолиты, -нивелиры

12

- дальномеры. Они делятся на высокоточные, точные, повышенной точности, средней точности и технические.Высокоточные приборы используют при измерениях в плановых геодезических сетях 1 и 2 классов и в нивелирных сетях I и II классов, а также при выполнении инженерно-геодезических работ высокой точности при решении специальных инженерных задач, например, при наблюдениях за деформациями сооружений и земной поверхности, при выверке установки прецезионного оборудования на промышленных предприятиях и уникальных объектах и т. п.Точные приборы используются для сгущения главной геодезической основы (при построении сетей сгущения), а также для производства значительного объема инженерных работ при строительстве инженерных сооружений.

Приборы повышенной точности используют как при геодезических работах по созданию сетей сгущения, так и при решении ряда научных, технических и научно-технических задач, связанных, в основном, со строительством и эксплуатацией инженерных сооружений.Приборы средней точности применяют при производстве работ технической точности при создании для них сетей сгущения в виде теодолитных ходов, при горизонтальной съемке ответственных точек местности и др.Технические приборы применяются в основном для топографических съемок различных масштабов при создании сетей съемочного обоснования, выполнении отдельных и массовых привязок точек местности в принятой системе координат.До выполнения работ каждый геодезический прибор должен быть поверен и отъюстирован.

Поверка - установление соответствия конструктивных геометрических соотношений в приборе, обеспечивающих качественную его работу.

Юстировка - устранение несоответствия геометрических соотношений в конструкции прибора, которые могут повлиять на его качественную работу. Т. е. юстировка выполняется только тогда, когда в результате поверки будут выявлены

13

недопустимые отклонения в геометрическом положении узлов и деталей прибора.

ТАХЕОМЕТР STONEXAUTOLOCKR9 2" DR400

Новый электронный тахеометр Stonex R9 AutoLock  даже со стандартной комплектацией имеет такие функции как автоматическое наведение на цель и встроенный лазерный створоуказатель. Прибор позволяет делать замеры с высокой точностью, поэтому Stonex R9 AutoLock нашел широкое применение в области геодезических работ. Все вспомогательные функции позволяют максимально упростить работу с тахеометром Stonex R9 AutoLock, повысить эффективность и скорость выполняемых измерений. Прибор был разработан в Швейцарии и отвечает самым высоким европейским стандартам.

Набор принадлежностей для модификации Stonex R9 AutoLock 

Контроллер Stonex PS236 [OS Windows Mobile 6.1] Батарея  Li-Ion для контроллера PS236 Зарядка для батареи Соединительный кабель между контроллером PS236 и USB портом компьютера Стилус Защитные пленки Крепление контроллера на веху Ремешок на руку Транспортировочный кейс SLP9

14

Технические характеристикиМетод Абсолютное считывание

Разрешение 1”Точность измерения углов (ISO 17123-3)

2”

ЗРИТЕЛЬНАЯ ТРУБАУвеличение 30x Поле зрение 1° 30’ (26 m / 1 km)Мин. фокус 1.7 m

КОМПЕНСАТОРСистема Двух осевой компенсаторРабочий диапазон ± 4’Точность 0,5”

ИЗМЕРЕНИЯ РАСТОЯНИЙ НА ОТРАЖАТЕЛЬ

На одну призму 3’000 mПризма 3600 1’500 mМинипризму 1’200 mНа отражающую пленку (60 mm x 60 mm) 250 mТочность (Fine/Quick/Tracking) 1 mm + 1,5 ppm / 3 mm

+1,5 ppm / 3 mm + 1,5 ppmВремя измерения (Tracking/Quick/Fine)

0.15 sec / 0.8 sec / 2.4 sec

ИЗМЕРЕНИЯ В БЕЗОТРАЖАТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ

Измерение в безотражательном режиме

400m

Режим LongRange 1000m-7500 mТочность 2 mm + 2 ppm (>500 m 4

mm + 2 ppm) Long Range 5 mm + 2 ppm

Время измерения 3.0 - 6.0 secМинимальное расстояние 1,5м

СЕРВОПРИВОДМаксимальная скорость 45°/сек

СТВОРОУКАЗАТЕЛЬ (SureBeam)

15

Рабочий диапазон 5м-150мТочность 5см на 100мРАСПОЗНАВАНИЕ ЦЕЛИ (ILock)

Диапазон работы (хорошие условия/средние условия)

Стандартная призма 1000м/800м Призма 360° 600м/500м Минипризма 500м/400м Отр пленка 55м Минимальное расстояние 1,5м/5м

ТОЧНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

<2 мм

Время измерения 3-4 секМаксимальная скорость (Lock режим)

5м/с до 20м, 25м/с до 100м

Режим слежения 4м/сСВЯЗЬПамять CF карта (256Мб) Связь RS232, Bluetooth

КЛАВИАТУРА И ДИСПЛЕЙДисплей 1/4 VGA (320*240) ЖКИ

сенсорный дисплейКлавиатура 28 кнопок (6

функциональных 12 алфавитно цифровых)

Расположение ОдностороннееЛАЗЕРНЫЙ ЦЕНТРИР

Точность 1,5 мм на 1,5 мДиаметр лазерного пятна 2,5 мм на 1,5 м

РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРАРабочая / Хранения -20° C ~ +50° C / -40° C ~

+70° CЗащита от пыли и воды IP54

ВЕСВес с батареей и трегером 6,5 кг

БАТАРЕЯНапряжение / Емкость Li-Ion 7,4 В., 3,8 Ач.

16

Время работы 5-8 ч

Контрольные вопросы:1. Какие приборы применяются для измерения горизонтальных

углов и углов наклона?2. Какие приборы применяются для измерения превышений?3. Какие приборы применяются для измерения расстояний?4. Какие приборы применяются для производства планово-

высотных топографических съемок?5. В чем суть применения кипрегели?6. Какие приборы классифицируют по точности?7. Что такое юстировка прибора?

Практическое (семинарское) занятие №4(2 часа)

Тема занятий: Высокоточные методы измеренияЦель: узнать о высокоточных измерениях и совершенствовать знания по способам измерения горизонтальных направлений и углов.

Способы измерения горизонтальных направлений и углов, их теоретическое обоснование, достоинства и недостатки .

Под методикой высокоточных угловых измерений понимается комплекс работ, выполняемых на пунктах геодезических сетей с целью определения их планового положения. К ним относятся:

- выбор способа измерений и их производство;- обработка результатов измерений и оценка их качества;- определение элементов центрировки в случае несовпадения

проекции центра инструмента и центра пункта.Рассмотрим более подробно указанные этапы производства высокоточных угловых измерений.При выполнении разного рода геодезических работ, связанных с определением планового положения объектов на поверхности Земли, широко используются два классических способа измерения гори-зонтальных направлений и углов, применяемых в разных геодезических построениях для решения указанной задачи. К ним относятся: способ круговых приемов и способ измерения отдельных углов во всех комбинациях. В силу их особенностей выбор того или иного способа обусловлен точностью конечных результатов измерений, числом из-меряемых направлений на пунктах сети, простотой и удобством из-мерений и их обработки. В геодезических сетях, где точность измерения

17

углов задается средней квадратической ошибкой, равной или более 1", возможно одновременное применение на разных пунктах сети обоих способов, но с одинаковым значением весов измерений.Заданная точность измерения углов обеспечивается применением теодолитов соответствующего класса и числом приемов необходимых измерений на пункте сети. Независимо от выбранного способа измерений, перед их началом составляется рабочая программа наблюдений, представляющая собой таблицу установок лимба для каждого приема измерений. Она обеспечивает независимость измерений направлений и углов в отдельных приемах и исключает систематическое влияние погрешностей нанесения штрихов диаметров лимба.Для обеспечения точных и надежных результатов измерений необходимо соблюдать следующие правила наблюдений:

1. Перед началом измерений на объекте необходимо выполнить исследования теодолита, а перед началом работ на пункте - поверки теодолита.

2. Использовать для наведения сетки нитей на визирные цели среднюю часть наводящих винтов, работая ими только на «ввинчи-вание».

3. Для исключения влияния «люфта подъемных винтов» вращение алидады в каждом полуприеме должно быть в одну сторону, при случайном пропуске направления делается дополнительный оборот в том же направлении.

4. Не изменять фокусировку зрительной трубы в процессе измерений на данном пункте.

5. Равномерно распределять приемы измерений на утреннюю и вечернюю видимости.

6. При наблюдении визирных целей, зенитные расстояния на которые с наблюдаемого пункта отличаются более чем на ±1° для 1-го класса и ±2° для 2-го класса, необходимо дополнительно брать от-счеты по концам пузырька уровня при алидаде горизонтального круга.

7. Строго соблюдать методику измерений в соответствии с тре-бованиями инструкции [1].

Исходя из общих требований, предъявляемых каждому способу измерений горизонтальных направлений и углов, рассмотрим теоретические основы двух известных способов, упомянутых выше.

Способ круговых приемовСущность способа круговых приемов заключается в следующих

положениях. Каждый прием измерений состоит из двух полуприемов. В первом полуприеме, после установки лимба на определяемый

программой наблюдений отсчет, вращают алидаду по часовой стрелке, 18

последовательно наводя зрительную трубу на визирные цели пунктов, и берут отсчеты по лимбу. Установка лимба, первое наведение и завершение наблюдений в полуприеме (замыкание горизонта) делается на начальное направление, выбираемое наблюдателем самостоятельно, обычно хорошо видимое и расположенное в южном или северном направлении от наблюдаемого пункта. Во втором полуприеме, после перевода зрительной трубы через зенит, вращают алидаду в обратном направлении от начального и также берут отсчеты полимбу при наведении трубы на каждый наблюдаемый пункт. В обработку берутся средние значения отсчетов по лимбу при круге лево (KJI) и круге право (КП)

Nср=КЛ+КП±180/2Для исключения ошибок нанесения штрихов лимба перестановку

лимба σ между приемами, от начальной установки 0°00` делают на величину, определяемую следующей формулой:

σ =1800/m+iгде m - число приемов; і - цена деления лимба.

Определение по результатам измерений наиболее надежных значений углов, отсчитываемых от начального направления, выполняют, используя параметрический способ метода наименьших квадратов.Обозначим на наблюдаемом пункте через Wk установку лимба на начальное направление в каждом приеме

Wk=(1800/m+i)( k-1)где k - порядковый номер приема.

В качестве параметров выберем истинные значения углов: х1, х2, …, хn-1, а средние значения отсчетов по наблюдаемым направлениям А, В, С, ..., N обозначим через α K, β K, γ K, …..V K, ..., (рис. 1). Из чертежа видно, что между параметрами xj и результатами измерений существуют такие соотношения:

19

где V K-поправки к результатам измерений.Подобные уравнения можно составить для всех m приемов наблюдений. Перейдем от уравнений поправок (4) к нормальным уравнениям и путем преобразований получим их в следующем виде:

Каждая строка системы (5) содержит одно неизвестное хі:

Из полученного выражения (6) следует, что любое неизвестное хі представляет собой разность средних значений (і + 1)-го и начального направлений. Для получения единой сводки измеренных направлений из m приемов необходимо в каждом приеме приводить результаты измерений к начальному направлению, вычитая из их значенийсреднюю величину

Тогда

где х`і - приведенные к начальному результаты измерений по і-му на-правлению.

Надежность получения неизвестных определяется значениями их весов. Для определения этих величин за единицу веса примем вес из-мерения направления одним приемом. Тогда каждому равноточно полученному направлению должен быть присвоен вес, равный числу приемов наблюдений:

Результатом измерений на пункте является таблица приведенных к начальному направлений, измеренных, в зависимости от точности

20

получения конечного результата, разным числом приемов m. В связи с этим на каждом пункте сети производятся уравнивание и оценка точности измеренных и уравненных величин. Так как за единицу веса принята средняя квадратическая ошибка измерения направления одним приемом, то ее значение определяется по известной формуле метода наименьших квадратов (МНК).

где v - МНК поправки ко всем результатам измерений во всех приемах; n - число этих измерений; t- число независимых неизвестных.При строгой оценке значения v получают из уравнений поправок (4), однако, в целях упрощения вычислений, находят значения направлений по формуле (7), а для определения средней квадратической ошибки направления применяют формулу Петерса:

где |v| - абсолютные уклонения каждого результата измерений от соот-ветствующего среднего по всем наблюдаемым направлениям; n– числонаблюдаемых направлений; постоянная, зависящаяот числа приемов m на пункте.

Средняя квадратическая ошибка уравненных направлений, полученных из m приемов, находится по формуле

Контрольные вопросы:1. Что понимают под методикой высокоточных измерений?2. Перечислите комплекс работ, выполняемых на пунктах

геодезических сетей.3. Какие правила наблюдений необходимо соблюдать для

обеспечения точных и надежных результатов измерений?4. Назовите формулу Петерса, и для каких измерений его

применяют.5. Для исключения ошибок нанесения штрихов лимба перестановку

лимба σ вычисляют по формуле -?

21

Практическое (семинарское) занятие №5(2 часа)

Тема занятий: Применение цифровых технологий в геодезических измеренияхЦель: ознакомится с применением цифровых технологий в геодезических измерениях.

Принцип работы лазерного дальномераЛазерный дальномер — прибор для измерения расстояний с применением лазерного луча.Широко применяется в инженерной геодезии, при топографической съёмке, в военном деле, в навигации, в астрономическихисследованиях, в фотографии. Современные лазерные дальномеры в большинстве случаев компактны и позволяют в кратчайшие сроки и с большой точностью определить расстояния до интересующих объектов.Лазерные дальномеры различаются по принципу действия наимпульсные и фазовые.Импульсный лазерный дальномер это устройство, состоящее из импульсного лазера и детектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно и зная значение скорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом.

Лазерный дальномер — простейший вариант лидара.Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:L=ct/2nгде L - расстояние до объекта,  c- скорость света в вакууме, t - показатель преломления среды, в которой распространяется излучение,  n - время прохождения импульса до цели и обратно.Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче фронт импульса, тем лучше.

22

Фазовый лазерный дальномер - это дальномер, принцип действия которого основан на методе сравнения фаз отправленного и отражённого сигналов. Фазовые дальномеры обладают более высокой точностью измерения по сравнению с импульсными дальномерами. Также фазовые дальномеры дешевле в производстве. Именно фазовые дальномеры получили широкое распространение в быту.

Лазерный дальномер RB20000.Описание Лазерный дальномер LeicaDisto D410

Новый дальномер LeicaDisto D410 обеспечивает максимальную простоту и легкость измерений на открытых пространствах. Цифровой видоискатель позволяет вам точно провести наведение даже если Вы не видите красного пятна. Точное наведение обеспечивает надежные результаты, особенно на больших расстояниях и при ярком солнечном свете. Степень защиты IP 65 обеспечиает всегда надежный результат. Все функции хорошо видны на дисплее и легко выбираются.Простое и точное наведение — цифровой видоискатель с 4х-кратным увеличениемС видоискателем рулетки LeicaDisto D410 измерения выполняются с идеальной точностью и даже в неблагоприятных условиях освещения. Это решающее преимущество при работе на улице в солнечную погоду. Даже если лазерная точка указателя больше не видна невооруженным глазом, цель можно увидеть точно в перекрестии на экране.

23

Надежный и легкомоющийся корпусКорпус и клавиатура хорошо изолированы от воды и пыли. Очистка под проточной водой также не проблема. Степень защиты IP 65 позволяет использовать прибор в любых погодных условиях.SmartHorizontalModeДаже если препятствия, такие как стены, изгороди или люди стоят в направлении цели, LeicaDisto D410 быстро дает точный результат благодаря SmartHorizontalMode. Одного измерения достаточно для вычисления горизонтального расстояния.Высокая надежностьДиапазон и точность LeicaDisto D410 были проверены на ISO-16331-1. Это означает, что он имеет большую дальность — 150 м, и высокую точность — ± 1 мм, не только в идеальных лабораторных условиях, но и в повседневных условиях.Особенности:Измерения расстояний до 150 мТочность измерений ± 1 ммПоказания последних 30 выполненных измерений сохраняются в памятиПрочный корпус IP 65 (влагозащищенность и пылезащищенность)Дисплей с подсветкой

Отличная эргономикаТехнические характеристики

ТипДальномерыКласс лазера2Точность, +-мм/м1Количество лучей 1Направление лучейВверхВидимость луча (в помещении) 150 мМаксимальный диапазон работы150 мПитание АА 2 х 1.5 ВЗащита IP65

Дополнительные характеристики Диапазон при неблагоприятных условиях: 80 мКосвенные пифагоровские измеренияСложение/вычитаниеКосвенные измерения с датчиком наклона

24

Автоматическая подсветка дисплея и клавиатурыМногофункциональная позиционная скобаНепрерывные измеренияКрепление к фотоштативуМинимальное/максимальное измеренияТаймер автоспускаРазмеры143 х 58 х 29 ммВес 0.198 кг

Контрольные вопросы:1. Суть применения цифровых технологий в геодезических

измерениях.2. Охарактеризовать импульсный лазерный дальномер.3. Лидара это -?4. Какое соотношение используется при импульсном методе

дальнометрирования?5. На что влияет короткий фронт импульса?

Практическое (семинарское) занятие №6(2 часа)

Тема занятий: Описать основные характеристики и преимущества лазерных приборовЦель: ознакомится с основными характеристиками и преимуществами лазерных приборов.

Для изучения принципа действия лазеров рассмотрим упрощенную структурную схему лазера, ее можно представить в виде следующих основных элементов (рис.1).

 Упрощенная структурная схема лазера

25

Источник энергии, обеспечивающий создание энергии накачки. Под накачкой лазера подразумевается процесс возбуждения вещества, приводящего к возникновению лазерной активной среды. В зависимости от вида подводимой энергии различают оптическую, электрическую, электронную, химическую накачку.Излучатель лазера, предназначен для перевода активной среды в возбужденное, инверсное состояние, преобразует энергию накачки в лазерное излучение и содержит один или несколько активных элементов, состоит из:система накачки - ряд элементов, предназначенных для преобразования энергии и передачи ее от источника энергии к лазерному активному элементу;лазерный активный элемент, содержит вещество, в котором создается активная среда в процессе накачки;оптический резонатор, служит для создания положительной обратной связи, а также для улучшения пространственных характеристик излучения, т. е. для уменьшения угла расходимости. Резонатор чаще всего представляет собой два плоскопараллельных зеркала, установленных вокруг активной среды с точностью до нескольких секунд. Одно из зеркал имеет коэффициент отражения близкий к 100%, называется глухим зеркалом, а второе, имеющее коэффициент отражения 50%, называется выходным зеркалом. По типу применяемого активного элемента лазеры подразделяются на полупроводниковые, газовые, твердотельные и жидкостные. По характеру свечения лазеры делятся на: импульсные и непрерывного свечения.В твердотельных лазерах рабочее тело (активное вещество) используется в виде узких, длинных призм, цилиндров, либо в виде стержней, длина которых примерно в 10 раз больше толщины.

26

Торцы стержня, покрытые серебром, является зеркалами. Торцы шлифуются строго параллельно друг другу и перпендикулярно оси цилиндра. Зеркала необходимы для того чтобы делать луч лазера направленным и для многократного усиления первичной лавины квантов, летящих вдоль оси стержня активного вещества.В качестве активного вещества в твердотельных лазерах используются кристаллические или аморфные диэлектрики, т.е. вещества, не пропускающие электрический ток. Наиболее распространенным материалом рабочих тел лазеров является синтетический рубин – кристаллическая окись алюминия, в которой часть атомов алюминия заменена на атомы хрома. Эти атомы хрома и являются рабочими телами, которые «накачиваются» энергией, а затем отдают ее, усиливая световой луч.На рис. 2. показан лазер с рубиновым стержнем в качестве рабочего тела. Стержень 2, изготовленный из рабочего вещества, помещен между двумя зеркалами 1, 3. Зеркало 1 полностью отражает все падающие на него лучи, а зеркало 3 является полупрозрачным, для накачки энергии используется газоразрядная лампа-вспышка 6, которая помещена вместе со стержнем внутрь отражающего кожуха 4. Лампа-вспышка подключена к источнику питания (5).

Принципи альная схема твердотельного лазера с рубиновым стержнем

27

1,3 - зеркала; 2 - стержень; 4 -отражающий кожух; 5 - источник питания;6 - газоразрядная лампа-вспышка

Лазерный луч можно сфокусировать так, что он будет вызывать интенсивный нагрев, например, с помощью линзы с фокусным расстоянием 1 см можно сфокусировать пятно диаметром 0,01 см, т.е. площадью в 0,0003 см2. Несмотря на то, что вспышка лазера кратковременна, ее энергии достаточно для расплавления и испарения любого обрабатываемого материала: металла, камня или керамики. Во время непрерывной работы лазера стержень активного вещества сильно нагревается и его необходимо охлаждать, для этого стержень помещают в кожух, через который циркулирует охлаждающее вещество. Рубиновый лазер обычно охлаждают жидким азотом, температура которого равна -196оС.

Технология размерной обработки (обработка отверстий)Технологический процесс получения отверстий с помощью лазерного луча возник на потребность в эффективных методах изготовления микроотверстий в деталях из сверхтвердых и тугоплавких материалов.В промышленности лазерные технологические установки широко применяются для получения черновых отверстий, например в рубиновых часовых камнях, и заготовках алмазных волок, а также в различных деталях приборов и машин ряда отраслей промышленности в тех случаях, когда не предъявляются жесткие требованияЕсли направить на поверхность обрабатываемого материала луч лазера и увеличивать интенсивность его излучения, то при достижении ею необходимого значения, начнется плавление материала. Вблизи поверхности материала, непосредственно под сфокусированным световым пятном, возникает область жидкого (расплавленного) материала. Эта область растет постепенно, перемещаясь вглубь материала по мере поглощения им световой энергии, при этом теплота начинает интенсивно расти. В результате устанавливается поверхность расплава (рис. 3, а).При повышении интенсивности лазерного излучения одновременно с плавлением будет происходить интенсивное испарение (кипение) металла. Часть вещества превращается в пар, вследствие чего на поверхности металла возникает лунка, начинается процесс

28

формирования отверстия (рис. 3, б). Когда интенсивность излучения достигнет достаточного уровня, начнется ионизация паров обрабатываемого материала с последующим превращением их в плазму. Плазма преграждает дальнейший доступ лазерному излучению к поверхности материала, ведь свет интенсивно поглощается плазмой (рис. 3, в).

Воздействие лазерного излучения на поверхность металла

- плавление металла под действием лазерного излучения (а); интенсивное испарение металла (б); образование плазмы (в)

В зависимости от вида обработки и свойств материала используют лазерное излучение с определенными энергетическими и временными характеристиками. Чтобы получить тончайшую проволоку из меди, бронзы, вольфрама и других металлов применяют технологию протягивания (волочения) проволоки через отверстия очень малого диаметра. Для этого процесса используют алмазные фильеры, позволяющие получать проволоку диаметром до 10 мкм, при этом внутренняя поверхность фильеры имеет сложный профиль.

Профиль канала волочения в алмазной фильере

29

- входное отверстие (1); рабочая часть канала (2); выходное отверстие (3)

Лазерным импульсным излучением сначала пробивают черновой канал в алмазной заготовке, а затем шлифуют и полируют ультразвуком, придавая окончательный профиль и размер.Получение отверстий лазером возможно в любых материалах, как правило, для этой цели используют импульсный метод. Производительность достигается за один импульс с большой энергией (до 30 Дж), при этом основная масса материала удаляется из отверстия в расплавленном состоянии под давлением пара, образовавшегося в результате испарения небольшой части вещества. Точность обработки одноимпульсным методом невысокая. Максимальная точность достигается при воздействии на материал серии импульсов (многоимпульсный метод) с относительно небольшой энергией (0,1 … 0,3 Дж) и малой длительностью (0,1 мс и менее). Возможно получение сквозных и глухих отверстий различного сечения и формы. Шероховатость стенок отверстия в зависимости от режима обработки и свойств материалаRa = 0,40-0,10 мкм. Производительность лазерных установок при получении отверстий 60-240 отверстий в 1 мин.

Лазерное разделение конструкционных материаловЛазерным разделением называется процесс быстрого локального нагрева, плавления и испарения материалов остросфокусированным лазерным излучением. С помощью лазерного излучения можно осуществлять операции разделения материалов — как сквозную резку, так и нанесение рисок, дорожек и пазов.Для резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных и газовых CO2 - лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения.В области воздействия лазерного луча металл нагревается до первой температуры разрушения – плавления. С дальнейшим поглощением излучения происходит расплавление металла, и фазовая граница плавления перемещается вглубь материала. Дальнейшее энергетическое воздействие лазерного луча приводит к увеличению температуры, достигающей второй температуры разрушения – кипения, при которой металл начинает активно испаряться.

30

Таким образом, возможны два механизма лазерной резки – плавлением и испарением. Однако последний механизм требует высоких энергозатрат и осуществим лишь для достаточно тонкого металла. Поэтому на практике резку выполняют плавлением. При этом в целях существенного сокращения затрат энергии, повышения толщины обрабатываемого металла и скорости разрезания применяется вспомогательный газ, вдуваемый в зону реза для удаления продуктов разрушения металла. Обычно в качестве вспомогательного газа используется кислород, воздух, инертный газ или азот. Такая резка называетсягазолазерной.

Схема лазерной резки

Лазерная сварка металловЛазерной сваркой называется технологический процесс

получения неразъемного соединения частей изделия путем местного расплавления металлов по примыкающим поверхностям. В качестве источника нагрева используют концентрированный поток излучения лазера. В результате плавления и кристаллизации возникает прочное сцепление (сварной шов), основанное на межатомном взаимодействии.

31

Схема лазерной сварки

- заготовка (1); источник света (2); источник питания (3); зеркало (4); активный элемент (5); световое излучение (6); лазерный луч (7); линза (8); защитный газ (9); сварной шов (10)

В настоящее время лазерную сварку, применяемую в приборо- и машиностроении, можно условно разделить на три вида: микросварка (соединение элементов с толщиной или глубиной проплавления менее 100 мкм);минисварка (глубина проплавления 0,1-1 мм);макросварка (глубина проплавления более 1мм). Для первых двух видов сварки, получивших наибольшее распространение в промышленности, используют преимущественно импульсные лазеры.

Для сварки металлов используются твердотельные и газовые лазеры как периодического, так и непрерывного действия.Благодаря высокой концентрации энергии лазерного излучения в процессе сварки обеспечивается малый объем расплавленного металла, незначительные размеры пятна нагрева, высокие скорости нагрева и охлаждения металла шва и околошовной зоны. Эти особенности теплового воздействия предопределяют минимальные деформации сварных конструкций, специфику физико-химических и металлургических процессов в металле шва, высокую технологическую и конструкционную прочность сварных соединений.Точечная сварка осуществляется с помощью импульсных твердотельных лазеров для выполнения неразъемных соединений в

32

электронике и приборостроении. Точечной сваркой соединяются тонколистовые материалы (при толщине 0,5-2,0 мм), При этом диаметр сварных точек составляет 0,1..1,2 мм, а глубина проплавления 0,03-1,3 мм.Шовная сварка обеспечивает надежное механическое соединение, высокую герметичность сварочного шва. Шовную сварку выполняют как с помощью импульсного излучения с высокой частотой генерации импульсов, так и с помощью непрерывного излучения. Последнее позволяет сваривать толстостенные детали.

Качество металла сварных соединений, выполненных непрерывным лазерным излучением, по сравнению с традиционными видами сварки очень высокое. Как правило, в этом случае механические свойства металла шва превосходят свойства основного металла в исходном состоянии. Для защиты шва применяются газы аргон и гелий, помимо защиты они обеспечивают более эффективное проплавление, меняя параметры образующейся плазмы, ускоряют вывод газов, испаренного металла.Важнейшим преимуществом лазерной сварки твердотельными лазерами является возможность очень точной дозировки энергии, поэтому удается обеспечить получение качественных соединений при изготовлении очень мелких деталей.Легкость управления лазерным лучом с помощью зеркал и волоконной оптики позволяет осуществлять сварку в труднодоступных, иногда не находящихся в пределах прямой видимости местах. Возможна также лазерная сварка нескольких деталей от одного лазера расщепленным с помощью призм лучом.

Поверхностное упрочнение металла В последние годы в мировой практике промышленного производства для повышения износостойкости и контактной прочности деталей машин, технологической оснастки и инструмента широко применяются методы упрочняющей лазерной обработки, что обусловлено уникальными возможностями лазерного излучения.Термическое упрочнение (закалка) лазерным излучением заключается в локальном нагреве участка поверхности и охлаждении его со сверхкритической скоростью за счет

33

теплоотвода во внутренние слои металла. Глубина зоны лазерного воздействия зависит от режимов лазерной обработки и для импульсного излучения изменяется от 0,1..0,15 мм при обработке без оплавления до 0,25 мм - при обработке с оплавлением поверхности. Лазерная закалка позволяет существенно повысить износостойкость упрочненных поверхностей, однако технологические возможности этого метода лазерной обработки ограничены, так как связаны преимущественно с фазовыми превращениями в поверхностном слое.Более перспективным методом поверхностной обработки является лазерное легирование, заключающееся во введении в поверхностный слой различных элементов или материалов с последующей обработкой лучом лазера, что позволяет получать модифицированный слой с уникальными свойствами. При этом открывается возможность замены дорогих высоколегированных и инструментальных сталей низколегированными и даже обычными углеродистыми. Из многообразия способов введения легирующих элементов компонентов в зону лазерного воздействия наиболее технологичными являются оплавление лазером предварительно полученных покрытий (диффузионных, гальванических, плазменных) и лазерное легирование из обмазок.

Технология лазерной наплавки заключается в том, что к месту дефекта одновременно подводится присадочная проволока и луч лазера. Присадочный металл, с заданными свойствами расплавляясь, заполняет место дефекта. Для того чтобы предотвратить окисление места наплавки, ее проводится в инертных газах, таких как, например, аргон.

Контрольные вопросы:1. Что обеспечивает источник энергии данного прибора?2. Для чего предназначен излучатель лазера?3. Охарактеризовать технологию размерной обработки.4. Для какой цели используют импульсный метод?5. Суть лазерной сварки металлов?

34

Практическое (семинарское) занятие №7(2 часа)

Тема занятий: Принцип действия и параметры электронных тахеометров с сервоприводомЦель: совершенствовать знания по электронным тахеометрам с сервоприводом.

Электронным тахеометром называется устройство, объединяющее в себе теодолит и свето-дальномер. Одним из основных узлов современных электронных тахеометров является микроЭВМ, с помощью которой можно автоматизировать процесс измерений и решать различные геодезические задачи по заложенным в них программам. Увеличение числа программ расширяет диапазон работы тахеометра и область его применения, а так же повышает точность работ. Наличие регистрирующих устройств в тахеометрах позволяет создать автоматизированный геодезический комплекс: тахеометр – регистратор информации – преобразователь – ЭВМ – графопостроитель, обеспечивающий получение на выходе конечной продукции – топографического плана в автоматическом режиме. При этом сводятся к минимуму ошибки наблюдателя, оператора, вычислителя и картографа, возникающие на каждом этапе работ при составлении плана традиционным способом.

Принципиальная и структурная схема прибора Схема на примере электронного тахеометра TOPCON GPT-3000

35

Вид тахеометра спереди.

36

Вид тахеометра сзади.

Вид трегера тахеометра.

37

Обобщенная структурная схема электронного тахеометра.

- Обобщенная структурная схема роботизированного электронного тахеометра:

1 - антенна; 2 - вертикальный круг; 3 - считывающая головка; 4 - радиомодуль; 5 - центрир; 6 - аккумуляторы; 7 - горизонтальный круг; 8 - датчик наклона; 9 - вертикальная ось; 10 - мотор; И горизонтальная ось; 12 - микро-ЭВМ; 13 - устройство наведения; 14 - светодальномерный блок; 15 - указатель местоположения реечнику;

38

Структурная схема тахеометра 3Та5

Геометрия корпуса1. Плоскости колонок должны быть параллельны и перпендикулярны плоскости основания.

Геометрия корпуса

2. Посадочные места под ось зрительной трубы должны быть параллельны между собой и расположены на одной высоте над основанием корпуса. Ось посадочных мест -строго перпендикулярна плоскости колонок, должна пересекаться с осью вращения тахеометра и быть перпендикулярна ей . Поскольку корпуса приборов отливаются, а у форм есть пределы допуска, на

39

правой колонке корпуса посадочное место под ось трубы делают подвижным для юстировки неравенства колонок. Самым распространенным методом является применение эксцентрической шайбы (лагера) (1) с котировочными винтами (2) для разворота шайбы( рис 7)

-Однако завод KarlZeiss использует другой метод. Посадочная втулка (1) под ось вращения трубы устанавливается на колонке тахеометра (2) Крепежные отверстия (3) делаются шире диаметра крепежных болтов с широкими шляпками, что дает возможность передвигать втулку (1) вверх-вниз и влево-право и закреплять ее е нужной позиции.

1 - посадочная втулка; 2 - колонна тахеометра; 3 - крепежные отверстия

Ось вращения тахеометра должна быть перпендикулярна основанию корпуса и оси вращения зрительной трубы. Поэтому посадочное место под ось вращения тахеометра обрабатывается фрезерованием. К корпусу тахеометра крепится компенсатор, который является электронным уровнем прибора. В случае, когда компенсатор одноосевой, он устанавливается параллельно зрительной трубе для компенсации продольного наклона. При этом посадочные места компенсатора (1) параллельны плоскости колонки (2).

40

Способ крепления компенсатора

Зрительная труба

- условные обозначения: 1. Объектив 2. Зеркало 3. Излучатель Track 4. Отражатель 5. Зеркальная призма 6. Сенсор ccd с ноль пунктом 7. Сетка нитей 8. Окуляр 9. Глаз наблюдателя

Установка зрительной трубы зависит от конструкции ее оси. Чаще используется конструкция из полуосей. Это выглядит так: на зрительную трубу (1) устанавливают две полуоси (2), которые вставляются во втулки корпуса. Затем перпендикулярность осей трубы и вращения юстируют лагерной эксцентрической втулкой (рис. 11).Следующая задача состоит в недопущении хода зрительной трубы вдоль оси ее вращения. Для этого к торцу оси в левой колонке корпуса на болтах крепят посадочное место (1) лимба вертикального круга, что ограничивает ход зрительной трубы вправо. В правой колонке корпуса на полуось надевают хомут (2) механизма для фиксатора и наводящего винта зрительной трубы. Это ограничивает ход зрительной трубы влево. Теперь труба жестко закреплена по торцам оси и может только вращаться. Но в методе есть один недостаток.

41

Очень важно, чтобы визирная ось зрительной трубы пересекалась с осью вращения тахеометра. Несоблюдение этого условия влечет за собой ближнюю компенсацию. Поэтому некоторые заводы-изготовители применяют другой способ, при котором ось вращения проходит через зрительную трубу.

Корпус тахеометра

Монтаж производят так: конец оси вставляют в колонку со стороны лимба вертикального круга (1), затем между колонок ставят трубу (2) и проталкивают сквозь нее ось (3) до лагерной втулки (рис. 12). Зрительная труба (2) крепится к оси при помощи двух винтов (4). В зрительной трубе отверстия шире диаметра винтов. Это дает возможность перемещать зрительную трубу по оси влево и вправо. Этот ход устраняет ближнюю коллимацию, затем винты (4) зажимают. Для фиксации оси (1) в корпусе применяют прорезь (2) под защелку (3), которая крепится к корпусу (4).

Контрольные вопросы:1. Какое устройство называется электронным тахеометром?2. Перечислите элементы тахеометра.3. Как влияет увеличение числа программ на работу

тахеометра?4. Что такое свето-дальномер?5. Перечислите и охарактеризуйте геодезический комплекс

тахеометра.

Практическое (семинарское) занятие №8(2 часа)

Тема занятий: Технический тахеометр Sokkia CX-102Цель: ознакомиться с техническим тахеометромSokkia CX-102.

42

Новая серия электронных тахеометров SOKKIA CX разработана в соответствии с международными стандартами и отвечает самым высоким требованиям при производстве геодезических работ в различных приложениях. Модернизированный дальномер REDtech позволяет уверенно измерять расстояния без отражателя до 500 метров. Благодаря последним техническим разработкам стали возможны быстрые измерения на труднодоступные цели - темные поверхности, углы зданий и конструкций, люки, провода, измерения сквозь листву, ветви, заборы и подобные препятствия. Оперативное изменение настроек во время работы производится с помощью специальной клавиши на клавиатуре, а быстрый запуск измерений выполняться с помощью клавиши, расположенной на боковой панели инструмента. Эта функция позволяет проводить измерения, не отрываясь от окуляра и не теряя визуального контроля точности наведения на цель.

Модернизированное внутреннее программное обеспечение с графическими символами стало более наглядным и функциональным. При этом сохранена преемственность интерфейсов предыдущих серий тахеометров SOKKIA, что позволит пользователям легко освоить новые инструменты. Для работы в суровых зимних условиях разработаны низкотемпературные модели.

Встроенное программное обеспечение и незаурядные технические возможности делают тахеометры серии CX незаменимыми помощниками в строительстве, маркшейдерском деле, землеустройстве, топографии, при проведении изысканий и в других приложениях.

Наивысший в отрасли класс защиты IP66 гарантирует работоспособность тахеометра в условиях повышенной влажности и сильной запыленности

Низкое энергопотребление. Время работы от одного Li-Ion аккумулятора 36 часов в режиме измерения расстояний каждые 30 секунд (аккумуляторы можно приобрести в магазинах бытовой электроники)

Уверенные измерения без отражателя до 500 метров на различные поверхности

43

Высокая точность измерения расстояний (2 мм + 2 ppm на призму, 3 мм + 2 ppm без отражателя)

Время измерения расстояний менее 1 секунды Безотражательный дальномер позволяет легко выполнять

измерения сквозь препятствия и на объекты небольшого размера

Двухосевой компенсатор с диапазоном работы ± 6’ Клавиша запуска измерений на боковой панели Клавиша быстрого перехода в режим настроек на клавиатуре Переключение режима работы «без отражателя» – «призма»

– «пленка» с помощью одной кнопки Подсветка сетки нитей, дисплея и клавиатуры для работы в

сумерках Память: внутренняя (10000 точек) + внешняя (USB flash

диск) Створоуказатель для быстрого выноса точек (во всех

моделях) Лазерный отвес (дополнительная опция) Возможность настройки пользователем раскладки

клавиатуры (позволяет присвоить нужное значение любой программной клавише)

Возможность использования списка кодов Поддержка форматов SOKKIA SDR33 / TOPCON raw, xyz,

gt7, pnt Простой экспорт в AutoCAD, загрузка координат в тахеометр Низкотемпературные модели с индексом «L» – работают при

температуре окружающей среды до –30°С Все приборы изготавливаются только в Японии 

Программное обеспечение: Топография, Вынос в натуру координат, линий и дуг, Обратная засечка, Высота недоступного объекта, Круговые приемы, Определение недоступного расстояния, Проекция точки на линию, Вычисление площади, Измерения со смещением,

44

Уравнивание теодолитного хода, Вычисление пересечений, Базовая линия, Съемка поперечников, Трасса

Стандартный комплект:Электронный тахеометр на трегере, Li-Ion аккумулятор BDC70,

зарядное устройство CDC68, USB flash диск, крышка объектива, бленда, юстировочные инструменты, руководство пользователя на русском языке (на диске), футляр, плечевые ремни, программа SOKKIA SPECTRUM LINK, свидетельство о поверке.

Гарантийный период составляет 5 лет** Ежегодное прохождение ТО в авторизованном сервисном

центре в гарантийный период обязательно

Параметры Измерение углов

Точность (с.к.о.) измерения угла одним приемом, "

2

Зрительная труба

Увеличение, крат 30

Компенсатор

Тип жидкостной двухосевой

Диапазон работы, ’ 6

Дальность измерения расстояний

на одну призму, м 1.3 - 5000

на отражающую пленку, м 1.3 - 500

без отражателя, м 0.3 - 500

Точность измерения расстояний

без отражателя, мм ± (3 + 2x10-6 х D)

45

на отражающую пленку, мм ± (3 + 2x10-6 х D)

на призму, мм ± (2 + 2x10-6 х D)

Панель управления

Клавиатура 25 клавиш на панели управления + клавиша на боковой панели

Дисплей С одной стороны прибора, графическая точечная ЖК матрица 192х80 точек, антибликовое стекло.

Подсветка дисплей + сетка нитей + клавиатура

Внешние условия эксплуатации прибора

Защита от внешних факторов (пыли, воды)

IP66

Рабочая температура, °С -20°... +50°

Интервал измерения расстояний

Точный режим, с 0.9

Быстрый режим, с 0.7

Слежение, с 0.3

Память

Внутренняя память Примерно 10000 точек

Интерфейсы

Съемный носитель информации USB флэш диски (до 8 ГБ)

Беспроводный модуль Bluetooth –

Коммуникационные порты Последовательный RS232C / USB 2.0

46

Host(Тип А)

Оптический отвес

Отвес Оптический (лазерный опционально)

Точность оптического отвеса, мм < 0,5

Другие характеристики

Створоуказатель Есть (зелёный / красный)

Лазерный визир Есть

Батарея питания

Время работы от одного аккумулятора, ч

более 36 (аккумулятор BDC70)

Время заряда одного аккумулятора, ч около 5.5

Вес

Масса (включая аккумулятор и трегер), кг

5.6

Прочее

Программное обеспечение Топография; Вынос в натуру координат, линий и дуг; Обратная засечка; Высота недоступного объекта; Круговые приемы; Определение недоступного расстояния; Проекция точки на линию; Вычисление площади; Измерения со смещением; Уравнивание теодолитного хода; Вычисление пересечений; Базовая линия; Съемка поперечников; Трасса

Наводящие винты Двухскоростные с

47

закрепительными механизмами

Телекоммуникационный модуль TSshield "Защитник"

–

Формат данных SOKKIA SDR33 / TOPCON raw, xyz, gt7, pnt

Страна изготовления Япония

Гарантийный срок 5 лет (ежегодное прохождение ТО в авторизованном сервисном центре в гарантийный период обязательно)

48

49

Контрольные вопросы:1. В соответствии с стандартами были разработаны тахеометры

SOKKIA CX.2. Что гарантирует класс защиты IP66?3. Перечислите основные параметры данного прибора.4. Какое программное обеспечение применяется при

использовании данного прибора?5. Что входит в стандартный комплект?

Практическое (семинарское) занятие №9(2 часа)

Тема занятий: Технический тахеометр Topcon ES-105LЦель: ознакомиться с техническим тахеометромTopcon ES-105L.

Новые электронные тахеометры TOPCON ES разработаны на смену популярной серии TOPCON 3100N. Значительные изменения в техническом оснащении предоставляют новые возможности для качественного выполнения работ. В новом фазовом дальномере дальность работы без отражателя увеличена с 350 до 500 метров, при этом минимальное расстояние составляет всего 30 сантиметров. Время измерения расстояний в новой серии ES значительно снижена и составляет 0,9 секунды в режиме точных измерений, а измерения в режиме слежения выполняются всего за 0,3 секунды. Обмен данными теперь возможен не только с помощью кабельного соединения, но и посредством USB flash диска и беспроводного модуля Bluetooth. Дальность работы беспроводного модуля Bluetooth составляет до 300 метров, что позволяет обеспечить коммуникацию с полевыми контроллерами TOPCON и

50

дистанционное управление процессом съемки или разбивки. Новый литий - ионный аккумулятор, по сравнению с предыдущей серией, дает возможность работать с тахеометром более чем в семь раз дольше. Новые графические дисплеи* и расширенная панель управления делают работу с новой серией простой и удобной. Для низкотемпературных моделей применяются специально разработанные LCD дисплеи без подогрева, что позволяет стабильно работать при низких температурах, не расходуя при этом заряд аккумулятора. Встроенный телекоммуникационный модуль «TSshield –защитник» предоставляет возможность дистанционно заблокировать тахеометр, в случае его пропажи.Полностью новое внутреннее программное обеспечение значительно расширит возможности применения при производстве геодезических работ в различных приложениях. Программы тахеометра для лучшего понимания функциональных возможностей снабжены графическими подсказками.Выдающиеся технические возможности в совокупности с улучшенным программным обеспечением сделают тахеометры серии ES незаменимыми помощниками геодезистам и маркшейдерам для использования в строительстве, землеустройстве, топографии, при проведении изысканий и в других приложениях, связанных с выполнением геодезических измерений. 

Улучшенный дальномер REDtech Полная защита от пыли и воды IP66 Низкое энергопотребление. Время работы от одного

аккумулятора 36 часов (измерение расстояний каждые 30 секунд).

Высокая дальность измерения без отражателя (свыше 500 метров)

Двухосевой компенсатор с диапазоном ± 6’. Скорость измерения расстояний менее 1 секунды Все приборы изготавливаются только в Японии Подсветка сетки нитей, дисплея и клавиатуры для работы в

сумерках Высокая точность измерения расстояний (2 мм + 2 ppm на

призму, 3 мм + 2 ppm без отражателя)

51

Видимый лазерный луч малого диаметра. Позволяет легко выполнять измерения сквозь препятствия.

Переключение режима работы «без отражателя» – «призма» – «пленка» осуществляется одной кнопкой

Клавиша пуска измерений на боковой панели. Li-Ion аккумуляторы повышенной мощности. Без эффекта

памяти. (Аккумуляторы можно приобрести в магазинах бытовой электроники).

Память: внутренняя (10000 точек) + внешняя (USB flash диск)

Створоуказатель для быстрого выноса точек (во всех моделях).

Встроенный модуль беспроводной связи Bluetooth для дистанционного управления тахеометром и связи с компьютером.

Телекоммуникационный модуль TSshield –защитник. Лазерный отвес (дополнительная опция) Возможность настройки пользователем раскладки

клавиатуры (позволяет присвоить нужное значение любой программной клавише)

Возможность использования списка кодов Поддержка форматов SOKKIA SDR33 / TOPCON raw, xyz,

gt7, pnt Простой экспорт в AutoCAD. Загрузка координат в тахеометр Низкотемпературные модели с индексом «L» – работают при

температуре окружающей среды до –30°С Программное обеспечение Топография, Вынос в натуру координат, линий и дуг, Обратная засечка, Высота недоступного объекта, Круговые приемы, Определение недоступного расстояния, Проекция точки на линию, Вычисление площади, Измерения со смещением, Уравнивание теодолитного хода, Вычисление пересечений,

52

Базовая линия, Съемка поперечников, Трасса

Комплектация

Электронный тахеометр на трегере, Li-Ion аккумулятор BDC70, Зарядное устройство CDC68, USB flash диск, Крышка объектива, Бленда, Юстировочные инструменты, Руководство пользователя на русском языке (на диске), Футляр, Плечевые ремни, Программа TOPCON LINK, Свидетельство о поверке

ПараметрыИзмерение углов

Точность (с.к.о.) измерения угла одним приемом, "

5

Диапазон измеряемых расстояний

без отражателя, м 0.3 - 500

на отражающую плёнку (RS90N), м 0.3 - 500

дальность по одной призме, м 0.3 - 5000

Точность измерения расстояний

по одной призме 2 + 2 х 10-6 х D мм

без отражателя 3 + 2 х 10-6 х D мм

Интервал измерения расстояний53

Точный режим (до 1мм), с 0.9

Грубый режим, с 0.7

Режим слежения, с 0.3

Другие характеристики

Створоуказатель Есть (зелёный / красный)

Целеуказатель Есть

Зрительная труба

Увеличение, крат 30

Внешние условия эксплуатации прибора

Пыле-влагозащищенность IP66

Рабочая температура, °С –30°... +50°

Компенсатор

Тип Двухосевой

Диапазон работы, ’ ± 6

Панель управления

Экран С обоих сторон прибора, графическая точечная ЖК матрица 192 х 80 точек, антибликовое стекло

Количество 2

Клавиатура 25 клавиш на панели управления + 1

54

клавиша на боковой панели

Подсветка Дисплей + сетка нитей + клавиатура

Интерфейсы

I/O порты RS232C / USB 2.0 Host (ТипА)

Карты памяти USB флэш диски (до 8ГБ)

Беспроводный модуль Bluetooth Есть (радиус действия до 300 м)

Память

Внутренняя память Примерно 10000 точек

Оптический отвес

Точность < 0,5

Батарея питания

Период работы при +20ºС (углы и расстояния), ч

36

Зарядное устройство

Период зарядки, ч 5,5

Вес

Тахеометр с батареей, кг 5.6 (вкл. аккумулятор и трегер)

 

55

Телекоммуникационный модуль TSshield-защитник

Есть

Наводящие винты Односкоростные с закрепительными механизмами

Формат данных SOKKIA SDR33 / TOPCON raw, xyz, gt7, pnt

Страна изготовления Япония

Гарантийный срок 5 лет (ежегодное прохождение ТО в авторизованном сервисном центре в гарантийный период обязательно)

56

57

Контрольные вопросы:1. В соответствии с стандартами были разработаны

тахеометрыTopcon ES-105L2. Суть встроенного телекоммуникационного модуля «TSshield –

защитник»?3. Перечислите основные параметры данного прибора.4. Какое программное обеспечение применяется при

использовании данного прибора?5. Что входит в стандартный комплект?

Практическое (семинарское) занятие №10(2 часа)

Тема занятий: Геодезические наземные фазовые дальномеры.Цель:понять принцип действия фазовых дальномеров.

Фазовый дальномер – это электронный дальномер, определяющий расстояние до объекта на основе разности фаз

58

переданных и отраженных сигналов. По принципу фазового дальномера работают электронные тахеометры Trimble, включенные в каталог нашего магазина дальномеров. Фазовый дальномер уступает импульсному по дальности, однако фазовый дальномер способен обеспечивать точность измерений с минимальными погрешностями. Что касается безопасности, то фазовый дальномер относится ко 2-му классу, так как в процессе использования дальномера может накапливаться опасная для глаз энергия. Время, которое затрачивается на определение максимального расстояния, у фазового дальномера больше, чем у импульсного электронного дальномера, к тому же фазовый дальномер чувствителен к прерыванию сигнала. При этом для решения конкретных строительных, инженерных и геодезических задач, требующих максимальной точности измерений на набольших расстояниях, используется именно фазовый дальномер.

Принцип действия бывает разный – подразделяется на две основных группы: геометрического и физического типа. Конкретно, лазерный дальномер относится к физическому типу, так как его измерения имеют одну общую особенность - они выполняются с применением лазерного луча. И это большое преимущество, потому что электромагнитное излучение распространяется с постоянной скоростью, а это дает возможность точно и быстро измерить расстояние до объекта.Существуют три основных метода измерения расстояния лазерным дальномером, в зависимости от того, какой модуль излучения используется: импульсный, фазовый или фазово-импульсный. 

Основной принцип действия лазерных дальномеров

59

Фазовый частотный метод дальнометрирования основан на принципе сравнивания фаз отправленного и отраженного импульсов. Лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону, с помощью активной работы электрооптического кристалла, который изменяет свои параметры под воздействием электросигнала (в зависимости от дальности объекта меняется фаза сигнала). Сначала посылается синусоидальный сигнал с определенной частотой, который отражается и принимается специальной оптикой и фотоприемником. Затем сравнивается фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Расстояние до объекта определяется полученной разностью фаз. Следует также отметить, что фазовые дальномеры более точны, чем дальномеры с импульсной моделью измерения. Они дешевле в производстве и, поэтому более популярны и востребованы среди большинства людей. Как правило имеют широкое распространение в бытовой технике и отлично работают в полевых условиях.Третий, фазово-импульсный метод дальнометрирования объединяет все преимущества обеих предыдущих принципов лазерного измерения.   По нашему опыту наибольшей популярностью пользуются такие модели:лазерный дальномер Geo-FennelEcoDistPlus на 30 метров,дальномер лазерный DeWalt DW040P на 40 метров (выше баннер),а также лазерный дальномер Bosch GLM 80 со встроенным угломером, который значительно дополняет базовый функционал дальномера.

Контрольные вопросы:1. Опишите фазовый дальномер.2. Принцип действия дальномера.3. Какие методы существуют измерения расстояния лазерным

дальномером.4. Какие модели наиболее распространены?5. На чем основан фазовый частотный метод

дальнометрирования.

60

Практическое (семинарское) занятие №11(2 часа)

Тема занятий: Наземный лазерный сканер Topcon GLS-2000Цель: ознакомится с основными характеристиками наземного лазерного сканера Topcon GLS-2000.

Компания Topcon представляет новый компактный наземный лазерный сканер GLS-2000.GLS-2000 - это не просто лазерный сканер, это уже инструмент, который вобрал в себя преимущества использования как тахеометра, так и сканера в одном устройстве. Теперь можно ориентировать сканер без использования марок - для этого понадобится лишь обычная призма.Малый вес и небольшие габариты позволят использовать его везде, где это требуется, сократив количество необходимого для работы персонала.Большое поле зрения сканера позволит избежать лишних перестановок из-за нехватки полученных данных при съемке, что делает возможным работу как внутри помещений, так и снаружи.Дальность измерений до 350 метров делает этот лазерный сканер универсальным при выполнении самых разных работ - архитектурные обмеры, съемки складов грунта, котлованов и карьеров, промышленных объектов, топографические съемки.Высокая точность измерений дает уверенность в стабильности получаемых результатов и достоверности данных сканирования.Скорость измерений до 120 000 точек в секунду позволяет сократить время работы на точке, при этом время полного скана и фотосъемки составляет до 3-4 минут (зависит от разрешения). 

61

Ориентирование. Ориентирование сканера на местности может быть выполнено методом точка "стояния/точкаориентирования". Для этого на точке ориентирования может быть установлена марка на штативе или вехе. Затем оператор может приблизительно выбрать на экране изображение марки. Далее - сканер сделает предварительный скан и сам точно найдет марку, по которой надо ориентироваться. Останется только ввести высоту  инструмента и марки для корректных расчетов.

Две встроенных камеры. В сканер встроены две фотокамеры с разрешением 5 МП, что позволяет оперативно менять увеличение изображения на экране сканера и более точно позиционировать сканер при задании области сканирования или сканировании марок. 

Хранение данных. Данные накапливаются на обычных картах памяти стандарта SD. Карты такого типа используются огромном количестве самых разнообразных устройств - фотоаппаратах, планшетных компьютерах и иных устройствах. Они доступны и недороги, что позволит накапливать любые объемы данных.

62

Большой графический дисплей. Большой экран удобен для вывода разнообразной информации - выбора режимов сканирования, управления сканером, вывода видеопотока с фотокамер, ввода исходных данных. Для работы с ним необязательно использовать стилус или иные устройства - кнопки на экране достаточно большие для того, чтобы попасть в них пальцем. Экран, по сути дела, является панелью управления сканером, что позволяет избежать использования большого количества ненужных кнопок и дополнительных устройств управления.

Питание сканера. Для обеспечения работоспособности сканер использует те же самые аккумуляторные батареи, которые используются сейчас в современных моделях тахеометров. 

Малый вес сканера. Малый вес и удобные рукоятки для переноски сканера обеспечат удобство выполнения всех операций при установке сканера на штатив и снятия с него.

 

63

https://www.youtube.com/watch?list=UUR20Z85lBl5EBWru6IwdZBA&t=28&v=frOzqPw2pw8 – просмотреть видео

Параметры

Лазерный сканер

Тип сканера Импульсный лазерный сканер с двухосевым компенсатором

Класс лазера Невидимый, класса 1М; Видимый, класса 3R

Дальность (Отражающая способность цели - 90%)

350 м

Точность измерения расстояния 3,5мм / 150м

Точность угловая 6 "

Размер лазерного пятна менее 11,2 мм на 150 м

Скорость сканирования 120000 точек/сек

Поле зрения 270х360 (ВхГ º)

Видоискатель две цифровых фото/видеокамеры по 5 МП

Размер 152 x 293 x 412 мм

Вес 11 кг

Диапазон рабочих температур -5° - +40°С

Питание

Батарея внутренняя (4 шт)

Время работы 4 ч

64

Контрольные вопросы:1. Преимущество лазерного сканера GLS-2000.2. Почему лазерный сканер GLS-2000 можно использовать как

тахеометр.3. Какова скорость измерения данным прибором.4. Ориентирование на местности.5. Где хранятся данные после обработки результатов.

Практическое (семинарское) занятие №12(2 часа)

Тема занятий: Система мобильного сканирования IP-S3 HD1Цель: ознакомится с системой мобильного сканирования IP-S3 HD1.

IP-S3 HD1 система мобильного сканирования

65

Компоненты ГНСС

Каналы 226 универсальных каналов, all-in-view, L1/ L2 GPS + L1/ L2 ГЛОНАСС

Параметры фотокамеры

Тип камеры Панорамная фотокамера, 6 объективов по 5 МП

Разрешение камеры 8000 х 4000 пикселей, суммарно 30МП

Блок инерциальных измерений

Величина смещения/сдвига гироблока 1°/ч

Питание

Напряжение питания 9-36V

Потребляемая мощность 60W

Физические характеристики

Габариты / Масса 300×500×600 мм / 18 кг

Условия эксплуатации

Тепмпературарабочая/хранения 0° ... +45°C / – 30° ... +60°C

Лазерные сканеры

Тип откалиброванный, импульсный, скорость сканирования - до 700000 точек в сек

66

Угол сканирования/угловое разрешение 360° / 40°

Диапазон измерения до 100 м

67

Практическое (семинарское) занятие №13(2 часа)

Тема занятий: Лазерные сканирующие системы Z+FЦель: ознакомится с лазеройсканирующей системой Z+F.

В последнее время технология наземного лазерного сканирования все шире используется для решения задач инженерной геодезии в различных областях строительства и промышленности. Растущая популярность лазерного сканирования обусловлена целым рядом преимуществ, которые дает новая технология по сравнению с другими методами измерений. Среди преимуществ хочется выделить главные: повышение скорости работ и уменьшение трудозатрат. Появление новых более производительных моделей сканеров, совершенствование возможностей программного обеспечения, позволяет надеяться на дальнейшее расширение сфер применения наземного лазерного сканирования.Первым результатом сканирования является облако точек, которое и несет максимум информации об исследуемом объекте, будь то здание, инженерное сооружение, памятник архитектуры и т.п. По облаку точек в дальнейшем, возможно, решать различные задачи:получение трехмерной модели объекта;получение чертежей, в том числе, чертежей сечений;выявление дефектов и различных конструкций посредством сравнения с проектной моделью;

68

определение и оценка значений деформации посредствам сравнения с ранее произведенными измерениями;получение топографических планов методом виртуальной съемки.При топосъемке сложных промышленных объектов традиционными методами, исполнители часто сталкиваются с тем, что во время полевых работ бывают пропущены отдельные измерения. Обилие контуров, большое количество отдельных объектов приводят к неизбежным ошибкам. Материалы, получаемые при лазерном сканировании, несут более полную информации об объекте съемки. Перед началом процесса сканирования лазерный сканер производит панорамную фотосъемку, которая значительно повышает информативности получаемым результатов.Технология наземного лазерного сканирования, используемая для создания трехмерных моделей объектов, топографических планов сложных загруженных территорий, значительно повышает производительность труда и уменьшает затраты времени. Разработка и внедрение новых технологий производства геодезических работ, всегда велись с целью сокращения сроков полевых работ. Можно с уверенностью сказать, чтолазерное сканирование полностью отвечает этому принципу.Технология наземного лазерного сканирования находится в постоянном развитии. Это касается и совершенствования конструкции лазерных сканеров, и развития функций программного обеспечения, используемого для управления приборами и обработки полученных результатов.

Лазерный сканер Z+F IMAGER5010X со встроенной навигационной системой

Лазерный сканер IMAGER5010X со встроенной навигационной системой

69

Контрольные вопросы:1. В чем суть применения технологии типа наземного лазерного

сканирования?2. Алгоритм работы с данным прибором.

Практическое (семинарское) занятие №14(2 часа)

Тема занятий: Лазерный построитель плоскости RL-VH4G2Цель: охарактеризовать лазерный построитель плоскости RL-VH4G2.

70

Лазерные нивелиры RL-VH4G2 являются идеальным решением для решения сложных задач и выполнения различных видов работ. Благодаря использованию лазерного диода зеленого спектра, RL-VH4G2  обеспечивает лучшую видимость луча, стабильное определение положения луча приемником и высокую точность работ. Нивелир RL-VH4G2 может работать от различных источников питания - алакалиновых батарей, перезаряжаемых аккумуляторов или от сети переменного тока.  Функции автоустановки, контроля высоты, вертикального выравнивания, направленного сканирования AutoScan и возможность задания наклонных плоскостей делают RL-VH4G2  идеальным инструментом для использования как снаружи, так и внутри помещений. Лазер поставляется с расширенным комплектом аксессуаров, обеспечивающих многофункциональную работу как вертикальной, так и горизонтальной плоскостях.Стандартный комплект  Лазерный нивелир, магнитная марка, пульт дистанционного управления RC-40, приемник лазерного излучения LS-80G, крепление приемника, перезаряжаемые аккумуляторы, профессиональное крепление на стену, 4 алкалиновые батарейки, кейс для переноски, руководство по эксплуатации.

ПараметрыЛазер

Цвет луча Зеленый

Длина волны 532 нм

Класс лазера Класс 3R

Основные характеристики

Точность 2мм на 20 метров

Диапазон автонивелирования ±5º

Радиус действия 150 м

Скорость вращения 0-300 об/мин

Задание уклона по одной оси

71

Диапазон задания уклона ±5°

Дополнительные возможности

Сканирование AutoScan® в направлении мишени

Вертикальный луч есть

Внешнее управление RC-40 до 100 м

Питание

Батарея 4 батареи D-типа или аккумулятор

Индикатор батареи Есть

Физические характеристики

Рабочая температура -20ºC...+50°C

Пыле-влагозащищенность IP54

Размеры 182 x 167 x 240 мм

Вес 2,6 кг

 

Гарантийный срок 5 лет

72

Контрольные вопросы:1. В чем суть применения прибора?2. Алгоритм работы с данным прибором.3. Перечислите основные параметры.

Практическое (семинарское) занятие №15(2 часа)

Тема занятий:ГеорадарыЦель: ознакомится с основными характеристиками георадаров.

Основы георадиолокацииГеорадиолокация является методом геофизики, то есть одним

из способов изучения среды (грунтов или строительных конструкций в зависимости от задачи). Различных методы геофизики изучают среду с помощью различных физических полей. Например, метод магнитометрии позволяет обнаруживать рудные породы по их магнитным свойствам, метод сейсмометрии разделяет грунты с различными упругими свойствами и т.д.

73

Метод георадиолокации относится к группе электромагнитных методов, то есть изучает отклик среды на излучаемое электромагнитное поле. 

Рис. 1. Электромагнитная волна

Метод работает в диапазоне частот от 50 до 2000 МГц.Глубинность до 30м (льды пресные)Разрешающая способность 1 см – 1 м 

ГеорадарыСлово georadar – состоит из двух частей: первая – Geo – Земля, а второе Radar -является аббревиатурой: RAdioDetectionAndRanging, что дословно переводится как радиообнаружение и измерение расстояния. Таким образом, с помощью георадара можно находить любые объекты  и определять расстояния до них.Серийные образцы георадаров начали появляться в начале 70-х годов. В середине 80-х интерес к георадиолокации возрос в связи с очередным скачком в развитии электроники и вычислительной техники. Но как показал опыт - это развитие оказалось недостаточным. Трудозатраты на обработку материалов не смогли окупиться в полной мере, и интерес к георадиолокации снова спал.

Георадарпредназначен для инженерно-геотехнического обследования грунтов, поиска подземных объектов,  определения планового направления и  глубины залегания исследуемых объектов и подземных коммуникаций.

74

Таким образом, принцип действия георадара основан на излучении сверхширокополосных наносекундных импульсов, приеме сигналов, отраженных от границ раздела сред, стробоскопической обработке принятых сигналов и последующим измерением временных интервалов между отраженными импульсами.Типы волнОсновными типами волн являются:Прямая волнаОтраженная волнаДифрагированная волнаПрямая волна идет от излучающей антенны непосредственно к приемной по воздуху со скоростью  V = 30 см/нс и по грунту со скоростью V = V1, характерной для каждого типа грунта. Прямая волна всегда первая появляется на радарограмме.Отраженная волна идет от границы раздела сред с различными электрическими свойствами в направлении, обратном к излученной. Угол направления отраженной волны определяется согласно закону СнеллиусаКотр=(  ε1-   ε2)/(  ε1 +  ε2)

Дифрагированная волна образуется в результате явления дифракции. Дифракция возникает в том случае, если размер

75

препятствия сравним или меньше длины распространяющейся волны.

1. Схема образования дифрагированной волны (А) и построение радарограммы (Б).

Контрольные вопросы:1. В чем суть применения прибора?2. Алгоритм работы с данным прибором.3. Перечислите основные параметры.4. Какие основные типы волн вы знаете?5. Дать понятие прямой волне.6. Дать понятие отраженной волне.

Литература1 Основная литература:1.1 А.Г. Малаков «Высшая геодезия. Высокоточные измерения»,

Новосибирск, СГГА 2011;1.2 Г.А. Уставич, А.М. Олейник, А.М. Попов, Я.Г. Пошивайло

«Геодезические приборыюТеодолитыю Нивелиры», Учебное пособие, Томень 2005

2 Дополнительная литература:2.1 Л.С. Любивая, А.И. Павлова «Лабораторный практикум по

геодезии», Новосибирск, СГГА 2008;2.2 В.С. Плотников «Геодезические приборы», Москва, «Недра» 1987;

76