Приборы, используемые в геодезии
Содержание
- Немного истории
- Геодезические задачи и методы их решения
- Подробнее о задачах практической геодезии
- Тахеометр – универсальный прибор для измерений
- Геодезический нивелир для вертикальных измерений
- Системы позиционирования GPS
- Геодезический штатив
- Геодезическая вешка
- Лазерная и стальная рулетка
- Трубо-кабелеискатель или детектор коммуникаций
Геодезические приборы и средства измерений часто попадаются нам на глаза – проходя мимо мест измерений мы видим штативы, вешки, сложные на вид комплексы. Иногда бывает интересно, что же видит специалист, заглядывающий в окуляр такого прибора, в чем суть этих измерений и назначение техники? Если вам приходится прибегать к услугам кадастровых инженеров и геодезистов, то интерес этот не праздный, вы вправе знать, каков смысл оплаченных вами действий.
В распоряжении геодезистов есть как минимум две группы приборов и устройств – первые используются часто, вторые весьма специфичны, их применяют ограниченно, когда есть необходимость. Прикладная геодезия решает в основном рутинные повседневные задачи измерений, привязки, переноса данных на планшеты и карты, для чего используются только поверенные и сертифицированные приборы.
Немного истории
В России вопросами геодезии и картографии на глубоко научном и прикладном уровне занимался В. В. Витковский, окончивший Военно-инженерное училище, впоследствии профессор Академии Генштаба, автор учебников по топографии, исследований по триангуляции (определению местоположения объекта по углам между тремя точками привязки). Его учебники по геодезии, картографии и практической топографии переиздавались многократно. Витковский систематизировал картографические проекции и заложил научную базу в области практической геодезии, практики измерений.
По мнению Витковского, изучение поверхности Земли и картографирование с применением объективных инструментальных методов сродни изучению и описанию собственного дома. Развитие проектирования, конструирования и строительства сформировало ряд новых требований к геодезии – точность измерения стала критическим важным параметром при разработке любого проекта. Это дало толчок развитию инженерных решений, появлению новой техники, позволяющей использовать технологии для решения рутинных, но важных задач измерений и привязки.
Геодезические задачи и методы их решения
Практическая, прикладная геодезия решает ряд задач, связанных с исследованием, описанием и фиксацией физических особенностей местности и расположенных на ней объектов:
- измерение расстояний между объектами с привязкой к стационарным точкам с известными координатами;
- измерение превышений – фиксация профиля и рельефа местности по вертикали;
- измерение углов между эталонным магнитным меридианом и объектами на местности, углов между объектами относительно точек геодезической привязки (пикетами) методом триангуляции;
- определение местоположения с привязкой к точным координатам и перенос точек на карты в различных проекциях и масштабах.
Все данные, которые специалисты получают в ходе геодезических работ и съемок, используются для подготовки топопланов и схем, а это часть общего комплекса кадастровых работ, сбора информации для проектирования объектов.
Подробнее о задачах практической геодезии
Измерение расстояний – это измерение длины линии, проложенной между объектами без учета особенностей рельефа. Для этого выбираются точки, между которыми измеряется длина прямой. Точки могут быть связаны с пунктами привязки (пикетами), знаками триангуляции, выбраны по разным критериям. Измерения могут быть базисными, с высокими требованиями к точности, и прикладными. Обычно используются рулетки, ленты и дальномеры. Для базисных измерений применяются световые и лазерные дальномеры, электромагнитные приборы.
Измерение превышений рельефа – это по сути измерение высот определенных точек над поверхностью или относительно выбранного эталона, которым принято считать уровень моря. Измерение высот позволяет построить профиль местности, привязав каждый перепад к эталону. Основным прибором для таких измерений остается нивелир, который может быть оптическим, лазерным, цифровым. Для определения разницы в высоте нивелир должен взаимодействовать с геодезической рейкой, размеченной планкой.
Геодезическое измерение углов прошло длительный процесс эволюции инструментов и методов. Оно начиналось с использования транспортиров, эклиметров и астролябий, позволяющих определить угол между объектами и светилами. С открытием магнитных методов навигации появились компасы и буссоли, позволяющие указывать азимуты – углы между направлением на объект и магнитным меридианом, точнее, направлением на магнитный полюс планеты. У этого процесса есть свои тонкости, так как магнитный полюс не совпадает с географическим, кроме того, он подвижен. Точное измерение углов позволяет производить современный теодолит.
Определение местоположения объекта относительно фиксированных точек на поверхности Земли стало актуальным после того, как моряки начали плавать вне видимости берегов. Много внимания этой практике уделяли и арабские ученые, которым было важно связать ее с навигацией в пустынях и степях. Для измерений и вычислений использовались астролябии, секстанты, квадранты. Сейчас наиболее точные и объективные результаты дает спутниковая навигация, связанная с GPS и ГЛОНАСС. Спутниковые системы обладают минимальной погрешностью результата при условии устойчивой связи. В современной морской навигации применяются сложные комплексы определения истинного местоположения.
Нас интересуют современные методы и приборы геодезических измерений, оставим в стороне буссоли и астролябии. Эта статья посвящена применяемым сегодня геодезическим приборам для измерений, от которых зависят результаты кадастровых работ на земельных участках и строениях. В состав инструментария современной геодезической бригады, работающей на местности, входит комплект поверенных и прошедших сертификацию специальных инструментов для производства измерений и инженерно-геодезических изысканий – геодезическое оборудование для изысканий и измерений.
Тахеометр – универсальный прибор для измерений
Это сложный и дорогой прибор, позволяющий проводить измерения в линейных плоскостях:
- горизонтальных и вертикальных углов между направлениями на объекты и пикетами (фиксированными точками) на местности;
- расстояний до указанных точек, промежутков, длины и высоты объектов;
- превышений рельефа, отклонений от указанных параметров.
В устройстве прибора использован принцип оптического контакта, по функциональности это теодолит и светодальномер в одном аппаратном комплексе. Именно благодаря тахеометру геодезисты могут проводить все необходимые измерения для проектных, кадастровых и картографических задач, не перевозя целый набор инструмента. По данным, полученным в результате измерений, можно получить профиль местности, привязки к точкам, расстояния, углы и промежутки – все это определяет точность плана, межевания и разбивки осей при изысканиях и измерениях для строительства. Электронные цифровые тахеометры позволяют автоматизировать вычисления.
Из-за высокой стоимости приобрести тахеометр могут не все компании, но проблему решает аренда геодезических приборов и оборудования.
Геодезический нивелир для вертикальных измерений
В отличие от тахеометра нивелир измеряет в вертикальной плоскости, устроен проще, стоит дешевле. При работе со строительными объектами именно нивелир позволяет:
- определить вертикальность базовых линий и установить отклонения от оси;
- определить высоту и разницу высот;
- определить уровень и разницу в уровнях относительно эталонных значений и на местности относительно элементов рельефа и объектов, точек;
- выявить признаки усадки, деформации зданий и сооружений по результатам вертикальных измерений, провести контрольные замеры рельефа и профиля.
Для наблюдения за строительством цифровой нивелир оказывается более удобным в сравнении с тахеометром, в нем меньше функций, а точность измерения остается высокой. Среди современных методов стоит выделить контроль строительства с помощью лазерных сканирующих приборов и БПЛА с поверенным сертифицированным оборудованием.
Системы позиционирования GPS
Не стоит путать их с обычным навигатором и датчиком в телефоне. Да, там принципиально та же технология, основанная на связи модуля со спутником, но гораздо меньшая точность и скорость обмена данными. Геодезические приемники или "тарелки" – это устройства, позволяющие определить координаты с высокой точностью, при минимальной погрешности измерения, с возможностью использовать результаты для картографирования. При использовании системы геопозиционирования задача геодезистов состоит в том, чтобы зафиксировать координаты определенной точки и связать их с координатами ближайшего пункта ГГС – государственной геодезической сети, так как именно она является "сеткой" для привязки объектов на картах и схемах. Погрешность в таких случаях оказывается в пределах от 0,5 до 2 см, что недостижимо для модулей мобильных устройств и навигаторов. Они указывают точку с отклонениями до 20 м в зависимости от условий.
При создании цифровых моделей и карт определение координат используется в сочетании с лазерным сканированием зданий и сооружений. "Тарелка" на вешке сама по себе еще не является средством точного измерения, она подлежит калибровке. Методика применяется не только в строительстве, обработанные данные предназначены для выноса границ земельного участка на местность, изысканий для регистрации данных в земельном кадастре. Высокая точность измерения в данном случае крайне важна, так как смещение точки или линии на десяток сантиметров может дать мультипликативный эффект, и площадь участка существенно изменится, а это станет причиной имущественного спора. Для разметки участка под строительство забора или дома навигатора, планшета или смартфона с GPS точно недостаточно. Во-первых, велика погрешность, во-вторых, не возникает связи с точками ГГС, а именно такая проверка позволяет получить точный результат.
Геодезический штатив
Данные ни одного геодезического прибора, даже самого современного, не будут пригодны для использования, если при измерениях сам прибор не был точно установлен и ориентирован в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для этих целей используется геодезический штатив с трегером для центрирования и точной установки по горизонту. Этот вид штатива рассчитан на особо сложные условия, в которых иногда приходится вести съемки и измерения. Он обеспечивает надежную фиксацию, точность установки и позиционирования, то есть, создает условия для отсутствия дополнительной погрешности в измерениях. Приспособление может быть металлическим, деревянным, композитным, фиберглассовым – оно не должно менять размеры в зависимости от влажности и температуры, в нем не могут возникать дополнительные люфты.
Геодезическая вешка
Приспособление для фиксации на точке в виде планки или "палки" высотой от полутора до шести метров. Высокие вешки обычно делаются раздвижными, телескопическими. В верхней точке вешки располагается приемник спутникового сигнала – тарелка, при работе с приборами ставится отражатель, который возвращает отправленный прибором сигнал точно назад, чтобы по разнице во времени и другим характеристикам определить заданные параметры.
Лазерная и стальная рулетка
Лазерное устройство пришло на смену стальным рулеткам, при использовании которых накапливались погрешности. Принцип действия лазерной рулетки – определение расстояния от источника сигнала до вешки по времени прохождения импульса. Иногда используется частотное смещение и иные изменения характеристик импульса, так как поверхность может иметь разные отражающие характеристики. Применяется в основном на небольших расстояниях, в помещениях, когда нет возможности и смысла использовать дальномеры. По сути лазерная рулетка является разновидностью импульсного или лучевого дальномера.
Стальные рулетки для геодезических измерений – металлические размеченные ленты, прошедшие поверку. Длина инструмента не превышает 50 м. При измерении больших расстояний возникают погрешности из-за провисания ленты и необходимости проводить работу в несколько этапов. Иногда источником погрешности может служить значительное отличие температуры воздуха от нормативной, так как металл в жару и холод меняет размеры.
Трубо-кабелеискатель или детектор коммуникаций
Устройство позволяет найти, определить глубину залегания и границы трубопровода, установить поворотную точку трубы или кабеля по вибрации, которая создается установленным на открытой части источником колебаний. Некоторые приборы способны установить глубину с точностью до 10 см, но для точного позиционирования необходимо знать и учитывать диаметр и вибрационные свойства коммуникации.
Необходимые для работы приспособления, инструменты и приборы должны быть поверенными, сертифицированными, включенными в списки допущенных для использования в изысканиях. В каталоге нашего интернет-магазина вы можете подобрать и купить необходимое геодезическое оборудование и аксессуары, приспособления и приборы.