Введение

Электрооптический прибор, используемый в геодезии и строительстве. Тотальная станция, или электронный теодолит, представляет собой электронно-оптический прибор, применяемый в геодезических и строительных работах. Он объединяет в себе электронный транзитно-теодолит и электронный дальномер (EDM) для измерения вертикальных и горизонтальных углов, а также наклонного расстояния от прибора до заданной точки. Встроенный компьютер служит для сбора данных и выполнения триангуляционных расчетов. Роботизированные или моторизованные тотальные станции позволяют оператору дистанционно управлять прибором с помощью пульта. Теоретически, это устраняет необходимость в помощнике, так как оператор удерживает ретрорефлектор и управляет станцией непосредственно с точки наблюдения. Однако на практике помощник геодезиста часто требуется при проведении работ в местах с интенсивным движением, например, на дорогах общего пользования или строительных площадках. Это необходимо для предотвращения случайного вмешательства прохожих, что может потребовать повторной установки штатива и восстановления базовой линии. Кроме того, присутствие помощника снижает риск кражи, которая, учитывая стоимость прибора, не является редкостью. В случае кражи, большинство тотальных станций имеют серийные номера. Национальное общество профессиональных геодезистов ведет реестр украденного оборудования, который может быть проверен сервисными центрами для предотвращения оборота похищенных приборов. Эти моторизованные тотальные станции также могут использоваться в автоматизированных конфигурациях, известных как "автоматизированные моторизованные тотальные станции".

Измерение угла

Большинство тахеометров измеряют углы посредством электрооптического сканирования чрезвычайно точных цифровых штрих-кодов, нанесенных на вращающиеся стеклянные цилиндры или диски внутри прибора. Тахеометры наилучшего качества способны измерять углы с точностью до стандартного отклонения 0,5 угловой секунды. Недорогие тахеометры "строительного класса" обычно могут измерять углы с точностью до стандартного отклонения 5 или 10 угловых секунд. Измерение угла обычно выполняется оператором, который сначала занимает известную точку, наводит головку прибора на цель или призму, расположенную либо в другой известной точке, либо вдоль азимута, который необходимо зафиксировать как задний прицел – наводя перекрестие внутри окуляра – а затем удерживает эту линию под углом 00°00’00”. Оператор затем поворачивает головку прибора на цель или объект, который необходимо наблюдать как передний прицел, и записывает AR (Угол вправо) от заднего прицела, измеренный прибором, в результате чего получается горизонтальный угол. Угловые ошибки прибора, а также ошибки коллимации могут быть уменьшены во многих тахеометрах путем выполнения серии измерений. Это подразумевает многократное измерение каждого угла одинаковое количество раз в режимах "прямого" и "обратного" хода, наводя прибор на наблюдаемый задний и передний прицелы как в нормальном положении, так и с перевернутым на 180° окуляром. Записанные серии углов, полученные с каждой цели, усредняются, и вычисляется средний угол.

Измерение расстояния

Измерение расстояния осуществляется с помощью модулированного инфракрасного несущего сигнала, генерируемого небольшим твердотельным излучателем в оптическом пути прибора и отражаемого призмальным отражателем или измеряемым объектом. Компьютер в тахеометре считывает и интерпретирует структуру модуляции в отраженном сигнале. Расстояние определяется путем излучения и приема нескольких частот и вычисления целого числа длин волн до цели для каждой частоты. Большинство тахеометров используют специально изготовленные стеклянные призмальные рефлекторы для сигнала ЭПС (Электронного дальномера). Типичный тахеометр может измерять расстояния с точностью около ± 2 частей на миллион. Безрефлекторные тахеометры могут измерять расстояния до любого объекта достаточно светлого цвета на расстоянии до нескольких сотен метров.

Измерение координат

Координаты неизвестной точки относительно известной точки могут быть определены с помощью тахеометра, при условии, что между двумя точками установлена прямая видимость. Углы и расстояния измеряются от тахеометра до точек, подлежащих съемке, а координаты (X, Y и Z; или восточная координата, северная координата и высота) этих точек относительно положения тахеометра вычисляются с использованием тригонометрии и триангуляции. Для определения абсолютного местоположения тахеометру требуется наблюдение по прямой видимости и он может быть установлен над известной точкой или ориентирован по прямой видимости на 2 или более точек с известными координатами, что называется свободной привязкой. По этой причине некоторые тахеометры также оснащены приемником глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) и не требуют прямой видимости для определения координат. Однако измерения GNSS могут потребовать более длительного времени наблюдения и обеспечивать относительно невысокую точность по вертикали.

Добыча полезных ископаемых

Общие станции являются основным геодезическим инструментом, используемым в маркшейдерских работах на горнодобывающих предприятиях. Общая станция используется для точной фиксации абсолютного местоположения стен, сводов (выработок) и подошвы туннелей при проходке подземных выработок. Записанные данные затем загружаются в CAD-программу и сравниваются с проектным положением туннеля. Маркшейдерская бригада устанавливает контрольные станции через регулярные интервалы. Это небольшие стальные штифты, устанавливаемые парами в отверстия, пробуренные в стенах или в своде. Для настенных станций два штифта устанавливаются в противоположных стенах, образуя линию, перпендикулярную выработке. Для станций в своде два штифта устанавливаются в своде, образуя линию, параллельную выработке. Набор штифтов может быть использован для определения местоположения общей станции, установленной в выработке или туннеле, путем обработки измерений к штифтам методами пересечения и резекции.

Механическое и электрическое строительство

Общие станции стали самым высоким стандартом для большинства видов строительной разметки. Чаще всего они используются для разметки мест проходок инженерных сетей в фундамент, между этажами здания, а также проходок в кровлю по осям X и Y. В связи с тем, что все больше коммерческих и промышленных строительных проектов ориентируются на информационное моделирование зданий (BIM), координаты практически каждой трубы, воздуховода, кабельной трассы и опоры доступны с цифровой точностью. Использование виртуальной модели для реализации реального строительства потенциально позволяет исключить трудозатраты, связанные с перемещением неправильно размещенных систем, а также время, затрачиваемое на их разметку непосредственно в процессе строительства.

Метеорология

Метеорологи также используют тахеометры для отслеживания метеозондов с целью определения ветров на верхних уровнях атмосферы. Зная или предполагая среднюю скорость подъема метеозонда, изменение углов азимута и высоты, фиксируемое тахеометром в процессе слежения за метеозондом, используется для вычисления скорости и направления ветра на различных высотах. Кроме того, тахеометр применяется для отслеживания шаров-потолочных зондов, чтобы определить высоту слоев облачности. Эти данные о ветрах на верхних уровнях часто используются в авиационном метеорологическом прогнозировании и при запусках ракет.