Все о тахеометре: что это такое, какие функции выполняет, как выбрать

В современном мире геодезии, строительства и землеустройства точность и оперативность измерений играют ключевую роль. Одним из наиболее востребованных инструментов, соответствующих этим требованиям, является тахеометр. Этот многофункциональный прибор стал незаменимым помощником для многих специалистов, позволяя с высокой точностью определять координаты точек, углы и расстояния.

В этой статье мы подробно рассмотрим, что такое тахеометр, как он устроен и какие функции выполняет, разберемся, какие виды этих геодезических приборов существуют, и, самое главное, как правильно выбрать подходящую модель для конкретных задач.

Для чего нужен тахеометр

Тахеометр – это прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов, а также для определения расстояний до удаленных объектов. Фактически он представляет собой комбинацию теодолита, который измеряет углы, и электронного дальномера, который определяет расстояния. Благодаря встроенному микропроцессору многие современные тахеометры не только измеряют дистанции, но и автоматически вычисляют координаты точек, превышения и выполняют ряд других геодезических расчетов.

Основные функции тахеометра

• Измерение горизонтальных и вертикальных углов с высокой точностью.
• Вычисление расстояний до точек с помощью электронного дальномера.
• Определение пространственных координат (X, Y, Z) измеряемых точек.
• Нахождение разности высот между точками.
• Трассирование и разбивочные работы, т.е. вынос проектных точек и элементов на местность.
• Координатная съемка точек местности с последующей обработкой данных.
• Расчет площади контуров.

Сфера применения тахеометров чрезвычайно широка.

• Строительство. Разбивка осей зданий и сооружений, контроль вертикальности, мониторинг деформаций, исполнительная съемка.
• Геодезия. Создание и актуализация топографических планов, съемка местности, межевание, кадастровые работы.
• Инженерная геодезия. Трассирование линейных сооружений (дорог, трубопроводов), вынос проектов в натуру, мониторинг инженерных сооружений (мостов, плотин).
• Горное дело. Маркшейдерские работы, определение объемов выработки, контроль деформаций горных пород.
• Мониторинг. Наблюдение за оползнями, деформациями зданий и сооружений, наблюдение за движением ледников.
• Археология и реставрация. Создание точных моделей объектов, фиксация архитектурных элементов.
• Прикладные задачи. Анализ положения транспортных средств при ДТП, расчет длины прыжков атлетов, научные и учебные исследования.

Виды тахеометров

Современные тахеометры представлены тремя основными типами, отличающимися по принципу работы и функциональным возможностям.

Технические (оптические или аналоговые)

Это самые простые и доступные тахеометры, в работе которых используются оптические и механические элементы. Измерение углов в них происходит с помощью лимбов и микроскопов, а расстояния – с помощью нитяного дальномера или рулетки. Они используются для геодезических работ, не требующих высокой точности и автоматизация, например, для измерения небольших участков, при строительстве простых сооружений.

Особенности:

• Простота конструкции: минимум электроники делает их надежными и неприхотливыми.
• Низкая стоимость: самые доступные по цене.
• Ограниченные функциональные возможности: отсутствие автоматизации, необходимость ручных расчетов.
• Требуют квалифицированного оператора: высокая точность измерений достигается опытом и навыками оператора.
• Устаревший тип: постепенно вытесняются более современными моделями.

Инженерные (электронные)

Это наиболее распространенный тип тахеометров, который совмещает в себе оптико-механические и электронные компоненты. Измерение углов производится с помощью электронных датчиков, а расстояния – с помощью электронного дальномера. Инженерные тахеометры имеют встроенный микропроцессор, который позволяет автоматически вычислять координаты, превышения и выполнять другие расчеты. Их используют для большинства инженерно-геодезических изысканий, включая топографическую съемку, разбивочные работы, строительство и мониторинг.

Особенности:

• Высокая точность и скорость измерений благодаря электронным компонентам.
• Автоматизация вычислений: микропроцессор позволяет автоматически просчитывать координаты и выполнять другие расчеты.
• Встроенная память: возможность сохранения данных для последующей обработки.
• Разнообразие моделей: широкий выбор моделей с различной точностью и функциональными возможностями.
• Высокая цена: стоят дороже, чем технические тахеометры.

Роботизированные (сканирующие)

Это самые современные и высокотехнологичные тахеометры, которые обладают максимальной функциональностью. Они могут автоматически наводиться на цель, отслеживать ее перемещение, и сканировать поверхность, создавая облако точек. Роботизированные тахеометры позволяют проводить измерения в одиночку, что значительно повышает производительность. Такие современные тахеометры используются для самых сложных геодезических работ: высокоточная съемка, мониторинг крупных сооружений, создание трехмерных моделей, лазерное сканирование.

Особенности:

• Максимальная автоматизация: автоматическое наведение на цель, слежение за целью, сканирование поверхности.
• Высочайшая точность и скорость измерений: обеспечивают быстрый результат с минимальной погрешностью особенно при сканировании.
• Возможность использования одним человеком: нет необходимости в помощнике.
• Расширенные функциональные возможности: сканирование, трехмерное моделирование, автоматическая обработка данных.
• Дорого стоят: цена значительно выше, чем на тахеометры других типов.

Тахеометр Leica Leica MS60 1" R200

• Дальность без отражателя 2000 м
• Дальность на отражатель 10000 м
• Точность фиксации 0,5"

Подробнее

Тахеометр Leica TS07 R500 5"

• Дальность без отражателя 500 м
• Дальность на отражатель 3500 м
• Точность фиксации 1,5"

Подробнее

Конструкция тахеометров

Тахеометры – достаточно сложные приборы, состоящие из нескольких основных элементов, которые обеспечивают их функциональность.

Составные части тахеометра следующие:

• Теодолитная часть представляет собой оптическую систему со зрительной трубой, лимбами для измерения углов и электронными датчиками.
• Алидада – поворотная часть, на которой размещены вертикальный и горизонтальный круги для измерения углов.
• Электронный дальномер, который определяет расстояния до точек.
• Встроенный микропроцессор, который управляет работой прибора, выполняет вычисления и сохраняет данные.
• Дисплей и клавиатура для управления прибором, ввода данных и просмотра результатов измерений.
• Аккумулятор для автономной работы прибора.
• Прочный корпус, который обеспечивает защиту от внешних воздействий.
• Трегер – устройство для установки тахеометра на штативе.
• Уровни, служат для установки прибора в горизонтальное положение.
• Лазерный указатель для облегчения наведения на цель.

Точность тахеометра

Точность измерений тахеометра – это один из ключевых параметров, определяющих его пригодность для определенных работ. Под точностью подразумевается погрешность, с которой тахеометр измеряет углы и расстояния. Точность угловых измерений обычно указывается в секундах (например, 1”, 2”, 5”), а точность измерений расстояний – в миллиметрах (например, ±2 мм + 2 ppm*).

*ppm (parts per million) – это погрешность, зависящая от расстояния. Например, если точность дальномера ±2 мм + 2 ppm, то на расстоянии 100 метров погрешность составит ± 2 мм + (100 м * 0,000002) = ± 2,2 мм.

Точность угловых измерений:

• 1”: высокоточные тахеометры для самых ответственных работ, требующих максимальной точности (например, мониторинг деформаций).
• 2”-3”: тахеометры среднего класса подходят для большинства геодезических работ.
• 5”: тахеометры начального уровня используются для работ, где не требуется высокая точность.

Точность измерений расстояний:

• ±(1-2) мм + 1-2 ppm: высокоточные тахеометры, применяются для точных измерений и мониторинга.
• ±(2-3) мм + 2-3 ppm: тахеометры среднего класса, подходят для большинства геодезических работ.
• ±(5-10) мм + 5-10 ppm: тахеометры начального уровня, используются там, где не нужна высокая точность.

Для разных задач требуются различные уровни точности. Например, в строительстве необходима высокая точность, а для топографической съемки местности достаточно средней.

Дальность измерений и температурный режим

Дальность измерений тахеометра – это максимальное расстояние, на котором прибор может определить расстояние до цели. Она зависит от типа тахеометра, его технических характеристик, условий и способа измерений.

Есть три основных способа проведения измерений тахеометром: безотражательный, с использованием пленочного отражателя или с помощью отражающей призмы. Чаще всего измерения проводят без отражателя. Это связано со сложностью установки призмы на объекте измерения: не всегда есть время и помощник для перемещения вехи с отражателем в нужное место. Поэтому дальность работы будет сильно зависеть от отражающих свойств самого объекта (светлые и гладкие отражают лучше, соответственно, дальность будет больше). Дальность измерений может варьироваться от нескольких сотен метров до нескольких километров.

Температурный режим работы тахеометра также является важным фактором. Электронные тахеометры обычно имеют рабочий температурный диапазон от -20°C до +50°C, при экстремальных температурах точность измерений может снижаться. Некоторые модели имеют расширенный температурный диапазон, что указывается в технических характеристиках прибора. Обязательно учитывайте требования производителя по температурным условиям эксплуатации.

Различия в точности и дальности:

• Тахеометры с высокой точностью и дальностью измерений в несколько километров применяются для ответственных работ, где не допускается ни малейшая погрешность, например, для мониторинга деформаций, строительства уникальных сооружений (мостов, плотин), создание геодезических сетей.
• Тахеометры среднего класса с дальностью более 500 м подходят для большинства геодезических работ, таких как топографическая съемка, разбивочные работы, межевание.
• Тахеометры начального уровня с меньшей точностью и дальностью измерений до 500 м используются для простых работ, где высокая точность не принципиальна.

Дополнительные функции

Современные тахеометры могут иметь ряд дополнительных функций, которые расширяют их возможности и повышают удобство использования.

• Беспроводные интерфейсы: Wi-Fi, Bluetooth – для обмена данными с компьютером, планшетом или смартфоном, а также для управления тахеометром дистанционно.
• Проводное соединение: USB-порт или RS-232 для подключения к компьютеру.
• Встроенный GPS/GNSS: для определения координат места установки тахеометра.
• Некоторые тахеометры могут интегрироваться с GPS/ГЛОНАСС приемниками для более точного определения координат в глобальной системе координат.
• Внешний блок управления: возможность подключения внешнего контроллера для удобства работы и расширения функциональности.
• Встроенное программное обеспечение позволяет выполнять различные геодезические расчеты и решать сложные задачи.
• Лазерный отвес служит для точного центрирования тахеометра на точке.
• Встроенная камера используется для фото- и видеофиксации местности, а также для визуального контроля измерений.
• Голосовые подсказки облегчают работу при выполнении сложных задач.
• Роботизированные тахеометры с функцией 3D сканирования могут создавать трехмерные модели исследуемой местности и объектов.

Тахеометр Leica TS10 R1000 2"

• Дальность без отражателя 1000 м
• Дальность на отражатель 3500 м
• Точность фиксации 1,5"

Подробнее

Тахеометр Leica TS03 R500 5"

• Дальность без отражателя 500 м
• Дальность на отражатель 3500 м
• Точность фиксации 1,5"

Подробнее

Как проводить измерения тахеометром

В общих чертах процесс работы с тахеометром выглядит следующим образом:

1. Установите тахеометр на штатив, закрепите его и убедитесь в его устойчивости.
2. С помощью лазерного отвеса или оптического центрира отцентрируйте тахеометр точно над точкой.
3. Выровняйте тахеометр по горизонтали с помощью уровней на трегере.
4. Включите тахеометр, проверьте заряд аккумулятора, установите необходимые параметры (например, систему координат, единицы измерения) и другие настройки.
5. Наведите зрительную трубу на точку, на которую необходимо провести измерение.
6. Выполните измерение углов и расстояний, следуя инструкциям на дисплее тахеометра.
7. Сохраните измеренные данные в память тахеометра или передайте их на компьютер.

Основные этапы измерений включают:

• Измерение углов: наведите зрительную трубу на точку, зафиксируйте показания горизонтального и вертикального углов.
• Измерение расстояний: наведите зрительную трубу на точку, нажмите кнопку измерения расстояния.
• Координатная съемка: измерьте углы и расстояния до нескольких точек, тахеометр автоматически вычислит их координаты.
• Разбивка: задайте координаты точек, которые нужно вынести на местность, тахеометр покажет направление и расстояние до этих точек.

Какой тахеометр выбрать

Выбор тахеометра зависит от конкретных задач, требований к точности, дальности измерений и бюджета. При выборе тахеометра следует учитывать следующие факторы:

• Определите требуемую точность и необходимую дальностью измерений для конкретных работ.
• Выберите тахеометр, который подходит для конкретных условий работы (например, температурный режим, влажность).
• Оцените функциональные возможности прибора, подумайте, насколько вам необходимы дополнительные функции, например, беспроводные интерфейсы, встроенный GPS/GNSS, возможность сканирования.
• Выберите модели, которые соответствует вашему бюджету – на сайте удобно использовать фильтр по цене.
• Выбирайте тахеометры известных производителей с хорошей репутацией и надежностью, это будет гарантией, что прибор прослужит долго.
• Учитывайте наличие сервисных центров и доступность запчастей.

Тахеометр Leica TS10 R1000 2" EGL

• Дальность без отражателя 1000 м
• Дальность на отражатель 3500 м
• Точность фиксации 1,5"

Подробнее

Тахеометр Leica TS10 R500 5"

• Дальность без отражателя 500 м
• Дальность на отражатель 3500 м
• Точность фиксации 1,5"

Подробнее

Небольшие советы по работе с тахометром

• Перед началом работы внимательно ознакомьтесь с инструкцией по эксплуатации прибора.
• Регулярно проводите поверку тахеометра.
• Работайте в соответствии с правилами техники безопасности.
• Так как на результаты измерений могут повлиять внешние факторы: ветки, погодные условия, кабели, проводите замеры с разных точек, чтобы убедиться в их достоверности.
• Обеспечивайте надежное крепление тахеометра на штативе, во время установки придерживайте его за рукоятку.
• При работе в неблагоприятных погодных условиях используйте защитные чехлы.
• Следите за состоянием батареи и используйте запасные аккумуляторы.
• Регулярно очищайте оптические элементы тахеометра, особенно после полевых работ.
• Храните и перевозите тахеометр в специальном футляре.

Тахеометр – это незаменимый инструмент для геодезических, строительных и инженерных работ. Правильный выбор тахеометра позволит вам выполнять работы с высокой точностью, скоростью и эффективностью. Понимание типов тахеометров, их технических характеристик и функциональных возможностей поможет вам сделать правильный выбор и получить максимальную пользу от этого инструмента.