Тахеометр и теодолит отличия: в чем разница, чем отличаются

Производители

Есть несколько известных своим качеством мировых производителей электронных тахеометров. Sokkia Topcon — японская компания, представляет одноименные бренды. Аппараты этого производителя пользуются популярностью уже более ста лет, устройства известны своим неизменным качеством и высокой точностью. Впрочем, это для японских производителей уже вошло в традицию.

Тахеометры Leica Geosystems от одноименной швейцарской компании, ранее известной в фототехнике с брендом Leica, присутствуют на рынке с 1990 года. Она была образована путем слияния нескольких компаний, после чего производиться стало только геодезическое оборудование. Тахеометры этой марки широко используются в наземной и спутниковой геодезии.

Еще одна швейцарская компания — GeoMax, составляет конкуренцию коллегам из Leica, особенно если дело касается европейского рынка. Она существует с тех же годов, и так же отличается высокой точностью измерений и исключительным качеством.

Тахеометры Trimble Navigation производятся в США. Компания существует с 1978 года, в то время фирма занималась производством навигационных устройств для нужд морского судоходства. Около двадцати пяти лет назад компания начала разработки и производство GPS-навигаторов, ведь как раз в то время началось бурное развитие космического позиционирования. В 2003 году, после покупки бренда Nikon, компания занялась производством целого ряда геодезического оборудования. Тахеометры Nikon широко представлены на российском рынке.

Sokkia

Электронные тахеометры этой марки первыми завоевали Российский рынок. Японский бренд Sokkia получил прекрасные отзывы и завоевал доверие геодезистов. Выпускаются модели, рассчитанные на эксплуатацию в разных климатических поясах. Собственный объём памяти прибора рассчитан на 10 тыс. точек. Использование внешнего накопителя позволяет значительно расширить объёмы. Функция «безотражательный режим» позволяет проводить регистрацию точек, недоступных для подхода с измерительной вехой. Во время проведения съёмки предусмотрена возможность делать заметки к фиксируемым точкам, для этого установлена клавиатура.

В каталоге этого бренда имеется более 30 модификаций, отличающихся по точности проведения измерений. Первая цифра, которая пишется после названия модели, указывает на точность электронного тахеометра. Например, запись Sokkia Power SET 3010означает, что точность этого прибора 3″. Интерфейс RS-232 и USB позволяют подсоединить прибор к персональному компьютеру. Компания Sokkia разработала программное обеспечение, которое даёт возможность передачи полученных результатов измерений в формате, совместимом для обработки данных в программах Автокад и Кредо. Установлен двухсторонний дисплей.

Наибольшей популярностью у пользователей, по критерию цена/качество пользуются модели с разрешением в 5″. Более доступные, по расценкам 6″, также позволяют проводить достаточно точные исследования.

Иногда модели этого бренда называют «тяжеловесами» из-за их расширенного функционала. Для повседневной работы, редко приходиться пользоваться всеми доступными параметрами программного обеспечения. Потому, прежде чем купить такой агрегат, стоит задуматься, а нужно ли переплачивать за те возможности прибора, которыми не придётся пользоваться. Средняя цена для 5″, находится в районе 290 тыс. руб.

Виды и классификация

Классификация тахеометров достаточно развернута и определяется свойствами, функциями, принципами использования, заложенными в ее основу.

Исходя из сфер применения, можно выделить следующие категории тахеометров:

строительные, обеспечивающие геодезическое сопровождение съемки;
технические, содержащие базовый набор функций (установка станции, вынос точек) и решающие простейшие, рутинные задачи;
инженерные, обладающие исключительной достоверностью полученных данных и расширенным функционалом и применяемые в исполнительных съёмках и сложных разбивочных работах.

По принципу работы принято за основу следующее деление тахеометров на:

оптические (номограммные) – сложные оптические теодолиты, оборудованные специализированным номограммным кипрегелем;
электронные (цифровые) – устройство с внутренней памятью под запись и хранение результатов замеров и вычислений, в котором конструктивным образом объединены электронный теодолит и световой дальномер;
автоматизированные (роботизированные), дающие идеальное сочетание точности и эффективности замеров они применимы для мониторингов, сложных изыскательских и инженерных задач.

Конструктивное исполнение подразделяет все семейство тахеометров на:

модульные, состоящие из отдельных оптического или электронного теодолита и светодальномера;
интегрированные, представляющие собой единый механизм из составляющих его зрительной трубы, панели управления и процессора;
неповторительные с плотно закреплённым на подставке лимбом.

Режим работы инструмента определяет диапазон измерения дальности расстояний и классифицирует тип тахеометра на:

отражательный (призменный) – до 5 км и более;
безотражательный, имеющий возможность производить замеры расстояний до произвольной плоскости в диапазоне до полутора километров. Использование этого режима обладает множеством нюансов, так как дальность измерений значительно зависит от отражающих свойств обрабатываемой поверхности. Для гладкого и светлого объекта дальность значительно превышает аналогичный показатель, выполненный для темного или рельефного.

На рынке рассчитанных на проведение геодезических исследований измерительных приборов сейчас присутствуют модели электронных тахеометров, оснащённых сочетающимся с системой фокусирования визирной трубы дальномером. Преимущество такого инструмента состоит в возможности измерения расстояний объекта, на который обращена визирная труба.

Производители тахеометров

Наиболее известными мировыми производителями электронных тахеометров, представленных на нашем рынке, являются японская копания Sokkia Topcon с брэндами Sokkia и Topcon, швейцарская компания Leica Geosystems AG с брэндом Leica, шведская GeoMax (одноименный брэнд), американские Trimble Navigation с брэндами Nikon и Trimble, а также Spectra Precision (одноименный брэнд).

Компания Sokkia Topcon известна своей продукцией в области строительства и геодезии на протяжении 100 лет, произведенные на ее предприятиях приборы имеют традиционно высокую точность и японское качество.

Leica Geosystems, ранее известная своим брэндом Leica в фототехнике (фотоаппараты под этим брэндом по прежнему выпускаются), образована в 1990 году слиянием нескольких компаний и сориентирована на производство только геодезического оборудования. Оборудование этой марки широко применяется в геодезии — как в наземной, так и в спутниковой.

Швейцарский производитель оборудования в области геодезии и строительства, компания GeoMax, с момента своего образования в 90-х составляет успешную конкуренцию брэнду Leica на европейском рынке. Линейка продукции этой компании, а это геодезическое оборудование и его ПО, отличается исключительным качеством и точностью измерений.

Компания Trimble Navigation, расположенная в США, начала свое существование в 1978 году с производства навигационных технологий для морского судоходства. С развитием космического позиционирования, 25 лет назад, компания приступила к созданию GPS-навигаторов, а с 2003 года и после приобретения брэнда Nikon — широкого перечня геодезического оборудования.

Американский производитель геодезического оборудования Spectra Precision появился в 1997 году и был образован в результате слияния нескольких производителей геодезических приборов и технологий. Сегодня это крупнейшая марка геодезического оборудования, известная своими инновационными технологиями.

Среди марок электронных тахеометров перечисленных производителей есть из чего выбрать необходимое оборудование, будь это технический или роботизированный тахеометр. Все зависит от потребностей заказчика, условий работы, в которых предполагается задействовать тахеометр.

Работа на станции при тахеометрической съемке

Данный абзац описывает порядок работы на станции. Естественно, всякий рассматриваемый объект индивидуален и этот процесс необходимо подогнать под конкретную ситуацию, однако, существует определенная последовательность действий, сопровождающая работы.

Для начала в точке съемки располагают штатив, закрепляют на нем прибор так, чтобы зрительная труба находилась на уровне глаз, центрируют теодолит и приводят его к горизонту, замеряют высоту от точки до устройства (обозначается буквой i). Далее, выполняется ориентирование на исходный пункт путем установки ноля лимба с учетом истинного или магнитного меридиана на какую-либо из смежных точек. В большинстве случаев ориентирование производится при круге лево.

Устройство наводится на измеряемую точку, по лимбу определяется направление, измеряется расстояние с использованием нитяного дальномера, далее по вертикальному кругу измеряется угол наклона.

Правила проведения юстировки

Большинство современных моделей тахеометров брендовых, зарекомендовавших себя годами выпуска качественных высокоточных геодезических инструментов производителей имеют не только режим автоматического тестирования при включении прибора. Главное меню штатного программного обеспечения имеет режимы пользовательской поверки и юстировки инструмента.

Плановые поверки проводятся по истечению межповерочного интервала, определенного стандартами как один календарный год. Внеплановые проверки настроек и функционирования тахеометра следует выполнять при возникновении сомнений в достоверности получаемых данных, механических внешних воздействий, приводящих к сбоям в работе. Для подтверждения работоспособности геодезических измерительных инструментов рекомендуется поверять тахеометры в начале и в конце каждого полевого сезона или перед выполнением крупных и сложных проектов.

Юстировки, возможные для выполнения пользователями, описываются изготовителями в технической документации и могут быть выполнены в процессе работы в полевых условиях.

Исторический экскурс

Теодолиты использовались в землеустройстве, геодезии с 19 века для измерения пространственных координат. В отличие от более простого оптического уровня, они оснащены двумя взаимно перпендикулярными осями вращения и перпендикулярными линиями визирования.

С этой точки зрения конструкция современных цифровых теодолитов никак не изменилась. Точно так же условие состоит в том, чтобы измеренная точка была видна через теодолитовый телескоп.

Поскольку теодолит определяет 3 пространственные координаты, необходимо, чтобы каждый теодолит был также оснащен дальномером. Оборудованный таким образом теодолит называется тахеометром и позволяет одновременно определять горизонтальное направление, вертикальный угол и расстояние.

Измеренные координаты переводятся в прямоугольные с помощью ручных тригонометрических функций вручную (в прошлом веке) или с помощью программного обеспечения современных приборов.

История создания

До появления этого инструмента геодезические измерения выполнялись при помощи теодолита, рулетки, нивелира и других приборов, а расчеты заносились в специальные журналы и обрабатывались вручную. По этой причине появления ошибок и их накапливания нельзя было избежать. Еще один негативный момент – время, затраченное на проведение измерительных работ.

Теперь же процесс измерений ускорился во множество раз, а большую часть работ теперь берет на себя специальное программное обеспечение(такое как ГИС ГЕОМИКС). Тем не менее, этот прибор стал неотъемлемой частью современной геодезии относительно недавно.

Инструменты, отдаленно напоминающие современные тахеометры, начали выпускать в 70-х годах. Основное препятствие состояло в невозможности совместить теодолит со светодальномером, введу чересчур больших габаритов последнего. Однако, когда его размер стал более компактным, эта проблема была благополучно решена.

Уже в 80-х в Швеции изготавливается самый первый электронный тахеометр AGA-136 от фирмы Geodimetr. Для инженерной геодезии он стал инновационным достижением. Вскоре на рынке стали появляться приборы, изготовленные в Японии (Sokkia, Topcon, Nikon), Швейцарии (Leica) и других странах.

Сравнение измерительных устройств

И нивелир, и теодолит, и тахеометр позволяют выносить точки на участке местности, определяя нужные координаты. Чтобы увидеть, чем они отличаются, стоит сравнить их между собой.

Чаще всего в этой категории используется нивелир, но его основные возможности ограничены лишь определением вертикальных углов.

В этом плане теодолит имеет больше возможностей, так как оснащён двумя осями для измерений. Кроме определения вертикальных, он позволяет вычислять и горизонтальные углы.

Тахеометр — ещё более совершенный прибор с широким набором функций. Он может выполнять задачи нивелира и теодолита, а, помимо этого, ещё и вычислять расстояние до заданных точек и объектов. Встроенный дальномер, используя лазерный луч, успешно определяет линейные величины. Такой вид съёмки, в свою очередь, значительно упрощает выполнение расчётов. Многие модели тахеометров способны самостоятельно автоматически выполнять сложные вычисления. Вся информация и данные, полученные в ходе работы, записываются в памяти прибора и используются тогда, когда это необходимо.

Некоторые тахеометры предполагают модульную сборку. В таком случае можно собрать прибор под конкретные действия и задачи, исключив при этом лишние ненужные в данной работе функции.

Наиболее популярные модели

Тахеометры Sokkia SRX

Модели ряда обладают следующими характеристиками и функционалом:

лазерный дальномер безотражательного режима RedTech EX,
автоматическая калибровка угломерной системы IACS;
современные системы поиска, захвата и ведения объектов Auto-Pointing и Auto-Tracking;
сервоприводы переменной скорости;
полная буквенно-цифровая клавиатура с подсветкой и цветной сенсорный дисплей;
эффективное дистанционное управление на расстоянии до 300 метров с использованием интерфейса Bluetooth и уникальным поисковым приложением On-Demand.

Несомненный плюс роботизированных устройств – возможность работы с ними одного квалифицированного контроллера. Sokkia SRX предназначены для выполнения топографической съемки, проведения инженерно-геологических изысканий, строительных и землеустроительных работ, разбивок и фасадных съёмок.

Высшие модели линейки (SRX1 и SRX2) успешно используются в комплексной системе высокоточных промышленных измерений MONMOS для анализа конструктивных деформаций, высокотехнологичном производстве, построении инженерных коммуникационных сетей.

Тахеометры Trimble S8

Одна из новейших серий роботизированных тахеометров известного американского холдинга Trimble S8 ориентирована на высокоточные виды инженерно-геодезических, разбивочных и строительных работ и обладает широкими возможностями конфигурирования под особенности их выполнения.

Камера в совокупности с наложенной на изображение информацией по высотам точек, полевых кодов и линий дает исчерпывающую картину выполняемых работ и позволяет контролировать качество получаемых данных на любом этапе. Изображения могут быть сохранены и использованы в дальнейшем в качестве таксационных абрисов (фотоабрисов).

Для работы в условиях полной темноты или значительной затемненности (в шахтах и тоннелях) роботизированный тахеометр Trimble S8 может быть оборудован высокомощным целеуказателем с подсвечиванием точки при исполнительной съемке или выносе в натуру.

Тахеометры Leica TS15

Представляет собой серию автоматизированных тахеометров со следующими характеристиками:

система быстрого поиска отражателя PowerSeach делает возможным удаленное наведение тахеометра с помощью одной кнопки;
безотражательный дальномер, эффективно работающий на расстоянии до 400 м;
широкоугольная 5-ти мегапиксельная фотокамера с 4-х кратным зумом позволяет вести дополнительное документирование в виде фотоизображений;
цветной сенсорный дисплей со стилусом и современными технологиями визуализации информации.

Роботизированный тахеометр Leica TS15 обеспечивает вынос в натуру точек по комбинациям углов, превышений и координат в режимах 2D и 3D. Расширенный функционал, удобная навигация меню и разделов, эргономичность делают возможным работу с ним одного квалифицированного контроллера-оператора. Экран и клавиатура имеют функции подсветки, позволяющей полноценно работать и в условиях недостаточной видимости.

Leica

Электронные тахеометры марки Leica можно назвать одними из самых совершенных. В их конструктивных и технических решениях объединились достоинства, которыми обладают все тахеометры иных марок. Стандартная комплектация устройств имеет:

Лазерный центрир, позволяющий упрощать процесс инициализации прибора во время выполнения изысканий;
Максимальный перечень возможностей при проведении простых замеров, а также для выполнения ряда сложных последовательных вычислений прямо на строительной площадке;
Безотражательный режим эксплуатации;
Скорость измерения от 3″при расстоянии 80 м;
Программное обеспечение даёт возможность получения координат точек в скрытых и труднодоступных местах;
Минимальное расстояние, доступное для измерения тахеометром находится в пределах нескольких сантиметров;
Небольшой вес, что позволяет снять проблемы перемещения прибора;
Корпус прибора имеет высокие показатели прочности;

Очень практичен и удобен дисплей всех моделей. Он имеет полноценную цифро-буквенную клавиатуру, ПО предоставляет возможность разделения данных для хранения, по исследуемым объектам.

Вывод данных унифицирован, что позволяет применять полученные результаты замеров, без проведения дополнительной конвертации во время использования графических программ. Компания также выпускает специальное собственное программное обеспечение, которое следует приобретать дополнительно.

Все эти достоинства тахеометров, выпускаемых компанией Leica, поднимают расценки. Потому стоимость пятисекундника значительно выше, чем у других марок. Так диапазон цен находится в пределах от 430 до 780 тыс. руб.

Измерительные устройства

Основными наиболее распространёнными измерительными устройствами для вычисления разных расстояний, определения углов и азимута являются:

тахеометры;
теодолиты;
нивелиры.

Самым простым по функциям устройством считается нивелир. Как правило, с его помощью вычисляют и определяют вертикальные углы.

Когда требуется узнать не только вертикальный, но и горизонтальный угол, применяется уже теодолит.

А самым универсальным измерительным прибором является тахеометр. С его помощью собрать и обработать данные, а после произвести расчёты на их основе, можно гораздо быстрее. Он к тому же позволяет вычислять расстояния до точек, различных объектов и прочих целей.

Теодолит

Главная задача теодолита определить направления и с максимальной точностью измерить между ними углы.

Применяется этот прибор в различных сферах:

в геодезии;
в горной инженерии;
в строительстве (как зданий, так и дорог и прочего);
в топографии.

Теодолит включает в себя следующие элементы:

зрительную трубу оптическую: для наблюдения, наводя её на проектную точку;
- обратное наблюдение: изображение перевёрнуто;
- прямое наблюдение: изображение в нормальном положении.
лимбы: шкалы (круглые), расположенные по горизонтали или вертикально;
микрометр: микроскоп, чтобы снимать отсчёты;
отвес: для точности расположения устройства относительно опорной проектной точки, может быть оптическим или механическим;
цилиндрический уровень.

По назначению бывают:

горные: в отличие от полевых более мобильные и прочные, так как созданы для съёмки в тяжёлых подземных условиях, по принципиальному устройству не отличаются от обычных;
полевые.

По степени точности теодолиты могут быть:

высокоточными;
техническими;
точными.

По принципу работы бывают:

гиро-, кино- и фототеодолиты;
оптические;
электронные.

Тахеометр

Чаще всего тахеометры используют в своей работе геодезисты. Помимо них, приборы используют в следующих сферах:

кадастровые работы и картография;
строительство;
топографические съёмки местности.

С их помощью определяют подробную информацию о нужном участке на местности. Они позволяют узнать:

высоту объектов на расстоянии;
параметры тех или иных измерений (относительно базовой линии);
расстояние между отдельно стоящими объектами;
точные координаты для заданной точки или какого-либо объекта.

По конструктивным особенностям приборы делятся на следующие типы:

интегрированные: все элементы прибора составляют единую общую конструкцию;
модульные: всё элементы прибора возможно поменять, благодаря отдельной сборке;
неповторительные: лимбы и прочие детали закреплены наглухо, их самостоятельная замена невозможна.

По принципу работы тахеометры могут быть:

автоматическими;
оптическими (специалисты в основном предпочитают этот вид приборов);
электронно-оптическими.

Среди ряда особенностей функционирования конкретных моделей теодолитов, стоит обращать внимание на возможность производить измерения против солнца, а также сквозь ветви деревьев, кустов или рабицу

Нивелир

Слово «нивелир» в переводе с французского значит «уровень». С его помощью можно определить превышение между проектными точками, то есть разницу высот между ними.

По степени точности измерений приборы также могут быть:

точными;
техническими;
высокоточными.

Нивелиры можно разделить между собой на следующие виды:

Электронные.
- Лазерные. Измерения происходят с помощью луча лазера и особой рейки. Такой вид практически не применяют для съёмки мелкого масштаба, так как в этом случае результаты точнее дадут оптические приборы.
- Цифровые. Чтобы процесс вычислений и измерений шёл автоматически, а также полученные данные сохранялись, они оснащены особой рейкой и встроенным процессором.
Оптическо-механические. Прибор в основном фиксируется на штативе, имеет уровень особой чувствительности и зрительную трубу с поворотным механизмом. Расстояние определяется по рейке из дерева или металла со шкалой, с помощью нитяного дальномера.

Принцип работы

Работа большинства тахеометров основана на двух методах и обусловлена конструктивным исполнением самого геодезического агрегата:

Фазовый метод: расстояния определяются путем измерения разности фаз излучаемого и отраженного светового луча.
Импульсная технология применяется в некоторых новейших моделях, оснащённых высокоточной электроникой: расстояние измеряется по времени прохождения лазерного луча до отражателя в прямом и обратном направлении.

В зависимости от модели пользовательским интерфейсом можно пользоваться как с клавиатуры, так и используя сенсорный дисплей со стилусом – принципы работы одни и те же, за исключением моментов выбора и ввода информации.

Основные выполняемые функции базируются на принципе работы тахеометра: замеры координат; замеры высот труднодоступного или недоступного объекта; вычисление необходимых величин; вынос на местность проектных точек высот, дуг и линий и т.д. Базовым функциональным назначением устройства является значительное упрощение проведения геодезических работ по сравнению с другими инструментами.

Общее устройство

Тахеометр состоит из двух ключевых частей:

неподвижная часть – платформа прибора, представляющее собой трёхопорное устройство (треггер), оснащённый пузырьковыми двухплоскостными уровнями, круглым или электронным уровнем;

подвижная часть является совокупностью следующих компонентов:

алидада в форме колонки;
панель управления с монитором;
зрительная труба;
визир оптического отвеса;
аккумуляторная батарея;
зажимные микрометренные винты.

Любой тахеометр оборудован системой компенсаторов, автоматически выравнивающих инструмент при отклонении его положения относительно уровня горизонтали.

Применение теодолита

Сегодня используются электронные и цифровые теодолиты высокой точности, позволяющие автоматически считывать углы.

Более дорогие модели теодолитов имеют качественную оптику с большим увеличением и обычно оснащены вертикальным компенсатором, который обеспечивает надежное измерение вертикального угла и минимизирует ошибки юстировки инструмента.

С теодолитом можно измерить расстояние, используя полосу вычитания, но этот метод определения расстояния не очень распространен и практически не используется на практике.

Все остальные последующие строительные работы зависят от правильной геодезической ориентации и разграничения здания. Именно поэтому теодолит вы обнаружите именно при точном измерении и установке горизонтального и высотного углов.

Отличия между тахеометром, теодолитом и нивелиром