Геодезические изыскания.

Самые точные сведения о пространственных объектах на Земле можно получить только в результате полевых геодезических изысканий. Раздел науки, занимающийся сбором и обработкой таких изысканий, назы­вается инженерной геодезией.

Геодезические приборы

В настоящее время в геодезии наиболее часто используются сле­дующие основные технические средства сбора информации:

1. Дальномеры (измерители расстояний). Сюда относятся рулетки (стальные, фиберглассовые и тканевые) и лазерные дальномеры (рис. 4.3). Лазерный дальномер излучает лазерный луч, который отражается от изме­ряемого объекта, а дальномер измеряет с высокой точностью время хода луча. После этого на основе измеренного времени дальномер вычисляет расстояние до объекта.

Рис. 4.3. Измерители расстояний:

а - стальная 15-метровая рулетка Stabilia 49;

б - фиберглассовая 50-метровая рулетка Stabilia 42;

в - лазерная рулетка Leica DISTO Classic 5 (лазер видимый); г - лазерный дальномер Yardage Pro 500 (лазер невидимый)

2. Оптические нивелиры (измерители превышений). Нивелиры пред­назначены для измерения превышения одного участка местности над дру­гим. Прибор состоит из вращающегося вокруг вертикальной оси горизон­тального круга, на котором установлена горизонтальная зрительная труба (рис. 4.4).

Перед началом работы с нивелиром первый изыскатель должен ус­тановить прибор строго горизонтально с помощью встроенного в прибор уровня, вращая регулировочные винты. После этого можно начинать вы­полнять съёмку.

Рис. 4.4. Нивелиры:

а - оптический нивелир Nikon AX-2S;

б - цифровой оптический нивелир Trimble DiNi 12

К нивелиру прилагается специальная измерительная рейка, которая устанавливается вторым изыскателем в измеряемом месте. Далее первый изыскатель должен навести визир оптической трубы прибора на измери­тельную рейку, а затем записать видимое в трубе значение на рейке.

3. Лазерные уровни (лазерные нивелиры). Лазерный уровень, как и нивелир, предназначен для измерения превышений. Лазерный уровень со­стоит из горизонтального быстровращающегося круга, на котором уста­новлен лазерный излучатель, обычно красного цвета (рис. 4.5).

Перед началом работы лазерный уровень устанавливается операто­ром горизонтально с помощью регулировочных винтов и встроенного уровня. Некоторые модели лазерных уровней устанавливают горизонталь автоматически. После включения прибора в пространстве вокруг него об­разуется красная плоскость, видимая человеческим глазом.

для измерения уровня Земли в любой требуемой точке вокруг при­бора нужно установить в этой точке обычную измерительную линейку. После этого останется записать значение, указываемое лазерным лучом в месте его пересечения с линейкой.

(а) (6)

Рис. 4.5. Лазерные уровни:

а - лазерный построитель плоскости Торсоn RL- УН3В;

б - лазерный уклонофиксатор («трубный» лазер) Торсоn TP-L4A

4. Теодолиты (измерители углов). Теодолиты позволяют измерять вертикальные и горизонтальные углы. Прибор состоит из вращающегося вокруг вертикальной оси горизонтального круга (лимба) с алидадой, на подставки которой опирается горизонтальная ось вращения зрительной трубы и вертикального круга (рис. 4.6).

Перед началом работы с теодолитом оператор должен установить его строго горизонтально с помощью встроенного в прибор уровня, вращая регулировочные винты. После этого можно выполнять съёмку. Для этого оператор должен навести визир оптической трубы прибора на отражатель или измеряемый объект, а затем записать вертикальный и горизонтальный углы, показываемые прибором.

Рис. 4.6. Теодолиты:

а - оптический теодолит УОМЗ 3Т2КП;

б - электронный цифровой теодолит Geo-Fennel FET 120

5. Тахеометры. Тахеометром называют теодолит, совмещённый с дальномером. Современные электронные тахеометры оснащаются мик­рокомпьютерами, которые показывают на дисплее вычисленные углы и расстояния, а также могут сразу же преобразовывать их в координаты на местности.

Тахеометры бывают отражательные и безотражательные. Отра­жательные тахеометры требуют для своей работы отражателей, устанав­ливаемых на вешках (рис. 4.7). Безотражательные тахеометры использу­ют в своей работе мощный лазерный луч, который может отражаться от любых объектов на местности.

Рис. 4.7. Тахеометры:

а - электронный тахеометр South NTS-352; б - электронный тахеометр Sokkia SET 51 О R;

в - автоматизированный тахеометр Trimble 5600 DR

При работе с обычным тахеометром оператор должен навести визир оптической трубы прибора на отражатель, а затем нажать кнопку выпол­нения съёмки. Для работы с автоматизированными тахеометрами не требуется оператора, стоящего у тахеометра и наводящего прибор на от­ражатель. Кнопка выполнения съёмки находится на вешке с отражателем. При нажатии этой кнопки радиосигнал с вешки передаётся на тахеометр, тот самостоятельно выполняет наведение по радиосигналу и выполняет съёмку точки (рис. 4.7,в).

6. Лазерный сканер. Лазерные сканеры по своим функциям похожи на электронные безотражательные тахеометры (они измеряют углы и рас­стояния до любых объектов), но они выполняют измерения не по одной точке, указываемой оператором, а сразу пакетами. Сканеры перемещают лазерный луч по горизонтали и вертикали, снимая подряд все объекты, по­падающиеся на пути (рис. 4.8). В результате образуется плотная сеть то­чек съёмки.

(а) (6)

Рис. 4.8. Лазерные сканеры:

а - MENSI GS200; б - Leica CYRAX 2500

7. Приборы спутниковой навигации. В настоящее время в геодезии применяются геодезические приемники систем GPS и ГЛОНАСС. При проведении гео­дезических изысканий они используются обычно только для съёмки от­дельных ключевых точек на местности, например тех, где устанавливаются тахеометры. Это связано с низкой скоростью работы спутниковых приём­ников и их невысокой точностью.

В следующих разделах мы рассмотрим, как все эти приборы исполь­зуются для выполнения собственно съёмки положения пространственных объектов на местности.