Источники ошибок в тахеометрах при геодезических съемках - Строительство и ремонт

Тахеометр – это прибор, используемый в геодезии для замены тахеометра. Как и любой прибор, тахеометр также имеет некоторые источники ошибок, которые могут повлиять на отчет о съемке. Эти источники ошибок в тахеометрах мы и рассмотрим.
Все теодолиты измеряют углы с некоторой степенью несовершенства. Эти несовершенства являются следствием того, что ни одно механическое устройство не может быть изготовлено с нулевой погрешностью.
В прошлом геодезисты изучали и применяли очень специфические методы измерения, чтобы компенсировать незначительные механические недостатки теодолитов. С появлением электронных теодолитов механические погрешности все еще существуют, но связаны с ними по-другому.
Теперь необходимо не просто заучивать приемы, компенсирующие ошибки. Необходимо четко понимать концепции, лежащие в основе этих методик, и корректировки ошибок, которые теперь выполняют электронные теодолиты.
В следующих параграфах приведены основные источники ошибок при использовании теодолита, а также конкретный метод, применяемый для компенсации этих ошибок.

Источники ошибок при использовании тахеометра в геодезической съемке

Эксцентриситет круга

Эксцентриситет круга существует, когда теоретический центр механической оси теодолита не совпадает точно с центром измерительного круга.
Величина ошибки зависит от степени эксцентриситета и от того, с какой части круга производится отсчет. При графическом изображении эксцентриситет круга выглядит как синусоидальная волна
Эксцентриситет окружности в горизонтальном круге всегда можно компенсировать путем измерения в обеих плоскостях (противоположные стороны круга) и использования среднего значения в качестве результата.
Эксцентриситет вертикального круга не может быть компенсирован таким образом, поскольку круг движется вместе с телескопом. Требуются более сложные методы.
(1) Некоторые теодолиты проходят индивидуальное тестирование для определения синусоидальной кривой для ошибки круга в данном конкретном приборе. Затем в ПЗУ сохраняется поправочный коэффициент, который прибавляется или вычитается из каждого показания угла, чтобы на экране отображалось исправленное измерение.
(2) В других приборах используется система измерения угла, состоящая из вращающихся стеклянных кругов, которые совершают полный оборот при каждом измерении угла. Они сканируются неподвижными и подвижными световыми датчиками. Стеклянные круги разделены на одинаковые интервалы, которые сканируются датчиками по диаметру.
Количество времени, необходимое для ввода показаний в процессор, равно одному интервалу, поэтому сканируется только каждая очередная градуировка. В результате измерения производятся и усредняются для каждого измерения окружности. Это устраняет погрешность градуировки шкалы и эксцентриситета окружности.

Ошибка горизонтальной коллимации в тахеометре

Горизонтальная коллимационная ошибка возникает, когда оптическая ось теодолита не совсем перпендикулярна оси телескопа. Чтобы проверить наличие ошибки горизонтальной коллимации, наведитесь на цель в первом лице, затем снова наведитесь на ту же цель во втором лице; разница в показаниях горизонтального круга должна составлять 180 градусов.
Горизонтальная коллимационная ошибка всегда может быть исправлена путем сравнения наведения на цель по первой и второй граням прибора.
(1) Большинство электронных теодолитов имеют метод корректировки поля для горизонтальной коллимационной ошибки. Опять же, в руководстве к каждому прибору содержится подробная инструкция по использованию этой поправки.
(2) В некоторых приборах сохраненная поправка на горизонтальную коллимационную ошибку может одновременно влиять только на измерения на одной стороне круга. Поэтому, когда телескоп проходит через зенит (читается другая сторона круга), показания горизонтального круга изменятся на удвоенную коллимационную ошибку. Когда такое происходит, эти приборы работают точно так, как задумано.
(3) При продлении линии с помощью электронного теодолита оператор прибора должен либо повернуть телескоп на угол 180 градусов, либо погрузить телескоп и повернуть горизонтальную касательную так, чтобы показания горизонтального круга были такими же, как до погружения телескопа.

Ошибка высоты эталонов в тахеометре

Для того чтобы телескоп погружался в действительно вертикальную плоскость, ось телескопа должна быть перпендикулярна оси стояния. Как уже говорилось, в физическом мире не существует такой вещи, как совершенство.
Все теодолиты имеют определенную степень погрешности, вызванную несовершенным расположением оси телескопа. Как правило, определение этой ошибки должно выполняться квалифицированным специалистом, поскольку ошибки горизонтальной коллимации и высоты стандартов взаимосвязаны и могут увеличивать или смещать друг друга.
Ошибка горизонтальной коллимации обычно устраняется до проверки высоты эталонов. Ошибка высоты стандартов проверяется путем наведения на шкалу с одинаковым зенитным углом над 90-градусным зенитом “лицом один” и “лицом два”. Показания шкалы должны быть одинаковыми как в первом, так и во втором положении.

Ошибка градуировки окружности в тахеометре

В прошлом ошибка градуировки круга считалась серьезной проблемой. Для точных измерений геодезисты продвигали свой круг на каждый последующий набор углов так, что ошибки градуировки круга “выравнивались”. Современная технология устраняет проблему ошибок градуировки.
Это достигается путем фототравления градуировки на стеклянных кругах, изготовления точного мастер-круга и его фотографирования. Затем на круг наносится эмульсия и на него проецируется уменьшенное изображение мастера. Эмульсия удаляется, и на стеклянном круге вытравливаются очень точные градации.

Ошибка вертикального круга в тахеометре

Важно регулярно проверять регулировку индексации вертикального круга на геодезических приборах. Когда прямой и косвенный зенитные углы измерены на одну и ту же точку, сумма этих двух углов должна быть равна 360°.
Со временем сумма этих двух углов может отклониться от 360°, что приведет к ошибкам в измерениях вертикальных углов. Хотя усреднение прямых и косвенных зенитных углов легко устраняет эту ошибку, на многих работах выполнение двух измерений может оказаться нерентабельным.
Приемлемая точность может сохраняться для многих приложений при использовании только прямого считывания, однако при условии, что ошибка индексации сводится к минимуму путем периодического выполнения вертикальной корректировки, такой как “Vertical Angle 0 Datum Adjustment” компании TOPCON.
Большинство тахеометров оснащены электронным устройством для корректировки ошибки индексации вертикального круга. Эта регулировка занимает всего несколько секунд и гарантирует, что вы получите хорошие показания вертикального угла всего за одно измерение. Обратитесь к руководству производителя за инструкциями по выполнению этой настройки.

Ошибки наведения в тахеометре

Ошибки наведения обусловлены как способностью человека навести прибор, так и условиями окружающей среды, ограничивающими четкое видение наблюдаемой цели. Лучший способ минимизировать ошибки наведения – повторить наблюдение несколько раз и использовать среднее значение в качестве результата.

Неравномерный нагрев прибора

Прямые солнечные лучи могут нагревать одну сторону прибора достаточно сильно, чтобы вызвать небольшие погрешности. Для достижения максимальной точности используйте зонтик или выберите для прибора затененное место.

Вибрации

Избегайте мест, где прибор вибрирует. Вибрации могут привести к нестабильной работе компенсатора.

Ошибки коллимации

При однократном визировании точек (например, только при прямом положении) для определения высот, регулярно проверяйте прибор на наличие коллимационных ошибок.

Вертикальные углы и высоты

При использовании тахеометров для измерения точных высот очень важным становится настройка электронного датчика наклона и ридикюля телескопа. Простой способ проверить настройку этих компонентов – установить базовую линию. Линия вблизи офиса с большим перепадом высот обеспечит наилучшие результаты.
Базовая линия должна быть такой же длины, как самое большое расстояние, которое будет измеряться для определения высот, с промежуточными точками с интервалом 100-200 футов. Точные высоты точек вдоль базовой линии должны быть измерены дифференциальным нивелиром.
Установите тахеометр на одном конце базовой линии и измерьте высоту каждой точки. Сравнение двух наборов высот позволяет проверить точность и настройку прибора.
Требования к точности могут диктовать необходимость измерения более одного набора углов и расстояний до каждой точки. Примерами могут служить расстояния более 600 футов, неблагоприятные погодные условия и наблюдения на крутых участках.

Атмосферные поправки в тахеометре

Поправки метеорологических данных к наблюдаемым расстояниям по склону EDM могут быть значительными на больших расстояниях. Обычно для большинства топографических съемок на коротких расстояниях номинальные (расчетные) данные о температуре и давлении приемлемы для ввода в коллектор данных. Приборы, используемые для измерения атмосферной температуры и давления, должны периодически калиброваться. К ним относятся психрометры и барометры.

Ошибки оптического отвеса

Оптические отвесы или трибры должны периодически проверяться на наличие несоосности. Это относится к тахеометрам с лазерными отвесами.

Регулировка призменных стоек

При использовании призменных стоек необходимо принять меры предосторожности для обеспечения точности измерений. Распространенной проблемой, возникающей при использовании призменных стоек, является регулировка пузырька нивелира. Пузырьки можно проверить, установив контрольную станцию под дверным проемом в офисе.
Сначала отметьте точку на верхней части дверного проема. С помощью отвеса установите точку под точкой на дверном проеме. Если возможно, используйте центральный пробойник, чтобы сделать вмятину или отверстие в верхней и нижней метках. Теперь призменный шест можно установить в проверочную станцию и легко отрегулировать.

Ошибки при записи

Две наиболее распространенные ошибки – это неправильное чтение угла и/или внесение неверной информации в полевую книгу. Другая распространенная (и потенциально катастрофическая) ошибка – неправильная высота прибора или штанги.
Хотя электронный сбор данных практически исключил эти ошибки, все еще возможно, что геодезист неправильно идентифицирует объект, сделает выстрел не в ту точку или введет неверную высоту цели (HR) или HI.
Например, если геодезист обычно снимает пожарный гидрант на уровне земли, но по какой-то причине снимает его поверх рабочей гайки, то в результате получатся ошибочные контуры, если программа распознает пожарный гидрант как наземный и не будет уведомлена об этом изменении в полевой процедуре.

Углы

Как правило, геодезист поворачивает на удвоенный угол для точек хода, точек траверса, углов собственности или других объектов, требующих повышенной точности. С другой стороны, для топографических съемок достаточно одинарных углов. Методы повторения углов при необходимости см. в инструкции по эксплуатации тахеометра.

Коррекция уклона к сетке и уровня моря EDM

Расстояния по склону будут уменьшены до горизонтальных расстояний в устройстве сбора данных, а затем уменьшены до расстояния по сетке, если в устройство сбора данных введен коэффициент масштаба сетки (или комбинированный коэффициент масштаба уровня моря).
Для большинства приложений топографической съемки, включающих короткие боковые снимки, коэффициент масштаба сетки игнорируется (например, используется 1.000). Это было бы неверно для контрольных траверсов, охватывающих большие расстояния. Масштабные коэффициенты можно получить непосредственно в CORPSCON.

Калибровка EDM

Все приборы EDM должны периодически (не реже одного раза в год) проверяться по калибровочному базису NGS или по базису, установленному местными государственными геодезическими обществами.
Подробнее:
Современные геодезические приборы и их применение
Тахеометр в геодезической съемке – принцип работы, применение и преимущества
Как предотвратить ошибки при составлении плана здания на местности?

Читайте далее: