TAHIMETRIA ELECTRONICA

TAHIMETRIA ELECTRONICA

Aspecte generale

Ridicarile topografice moderne realizate cu instrumente electronice permit masurarea simultana si cu o precizie ridicata a unghiurilor si distantelor, inregistrarea datelor si, in anumite cazuri, prelucrarea in teren a acestora. Aparitia acestor instrumente d 818g67i etermina o modificare de structura a procedeelor de lucru care au ca rezultat obtinerea unui grad ridicat de automatism si un randament sporit. Automatizarea lucrarilor de ridicare in plan, care au cuprins pana acum operatiile de calcul si raportare, se extind si in cazul lucrarilor de teren.

Metodele de ridicare prin care se determina pozitia in plan si in spatiu a punctelor sunt, in general, aceleasi cu cele folosite la ridicarile clasice (intersectii, drumuiri, radieri).

In ceea ce priveste domeniile de utilizare, acestea sunt destul de largi, pornind de la indesirea triangulatiei geodezice cu puncte de ordinul V la retele de ridicare, cu precadere a celor independente, la ridicarea detaliilor etc.

Problema de baza o constituie masurarea unghiurilor si a distantelor din care deriva celelalte aspecte ale procesului de ridicare. Etapele de lucru in rezolvarea acestei probleme de baza sunt, in general, urmatoarele:

asezarea in statie a tahimetrului (calarea si centrarea acestuia) si a prismei reflectoare in cel de-al doilea punct;

pornirea tahimetrului si observarea afisajului. Pornirea se executa de la intrerupatorul de start iar la deschidere este afisata pe display-ul aparatului versiunea programului si semnul dreptului de autor; acest afisaj ramane pe timpul intregii rutine de deschidere. Totodata apar in paralel informatii referitoare la: modul de masurare a distantelor (rapid, normal, masurarea unor distante lungi), unitatile de masura pentru unghiuri si distante, scara curenta, sistemul de referinta al cercului vertical etc., in functie de tipul aparatului;

initializarea cercului vertical si orizontal pentru stabilirea gradatiei zero, lucru confirmat printr-un semnal acustic. Initializarea cercului vertical se realizeaza prin rotirea lunetei cel putin cu un tur complet in jurul axei secundare iar initializarea cercului orizontal prin rotirea alidadei in jurul axei verticale;

setarea unitatilor de masura pentru unghiurile orizontale si verticale (gradatie centezimala sau sexagesimala), alegerea sistemului de referinta vertical (unghi de inclinare, zenital, de inaltime sau masurarea in procente indiferent de sistemul de referinta selectat), setarea unitatii de masura pentru distante (sistem metric sau anglo-saxon). De asemenea, se alege si se seteaza sistemul de coordonate care se adopta, unitatea de masura pentru temperatura (^oCelsius sau ^oFahrenheit), presiune (hPa - hectopascali sau milibari, torr, inHg). La anumite tipuri de instrumente se poate alege si sensul de masurare al unghiurilor orizontale: direct (topografic) sau indirect (trigonometric). Cel mai des utilizat este sensul direct, ultimul fiind utilizat mai mult in aplicatiile de trasare;

introducerea in memoria aparatului a inaltimii acestuia si a prismei, a constantei aditionale, a valorii temperaturii si a presiunii atmosferice si, totodata, se verifica daca memoria este activata;

vizarea semnalului folosind panoul de vizare sau direct prisma si declansarea fascicolului de raze pentru masurarea distantei;

setarea valorii zero pe directia aleasa si apasarea tastei potrivite cand valoarea zero apare afisata pe display;

declansarea procedurii de masurare si afisare prin apasarea unei singure taste cand pe display apar elementele masurate in functie de modul de masurare selectat din program: fie distanta inclinata, unghiul orizontal si unghiul vertical, fie distanta inclinata si unghiul zenital, sau afisarea unei singure valori masurate si a altor doua deduse din calcul cum ar fi unghiul orizontal, distanta orizontala si diferenta de nivel sau cota;

se roteste alidada si se vizeaza la cel de-al doilea punct; prin repetarea operatiilor se obtin elementele dorite. In timpul rotirii alidadei de la un punct la altul unghiurile sunt masurate in mod continuu.

verificarea masuratorilor cu luneta in pozitia a II a in situatiile in care se impune acest lucru.

Prezentarea etapelor s-a facut la modul general; unele instrumente reclama mai multe operatii, altele mai putine, in functie de gradul de automatizare si firma constructoare care le-a produs. Astfel, la anumite tipuri de instrumente, o miscare a lunetei prea incet, prea repede sau brusc determina aparitia de erori anuntate prin coduri de erori (observatii) si semnale auditive. Aceste semnale sonore apar si in cazul unor conditii nefavorabile in care se face masuratoarea, descarcarea bateriei, existenta unui obstacol in drumul fascicolului de raze etc.

Modelele de aparitie recenta sunt prevazute cu un index automat al cercului vertical si un compensator care permite o compensare automata a inclinarilor celor doua axe (verticale si orizontale).

Constanta aditionala a prismei se verifica prin masurarea unei distante dintr-un capat si prin stationarea intre cele doua puncte pe aliniament. Suma distantelor partiale trebuie sa fie egala cu distanta totala.

In general instrumentele sunt calibrate (reglate) la prisme in asa fel incat constanta aditionala sa fie zero. In cazul in care se folosesc reflectoarele (prismele) altei firme este posibil a se determina orice constanta aditionala si apoi introdusa in instrument.

Reciproc, constanta aditionala poate fi calculata din constanta cunoscuta a prismei folosite si apoi introdusa in aparat. Constanta prismei se calculeaza pe baza marimii geometrice a acesteia, tipul sticlei si pozitia punctului mecanic de referinta.

Pentru aparatele Zeiss exista urmatoarea corelatie intre constanta aditionala A_cz, constanta prismei P_cz pentru reflectoarele Zeiss si constanta prismei P_f pentru reflectoarele produse de alte firme:

A_cz = P_cz - P_f

De exemplu, constanta prismei P_cz pentru un reflector Zeiss este 35 mm iar constanta prismei pentru un alt reflector P_f este 30 mm. Constanta aditionala pentru aparatele Zeiss in combinatie cu alte reflectoare este A_cz = + 5 mm.

Determinarea coordonatelor

Tahimetrele electronice permit rezolvarea unor probleme topografice specifice direct pe teren in functie de elementele masurate si functiile de calcul integrate in aparat. Existenta unor programe rezidente in memoria aparatelor ofera posibilitatea unui calcul rapid si o verificare imediata. In cadrul programelor exista subprograme din care pot fi apelate o serie de moduri sau functii. In aceste subprograme, tastele permit apelarea unui numar larg de diferite functii utilitare care servesc la punerea de acord a programului cu aplicatia.

Pozitia in plan si in spatiu a punctelor caracteristice se determina direct pe teren in functie de elementele topografice masurate (unghiuri si distante) si de coordonatele punctelor vechi la care se vizeaza. Elementele cunoscute dinainte se introduc in memoria aparatului, putand fi apelate ori de cate ori este nevoie de ele, iar elementele masurate se inregistreaza automat.

Sistemul de coordonate constituie cadrul necesar pentru efectuarea masuratorilor pe suprafete extinse. Folosirea anumitor moduri de masurare din meniul standard presupune integrarea datelor obtinute din masuratori intr-un sistem de coordonate. In anumite lucrari pot fi determinate coordonatele punctelor intr-un sistem local dupa care pot fi transcalculate intr-un alt sistem de coordonate (de ordin superior). Pentru multe scopuri este necesar sau preferabil sa se genereze sau sa se lucreze cu coordonate direct pe teren.

In determinarile de coordonate o prima operatie realizata cu tahimetrele electronice este orientarea limbului, care presupune pozitionarea cercului orizontal cu gradatia zero pe directia nord. Operatia se impune in cazul intersectiilor unghiulare, metodei radierii si metodei drumuirii tahimetrice, cand, pe fiecare directie vizata, se citeste direct orientarea.

Orientarea limbului intr-un punct vechi presupune cunoasterea coordonatelor acestuia si ale altui punct de referinta (fig. ). Stationarea se efectueaza in punctul cunoscut, se introduc in memoria aparatului coordonatele acestuia si coordonatele punctului de referinta, dupa care se vizeaza la prisma instalata in punctul de referinta. Dupa apasarea comenzii potrivite se calculeaza orientarea care se introduce automat pe directia punctului de referinta, moment in care gradatia zero a cercului orizontal este dirijata pe directia nordului.

Orientarea limbului intr-un punct nou presupune vizarea spre doua puncte vechi, de coordonate cunoscute. Unghiurile si distantele spre punctele de referinta se masoara din punctul nou caruia i se determina coordonatele plane intr-un sistem de referinta local. Coordonatele absolute ale punctului statie se obtin prin transcalculare, realizata de aparat prin intermediul programului, in functie de coordonatele punctelor vechi din sistemul national.

Determinarea cotei punctului statie se realizeaza in functie de distanta masurata de la punctul statie la punctul vizat si de unghiul zenital masurat. Stationarea pentru nivelment permite determinarea cotei deasupra nivelului marii (MSL - Mean See Level) independent de stationarile in plan. Obtinerea acestuia presupune introducerea in aparat a cotei punctului vizat (cota de referinta), inaltimea aparatului si a prismei.

Intersectia unghiulara inapoi presupune determinarea punctului statie in functie de coordonatele a trei puncte din jurul statiei. Efectiv, operatia consta in orientarea limbului, introducerea coordonatelor punctelor vizate in memoratorul aparatului si vizarea acestora, cand se obtin coordonatele plane si cota punctului statie.

Intersectia inapoi multipla are in vedere masurarea atat a unghiurilor cat si a distantelor spre punctele vechi. Afisarea coordonatelor definitive este realizata dupa ce a fost efectuata compensarea introdusa in program.

Coordonatele punctelor radiate se determina dupa ce a fost realizata orientarea limbului cu ajutorul unei vize de referinta R (fig. ). Metoda radierii aplicata cu tahimetrele electronice consta in vizarea punctelor radiate, 1 si 2, inregistrarea orientarii, a unghiului zenital si a distantei. In functie de aceste elemente se deduc, avand in vedere programul incorporat, coordonatele spatiale ale punctelor care se afiseaza si apoi se inregistreaza in memorie.

Drumuirea tahimetrica se realizeaza ca o inlantuire de radieri in care un punct nou odata vizat devine punct cunoscut si serveste la determinarea urmatorului punct de drumuire.

In cazul unei drumuiri sprijinite pe doua puncte cunoscute, aparatul se instaleaza in punctul 2, de coordonate cunoscute, se orienteaza limbul folosind viza de referinta spre punctul 1 dupa care se vizeaza si se determina punctul 3 ca punct radiat (fig. ). In continuare se stationeaza in punctul 3, se orienteaza limbul cu ajutorul vizei de referinta spre punctul 2 si se determina punctul 4. In acest mod se parcurge traseul intregii drumuiri cand se ajunge in cel de-al doilea punct de sprijin. Controlul se realizeaza la ultima viza, dusa spre punctul de inchidere, prin compararea coordonatelor obtinute cu cele cunoscute. Daca diferentele se inscriu in toleranta, drumuirea se compenseaza direct pe coordonatele absolute, proportional cu lungimea cumulata de la primul punct al drumuirii.

In cazul unei drumuiri inchise, controlul consta in compararea coordonatelor obtinute prin intoarcerea in punctul de plecare.

Reperarea unui punct S fata de alte doua puncte 1 si 2 se face in functie de distantele D₁ si D₂ si de unghiul a care se masoara. Originea este considerata in punctul 1 iar coordonatele punctului S sunt date in raport cu dreapta 12.

In cazul in care se cunosc coordonatele punctelor 1 si 2 si se masoara distantele si unghiurile zenitale din S spre acestea, se obtine pozitia in plan si inaltime a punctului statie.

Aplicatii folosind tahimetrele electronice

Aparitia tahimetrelor electronice a permis rezolvarea unor game largi de probleme intr-o maniera comoda si imediata. Astfel, prin programul de aplicatii incorporat in memoria aparatului, se pot rezolva urmatoarele probleme:

Determinarea distantei dintre doua puncte vizate cu: masurarea sectiunilor transversale, verificarea distantelor dintre puncte, limite (hotare) si cladiri;

Determinarea inaltimii obiectelor de la suprafata solului cu: transmiterea cotelor pe verticala, trasarea profilelor de pasaje si poduri, determinarea inaltimii liniilor electrice fata de sol, inaltimea arborilor etc.;

Determinarea distantei de la un punct la o dreapta care cuprinde: verificarea distantei unor puncte fata de o linie de referinta, verificarea de hotare (limite), jalonarea aliniamentelor lungi, ridicarea liniilor de curent si trasarea canalelor raportate la drumuri si cladiri, determinarea distantei de la cladiri la hotare, poteci sau strazi;

Determinarea inaltimii punctelor situate intr-un plan vertical cu: masurarea fatadelor cladirilor, a inaltimii magistralelor, podurilor sau indicatoarelor de autostrada, trasarea planelor de sectiune pentru constructia fatadelor, determinari de coordonate intr-un plan vertical care folosesc la aflarea cotelor si calculul de volume (in cazul terasamentelor);

Trasarea dreptelor ortogonale: verificarea perpendicularitatii aliniamentelor, trasarea unghiurilor drepte, masuratori in cazuri speciale cum ar fi existenta unui obstacol pe un aliniament;

Alinierea si trasarea aliniamentelor paralele: verificarea iesirii unui punct dintr-un aliniament, verificarea paralelismului a doua aliniamente, trasarea linilor paralele cand se cunosc punctele de trasare etc.

In continuare sunt prezentate aplicatiile mai des utilizate.

Distanta dintre doua puncte vizate rezulta in functie de distantele inclinate L₁₂, L₂₃, diferentele de nivel Dz₁₂ Dz₂₃ si unghiurile orizontale a si a masurate dintr-o statie oarecare (fig. ). Aparatul afiseaza distantele inclinate L₁₂ si L₂₃, distantele reduse la orizont D₁₂, D₂₃ si diferentele de nivel Dz₁₂ si Dz₂₃ fata de punctul de referinta 1. In continuare se afiseaza aceleasi elemente intre doua puncte oarecare, de exemplu, 2 si 3, 3 si 4 etc. legate intre ele.

Masurarea inaltimii obiectelor cu ajutorul cercului vertical poate fi realizata datorita modului de masurare incorporat in aparat si permite determinarea distantei reduse la orizont dintre instrument si prisma (D), devierea laterala a liniei instrument - prisma si aflarea inaltimii obiectelor deasupra suprafetei terenului daca este introdusa inaltimea prismei h. Asadar, inaltimea unui obiect deasupra solului rezulta in functie de distanta masurata pana la prisma instalata la verticala lui si a unghiului zenital al vizei dusa spre obiectul respectiv (fig. ).

Distanta dintre punctul statie si centrul unei structuri unde prisma nu poate fi instalata direct, se poate obtine pe cale indirecta, prin vizarea la prisma asezata in apropiere si la linia mediana a obiectivului si masurarea unghiului orizontal dintre cele doua vize (fig. ). Prin intermediul programului incorporat in aparat se pot afla direct coordonatele centrului structurii.

Inaltimea punctelor situate intr-un plan vertical se determina, in functie de dreapta de referinta P₁P₂ definita initial, pe baza masurarii unghiurilor si a distantelor din statia S. Realizarea unor vize la punctele care intereseaza si masurarea unghiurilor permite determinarea inaltimii h a punctului in raport cu dreapta de referinta, distanta E si unghiul A (fig. ).

Determinarea inaltimilor indepartate (retrase) in situatia in care prisma nu poate fi instalata, se determina prin asezarea prismei cu ajutorul firului cu plumb si urmarirea inaltimilor cu ajutorul lunetei. Astfel, linia dintre punctul materializat la sol si punctul K este urmarita cu luneta si prin punctari in locurile care intereseaza se determina inaltimea punctelor (fig. ) avand ca referinta suprafata terestra.

Distanta orizontala de la un punct (S) la o dreapta P₁P₂ se obtine dupa vizarea din statia S a capetelor dreptei (axei) P₁ si P₂ si masurarea distantelor SP₁ si SP₂ si a unghiului orizontal dintre acestea (fig. ). Practic, distanta orizontala cautata este perpendiculara coborata din punctul S pe dreapta P₁P₂. Pe baza programului se determina pozitia statiei S intr-un sistem de referinta cu originea in P₁ si directia P₁P₂ ca ordonata iar distanta Os este abscisa care se determina. Perpendicularele din punctele 3, 4, ., 8 pe dreapta P₁P₂ pot fi determinate, dupa vizarea punctelor, prin masurarea distantelor si a unghiurilor.

Procedeul se aplica la ridicarea detaliilor unde se pot folosi ca baze axele drumurilor, liniile de alimentare etc.

Ridicarea profilelor transversale poate fi realizata dintr-o statie oarecare S prin definirea initiala a unei baze de ridicare dupa modul descris mai sus. Astfel, pentru ridicarea profilelor in punctele P₁ si P₁', se realizeaza baza de ridicare P₁P₁', dupa care se vizeaza succesiv la punctele caracteristice ale profilelor transversale, dispuse perpendicular pe baza. Pozitia spatiala a punctelor este inregistrata in memoria aparatului iar raportarea se face automat.