О тахеометрии

25.03.2022

История метода, приборы старые и новые, и …RTK.

Тахеометрия родилась и начала развиваться в Англии.

Вот как рассказывал об этом видный русский топограф Витковский: «Во всех государствах топографические съёмки производятся при помощи мензулы, но англичане, любящие во всём отличаться от других, не признают мензулы, говоря, во-первых, что при крупном масштабе мензульная съёмка не даёт достаточной точности, а во-вторых, что при их климате с частыми дождями употребление мензулы просто невозможно».

К слову, и сам инструмент для тахеометрической съемки – теодолит – также изобретен в Англии, в 1551 году английским математиком Леонардом Диггинсом (1520-1559). С той поры теодолиты становятся исследовательскими приборами для измерения углов в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Расстояния до пикетов измеряли тогда теми же лентами, что и в ходах между станциями: первые теодолиты не имели не только дальномерных нитей, но и зрительных трубок, изобретенных через полвека. Для визирования на цель применялись древние испытанные диоптры.

В 1609 г Галилео Галилей создал зрительную трубу, содержащую стеклянные линзы. В 1611 г Иоганн Кеплер предложил два варианта зрительной трубы с сеткой нитей с прямым (земная труба) и обратным (астрономическая труба) изображением.

Таким образом, в 17-м веке стало возможным практическое применение линзовых зрительных труб в измерительных приборах. Хотя увеличение труб было невелико (от 9 до 30), но начáло вытеснению визирных приспособлений с диоптрами было положено. Позднее, в середине 18-го века англичанин Джесс Рамсден изобрел отсчетный микроскоп с винтовым микрометром для снятия отсчетов по лимбу. В том же 18-м веке был создан улучшенный тип технического теодолита, а также усовершенствованы нивелиры, барометры, механические приборы для измерения длин. В 1770 году И. Мейер впервые применил круглый уровень с металлическим резервуаром для приблизительного горизонтирования прибора.

Наконец, в 1810-м году оптик-механик Г. Рейхенбах ввёл в зрительную трубу геодезического прибора дальномерные нити для определения наклонных расстояний по вертикальной рейке. В дальнейшем предпринимались попытки использовать дальномерные нити для получения горизонтальных проложений.

Оптические тахеометры подразделяются на   круговые — с нитяным дальномером и цилиндрическим уровнем на вертикальном круге алидады, и номограммные – в которых вычисление превышений и горизонтальных проложений дистанций производилось по номограмме, различаемой в трубе прибора при ведении наблюдения, а также по вертикальной рейке.

Электронный тахеометр, как и оптический, по своей конструкции предназначен для полевых работ. Пыль или грязь, дождь или снег, перепады температур — все это не повредит прибору. Среди моделей тахеометров у каждого производителя есть приборы, рассчитанные на работу в особенно жестких условиях — их низкотемпературный режим до минус 30°С.

Большинство современных тахеометров оборудованы вычислительным и запоминающим устройствами, позволяющими сохранять измеренные или проектные данные, вычислять координаты точек, недоступных для прямых измерений, по косвенным наблюдениям, и т.д. Некоторые современные модели дополнительно оснащены системой GPS. Есть автоматизированные, или роботизированные тахеометры, которые хорошо зарекомендовали себя при сканировании большого количества точек (при фасадной съёмке, а также при мониторинге деформации).

В итоге тахеометрическая съёмка стала основным видом топографической съёмки не только в дождливой Англии, но и во всем мире. Главной особенностью тахеометрии является быстрота производства полевых работ, которая достигается, с одной стороны, за счет комплексного производства всех необходимых измерений одним прибором — тахеометром, а с другой — за счет перенесения основного объема работ по составлению топоплана в камеральные условия (при мензульной съёмке план рисуется в поле вчистую).

В настоящее время для топографической съёмки широко применяется спутниковая геодезическая аппаратура в режиме RTK, «вытесняя» тахеометрию на вторые роли. Эти системы «также» всепогодные, работают круглосуточно и доступны в любой точке на поверхности Земли и в околоземном пространстве любому пользователю, имеющему приёмник сигналов ГНСС.

Но её – RTK — применение имеет определенные ограничения: местность должна быть открытой, исключающей помехи для приема-передачи сигналов. Как правило, этот метод применяют при съёмке рельефа в чистом поле, при съемке нечётких контуров, при кадастровой съёмке — когда вешку-антенну можно приподнять выше забора и выше крон садовых деревьев (рис. 2). А во всех остальных случаях, при наличии помех, в лесу, в населённых пунктах — надёжные измерения при съёмке ситуации и рельефа, а также при координировании зданий, может дать только тахеометр.

Современные точные электронные тахеометры позволяют широко применять новый – координатный – метод как при съёмке, так и при разбивочных работах: координатный метод позволяет выполнять точную разбивку с меньшим количеством закрепленных выносок-реперов. В частности, совсем отпала необходимость в т.н. «обноске» — системе закрепления всех строительных осей на краю котлована. Громоздкий, сложный ранее труд по выносу осей на дно котлована с «обносок» при помощи струн и отвесов, или простого теодолита и рулетки, заменил сейчас один электронный тахеометр и три – минимум три, на самом деле от 4-х и более (для контроля, как принято в геодезии) – репера, закрепленных на безопасном удалении от котлована.

Топосъёмка же координатным методом позволяет получать координаты пикетов сразу в поле, в режиме реального времени – как и RTK, что делает эти два способа всепогодной топосъемки очень близкими.

Из Инструкции ГКИНП (ОНТА)-02-262-02:

«В качестве исходных пунктов, от которых развивается съёмочное обоснование с использованием спутниковых технологий, и в целях обеспечения приведения съёмочного обоснования в систему координат и высот пунктов геодезической основы, следует использовать не менее 4 исходных пунктов плановой геодезической основы и не менее 5 исходных пунктов высотной геодезической основы»…,

другими словами: координаты новых наземных пунктов определяются не «от спутников», а всё от тех же наземных геопунктов с известными координатами. А спутники играют роль инструмента-«посредника», а также «временных реперов» или «переходных точек» в нивелирном ходе.

Базовая же станция играет роль тахеометра на пункте ПВО, а подвижный GPS-приемник – роль вешки с отражателем для набора пикетов.

Следующая иллюстрация делает эту аналогию очевидной (рис. 1).