Elektronische Totalstation – in Fragen der Geodäsie kann man nicht darauf verzichten

In diesem Artikel: Definieren einer Totalstation Geschichte und Arbeitsprinzip; Arten von elektronischen Totalstationen; Vorteile gegenüber anderen geodätischen Instrumenten; die größten Hersteller von Totalstationen.

Bei der Erstellung von Bau- oder Vermessungsarbeiten ist eine genaue Berechnung der Landschaftsunterschiede auf einem bestimmten Gelände erforderlich, und manchmal beträgt die Fläche Tausende von Quadratmetern. Herkömmliche geodätische Instrumente – Theodolit, Entfernungsmesser, Füllstand und Maßband funktionieren hier nicht, andernfalls dauern die Messungen Wochen, nicht weniger. Und das Timing ist heute ein wichtiger Punkt geworden – Kunden bevorzugen diejenigen Darsteller, die die Arbeiten so schnell wie möglich abschließen, und Auftragnehmer haben immer mehr Gründe, ihre Spezialisten mit modernen Baumaschinen auszustatten … In unserer Zeit der fortschrittlichen Computertechnologie ist der Bedarf an physikalischen Berechnungen und Zeichnungen verschwunden – alles ist erledigt Computer mit entsprechender Software. Eine Vermessung des Standorts in kürzester Zeit und mit den genauesten Ergebnissen hilft einem universellen geodätischen Gerät – einem elektronischen Tacheometer.

Was ist eine Totalstation??

Ein Tacheometer ist ein geodätisches Gerät, mit dem Sie schnell und mit hoher Genauigkeit einen Überblick über ein bestimmtes Gebiet „im Plan“ mit einem vollständigen Bild des Reliefs erhalten. Das Design dieses Geräts umfasst einen optischen Entfernungsmesser, einen Theodolit, einen Taschenrechner und einen elektronischen Datenlogger. Mit seinen äußerlich kompakten Abmessungen kombiniert die Totalstation die Funktionen mehrerer geodätischer Instrumente gleichzeitig. Messungen vertikaler und horizontaler Abstände, Flächen in einer Entfernung von 5000 m mit einem Fehler von nur 1 cm, Winkel mit einer Genauigkeit von 2? bis zu 20? (je nach Typ und Klasse gemäß GOST R 51774-2001), automatisches Speichern der empfangenen Daten für mehrere tausend Punkte auf der Messfläche, Empfangen und Senden von Daten über GPRS an einen Remote-Computer – dies sind nicht die einzigen Möglichkeiten einer elektronischen Totalstation.

Geschichte und Funktionsprinzip der Totalstation

Die ersten geodätischen Instrumente, die modernen Tacheometern aus der Ferne ähnlich sind, wurden vor 50 Jahren entwickelt. In diesen halbmechanischen und halbelektronischen Geräten wurden unabhängig voneinander ein optischer Entfernungsmesser und ein Theodolit installiert. Nach einiger Zeit wurden Theodolit und Entfernungsmesser in einem Gehäuse kombiniert. Das resultierende Gerät war mit einem speziellen Bedienfeld ausgestattet, mit dem Sie die Winkelwerte eingeben können. Die erste vollwertige Totalstation wurde in Schweden geschaffen – darin wurde die Winkelmessung von optisch auf elektronisch geändert, wodurch geodätische Arbeiten automatisiert werden konnten. So kamen vor etwa 25 Jahren elektronische Totalstationen auf den Markt, die von amerikanischen, japanischen und schweizerischen Unternehmen hergestellt werden..

Das Funktionsprinzip einer elektronischen Totalstation basiert entweder auf der Phasenmethode oder in moderneren Modellen auf der Impulsmethode. Die erste Methode ist die Phasendifferenz zwischen dem projizierten und dem zurückgesendeten Strahl, die zweite ist die Zeit, die der Laserstrahl benötigt, um von der Totalstation zum Reflektor und zurück zu gelangen. Die Entfernung, in der das Gerät im reflektorlosen Modus betrieben werden kann, hängt von der Farbe der Oberfläche ab, auf die der Strahl projiziert wird. Helle und glatte Oberflächen vergrößern den Arbeitsabstand der Totalstation um ein Vielfaches im Vergleich zu dunklen, überschreiten jedoch nicht 1.000 – 1.200 m. Lineare Reichweite Messungen im Reflexionsmodus – nicht weniger als 5000 m.

Arten von elektronischen Totalstationen

Alle hergestellten Modelle werden je nach Anwendung in verschiedene Typen unterteilt:

• technische Totalstationen. Elektronische Geräte dieser Art sind am billigsten, weil sind nur mit einem reflektierenden Entfernungsmesser ausgestattet und erfordern geodätische Messungen durch ein Team von zwei Mitarbeitern – einem Bediener einer technischen Totalstation und einem Zahnstangenantrieb;
• Bau Tacheometer. Ausgestattet mit einem reflektorlosen Entfernungsmesser, d.h. sowohl für reflektierende als auch für nicht reflektierende Aufnahmen geeignet. Es gibt keine Alidad beim Bau von Totalstationen;
• technische Tacheometer. Diese Geräte wurden für eine Vielzahl von Aufgaben entwickelt und sind mit einer Kamera ausgestattet, mit der dreidimensionale Geländemodelle erstellt werden können, einem Farb-Touchscreen, einem modernen Prozessor und praktischer Software, Steckplätzen und Anschlüssen für USB- und Flash-Karten. Moderne Modelle technischer Totalstationen unterstützen eine Reihe von Kommunikationskanälen – Wi-Fi, Bluetooth usw..

Darüber hinaus werden Totalstationen in modulare, aus separaten (unabhängigen) Elementen bestehende und integrierte Stationen unterteilt, in denen die Geräte unter einem Gehäuse zu einem einzigen Mechanismus zusammengefasst sind. Die letzten Typen sind motorisierte und automatisierte Totalstationen. Der erste von ihnen ist mit einem Servoantrieb ausgestattet, mit dem mehrere Punkte gleichzeitig überwacht werden können, der zweite mit einem Servoantrieb und Systemen, die Ziele erkennen, erfassen und verfolgen können. Tatsächlich handelt es sich bereits um geodätische Robotersysteme. Geräte dieses Designs sind für Messungen durch eine Person ausgelegt, und Roboter-Totalstationen ermöglichen Fernaufnahmen, während die Genauigkeit der Ergebnisse garantiert hoch ist.

Entsprechend den Merkmalen der Umfrage werden elektronische Totalstationen unterteilt in:

• kreisförmig, mit einem Fadenentfernungsmesser und einer zylindrischen Ebene auf dem vertikalen Kreis der Alidade
• Nomogramm, Berechnung von Überschreitungen und horizontalen Abständen von Abständen gemäß dem Nomogramm, erkennbar im Rohr des Geräts während der Beobachtung sowie entlang der vertikalen Schiene;
• Autoreduktion, Überschwingen und horizontaler Abstand von Abständen, die durch eine horizontale Schiene mit einem Doppelbild-Entfernungsmesser bestimmt werden;
• In-Base, dessen Basis sich am Tacheometer befindet und zur direkten Berechnung des horizontalen Abstands vorgesehen ist. Durch Messungen vertikaler Winkel können Sie den Überschuss berechnen.
• elektrooptisch, ausgestattet mit einem zusätzlichen elektronischen Gerät, das die Automatisierung von Aufnahmen ermöglicht.

Vorteile der Totalstation

Wenn wir die Arbeit mit dem Theodolit und dem Tacheometer vergleichen, ist es im ersten Fall erforderlich, Aufzeichnungen im Protokoll zu führen, im zweiten Fall – nur um einen Umriss zu erhalten, und das Gerät zeichnet Daten über Entfernungen, Winkel und Streikposten auf und speichert sie. Wenn Sie den Standort dieses geodätischen Geräts ändern, müssen Sie nur eine neue Station und die erste Station einstellen, dann auf den Reflektor zeigen und die von der Totalstation berechneten Messungen mit nur einer Taste abrufen.

Das elektronische Tacheometer berechnet horizontale Entfernungen im automatischen Modus unabhängig voneinander. Der Gerätemonitor zeigt entweder den Neigungsabstand, die horizontale Position und die Höhen oder den Neigungsabstand und die Neigungswinkel (horizontal und vertikal) an. Die Anzeige einer der beiden Datenoptionen wird vom Bediener manuell gesteuert.

Der Tacheometer ist bei der Absteckung unersetzlich – stellen Sie ihn auf einen Punkt ein, dessen Koordinaten bekannt sind, stellen Sie die Koordinaten des Orientierungspunkts ein oder geben Sie den Richtungswinkel für die Orientierung ein. Anschließend legen Sie den anzugebenden Punkt durch Eingabe seiner Koordinaten fest. Der Drehwinkel und die Entfernung, die Sie in dieser Richtung messen möchten, werden auf dem Monitor des Geräts angezeigt. Natürlich können Sie mit einer Totalstation den Abstand zwischen Punkten und der Höhe des Objekts messen, Messungen mit einem Versatz – dieses Gerät erfüllt alle Funktionen eines Theodoliten.

Bei geodätischen Arbeiten in einem Steinbruch ist eine solche Funktion praktisch – Sie erhalten Ihre eigenen Koordinaten durch Resektion. Bei der ersten Installation der elektronischen Totalstation werden mit Hilfe von Reflexstreifen die Koordinaten mehrerer Objekte an den Rändern des Steinbruchs berechnet. Am Ende der Steinbrucharbeiten wird das Gerät neu installiert und mithilfe der Resektion werden die Koordinaten des Installationspunkts berechnet und der Steinbruch vermessen. Die entsprechende Software, die auf den Berechnungen der Totalstation basiert, hilft Ihnen dabei, sich schnell ein Bild von den im Steinbruch ausgeführten Arbeiten zu machen – Diagramme in Quadraten mit ihrer allgemeinen Beschreibung.

Die elektronische Totalstation ist konstruktionsbedingt für die Feldarbeit vorgesehen. Staub oder Schmutz, Regen oder Schnee, Temperaturänderungen – all dies wird das Gerät nicht beschädigen. Unter den Modellen von Totalstationen verfügt jeder Hersteller über Geräte, die für besonders raue Bedingungen ausgelegt sind – ihr Niedertemperaturbereich beträgt bis zu minus 30 ° C. Es lohnt sich jedoch, sie nur in Fällen auszuwählen, in denen sie in den nördlichen Regionen oder unter bestimmten Bedingungen wirklich funktionieren sollen..

Tacheometer Hersteller

Die weltweit bekanntesten Hersteller von elektronischen Totalstationen auf unserem Markt sind das japanische Unternehmen Sokkia Topcon mit den Marken Sokkia und Topcon, das Schweizer Unternehmen Leica Geosystems AG mit der Marke Leica, das schwedische Unternehmen GeoMax (gleichnamige Marke), das amerikanische Unternehmen Trimble Navigation mit den Marken Nikon und Trimble sowie Spectra Precision (gleichnamige Marke).

Unternehmen Sokkia TopconDie in seinen Unternehmen hergestellten Instrumente sind seit über 100 Jahren für ihre Produkte im Bereich Bau und Geodäsie bekannt und weisen traditionell eine hohe Genauigkeit und japanische Qualität auf.

Leica Geosystems, Früher bekannt für seine Marke Leica in Fotoausrüstung (Kameras unter dieser Marke werden noch hergestellt), wurde es 1990 durch den Zusammenschluss mehrerer Unternehmen gegründet und konzentriert sich auf die Herstellung nur geodätischer Geräte. Die Ausrüstung dieser Marke ist in der Geodäsie weit verbreitet – sowohl auf dem Land als auch im Satelliten.

Schweizer Hersteller von Geräten im Bereich Geodäsie und Bau, Unternehmen GeoMax, Seit seiner Gründung in den 90er Jahren hat es auf dem europäischen Markt erfolgreich mit der Marke Leica konkurriert. Die Produktlinie dieses Unternehmens, bei der es sich um geodätische Geräte und deren Software handelt, zeichnet sich durch außergewöhnliche Qualität und Genauigkeit der Messungen aus..

Unternehmen Trimble Navigation, Das in den USA ansässige Unternehmen begann seine Existenz 1978 mit der Produktion von Navigationstechnologien für die Seeschifffahrt. Mit der Entwicklung der Weltraumpositionierung begann das Unternehmen vor 25 Jahren mit der Entwicklung von GPS-Navigatoren und seit 2003 und nach dem Erwerb der Marke Nikon eine breite Palette geodätischer Geräte.

Amerikanischer Hersteller von Vermessungsgeräten Spektrenpräzisionerschien 1997 und entstand aus dem Zusammenschluss mehrerer Hersteller von Vermessungsinstrumenten und -technologien. Heute ist es die größte Marke von Vermessungsgeräten, die für ihre innovativen Technologien bekannt ist..

Unter den Marken elektronischer Totalstationen der aufgeführten Hersteller gibt es eine große Auswahl an notwendigen Geräten, sei es eine technische oder eine Roboter-Totalstation. Alles hängt von den Bedürfnissen des Kunden ab, von den Arbeitsbedingungen, unter denen die Totalstation eingesetzt werden soll.

Was steckt hinter dem Preis einer Totalstation??

Es gibt einen großen Abstand zwischen dem unteren und oberen Preissegment von Tacheometern, Hunderttausende von Rubel. Geodätische Roboterinstrumente sind in ihrer Komplexität und ihren Kosten erschreckend. Ich bin sicher, dass jeder Hauptbuchhalter oder Geschäftsführer mit sehr geringen Kenntnissen der Geodäsie einer Anfrage zum Kauf einer Sokkia NET1200-Totalstation (Durchschnittspreis – 1.300.000 Rubel) feindlich gegenübersteht. Wenn Sie alles nur in Geld umwandeln, ist der viel billigere Topcon GTS-105N für die Buchhaltung viel besser (der Durchschnittspreis beträgt 170.000 Rubel)! Ist es sinnvoll, Millionen für eine Roboter-Totalstation auszugeben??

Wenn wir alle vorhandenen Modelle von Totalstationen des oberen Preissegments bedingt in Geräte mit Servomotoren, halbautomatische (mit einem Tracking-System ausgestattete) und automatische (ferngesteuerte Roboter) Geräte aufteilen und die Effizienz der Arbeit aus Sicht eines Feldvermessers berücksichtigen, liegen ihre Vorteile gegenüber kostengünstigeren Modellen auf der Hand.

Während der geodätischen Feldarbeit wird ein erheblicher Teil der Zeit für das wiederholte Zeigen und Fokussieren der Totalstation aufgewendet, die nicht mit Servomotoren und einem automatischen Verfolgungssystem ausgestattet ist. Nach einigen Stunden und nicht unter den besten Wetterbedingungen nimmt die Konzentration des Bedieners ab, seine Augen tränen, sein Körper schmerzt vor Müdigkeit – infolgedessen nimmt die Messgenauigkeit ab. Ein halbautomatischer Tacheometer, der Änderungen der Position des Reflektors unabhängig verfolgt und leicht darauf zielen kann, trägt dazu bei, die körperliche Aktivität des Bedieners unabhängig von den Wetterbedingungen am Boden erheblich zu erleichtern..

Tacheometer Sokkia NET1200

Es ist nicht erforderlich, dass ein Begleiter den Reflektor bewegt. In der Regel zeigt der Ingenieur-Bediener einer einfachen (einstellbaren und manuell gesteuerten) Totalstation während der Arbeit auf die Streikposten eines Assistenten mit Personal. Die Genauigkeit der Messungen während der geodätischen Arbeit mit einer Partnerbahn ist alles andere als ideal, weil Ein erfahrener Vermesser kann die Situation am Streikposten nicht beurteilen, und der Assistent verfügt nicht über ausreichende Kenntnisse dafür. Mit halbautomatischen Geräten können Sie die Art der geodätischen Arbeit ändern. Das Gerät verfügt über einen weniger erfahrenen Bediener, der keine Einstellungen vornimmt und die Tasten auf der Totalstation nur auf Befehl eines Ingenieurs mit einem Reflektor drückt, der die Position der Streikposten genau bestimmt. Beim Umgang mit einer Roboter-Totalstation werden alle Messungen nur von einem Ingenieur mit einem Personal durchgeführt, der das geodätische Gerät fernsteuert – von einem Streikposten aus.

Roboter-Totalstationen werden nicht müde und machen keine Fehler, weil Sie sind dazu nicht in der Lage – sie verbringen nicht mehr als 4 Sekunden für jeden Streikposten, unabhängig von der Anzahl der Arbeitsstunden. Die teuersten Modelle von Tacheometern sind für genaue technische Messungen mit minimalen Fehlern ausgelegt und führen unabhängige Berechnungen in kürzester Zeit durch. Ein Beispiel für eine solche Roboter-Totalstation ist die Leica TS30 mit einer Winkelgenauigkeit von 0,5 °, der Fähigkeit, 5.000 Messungen durchzuführen und das Teleskop und die Alidade in nur einer Sekunde um 180 ° zu drehen, deren durchschnittliche Kosten 2.600.000 Rubel betragen.

Hochpräzise elektronische Totalstation Leica TS30

Relativ kostengünstige elektronische Totalstationen verfügen über eine Reihe von Funktionen, die für den Einsatz auf Baustellen ausreichen und für technische Zwecke nicht ausreichen. Eigenschaften einer einfachen elektronischen Gebäude-Totalstation, zum Beispiel Nikon DTM-322 (Winkelgenauigkeit 5?): Hochwertige Optik, geringer Gewicht, einachsiger Kompensator, anstelle von Batterien können Sie normale 1,5-V-Batterien verwenden. Der größte Messbereich im Prismenmodus beträgt 2 300 m. Durchschnittspreis – 160.000 Rubel. Präziserer Gebäudetachometer Trimble M3 DR, mit einer Winkelgenauigkeit von 5?, Zweiachsiger Kompensator, Reichweite bis zur Reflektorschiene 3.000 m, Batterie für 8 Stunden Dauerbetrieb, Vorhandensein von Bluetooth und ein Durchschnittspreis von 340.000 Rubel.

Trimble M3 DR TA Totalstation

Engineering Totalstationen, zum Beispiel Sokkia SET1X: 1? Winkelgenauigkeit, High-Bit-Farb-Touchscreen-Display, Messbereich bis zum Reflektor 5.000 m, zweiachsiger Kompensator, zwei Lithiumbatterien für 14 Stunden Dauerbetrieb, Bluetooth, USB-Anschluss, Kartenleser, Windows CE-Betriebssystem – Durchschnittspreis 690.000 Rubel.

Motorisierte technische Totalstationen im Wert von rund 850.000 Rubel. haben eine geringere Winkelgenauigkeit (in der Größenordnung von 5?), erleichtern aber die Aufgaben eines Vermessers erheblich. Am Beispiel der Leica TS15 M R400 – Messbereich bis zu einem Reflektor bis 10.000 m, vierachsiger Kompensator, schnelle Akkuladung für 7 Arbeitsstunden, Betriebssystem Windows CE 5.0 Core, Drehzahl 45 ° pro Sekunde, Bluetooth, USB-Anschluss, Kartenleser, Farb-Touchscreen.

Je höher die Eigenschaften der Modelle technischer Totalstationen in Bezug auf Genauigkeit, Messgeschwindigkeit und Datenverarbeitung sind, desto höher sind ihre Kosten. Es ist zu beachten, dass moderne elektronentechnische Instrumente für geodätische Messungen nicht von einer raschen Veralterung bedroht sind – Modelle, die in den Markt der Zukunft eintreten werden, werden auf ihrer Grundlage gebaut und haben ähnliche Funktionen..

Am Ende

Bei der Auswahl des einen oder anderen Modells einer elektronischen Totalstation oder genauer gesagt des einen oder anderen Herstellers ist es wichtig, sich an einen erfahrenen und professionellen Lieferanten zu wenden, da die Eigenschaften der Totalstationen in ihrem Preissegment im Allgemeinen ähnlich sind. Die Spezialisten wählen das Modell aus, das den Anforderungen des Kunden am besten entspricht, einschließlich der modernen Software, mit der die Mitarbeiter des Kunden geschult werden müssen.

Moderne Totalstationen sind komplex im Design und keineswegs billig – eine sorgfältige Auswahl eines Geräts mit einem optimalen Funktionsumfang ist äußerst wichtig.