Методические указания и задания к лабораторным работам по дисциплине «Автоматизация топографо-геодезических работ»

Оглавление

Работа №1. Изучение электронного тахеометра GTS-105N и работа с ним без сохранения данных в памяти прибора	4
Работа №2. Поверки электронного тахеометра GTS-105N	21
Работа №3. Проложение тахеометрического хода и производство тахеометрической съёмки	29
Работа №4. Передача данных из внутренней памяти электронного тахеометра в компьютер	35
Работа №5. Загрузка и обработка данных тахеометрической съёмки в ПО Pythagoras	41
Список использованных источников	47
Приложение А Основные функции экранных клавиш в режимах измерения углов, расстояний и координат	48
Приложение Б Приращения координаты начальной станции и координаты ориентирного пункта	49

Работа №1

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ТАХЕОМЕТРА GTS-105N И РАБОТА С НИМ БЕЗ СОХРАНЕНИЯ ДАННЫХ В ПАМЯТИ ПРИБОРА

Цель работы: изучить меры предосторожности при работе с тахеометром и принадлежностями (аксессуарами) из комплекта; ознакомиться с конструктивными элементами, клавиатурой и экранными сообщениями; освоить работу с тахеометром в стандартных режимах без сохранения данных в памяти прибора.

Задания:

• 
  Изучить меры предосторожности при работе с тахеометром и принадлежностями (аксессуарами).
  
• 
  Ознакомиться с комплектом тахеометра и основными принадлежностями для работы. Изучить конструктивные элементы, клавиатуру и экранные сообщения тахеометра.
  
• 
  Получить навыки приведения тахеометра в рабочее положение.
  
• 
  Измерить двумя полными приемами горизонтальный угол между направлениями (стандартный режим измерения углов).
  
• 
  Определить горизонтальное проложение линии (стандартный режим измерения расстояний, 3 наведения по 3 отсчёта).
  
• 
  Определить координаты 5 твердых контурных точек (стандартный режим определения координат).
  

Материальное обеспечение: электронный тахеометр и принадлежности (штатив со становым винтом международного стандарта, телескопическая веха с держателем и призмой, рулетка).
Указания по выполнению работы
Работу выполняют индивидуально или в составе бригады, состоящей из 2-4 человек.

1. 
   До исполнения практической части работы необходимо внимательно изучить меры предосторожности (смотрите «Меры предосторожности при работе с тахеометром и принадлежностями»).
   
2. 
   После изучения мер предосторожности целесообразно получить прибор и принадлежности, относящиеся к материальному обеспечению.
   
3. 
   Ознакомьтесь с составом комплекта тахеометра и основными принадлежностями (смотрите «Состав комплекта тахеометра и основные принадлежности»).
   
4. 
   Изучите конструктивные элементы тахеометра, клавиатуру и основные экранные сообщения. Используйте представленные ниже материалы настоящих методических указаний.
   
5. 
   Установите тахеометр на штатив. Выполните горизонтирование (нивелирование) и центрирование тахеометра (смотрите «Нивелирование (горизонтирование) и центрирование инструмента») над указанной преподавателем фиксированной точкой.
   
6. 
   Включите питание прибора. Проверьте и установите текущие значения температуры и давления. Включите подсветку экрана (смотрите «Включение прибора и настройка основных параметров»).
   
7. 
   Используя стандартный режим измерения углов, измерьте двумя полными приемами горизонтальный угол между двумя направлениями, заданными преподавателем (смотрите «Измерение углов»). Форма записи результатов измерений представлена в разделе «Сдаче подлежат» данной лабораторной работы.
   
8. 
   В стандартном режиме измерения расстояний, определите горизонтальное проложение линии между заданными преподавателем точками, используя 3 наведения по 3 отсчитывания (смотрите «Измерение расстояний»)
   
9. 
   В стандартном режиме измерения координат, определите координаты 5 твердых контурных точек (смотрите «Измерение координат»). Координаты начальной точки и ориентирное направление задает преподаватель.
   

Меры предосторожности при работе с тахеометром и принадлежностями

1. 
   Электронный тахеометр является дорогостоящим геодезическим прибором, имеющим много стеклянных, пластмассовых и тонких металлических конструктивных элементов, выполненных на основе точной механики. Этот прибор не терпит приложения значительных физических усилий и требует бережного, аккуратного и осторожного к себе отношения. Получив прибор, Вы несете за него ответственность, в том числе и материальную. Поэтому относитесь к прибору очень бережно и внимательно.
   
2. 
   Прибор GTS-105N не имеет высокой защиты от влаги, пыли (ветра) и низкой температуры. Он защищен лишь от капель воды, падающих на прибор под прямым углом. Поэтому работа с прибором в дождь, мороз, снег категорически запрещена. При вынужденном попадании в подобные условия рекомендуем завершить работу с сохранением данных, снять прибор со штатива, убрать в прилагаемый к прибору кейс и дождаться более благоприятных условий для продолжения работы. По приходу в аудиторию прибор рекомендуем протереть чистой ветошью и просушить при комнатной температуре.
   
3. 
   Любое резкое изменение температуры прибора или призмы нежелательно. Дайте инструменту адаптироваться к температуре окружающей среды.
   
4. 
   При транспортировке инструмента обеспечьте его защиту от ударов. Резкие толчки могут привести к нарушению юстировок прибора и привести к ошибкам при измерениях.
   
5. 
   При переноске всегда держите инструмент за ручку. Переноска прибора на штативе не допускается. На значительные расстояния штатив рекомендуем переносить в сложенном состоянии (ножки штатива должны быть зафиксированы специальными винтами или клампингами и стянуты ремнем), за спиной, башмаки ножек штатива должны быть обращены вниз.
   
6. 
   Для установки прибора подходят только импортные штативы, имеющие становой винт международного стандарта. Штативы с отечественным становым винтом для этого прибора непригодны, прилагать усилия здесь, ни в коем случае нельзя. Убедитесь, что зажим трегера зафиксирован, а крепёжные винты затянуты.
   
7. 
   После получения прибора проверьте уровень заряда аккумуляторной батареи.
   
8. 
   Не рекомендуется снимать батарею питания при включенном приборе. В этот момент все хранящиеся данные могут быть утеряны. Поэтому устанавливайте или снимайте батарею только после отключения прибора.
   
9. 
   Когда Вы вынимаете инструмент из кейса или укладываете его в кейс, держите инструмент за ручку для переноса и за основание трегера. Ни в коем случае не беритесь за экран, зрительную трубу, винты. При укладке следует руководствоваться картинкой, имеющейся в кейсе. Закрепительные винты должны быть ослаблены.
   
10. 
    При работе не перетягивайте закрепительные винты горизонтального и вертикального кругов прибора и закрепительный винт призменной системы. Винты не терпят приложения значительных физических усилий.
    
11. 
    Нельзя пытаться разбирать и/или ремонтировать прибор самостоятельно.
    
12. 
    Не смотрите на солнце через зрительную трубу. Существует опасность повреждения глаз.
    
13. 
    Не используйте поврежденные и/или неоригинальные батареи, кабели, разъёмы, розетки. Не накрывайте зарядное устройство во время зарядки батареи. Не заряжайте батарею, которая не разряжена. Не используйте влажные батареи и зарядные устройства.
    
14. 
    Не вставайте и не садитесь на транспортировочный кейс. Не используйте кейс (контейнер) с поврежденными ремнями, ручкой, защелками.
    
15. 
    Падение прибора очень опасно. Убедитесь, что Вы надежно закрепляете прибор на штативе, а штатив надежно установлен. При работе в аудитории или в коридоре ПГТУ обязательно используйте специальную подставку.
    
16. 
    Не оставляйте веху с призмой в вертикальном положении без поддержки со стороны реечника. В этом положении веха очень неустойчивая, а призма очень хрупкая и дорогая.
    
17. 
    Инструмент предназначен только для профессионального использования! Пользователь должен быть квалифицированным геодезистом или иметь хорошие знания по проведению съёмок, для того чтобы понимать правила пользования и техники безопасности ДО момента проведения работ, поверок и юстировок. НЕ подпускайте к прибору НЕСПЕЦИАЛИСТОВ!
    

Состав комплекта тахеометра и основные принадлежности
В состав стандартного комплекта тахеометра GTS-105N входят (рисунок 1):

• 
  Тахеометр с крышкой на объектив.
  
• 
  Пластиковый кейс для транспортировки.
  
• 
  Аккумуляторная батарея.
  
• 
  Зарядное устройство.
  

Рисунок 1 – Состав стандартного комплекта тахеометра GTS-105N

Помимо этого для работы наиболее часто используются следующие основные принадлежности:

• 
  Штатив для установки прибора. Рекомендуем использовать большой деревянный, пластиковый или металлический штатив, имеющий становой винт международного стандарта.
  
• 
  Призменная система, которая необходима, например, для проложения полигонометрического хода по трехштативной схеме. Призменная система включает трегер, адаптер с оптическим центриром, держатель, призму и защитную крышку. Призменна система в сборе и её составные элементы представлены на рисунке 2.
  
• 
  Телескопическая веха, которая необходима, например, для производства тахеометрической съёмки. Телескопическая веха, длиной 2,6 метра, в сложенном состоянии без держателя и призмы показана на рисунке 3.
  
• 
  Интерфейсный кабель, который необходим для передачи данных из внутренней памяти прибора на компьютер (рисунок 4).
  
• 
  Переходник (кабель) COM/USB, который необходим для передачи данных на компьютер не оборудованный последовательным COM портом, но имеющим порт USB (смотрите рисунок 4).
  

Рисунок 2 – Призменная система в сборе и её отдельные элементы


Рисунок 3 – Телескопическая веха с уровнем


Рисунок 4 – Интерфейсны й кабель и переходник COM/USB


Конструктивные элементы тахеометра

Основные конструктивные элементы тахеометра GTS-105N представлены на рисунках 5 и 6, скопированных из руководства по эксплуатации тахеометра [1].



Рисунок 5 – Конструктивные элементы тахеометра



Рисунок 6 – Конструктивные элементы тахеометра (продолжение)
Экран

В инструменте использован жидкокристаллический дисплей (4 строки по 20 символов). Как правило в 3 верхних строках отображаются данные измерений, а в нижней строке показаны функции экранных клавиш, которые изменяются вместе с режимом измерений (рисунок 7). Для экрана используются основные обозначения, представленные на рисунке 8 [1].


Рисунок 7 – Виды экрана тахеометра GTS-105N



Рисунок 8 – Основные обозначения на экране
Клавиатура

Общий вид клавиатуры тахеометра представлен на рисунке 9 [1]. На рисунке 10 даны обозначения клавиш, названия и перечислены основные функции.



Рисунок 9 – Буквенно-цифровая клавиатура тахеометра GTS-105N


Рисунок 10 – Обозначения, названия и основные функции клавиш
Функциональные (экранные) клавиши
Функции экранных клавиш отображаются в нижней строке дисплея в соответствии с рабочим режимом. Обозначения экранных клавиш в режимах измерения углов, расстояний и координат показаны на рисунке 11 [1]. Основные функции клавиш в различных режимах приведены в приложении А.


Рисунок 11 – Обозначения экранных клавиш в различных режимах

Нивелирование (горизонтирование) и центрирование инструмента
Горизонтированием (нивелированием) тахеометра называют процесс приведения оси вращения тахеометра в отвесное положение. При этом горизонтальный угломерный круг тахеометра устанавливается в горизонтальное положение, т.е. находится в плоскости, перпендикулярной к отвесной линии.

Центрированием тахеометра называют процесс установки тахеометра в такое положение, при котором ось вращения предварительно горизонтированного прибора и вершина измеряемого угла находятся на одной отвесной линии.



Включение прибора и настройка основных параметров (клавиша ★)

Включите питание прибора. По индикатору на экране проверьте текущее состояние батареи питания. Возможные варианты иллюстрируются рисунком 12. Если питания не достаточно, то установите новую заряженную батарею или зарядите старую.

Проверьте и установите текущие значения температуры, давления и постоянной призмы прибора. Если используется оригинальная призма, то её постоянная равна нулю.

Для настройки основных параметров нажмите клавишу (★) (смотрите рисунок 13):

• 
  Регулировка контрастности экрана (от 0 до 9) с помощью клавиш со стрелочками (▲) и (▼).
  
• 
  Подсветка экрана ВКЛ/ВЫКЛ осуществляется по нажатии клавиши F1.
  
• 
  При нажатии клавиши F4 отображаются: по клавише [F1] (Призм) - постоянная призмы; по клавише [F2] (PPM) – метеорологическая поправка в численном виде, определяемая по номограмме в зависимости от температуры и давления; по клавише [F3] (Метео) поправка за атмосферу, которая рассчитывается и учитывается автоматически после ввода текущих значений температуры и давления. Введите температуру и нажмите клавишу [ОК]. Введите давление и подтвердите ввод клавишей [ОК]. Будет рассчитана и установлена поправка в мм за атмосферу на 1 км измеряемого расстояния. В дальнейшем при измерениях все расстояния будут выводиться на экран с учетом этой поправки.
  
• 
  Выход из режима настройки осуществляется двойным нажатием клавиши [ESC].
  

Рисунок 12 – Показания индикатора текущего состояния батареи питания


Рисунок 13 – Параметры, настраиваемые по клавише ★
Измерение углов
Убедитесь, что выбран режим измерения углов. В противном случае нажмите клавишу ANG на клавиатуре тахеометра. Для измерения угла полным приемом (при двух положениях вертикального круга КЛ – «круг лево» и КП – «круг право») сначала установите прибор в положение «круг лево». Лимб вертикального круга при этом будет расположен слева от окуляра зрительной трубы. Наведите центр сетки нитей зрительной трубы на точку, задающую первое направление. По нажатию клавиши [F1] обнулите отсчет по горизонтальному кругу и по клавише [F3] (Да) подтвердите обнуление. На экране отсчет по горизонтальному кругу «ГКп» будет равен нулю или очень близок к этому значению. Наведите зрительную трубу на вторую точку. На экране отобразится отсчет по горизонтальному кругу (ГКп). Запишите отсчеты в журнале общепринятой формы. Указанные выше действия иллюстрируются рисунком 14. Данные действия составляют один полуприём.

Переведите тахеометр в положение «круг право» (КП). Для этого переведите зрительную трубу через зенит и поверните алидадную часть тахеометра на 180 градусов. При положении прибора «круг право» визируйте на вторую точку и запишите отсчет по ГКп в журнал. Визируйте на первую точку и фиксируйте отсчет в журнале. Контроль измерений на станции произведите по общепринятой методике. Проконтролируйте сходимость в значениях горизонтального угла и вычислите среднее арифметическое.

Если угол измеряют двумя приемами, то во втором приеме при «круге лево» после наведения на начальное направление отсчет не обнуляют, а по нажатию клавиши [F3] (Ввод), вводят с клавиатуры требуемое значение (например, 90⁰) и подтверждают его нажатием клавиши [F4] (ОК). Процесс установки ориентирного угла с клавиатуры иллюстрирует рисунок 15.



Рисунок 14 – Измерение горизонтального угла одним полуприёмом



Рисунок 15 – Установка ориентирного угла с клавиатуры

Измерение расстояний
Для измерения тахеометром расстояний (горизонтальных S, наклонных D, вертикальных h) потребуется призма с держателем, скрепленная с телескопической вехой или установленная на штатив с трегером и адаптером. Установите призму над точкой местности. Тщательно наведите перекрестие сетки нитей зрительной трубы на пересечение горизонтальной и вертикальной осей вращения призмы. Нажатием клавиши перейдите в режим измерения расстояний. Начнутся многократные измерения. Для перехода в режим однократного измерения нажмите клавишу [F1] (Измр). На экране будут отображены измеренные значения: «ГКп» - отсчета по горизонтальному кругу; «S» - горизонтального проложения; «h» - превышения. Если необходимо определить горизонтальное проложение, то значение S запишите в полевой журнал. Для повторного отсчитывания, нажмите клавишу [F1] (Измр) и запишите результат. Для повторного наведения, выполните визирование заново, нажмите клавишу [F1] (Измр) и запишите результат. Измерьте расстояние требуемым числом наведений, сделав нужной число отсчитываний и записав результаты в журнал. Виды экрана при измерении расстояния иллюстрирует рисунок 16.

Если требуются наклонное расстояние «D» и отсчет по вертикальному кругу «ВК», то нажмите клавишу . Каждое нажатие данной клавиши в этом режиме меняет параметры, отображаемые на экране.


Рисунок 16 – Измерение расстояния

Измерение координат
Если Вы введете координаты точки стояния (станции, пункта наблюдения), высоту инструмента и высоту призмы [1], то сможете сразу получить координаты определяемой точки. Координаты определяемой точки вычисляются по представленным на рисунке 17 формулам и сразу отображаются на экране.


Рисунок 17 – Формулы для определение координат
Рекомендуем следующий порядок действий при работе в стандартном режиме измерения координат.

1. 
   Установите тахеометр на штатив над известной точкой. Произведите горизонтирование, центрирование. Измерьте рулеткой и запишите высоту инструмента в журнал.
   
2. 
   Прикрепите призму с держателем на телескопическую веху, установите её на удобную для измерений высоту, измерьте и запишите в журнал высоту вехи (расстояние от острия вехи до горизонтальной оси вращения призмы).
   
3. 
   При положении прибора «круг лево», выполните визирование зрительной трубы на известное направление (например, ориентирный пункт), включите питание прибора, убедитесь, что прибор находится в режиме измерения углов, обнулите отсчет по горизонтальному кругу.
   
4. 
   Введите координаты станции. Для этого по нажатию клавиши перейдите в режим измерения координат. Нажав клавишу [F4], перейдите на вторую экранную страницу. Нажав клавишу [F3] (Стнц), последовательно введите с клавиатуры координаты X, Y, H станции. Ввод каждого значения подтверждайте нажатием клавиши [F4] (ОК). Этот процесс показан на рисунке 18. После ввода значений на дисплее отобразится основной экран режима измерения координат.
   
5. 
   Введите высоту инструмента. Нажав клавишу [F4], перейдите на вторую экранную страницу режима измерения координат. Нажав клавишу [F2] (Hi), введите с клавиатуры высоту инструмента и подтвердите ввод нажав клавишу [F4] (ОК). Этот процесс показан на рисунке 19. После ввода значений на экране вновь отобразится основной экран режима измерения координат.
   
6. 
   Введите высоту вехи. Нажав клавишу [F4], перейдите на вторую экранную страницу режима измерения координат. Нажав клавишу [F1] (Hv), введите с клавиатуры высоту вехи и подтвердите ввод нажав клавишу [F4] (ОК). После ввода значений на экране вновь отобразится основной экран режима измерения координат.
   
7. 
   Наведите зрительную трубу на призму, установленную в определяемой точке, начнется определение координат в режиме непрерывных измерений. Нажмите клавишу [F1] (Измр), прибор перейдет в режим однократного измерения и на экране будут отображены координаты определяемой точки. Эти координаты нужно записать в журнале. Процесс измерения координат иллюстрирует рисунок 20. Аналогично можно измерить координаты и других точек. Для этого установите веху с призмой на определяемую точку, наведите зрительную трубу на пересечение осей вращения призмы и нажмите клавишу [F1] (Измр).
   

Рисунок 18 – Ввод координат станции



Рисунок 19 – Ввод высоты инструмента



Рисунок 20 – Процесс определения координат

Сдаче подлежат:

1. 
   Оформленные в виде журнала стандартной формы результаты измерения горизонтального угла между двумя направлениями двумя полными приемами с перестановкой начального отсчета на 90 градусов (таблица 1).
   
2. 
   Оформленные в виде таблицы результаты измерения горизонтального проложения одной линии. Должно быть сделано 3 наведения по 3 отсчитывания (таблица 2).
   
3. 
   Оформленные в виде таблицы результаты определения координат 5 точек, с указанием координат станции, ориентирного направления, высот инструмента и вехи.
   

Таблица 1 – Журнал измерения горизонтального угла одним полным приёмом

Станция	Прием	Направление	Круг	Отсчеты по горизонтальному кругу	Значения угла в полуприёме	Среднее значение угла βср в приеме	Абрис
В	1	А	КЛ	0°02'24”	216°28'30”	216°28'29”
		С		216°30'54”
		С	КП	36°31'00”	216°28'28”
		А		180°02'32”

Таблица 2 – Результаты измерения горизонтального проложения одной линии

Линия	Номер отсчета	Отсчеты, м
		Наведение 1	Наведение 2	Наведение 3
	1
	2
	3
Среднее значение из наведения, м
Среднее из наведений, м

Таблица 3 – Результаты определения координат

Ориентировано на точку ОРП _________

Наименование точки	Каталог координат, м			Высота инстр./вехи, м	Абрис
	X	Y	H
Станция _____