Estación total electrónica: en cuestiones de geodesia, no puede prescindir de ella

El contenido del artículo

• Que es una estacion total?
• Historia y principio de funcionamiento de la estación total.
• Tipos de estaciones totales electrónicas
• Ventajas de la estación total
• Fabricantes de taquímetros
• ¿Qué se esconde detrás del precio de una estación total??
• Al final

En este artículo: Definición de una estación total historia y principio de funcionamiento; tipos de estaciones totales electrónicas; ventajas sobre otros instrumentos geodésicos; los mayores fabricantes de estaciones totales.

En la producción de cualquier trabajo de construcción o topografía, se requiere un cálculo preciso de las diferencias en el paisaje en un sitio determinado y, a veces, su área es de miles de metros cuadrados. Los instrumentos geodésicos tradicionales: el teodolito, el telémetro, el nivel y la cinta métrica no funcionarán aquí; de lo contrario, las mediciones tomarán semanas, nada menos. Y el tiempo se ha convertido en un punto importante hoy en día: los clientes darán preferencia a aquellos artistas que completen el trabajo lo más rápido posible y los contratistas tienen cada vez más razones para equipar a sus especialistas con equipos de construcción modernos … En nuestra era de tecnología informática avanzada, la necesidad de cálculos físicos y dibujos ha desaparecido, todo lo hace computadora con el software apropiado. Un dispositivo geodésico universal: una estación total electrónica ayudará a inspeccionar el sitio en el menor tiempo posible y con los resultados más precisos..

Que es una estacion total?

Un taquímetro es un dispositivo geodésico que le permite obtener rápidamente y con alta precisión un estudio de un área determinada «en planta» con una imagen completa del relieve. El diseño de este dispositivo incluye un telémetro óptico, un teodolito, una calculadora y un registrador de datos electrónico; con sus dimensiones compactas hacia fuera, la estación total combina las funciones de varios instrumentos geodésicos a la vez. Mediciones de distancias verticales y horizontales, áreas a una distancia de 5000 m con un error de solo 1 cm, ángulos con una precisión de 2? ¿hasta 20? (según el tipo y la clase de acuerdo con GOST R 51774-2001), almacenamiento automático de los datos recibidos para varios miles de puntos en el área medida, recepción y transmisión de datos a través de GPRS a una computadora remota: estas no son las únicas posibilidades de una estación total electrónica.

Historia y principio de funcionamiento de la estación total.

Los primeros instrumentos geodésicos, remotamente similares a los taquímetros modernos, se crearon hace 50 años; en estos dispositivos semi-mecánicos y semi-electrónicos, el telémetro óptico y el teodolito se instalaron de forma independiente. Después de un tiempo, el teodolito y el telémetro se combinaron en una carcasa, el dispositivo resultante se equipó con un panel especial que le permite ingresar los valores de ángulo. La primera estación total en toda regla se creó en Suecia; en ella, la lectura del ángulo se cambió de óptica a electrónica, lo que hizo posible automatizar el trabajo geodésico. Así, las estaciones totales electrónicas aparecieron en el mercado hace unos 25 años, son producidas por empresas estadounidenses, japonesas y suizas..

El principio de funcionamiento de una estación total electrónica se basa en el método de fase o, en modelos más modernos, en el método de impulso. El primer método es la diferencia de fase entre los haces proyectados y devueltos, el segundo es el tiempo que tarda el rayo láser en viajar desde la estación total al reflector y viceversa. La distancia a la que el dispositivo es capaz de funcionar en modo sin reflector depende del color de la superficie sobre la que se proyecta el haz: las superficies claras y lisas aumentan la distancia operativa de la estación total varias veces en comparación con las oscuras, pero no superará los 1.000 – 1.200 m. Alcance lineal mediciones en modo reflectante – no menos de 5000 m.

Tipos de estaciones totales electrónicas

Todos los modelos fabricados se subdividen en varios tipos según su aplicación:

• Estaciones totales técnicas. Los dispositivos electrónicos de este tipo son los más baratos, porque están equipados solo con un telémetro reflectante y requieren mediciones geodésicas por parte de un equipo de dos empleados: un operador de una estación total técnica y un piñón y cremallera;
• taquímetros de construcción. Equipado con un telémetro sin reflector, es decir capaz de disparar tanto reflectantes como no reflectantes. No hay alidad en la construcción de taquímetros de edificios;
• taquímetros de ingeniería. Diseñados para realizar una amplia gama de tareas, estos dispositivos están equipados con una cámara que se utiliza para construir modelos de terreno tridimensionales, una pantalla táctil a color, un procesador moderno y un software conveniente, ranuras y puertos para USB y tarjetas flash. Los modelos modernos de estaciones totales de ingeniería admiten varios canales de comunicación: Wi-Fi, Bluetooth, etc..

Además, las estaciones totales se subdividen en modulares, que constan de elementos separados (independientes) e integrados, en los que los dispositivos se combinan bajo una carcasa en un solo mecanismo. Los últimos tipos son estaciones totales motorizadas y automatizadas. El primero de ellos está equipado con un servoaccionamiento que permite topografiar múltiples puntos simultáneamente, el segundo con un servoaccionamiento y sistemas capaces de reconocer, capturar y rastrear objetivos, de hecho, estos ya son sistemas geodésicos robóticos. Los dispositivos de este diseño están diseñados para mediciones por una persona, y las estaciones totales robóticas permiten disparos remotos, mientras que la precisión de los resultados se garantizará alta.

Según las características de la encuesta, las estaciones totales electrónicas se dividen en:

• circular, con un telémetro de filamento y un nivel cilíndrico en el círculo vertical de la alidada;
• nomograma, cálculo de excedencias y distancias horizontales de distancias según el nomograma, distinguibles en la tubería del dispositivo durante la observación, así como a lo largo del carril vertical;
• autoreducción, sobreimpulso y espaciamiento horizontal de distancias en las que están determinadas por un carril horizontal con un telémetro de imagen dual;
• en la base, cuya base está en el taquímetro y está destinada al cálculo directo de la distancia horizontal, y las medidas de los ángulos verticales le permiten calcular el exceso;
• electroóptico, equipado con un dispositivo electrónico adicional que permite la automatización del disparo.

Ventajas de la estación total

Si comparamos el trabajo con el teodolito y el taquímetro, en el primer caso es necesario mantener registros en el diario, en el segundo, solo para mantener un esquema, y ​​el dispositivo registrará y guardará datos sobre distancias, ángulos y números de piquete en la memoria. Cuando cambia la ubicación de este dispositivo geodésico, solo necesita configurar una nueva estación y la primera estación, luego apuntar al reflector y obtener las medidas calculadas por la estación total presionando solo un botón.

El taquímetro electrónico calcula distancias horizontales de forma independiente, en modo automático. El monitor del dispositivo muestra la distancia inclinada, la posición horizontal y las elevaciones, o la distancia inclinada y los ángulos (horizontal y vertical); el operador controla manualmente la visualización de una de las dos opciones de datos..

El taquímetro es insustituible al realizar el replanteo: colóquelo en un punto cuyas coordenadas sean conocidas, establezca las coordenadas del punto de orientación o introduzca el ángulo direccional para la orientación. Luego, establece el punto a replantear ingresando sus coordenadas: el ángulo de rotación y la distancia que desea medir en esta dirección se muestran en el monitor del dispositivo. Por supuesto, con un taquímetro, puede medir la distancia entre los puntos y la altura de un objeto, mediciones con un desplazamiento: este dispositivo realiza todas las funciones de un teodolito.

Al realizar un trabajo geodésico en una cantera, dicha función será conveniente: obtener sus propias coordenadas por resección. En la primera instalación de la estación total electrónica, utilizando cinta reflectante, se calculan las coordenadas de varios objetos ubicados en los bordes de la cantera. Al final del trabajo de la cantera, el dispositivo se reinstala y, mediante la resección, se calculan las coordenadas del punto de instalación y se levanta la cantera. El software correspondiente basado en los cálculos de la estación total lo ayudará a obtener rápidamente una imagen del trabajo realizado en la cantera: diagramas en cuadrados, con su descripción general..

Por su diseño, la estación total electrónica está destinada al trabajo de campo. Polvo o suciedad, lluvia o nieve, cambios de temperatura: todo esto no dañará el dispositivo. Entre los modelos de estaciones totales, cada fabricante tiene dispositivos diseñados para funcionar en condiciones especialmente duras: su régimen de baja temperatura es de hasta menos 30 ° С. Sin embargo, vale la pena elegirlos solo en los casos en que realmente se supone que funcione en las regiones del norte o en algunas condiciones específicas..

Fabricantes de taquímetros

Los fabricantes mundiales más famosos de estaciones totales electrónicas en nuestro mercado son la empresa japonesa Sokkia Topcon con las marcas Sokkia y Topcon, la empresa suiza Leica Geosystems AG con la marca Leica, la sueca GeoMax (marca del mismo nombre), la estadounidense Trimble Navigation con las marcas Nikon y Trimble, y Spectra Precision (marca homónima).

Empresa Sokkia Topconconocido por sus productos en el campo de la construcción y la geodesia durante más de 100 años, los instrumentos producidos en sus empresas tienen tradicionalmente alta precisión y calidad japonesa.

Leica Geosystems, anteriormente conocida por su marca Leica en equipos fotográficos (todavía se producen cámaras con esta marca), se formó en 1990 mediante la fusión de varias empresas y se centra en la producción únicamente de equipos geodésicos. El equipo de esta marca es ampliamente utilizado en geodesia, tanto en terrestre como en satélite..

Fabricante suizo de equipos en el campo de la geodesia y la construcción, empresa GeoMax, Desde sus inicios en los años 90, ha competido con éxito con la marca Leica en el mercado europeo. La línea de productos de esta empresa, que son equipos geodésicos y su software, se distingue por una calidad y precisión excepcionales de las mediciones..

Empresa Navegación de Trimble, con sede en los EE.UU., comenzó su existencia en 1978 con la producción de tecnologías de navegación para la navegación marítima. Con el desarrollo del posicionamiento espacial, hace 25 años, la empresa comenzó a crear navegadores GPS, y desde 2003 y tras adquirir la marca Nikon, una amplia gama de equipos geodésicos.

Fabricante estadounidense de equipos de topografía Precisión espectralapareció en 1997 y se formó como resultado de la fusión de varios fabricantes de instrumentos y tecnologías topográficas. Hoy en día es la marca más grande de equipos topográficos, conocida por sus tecnologías innovadoras..

Entre las marcas de estaciones totales electrónicas de los fabricantes enumerados, hay mucho para elegir entre el equipo necesario, ya sea una estación total técnica o robótica. Todo depende de las necesidades del cliente, las condiciones de trabajo en las que se supone que se utilizará la estación total..

¿Qué se esconde detrás del precio de una estación total??

Hay una gran distancia entre los segmentos de precio inferior y superior de los taquímetros, cientos de miles de rublos. Los instrumentos geodésicos robóticos son aterradores por su complejidad y costo, estoy seguro de que todo jefe de contabilidad o ejecutivo comercial con muy poco conocimiento de geodesia será hostil a una solicitud para comprar, digamos, una estación total Sokkia NET1200 (precio promedio – 1.300.000 rublos). Si traduce todo solo en dinero, entonces el Topcon GTS-105N, mucho más barato, será mucho más agradable para el departamento de contabilidad (el precio promedio es de 170,000 rublos). ¿Tiene sentido gastar millones en una estación total robótica??

Si dividimos condicionalmente todos los modelos existentes de estaciones totales del segmento de precio superior en dispositivos equipados con servomotores, semiautomáticos (equipados con un sistema de seguimiento) y automáticos (robots controlados de forma remota) y consideramos la eficiencia del trabajo desde el punto de vista de un topógrafo de campo, entonces sus ventajas sobre los modelos menos costosos son obvias..

Durante el trabajo geodésico de campo, una parte importante del tiempo se dedica a la orientación y el enfoque múltiples de la estación total, que no está equipada con servomotores y un sistema de seguimiento automático. Después de varias horas, y no en las mejores condiciones climáticas, la concentración del operador disminuye, los ojos llorosos, el cuerpo le duele por la fatiga; como resultado, la precisión de la medición disminuye. Un taquímetro semiautomático, que rastrea de forma independiente los cambios en la ubicación del reflector y puede apuntar fácilmente a él, ayudará a facilitar significativamente la actividad física del operador, independientemente de las condiciones climáticas en el suelo..

Taquímetro Sokkia NET1200

No es necesario que un compañero mueva el reflector; por regla general, durante el trabajo, el ingeniero-operador de una estación total simple (ajustable y controlada manualmente) señala los piquetes a un asistente con un personal. La precisión de las mediciones durante el trabajo geodésico con un ferrocarril asociado está lejos de ser ideal, porque un topógrafo experimentado no puede evaluar la situación en el piquete y el asistente no tiene suficientes conocimientos para ello. Los dispositivos semiautomáticos le permiten cambiar la naturaleza del trabajo geodésico: el dispositivo tiene un operador menos experimentado que no realiza la configuración y solo presiona los botones de la estación total a las órdenes de un ingeniero con un reflector, que determina con precisión la posición del piquete. Cuando se trata de una estación total robótica, todas las mediciones las realiza solo un ingeniero con personal que controla el dispositivo geodésico de forma remota, desde un piquete..

Las estaciones totales robóticas no se cansan y no cometen errores, porque no son capaces de esto: no dedicarán más de 4 segundos a cada piquete, independientemente del número de horas de trabajo. Los modelos más caros de taquímetros están diseñados para mediciones de ingeniería precisas con errores mínimos, realizando cálculos independientes en el menor tiempo posible. Un ejemplo de una estación total robótica de este tipo es la Leica TS30 con una precisión angular de 0.5 °, la capacidad de realizar 5,000 mediciones y hacer un giro de 180 ° del telescopio y la alidada en solo un segundo, cuyo costo promedio es de 2,600,000 rublos.

Estación total electrónica de alta precisión Leica TS30

Las estaciones totales electrónicas relativamente económicas tienen un conjunto de funciones suficientes para su uso en sitios de construcción, pero no serán suficientes para fines de ingeniería. Características de una estación total electrónica simple para edificios, por ejemplo, Nikon DTM-322 (precisión angular 5?): Óptica de alta calidad, bajo peso, compensador de un solo eje, en lugar de baterías, puede usar baterías normales de 1.5 V, el rango de medición más grande en modo prisma es 2300 m, precio medio – 160.000 rublos. Taquímetro de construcción más preciso Trimble M3 DR, con una precisión angular de 5 ?, Compensador de dos ejes, alcance al riel reflector 3.000 m, batería para funcionamiento continuo durante 8 horas, presencia de bluetooth y un precio medio de 340.000 rublos.

Estación total Trimble M3 DR TA

Estaciones totales de ingeniería, por ejemplo, Sokkia SET1X: 1? precisión angular, pantalla táctil en color de alta bits, rango de medición al reflector 5.000 m, compensador de dos ejes, dos baterías de litio para 14 horas de funcionamiento continuo, bluetooth, puerto USB, lector de tarjetas, sistema operativo Windows CE – precio medio 690.000 rublos.

Estaciones totales de ingeniería motorizada por valor de alrededor de 850.000 rublos. tienen una precisión angular más baja (del orden de 5?), pero facilitan significativamente las tareas de un topógrafo. Leica TS15 M R400 como ejemplo: rango de medición a un reflector de hasta 10.000 m, compensador de cuatro ejes, carga rápida de la batería durante 7 horas de trabajo, sistema operativo Windows CE 5.0 Core, velocidad de rotación de 45 ° por segundo, bluetooth, puerto USB, lector de tarjetas, pantalla táctil a color.

Cuanto mayores sean las características de los modelos de estaciones totales de ingeniería en términos de precisión, velocidad de medición y procesamiento de datos, mayor será su costo. Cabe señalar que los instrumentos modernos de ingeniería electrónica para mediciones geodésicas no están amenazados por una rápida obsolescencia: los modelos que ingresarán al mercado del futuro se construirán sobre la base y tendrán un conjunto similar de funciones..

Al final

A la hora de elegir uno u otro modelo de estación total electrónica, o, más correctamente, elegir uno u otro fabricante, dado que las características de las estaciones totales en su segmento de precios son generalmente similares, será importante tratar con un proveedor experimentado y profesional. Sus especialistas seleccionarán el modelo que mejor se adapte a las necesidades del cliente, incluyendo el software moderno, cuyo trabajo debe ser capacitado a los empleados del cliente..

Las estaciones totales modernas tienen un diseño complejo y de ninguna manera son baratas: la selección cuidadosa de un dispositivo con un conjunto óptimo de funciones es extremadamente importante.