Електронні тахеометри та системи супутникового визначення координат.

Визначення вихідних даних, які можуть використовувати в геоінформаційних системах, у польових умовах здійснюється за допомогою електронних тахеометрів та супутникових приймачів.

Електронний тахеометр – автоматизований прилад для виконання вимірів горизонтальних та вертикальних кутів і відстаней. Він має у своєму складі обчислювальний пристрій для попередньої обробки результатів польових вимірів та пристрій для зберігання результатів польових вимірів і обчислень. Функціональна схема електронного тахеометру наведена на рис.1.7.

 

 

 

Рис.1.7. Функціональна схема електронного тахеометра

 

Вимірювання відстані здійснюється за допомогою світловіддалеміра, який входить до складу автоматизованого приладу. Для підвищення точності виконання вимірів відстані у тахеометрі використовується оптична система з передаючою та приймаючою апаратурою світловіддалеміра. Точність вимірювання складає ± (2 + 2 ´ 10^-6 Д) мм (де Д – відстань, що вимірюється у мм). Діапазон відстаней вимірювання складає до 2000 – 3500 м (в залежності від марки приладу). Якщо замість призми-відбивача використовують плівки-відбивачі, то максимальна відстань вимірювання зменшується до 80 – 120 м. Плівки-відбивачі використовують для вимірів відстаней до точок, що розміщені у складних до доступу умовах і де неможливо встановити звичайні призми-відбивачі. Для підвищення надійності механічний затвор світловіддалеміру замінено на електричний.

У звичайних електронних тахеометрах об’єктив зорової труби розподілено на дві частини (верхня, нижня, або ліва та права). Через одну сторону промінь відправляється, а через другу – приймається. У деяких електронних тахеометрах ця проблема вирішується за рахунок співпадання вісь променів, які випромінюються та приймаються.

Вимірювання горизонтальних та вертикальних кутів здійснюється за допомогою спеціального електронного пристрою, що пов’язаний із зоровою трубою. Графічне зображення круглого рівня дозволяє спостерігачу швидко та ефективно виконувати горизонтування інструменту. Вбудований двохосьовий датчик нахилу постійно визначає величину нахилу вертикальної вісі за двома напрямками. За величиною нахилу вісі обчислюються значення поправок, які автоматично вводяться у відліки по горизонтальному та вертикальному кругу (діапазон роботи компенсатора складає ± 3¢). Цей компенсатор компенсує помилки, що не можуть бути виправлені при двох положеннях круга. Спеціальна програма урахування колімаційної помилки автоматично вводить поправки у відліки по горизонтальному і вертикальному кругам. Точність вимірювання горизонтальних та вертикальних кутів електронним тахеометром (сер. кв. помилка виміру) складає від ±2² до ±5² в залежності від марки приладу.

При широкому наборі різноманітних функцій робота з електронним тахеометром спрощується завдяки наявності дисплеїв для індикації інформації та результатів вимірів і алфавітно-цифрової клавіатури. Дисплеї дозволяють виводити різну інформацію: номер точки, координати (Х, У, Н), установчі параметри тощо (рис. 1.8).

 

 

	Рис.1.8. Електронний тахеометр Trimble 3300DR.

 

Для підвищення ефективності виконання робіт у складі електронного тахеометра передбачається обчислювальний пристрій для попередньої обробкиданих та запам’ятовуючий пристрій для зберігання даних та їх запису на зовнішні магнітні носії. Результати польових вимірів та попередньої їх обробки можуть бути передані у зовнішній комп’ютер і роздруковані на принтері за допомогою комунікаційних кабелів.

Обчислювальний пристрій електронного тахеометра містить програмне забезпечення для вирішення різноманітних завдань: топографічна зйомка; вирівнювання теодолітного ходу; обчислення оберненої засічки; обробка результатів спостережень; виконання архітектурних вимірів; визначення висоти об’єкту; введення даних з клавіатури; обчислення оберненої геодезичної задачі; обчислення площі; винос в натуру точок за координатами; розбивання на місцевості прямої або кругової кривої; переобчислення координат з однієї системи в іншу шляхом обчислення параметрів трансформування за опорними точками в обох системах, тощо.

Живлення електронного тахеометра здійснюється від акумуляторів, що входять у комплект приладу. Передбачена можливість використання зовнішніх джерел живлення.

Іншим приладом, який використовується для збору даних у польових умовах з метою їх наступного використання у базах даних ГІС є супутниковий приймач (рис. 1.9). Устрій та порядок визначення даних за його допомогою буде докладно вивчатися у курсі дисципліни “Навігаційне забезпечення військ (сил)”. Тому ми тільки розглянемо більш докладно особливості застосування супутникових приймачів для визначення даних у польових умовах з метою їх подальшого використання у базах даних геоінформаційних систем.

 

 

 

	Рис.1.9. Супутниковий навігаційний приймач 4600LS.

 

 

Існують численні приклади застосування супутникових приймачів з метою управління регіональними ресурсами та контролю за діяльністю на великих територіях. Однім з прикладів є функціонування геоінформаційної системи, до складу якої входить база географічних даних. Звичайно, база даних містить інформацію про дороги, будинки, типи рослинності та інші важливі дані, які можна показати шляхом виводу на екрані комп’ютерного дисплея різноманітних зображень. За допомогою супутникових приймачів визначаються координати точок, які необхідно включити в базу даних ГІС. Це завдання виконується шляхом розміщення супутникового приймача у відповідній точці, для визначення її місцеположення і введення відповідних даних у програму, щоб ця точка була позначена певним часом і координатами.

Створення бази даних геоінформаційної системи може здійснюватися на основі польових супутникових спостережень, що виконуються в різноманітних режимах: визначення місцеположення окремої точки, високоточна геодезична зйомка, диференційне визначення місцеположення, комбінація цих методів.

Режим визначення місцеположення окремої точки використовується для знаходження координат окремих точок, що були визначені раніше за допомогою зйомки або за великомасштабною картою.

Режим високоточної геодезичної зйомки використовується для вимірювання точних відстаней між відомими геодезичними пунктами та точками, що визначаються. Ці точки використовуються у подальшому при складанні топографічних карт та при побудові фотограмметричних мереж за матеріалами аеро- та космічної фотозйомки. Під час виконання цієї роботи можуть застосовуватися статичний або кінематичний режими спостережень.

В процесі створення бази даних ГІС виникає проблема внесення змін та поправок для оновлення бази даних. Було б занадто дорого знову робити карту на цю ж саму місцевість. Тому вимірювання за допомогою супутникових приймачів використовують для визначення координат тих точок, які необхідно додатково внести в базу даних.

Точність визначення місцеположення рухомого супутникового приймача можна підвищити за допомогою використання диференційного режиму визначення місцеположення. Його сутність полягає у використанні двох супутникових приймачів, з яких один встановлюється на точці з відомими геодезичними координатами, а другий приймач – є рухомим і використовується для визначення координат відповідних точок. З нерухомого приймача постійно передаються на рухомий приймач поправки у результати вимірів. За рахунок цього підвищується точність визначення координат об’єктів місцевості.

Виконання топографічних зйомок місцевості за допомогою супутникових приймачів здійснюється у кінематичному режимі. На місцевості з відносно малою кількістю перешкод рухомий супутниковий приймач можна або нести, або везти на автомобілі (транспортному засобі) і перетинати місцевість серією перерізів. Планове місцеположення точки та її висоту можна визначати щосекунди, тому в результаті буде отримана велика кількість точок на місцевості. Точності, що характеризують визначення відносного місцеположення за допомогою супутникових приймачів в залежності від різних параметрів наведено у табл. 1.5.

Таблиця 1.5.

Характеристики спостережень за допомогою супутникових приймачів.

Частота	База, км	Кількість супутників	Тривалість вимірювань, (сек.)	Точність ´ 10^-6Д (мм)
Статична геодезична зйомка
Одна				5-10
Дві				1.0   0.1   0.1-0.01
Кінематична геодезична зйомка
Одна			0.1
Дві			0.1

 

До складу супутникового приймача входять: приймач; карта пам’яті; акумулятор; заряджаючий пристрій; антена; накопичувач даних; кабелі; ящик для транспортування.

Необхідно відмітити, що введення атрибутів об’єктів, для яких визначаються координати в польових умовах, здійснюється за допомогою клавіатури накопичувача даних безпосередньо під час спостережень користувачем. Одночасно, у накопичувач записуються дані про положення об’єкта у тривимірній системі координат.