Исследование методики работ на электронном тахеометре Topcon GPT 3000 N при производстве земельного кадастра и межевании земель

В настоящее время средства и методики геодезических измерений приобретают всё большую актуальность при выполнении различного вида землеустроительных работ и самой актуальной проблемой для них стоит повышение скорости измерений, снижение трудоёмкости, материальных, временных и людских затрат ресурсов. [19].

Как отмечалось ранее, электронные тахеометры являются универсальными геодезическими приборами. Они предназначены для измерения углов и расстояний. В результате измерений тахеометром автоматически вводятся поправки за метеоусловия (причем определенные тахеометры сами определяют температуру и давление), за приведение длин линий к плоскости и др. Тахеометры обеспечивают индикацию горизонтальных и вертикальных углов, дирекционных углов, наклонных расстояний, горизонтальных проложений, приращений координат и других величин. Время на выполнение комплекса измерений (горизонтальное направление + вертикальный угол + расстояние + вывод результата) составляет несколько секунд. Большинство тахеометров имеют собственную память, встроенный микропроцессор и библиотеку программ для выполнения геодезических работ. Ряд современных тахеометров позволяет с помощью специального отражателя выполнять измерения до невидимых точек (например, через листву), а также работать с микропризменными наклейками. землеустроительный кадастр геодезический тахеометр Все перечисленные достоинства тахеометров позволяют значительно повысить эффективность выполнения геодезических работ по сравнению с комплектом традиционных геодезических приборов: оптического теодолита и квантового дальномера. Сравним эти средства геодезических измерений по различным критериям на примере электронного тахеометра Topcon GPT 3000N (Япония) — с одной стороны и теодолита 2 Т 2 в комплекте со светодальномером 2СТ-10 отечественного производства — с другой.

Теодолит — геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов, расстояний и углов ориентирования. Классифицируются по признакам: точности, конструктивным особенностям и назначению. По точности измерения углов теодолиты подразделяются на высокоточные, со средней квадратической ошибкой измерения угла одним приёмом до 1Ѕ, точные 2−5Ѕ и технические 15−60Ѕ. 20].

Светодальномер — оптический прибор для определения расстояний при помощи светового луча. Принцип действия светодальномера заключается в том, что от источника света через модулятор электромагнитные волны передаются на отражатель, установленный в точке, до которого измеряют расстояние. От отражателя электромагнитные волны возвращаются к приёмному устройству, совмещённому с передающим. Приёмное устройство передаёт полученные сигналы через усилитель и демодулятор на устройство обработки сигнала, откуда идёт на табло индикатора, где и высвечиваются результаты измерений в конечном виде, либо в промежуточных значениях.

Электронный тахеометр — многофункциональный геодезический прибор, представляющий собой комбинацию кодового теодолита, встроенного светодальномера и специализированного мини-компьютера, обеспечивающие запись результатов измерений во внутренние или внешние блоки памяти. К настоящему времени в развитых зарубежных странах и в Казахстан разработано и производится большое число типов электронных тахеометров, различающихся конструктивными особенностями, точностью и назначением. Современные электронные тахеометры, как правило, позволяют решать следующие инженерные задачи:

• — тахеометрическая съемка;
• — определение недоступных расстояний;
• — определение высот недоступных объектов;
• — определение дирекционных углов;
• — обратная засечка;
• — определение трёхмерных координат реечных точек;
• — вынос в натуру трёхмерных координат точек;
• — измерения со смещением по углу и т. д.

Среди перечня инженерно-геодезических задач тахеометрическая съёмка — основной вид съёмки для создания планово-небольших не застроенных и малозастроенных участков, а также узких полос местности вдоль линий будущих дорог, трубопроводов и других коммуникаций. С появлением тахеометров-автоматов, этот способ съёмки стал основным и для значительных по площади территорий, особенно когда необходимо получить цифровую модель местности. При тахеометрической съёмке ситуацию и рельеф снимают одновременно, но в отличие от мензульной съёмки план составляют в камеральных условиях по результатам полевых измерений. [21].

Съёмку производят с исходных точек-пунктов любых опорных и съёмочных геодезических сетей. Съёмочная сеть может быть создана в виде теодолитно-нивелирных ходов, когда отметки точек теодолитного хода определяют геометрическим нивелированием. В большинстве случаев для съёмки прокладывают тахеометрические ходы, отличающиеся тем, что все элементы хода определяют тахеометром-автоматом, одновременно с тахеометрическим ходом производят съёмку.

С появлением тахеометров стала возможна частичная или полная автоматизация тахеометрической съёмки. При съёмке тахеометр устанавливается на съёмочных точках, а на пикетных точках — специальные вешки с отражателями, входящими в комплект тахеометра. При наведении на отражатели вешки в автоматическом режиме определяются горизонтальные и вертикальные углы, а также расстояние до смежных съёмочных и пикетных точек. С помощью микроЭВМ тахеометра производят обработку результатов измерений и в итоге получают приращения? х и? у координат и превышения h на смежные съёмочные и пикетные точки. При этом автоматически учитываются все поправки в измеренные расстояния и за наклон вертикальной оси прибора в измеряемые углы. Результаты измерений могут быть введены в специальное запоминающее устройство (накопитель информации) или переписаны на магнитную кассету. В дальнейшем оттуда информация поступает в ЭВМ, которая по специальной программе производит окончательную обработку результатов измерений, включающую в себя вычисление координат съёмочных и пикетных точек, уравнивание съёмочного хода и другие вычисления, необходимые для графического построения топографического плана или цифровой модели местности.

Существуют также компьютерные тахеометры — современные электронные тахеометры, обеспечивающие прямой обмен информации с полевыми и базовыми ЭВМ, снабжённые сервоприводами, дистанционным компьютерным управлением, системами автоматического слежения за целью и набором универсальных полевых геодезических программ. [22].

Внешний вид теодолита 2 Т 2, светодальномера 2СТ-10 и тахеометра TOPCON GPT-3000 N представлен на рис. 1−3, а технические характеристики этих геодезических приборов — в таблицах 2−4 соответственно.

Рис. 1. Внешний вид теодолита 2 Т 2.

Рис. 2. Внешний вид светодальномера 2СТ-10

Рис. 3. Внешний вид тахеометра TOPCON GPT-3000 N

Таблица 2. Технические характеристики теодолита 2 Т 2.

Таблица 3. Технические характеристики светодальномера 2СТ-10.

Таблица 4. Технические характеристики тахеометра topcon GPT-3000 N.

Анализ представленных технических характеристик геодезических приборов показывает, что при сравнительно схожих показателях точности измерений угломерной и дальномерной частей тахеометра с угломерной частью теодолита и дальномерной частью светодальномера, тахеометр значительно легче, но главное преимущество тахеометра заключается в высокой производительности измерений с автоматизированной выдачей их конечных результатов. Проведенные исследования показали, что сеанс измерений, состоящий из измерения горизонтального угла при двух положениях вертикального круга и расстояния до двух точек с помощью тахеометра выполняется в 4−5 раз быстрее комплекта, состоящего из теодолита со светодальномером. Это обстоятельство является решающим фактором, позволяющим повысить производительность выполнения геодезических работ. [28].

Сравнительный анализ по критерию стоимости в настоящее время провести не представляется возможным, поскольку начальная стоимость теодолита и светодальномера, как приборов конца 1980;х годов, указана еще в рублях СССР, а реальная рыночная стоимость с учетом амортизации не дает представления о начальной их стоимости в рублях РФ. Стоимость же тахеометра TOPCON GPT-3000 N на сегодняшний день составляет порядка 250 000 рублей.

Тахеометр серии GPT-3000N зарекомендовал себя высокой степенью защиты от воздействия внешних условий и абсолютной надежностью работы. Высокая степень защиты от воды и пыли (IP66) гарантирует надежную работу в суровых погодных условиях, что делает его первым в мире «всепогодным импульсным тахеометром» .

Он оснащен буквенно-цифровой клавиатурой, клавиши которой широко разнесены друг от друга, что максимально снижает вероятность нажатия соседней клавиши даже при работе в перчатках. [29].

Его главной отличительной особенностью является увеличенная дальность и точность безотражательных измерений. Мультиимпульсный дальномер тахеометров GPT-3000N обеспечивает измерение расстояний в безотражательном режиме до 250 метров, что позволяет не только выполнить измерение на точку, но и, при необходимости, сделать это на безопасном удалении от неё.

Безотражательные тахеометры являются идеальными инструментами для измерения точек, на которых размещение отражателя невозможно или связано с риском для исполнителя. Способность измерения больших расстояний без призм дает возможность использовать тахеометры TOPCON серии GPT для решения широкого спектра геодезических задач: измерения высотных зданий и конструкций; лесных съемок; съемок карьеров, подземных выработок; кадастровых съемок; выноса в натуру, и т. д.

Внутренняя память прибора способна хранить измерения 24 000 точек, благодаря чему не приходиться беспокоиться о возможной нехватке памяти во время работы. Тахеометр имеет на своем борту универсальный набор съемочных, разбивочных и прикладных программ (рис.4). Весь комплекс прикладных программ русифицирован, что позволяет исполнителю свободно решать широкий спектр инженерно-геодезических задач:

• — топографическая и кадастровая съемки методом тахеометрии;
• — вынос в натуру;
• — обратная засечка;
• — измерение высоты недоступной точки;
• — измерение неприступного расстояния;
• — определение отметки станции;
• — вычисление площадей;
• — дорожные работы и др.

Рис. 4 Клавиатура и дисплей тахеометра TOPCON GPT-3000 N

Дополнительные сведения о тахеометре TOPCON GPT-3000 N представлены в приложении 2.

В работе предлагается методика применения электронного тахеометра Topcon GPT 3000 N при производстве кадастра и межевания земель. В общем случае данная методика включают следующие технологические элементы:

• 1. На этапе подготовительных работ в соответствии с руководством по эксплуатации проводится комплекс поверок электронного тахеометра (ЭТ), при необходимости выполняются юстировки, проверяется комплектность прибора, состояние призменных систем. [30]
• 2. На этапе рекогносцировки и полевого обследования объекта работ проводится оценка состояния пунктов государственной геодезической сети (ГГС) и опорной межевой сети (ОМС) (опорных межевых знаков (ОМЗ)) с точки зрения возможности их использования в качестве исходных пунктов, точек планового обоснования и т. д., условий наблюдения на пунктах с использованием ЭТ; [31]
• 3. На этапе составления технического проекта (задания) на производство кадастровой съемки, межевания земель должны максимально учитываться технологические и программные возможности тахеометра TOPCON GPT-3000 N (режим «Съёмка», «Определение координат», «Разбивка», прикладные задачи, безотражательный режим измерения расстояний и др.) для выбора наиболее выгодной технологии работ и размещения пунктов опорной межевой сети; [32]
• 4. На этапе развития сетей планового обоснования с помощью ЭТ производится сгущение геодезической плановой основы до плотности, обеспечивающей определение с неё положения всех межевых знаков и объектов, подлежащих съемке. [33]

Сгущение геодезической плановой основы может производиться от пунктов ГГС и сетей сгущения 1 и 2 разрядов различными способами: проложением теодолитных ходов, построением триангуляционных сетей, обратными и комбинированными засечками.

На практике основным способом сгущения плановой основы является способ проложения разомкнутых теодолитных ходов или систем теодолитных ходов с узловыми точками.

Теодолитные ходы должны опираться на 2 исходных пункта с привязкой не менее чем к 1 исходному пункту. Угловая невязка в теодолитных ходах не должна превышать:

[35].

Относительная линейная невязка теодолитных ходов не должна быть более 1:2000 (при длине хода более 250 м), предельная абсолютная невязка — 0.3 м, а при длине хода менее 250 м. необходимо руководствоваться предельной абсолютной невязкой, равной половине точности определения положения межевого знака, то есть 10 см.

Количество сторон в разомкнутых теодолитных ходах должно быть не более 20, а количество сторон в системах теодолитных ходов с узловыми точками:

• — между исходными пунктами и узловой точкой — 13.
• — между узловыми точками — 10.

Наименьшая сторона теодолитного хода — 20 м. В отдельных случаях (при работах в районах сплошной плотной застройки) по решению начальника районного Комитета по ЗР и З допускается уменьшение длины стороны хода ниже указанного предела.

Развитие сетей пунктов планового обоснования методом проложения теодолитных ходов желательно производить по трехштативной системе.

При измерении длин линий ЭТ максимальная длина стороны хода не ограничивается, но следует избегать перехода от наименьших сторон к предельным, при этом измерение линий производится одним приемом с трехкратным взятием отчета. В обработку берется среднее из них.

Угловые измерения при развитии сетей пунктов планового обоснования выполняются ЭТ — двумя полуприемами, круговыми приемами или измерением отдельного угла. [36].

Точки сгущения планового обоснования при необходимости закрепляются на местности (дюбель в асфальте, металлический штырь в грунте и т. д.) В полевых журналах в этом случае составляется подробный абрис с указанием линейных промеров от местных предметов (ориентиров) до точки закрепления на местности межевыми знаками границ земельного участка.

Закрепление пунктов ОМС (ОМЗ) и межевых знаков производят в соответствии с требованиями, приведенными в п. 1.2.1.

• 5. На этапе кадастровой съемки с помощью электронного тахеометра TOPCON GPT-3000 N в режиме «Съёмка» производится определение положения межевых знаков границ землепользования и объектов местности, отображаемых на кадастровом плане.
• 6. На этапе выполнения геодезических работ по выносу в натуру границ землепользования работа ЭТ проводится в режиме «Разбивка» .
• 7. На этапе обработки результатов полевых измерений информация из файла для хранения результатов съемки (работы) импортируется через интерфейсный кабель на персональный компьютер (ноутбук). В дальнейшем материалы съемки подвергаются текущему контролю, кадастровый план — корректировке и исправлению в специальном программном комплексе (Credo, Топаз, AutoCad…). В нем же происходит вычерчивание кадастрового плана, определяются площади земельных участков, оформляются отчетные схемы, чертежи границ земельных участков, карточки привязки ОМС и другие документы, входящие в межевое дело (топографический регистр). [38]
• 8. После окончательного выноса и закрепления в натуре границ земельного участка, контроля и приёмки результатов кадастра (межевания земель) производителем работ, приемка работ производится районным отделом (комитетом) по земельным ресурсам и землеустройству. На этом этапе с помощью ЭТ могут выборочно определяться координаты межевых знаков и контурных точек от точек планового обоснования и ОМЗ.

Рис. 5 Характеристики тахеометра