Разновидности геодезических приборов и их применения

Несмотря на существующие ограничения, беспилотные летательные аппараты являются мощным инструментом в руках современных геодезистов, открывая новые возможности для эффективного решения широкого спектра задач.2.6 Лазерные сканирующие системыЛазерное сканирование -геодезический метод получения данных о пространственном положении объекта сканирования и его частей в виде цифровой трехмерной точечной модели в пространственной системе координат с помощью лазерных сканеров[5].Прежде всего, лазерное сканирование, это метод высокоточного картографирования местности или её оцифровывания. В отличии от технологий, позволяющих вести последовательную съёмку отдельных точек, сканирование позволяет быстро получать детальные измерительные данные обо всём объекте в целом [5].На сегодняшний день, лазерное сканирование это один из самых современных видов съемки, позволяющий получить информацию о местности. Рисунок 6 Наземный лазерный сканер LeicaRTC360Системы лазерного сканирования могут закрепляться неподвижно (наземный сканер), базироваться на транспортном средстве (мобильный сканер) или устанавливаться на различные летательные аппараты (воздушный сканер) [5].Принцип работы наземного лазерного сканирования схематично изображен на рисунке 7 и заключается в следующем:Сканер генерирует постоянный или высокочастотный импульсный лазерный луч, при этом сам прибор автоматически вращается вокруг своей оси, одновременно вращающиеся или колеблющиеся зеркало позиционирует луч в вертикальной плоскости в результате луч охватывает всё пространство вокруг сканера, когда луч попадает на объект часть его энергии возвращается обратно в сканер и, если сигнал достаточно мощный прибор фиксирует его. Время прихода сигнала используется для расчёта расстояния от сканера до объекта.В сканере используется не только дальномер, для каждого измеренного расстояния фиксируются и другая измерительная информация, такая как:-Горизонтальный угол вращения сканера-Вертикальный угол вращения зеркал.Рисунок 7. Принцип работы наземного лазерного сканера (схема)Сканер автоматически комбинирует всю измерительную информацию, вычисляет X, Y, Z, координату, для каждой измеренной точки. Таким образом полученный скан — это набор X, Y, Z измерений, это детальная трёхмерная представление окружающего пространства, обычно называемое облаком точек или цифровой моделью местности [5]. Каждое измерение в облаке точек содержит следующую информацию:координаты X, Y, Z;интенсивность отраженного сигнала (определяется свойствами поверхности объекта);информация о цвете, полученная со встроенной фотокамеры.Пример полученной информации для отдельной точки представлен в таблице 2.Таблица 2.Пример параметроводной точкиXYZIntRGB132.451.2151.10.75423821532.7 Комплектующие принадлежности и приспособленияКомплектующие принадлежности — это широкое разнообразие инструментов, которые применяются совместно с тахеометрами, GNSS приемниками, нивелирами, теодолитами, лазерными нивелирам, дальномерами и т. д [3].К комплектующим принадлежностям можно отнести:Геодезические штативы, рейки, вехи,центриры, отражатели (визирные марки), внешние и внутренний аккумуляторы, зарядные устройства, трегеры и адаптеры, различные кабели, биподы, триподы, компасы, рации, и т.д.Рисунок 8. Фибергласовая рейка Leica MJB13012.8 Специальное программное обеспечениеГеодезические программы — эторяд программ, с помощью которых решаются различные задачи. Существуют геодезические программы, которые объединяют в себе несколько функций, требуемых для реализации той или иной задачи, а есть и узко направленные[2].Приведем список наиболее распространенных программ, используемых в России.Trimble Geomatics Office (TGO) и Trimble Business Center (TBC) американскойкомпании Trimble navigation;SKI-Pro и Leica Geomatics Office компании Leica Geomatics;Pinnacle компании Javad;Topcon Tools компании Topcon Positioning Systems идр.AutoCAD - наиболее популярное семейство программ для автоматизации черчения, проектирования и оформления карт.Civil 3D - расширение автокад (надстройка) с улучшенными возможностями для проектирования автодорог, сетей канализации, водопровода.MicroSurvey CAD - полнофункциональная САПР для геодезических изысканий и проектирования. ProgeCAD - САПР для решения повседневных задач. Работа; в формате DWG, в строенная система трехмерного моделирования и т.д. ArchiCAD - программа для архитектурного проектирования.3. Применение геодезических приборов в различных сферахСовременные геодезические приборы, представляющие собой сложные технические системы, нашли широкое применение в различных областях науки, техники и производства, играя ключевую роль в решении задач, связанных с пространственным позиционированием, измерением геометрических параметров и созданием картографических материалов.3.1 Геодезия и картографияВ геодезии и картографии геодезические приборы являются основным инструментом для создания геодезических сетей, проведения топографических съемок, определения координат точек, вычисления площадей и объемов. Высокоточные электронные тахеометры и GNSS-приемники позволяют выполнять измерения с миллиметровой точностью, обеспечивая высокую надежность геодезических данных. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), оснащенные фотокамерами и лидарными сканерами, активно применяются для создания ортофотопланов, цифровых моделей рельефа и трехмерных моделей местности.3.2 СтроительствоВ строительстве геодезические приборы незаменимы для разбивки и выноса проектов в натуру, контроля геометрических параметров зданий и сооружений, вертикальной и горизонтальной планировки территорий. Лазерные нивелиры обеспечивают высокую точность при проведении земляных работ и установке фундаментов. Теодолиты и электронные тахеометры применяются для контроля вертикальности стен, горизонтальности полов, параллельности конструкций. Лазерные сканеры позволяют создавать трехмерные модели зданий и сооружений для BIM-проектирования.3.3 Горное делоВ горном деле геодезические приборы используются для проведения маркшейдерских съемок, определения объемов карьерных выработок, контроля деформаций горных выработок, обеспечения безопасности горных работ. Высокоточные тахеометры и GNSS-приемники позволяют точно определять координаты точек на карьерных уступах. Лазерные сканеры применяются для создания трехмерных моделей карьеров и оценки объемов добычи.3.4Сельское и лесное хозяйствоВ сельском и лесном хозяйстве геодезические приборы используются для проведения землеустроительных работ, создания планов сельскохозяйственных угодий, лесоустройства, мониторинга состояния растительности. БПЛА, оснащенные мультиспектральными камерами, позволяют проводить анализ состояния растительности, выявлять болезни растений и оценивать урожайность.3.5 Другие сферы примененияГеодезические приборы также находят применение в таких областях, как археология, экология, криминалистика, транспорт, энергетика. Лазерное сканирование применяется для создания трехмерных моделей археологических объектов, мониторинга состояния окружающей среды, фиксации мест происшествий.ЗаключениеПриступая к написанию данной курсовой работы, был принят во внимание тот факт, что необходимо использовать современную и актуальную информацию, учебные сведения и методические пособия. Изученные материалы дают возможность сделать вывод, что на сегодняшний день, современные геодезические приборы все более интенсивно используются при выполнении топографических съёмок, межевании земель, инженерных изысканиях и других геодезических работах.Так же впроцессе написания данной курсовой работы был проведен комплексный анализ разновидностей современных геодезических приборов, рассмотрены их основные характеристики, принципы действия и особенности применения в различных геодезических задачах.Было установлено, что геодезические приборы прошли длительный путь эволюции, начиная от простейших инструментов древности до сложных электронных систем, оснащенных лазерами, компьютерными технологиями и способных обеспечивать высочайшую точность измерений.Развитие разнообразия геодезических приборов с каждым годом наглядно демонстрирует растущую потребность в информации о пространственном положении различных объектов. Обеспечение геодезическими данными при проведении топографических работ производилось сложно и отнимало много времени на измерения. Теперь, при быстром развитии науки на замену старым методикам и приборам пришли электронные и лазерные геодезические приборы.В работе были, детально описаны основные типы приборов, такие как нивелиры, теодолиты, тахеометры, ГНСС оборудование, беспилотные летательные аппараты, лазерные сканеры и др.Проведенный анализ показал, что современные геодезические приборы характеризуются высокой степенью точности, оперативности и автоматизации процессов измерений. Они широко применяются в различных сферах, таких как геодезия и картография, строительство, горное дело, сельское и лесное хозяйство, экология, археология и др.В настоящее время наблюдается тенденция к миниатюризации геодезических приборов, интеграции различных датчиков в единую систему, автоматизации процессов измерений и обработки данных, а также к активному внедрению беспилотных летательных аппаратов.Полученные результаты исследования могут быть использованы студентами геодезических специальностей для углубленного изучения геодезического приборостроения, а также специалистами-практиками для выбора оптимального инструментария для решения конкретных геодезических задач.Полагаю, что цели и задачи курсовой работы выполнены в полном объеме.Список используемых источниковАвакян, В. В. Теория и практика инженерно-геодезических работ : учебное пособие / В. В. Авакян. — Москва; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. – 696 с.Браверман, Б. А. Программное обеспечение геодезии, фотограмметрии, кадастра, инженерных изысканий: учебное пособие / Б. А. Браверман — М.: Инфра-Инженерия, 2019. — 244 с.Виноградов, А. В. Применение современных электронных тахеометров в топографических, строительных и кадастровых работах: учебное пособие / А. В. Виноградов, А. В. Войтенко. — М.: Инфра-Инженерия, 2019. — 172 с.Гальянов, А. В. История горного дела. Маркшейдерия: монография / А. В. Гальянов, В. А. Гордеев. — Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2022. — 560 с.Кравченко, Ю. А. Геодезия: классическая и современная: учебник для высшего образования: бакалавриат / Ю.А. Кравченко. — Москва: ИНФРА-М, 2022. - 775 с. Комиссаров, А.В.Лазерное сканирование и трехмерное моделирование: учеб.-метод. пособие / А. В. Комиссаров. —Новосибирск :СГУГиТ,2020 – 58 с.Поклад, Г.Г. Инженерная геодезия: учебное пособие для вузов / Г. Г. Поклад, С. П. Гриднев, Б. А. Попов. — Москва, Берлин: Директ-Медиа, 2020 — 497 с.Сималев, В.И. Геодезия с основами картографии и картографического черчения 2-е изд., пер. и доп. Учебное пособие для вузов / В. И. Сималев. — Россия, ЛитРес, 2023 – 189 с.Приложение АСхема устройства цифрового нивелира TrimbleDiNi 121 – Ручка для переноса нивелира; 2 – Фокусировочный винт;3 – Объектив с солнцезащитной блендой; 4 – Кнопка измерений «MEAS»;5 – Наводящий винт; 6 – Аккумуляторный отсек; 7 – Внешний лимб;8 – Подъемные винты; 9 – Трегер; 10 – Гнездо для интерфейсного кабеля;11 – Клавиатура; 12 – Дисплей; 13 – Окуляр; 14 – Окошко круглого уровня; 15 – Защитная крышка круглого уровня.Приложение БСхема устройства электронного теодолита1 – коллиматорный визир; 2 – объектив зрительной трубы;3 – закрепительный винт горизонтального круга; 4 – наводящий винт горизонтального круга; 5 – дисплей; 6 – функциональные клавиши;7 – подъёмные винты; 8 – метка высоты инструмента; 9 – оптический центрир; 10 – основание; 11 – ручка теодолита; 12 – винт ручки теодолита;13 – цилиндрический уровень; 14 – закрепительный винт подставки;15 – отделение для батарей; 16 – кремальера (фокусирующее кольцо);17 – кольцо окуляра зрительной трубы диоптрийное; 18 - закрепительный винт трубы и вертикального круга; 19 - наводящий винт трубы и вертикального кругаПриложение ВСхема устройства тахеометра1 – Ручка; 2 – Винт фиксации ручки; 3 – Крышка отсека разъема карты памяти SDUSBразъема; 4 – Метка высоты инструмента;5 – Крышка аккумуляторного отсека; 6 – Рабочая панель;7 – Разъем ввода вывода данных (SET350X/550X/650X);8 – Защелка трегера; 9 – Основание трегера; 10 – Подъемный винт;11 – Котировочные винты круглого уровня; 12 – Круглый уровень;13 – Дисплей ; 14 – Объектив; 15 – Паз для установки буссоли;16 – Фокусирующее кольцо оптического отвеса; 17 – Крышка сетки нитей оптического отвеса; 18 – Окуляр оптического отвеса;19 – Горизонтальный закрепительный винт; 20 – Горизонтальный винт точной наводки; 21 – Приемный датчик для беспроводной клавиатуры;22 – Цилиндрический уровень; 23 – Юстировочные винты цилиндрического уровня; 24 – Вертикальный закрепительный винт; 25 – Вертикальный винт точной наводки; 26 – Винт окуляра зрительной трубы; 27 – Фокусирующее кольцо зрительной трубы; 28 – Визир; 29 – Метка центра инструмента.