Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,976

COMPARISON OF RANGES OF MECHANICAL AND ELECTRONIC VERTICAL COLLIMATION ADJUSTMENT OF VARIOUS ELECTRONIC TOTAL STATIONS

1

• Authors
• Files
• Abstract
• Keywords
• References

Введение

В настоящее время крайне распространенным видом геодезических работ является тригонометрическое нивелирование. Оно более удобно, чем геометрическое нивелирование, поскольку не требует нивелира и комплекта реек. Геометрическое нивелирование используется при различных видах работ, например при техническом обследовании антенно-мачтовых сооружений [1; 2] или для геодезического мониторинга высотных зданий [3]. Даже на расстоянии до 300м между визирными целями можно достичь точности III класса геометрического нивелирования при помощи тахеометра, о чем говорится в работе А. В. Никонова и М. Е. Рахымбердиной [4]. В работе А. В. Никонова и С. А. Бабасова [5] утверждается, что при расстоянии между визирными целями около 100 м превышения в тригонометрическом нивелировании способом «из середины» при смене приема изменяются всего на 0,5 мм, при расстоянии около 200 м – на 2 мм, при расстоянии около 300 м – тоже на 2 мм (но с редкими отклонениями до 3–5 мм). Таким образом, тригонометрическое нивелирование является достаточно точным способом измерения превышений.

Точность определения превышений при помощи тригонометрического нивелирования зависит как от точности определения расстояний, так и от точности угла наклона. При этом при измерении углов до 6º СКО измерений углов может не превышать 30ʹʹ, но при увеличении углов наклона, измеряемых тахеометром в тригонометрическом нивелировании, до 45º, СКО их измерений должно быть на уровне 3–5ʹʹ [6]. Следовательно, для измерения значительных по величине углов в тригонометрическом нивелировании необходимо измерять их с высокой точностью. Чтобы иметь возможность измерить достаточно точно вертикальный угол, необходимо исключить все существенные ошибки при измерениях. Одной из таких ошибок является место нуля прибора. Несовпадение горизонтальной оси прибора с нулевым штрихом лимба вертикального круга может быть связано со множеством факторов, например с неправильностью формы цапф и боковым гнутьем зрительной трубы [7].

Для поверки места нуля прибора можно воспользоваться специальными установками, рассмотренными в работах В. Д. Беломытцева [8], Н. Х. Голыгина [9] и С. В. Староверова [10]. Кроме того, если необходимо исключить влияние коллимационной ошибки на измерение вертикальных углов, можно воспользоваться установкой, рассмотренной в работе С. В. Соловьева [11].

Чтобы отъюстировать место нуля у тахеометра можно воспользоваться программой юстировки, заложенной в нем. Однако различные тахеометры имеют разные диапазоны для юстировки места нуля при помощи этих программ. Если значение места нуля при юстировке превышает допустимое, заложенное в программе, то выполнить юстировку можно при помощи смещения сетки нитей юстировочными винтами. В данной статье указаны максимально допустимые значения поправок к значениям места нуля, которые можно ввести при помощи программ юстировки различных тахеометров, а также максимально допустимые углы наклона сетки нитей в вертикальной плоскости у этих тахеометров.

Материалы и методы исследования

Для определения допустимой величины отклонения сетки нитей в вертикальной плоскости производились следующие действия:

1) снимался колпачок с окуляра зрительной трубы;

2) ослаблялись горизонтальные юстировочные винты;

3) сетка нитей доводилась до максимального нижнего положения путем последовательного затягивания нижнего юстировочного винта и ослабления верхнего;

4) При максимальном нижнем положении сетки нитей производилось визирование на хорошо отождествляемую на местности цель, расположенную на расстоянии более 50 м от тахеометра, и брался отчет по вертикальному кругу. Цель выбиралась на значительном расстоянии от тахеометра уменьшения влияния хода фокусирующей линзы на измерения [12]. Однако стоит отметить, что не у всех тахеометров перефокусировка зрительной трубы влияет на измерения. Так, в работе С. П. Алексеева [13] значения места нуля при различных расстояниях от прибора до визирной цели различаются максимально всего на 1,4ʹʹ;

5) сетка нитей доводилась до максимального верхнего положения путем последовательного затягивания верхнего юстировочного винта и ослабления нижнего;

6) при максимальном верхнем положении сетки нитей прибор наводился на ту же хорошо отождествляемую на местности точку и брался отчет по вертикальному кругу;

7) шаги 3–6 повторялись несколько раз;

8) поскольку истинное значение величины хода сетки нитей нам не было известно изначально, средняя квадратическая погрешность полученных измерений вычислялась по формуле Гаусса:

(1)

где [d2] – сумма квадратов отклонений величин хода сетки нитей от среднего арифметического значения величины хода сетки нитей,

n – количество измерений величины хода сетки нитей;

9) итоговое значение величины хода сетки нитей получали как среднее арифметическое из всех значений;

10) после выполнения трех-четырех пар измерений положение сетки нитей восстанавливалось юстировкой.

Результаты исследования и их обсуждение

Рассмотрим тахеометр Trimble m3 (5″). Технические характеристики тахеометров этой серии более подробно рассмотрены в статье Т. А. Гура и А. О. Старцевой [14]. В ней утверждается, что тахеометры серии Trimble m3 полностью удовлетворяют требованиям для строительных разбивочных работ. Допустимые значения для каждого из двух измерений при определении места нуля составляют ±30°35ʹ29ʹʹ. Максимальное допустимое значение установленного места нуля у тахеометра при юстировке электронным способом составляет 2ʹ59ʹʹ. Сетка нитей тахеометра закреплена при помощи четырех юстировочных винтов (рис. 1). Диапазон наклона сетки нитей в вертикальной плоскости у тахеометра Trimble m3 составляет 0°18ʹ37ʹʹ (измерения получены с СКП 0°00ʹ04ʹʹ).

Рис. 1. Устройство системы крепления сетки нитей у тахеометра Trimble m3 Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

В руководстве пользователя тахеометра Trimble m31 допустимые значения для каждого из двух измерений при определении места нуля электронным способом составляют 18°, но максимально возможное значение места нуля не указано.

Рассмотрим тахеометр EFT TS1 (2″). Тахеометр EFT TS1 не имеет как диапазонов наклона зрительной трубы при юстировке места нуля электронным способом, так и допусков на окончательное значение места нуля. Значение места нуля возможно обнулить. Значение места нуля, согласно руководству по эксплуатации2, не должна превышать ±10ʹʹ. Сетка нитей тахеометра закреплена при помощи четырех юстировочных винтов (рис. 2). Диапазон ее наклона в вертикальной плоскости составляет 0°16ʹ26ʹʹ (измерения получены с СКП 0°00ʹ55ʹʹ).

Рис. 2. Устройство системы крепления сетки нитей у тахеометра EFT TS1 Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Рассмотрим тахеометр Leica Builder 509 (9″). У тахеометра невозможно открутить колпачок окуляра для доступа к сетке нитей без вскрытия корпуса тахеометра в сервисном центре (рис. 3). В руководстве по эксплуатации3 отсутствуют предельные значения места нуля для этого тахеометра. Допуски, заложенные программой, на каждое из двух измерений места нуля составляют ±4°30ʹ00ʹʹ. При помощи программы, встроенной в тахеометр, можно найти максимальное значение места нуля, равное 4°29ʹ55ʹʹ, при более высоких ее значениях тахеометр выдаст ошибку. Однако при попытке установить значение в пределах этого допуска в тахеометре (нажать кнопку «Принять»), он не примет это значение, так как реальный допуск для программы юстировки намного ниже. Он составляет 0°05ʹ25ʹʹ. Выше этого значения тахеометр значение места нуля не принимает.

Рис. 3. Окуляр тахеометра Leica Builder 509 Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Рассмотрим тахеометр Leica TS06 (5″). Этот тахеометр также исследовался в работе Д. А. Гура [15, с. 160]. Согласно этой работе, максимальная амплитуда измерения углов у этого тахеометра составляет 1,9ʹ. Поэтому этот тахеометр можно считать достаточно точным. Диапазоны тахеометра на каждое из двух измерений для определения места нуля не превышают ±4°30ʹ00ʹʹ. Допуск на окончательное значение места нуля не может превышать ±0°05ʹ23ʹʹ. В руководстве по эксплуатации4 расстояние до цели для проведения поверки составляет около 100 м, максимальный вертикальный угол для каждого из двух измерений для проведения поверки составляет ±5°. Предельное допустимое значение места нуля в руководстве по эксплуатации4 не указано. У тахеометра возможно открутить окуляр, но это не даст возможности юстировки сетки нитей. Сетка нитей закреплена тремя винтами (рис. 4).

Рис. 4. Устройство сетки нитей прибора Leica TS06 Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Это означает, что даже если бы существовала возможность как-либо добраться до сетки нитей тахеометра, то юстировка места нуля была бы проблематичной, поскольку юстировка места нуля системы с тремя юстировочными винтами приведет к изменению коллимационной ошибки прибора.

Рассмотрим тахеометр Sokkia SET 530 RK (5″). Прибор Sokkia SET 530 RK имеет допуски только на разность между текущим значением места нуля и новым, установленным при помощи программы юстировки. Эта разность не может превышать ±0°00’59’’. Максимально допустимое значение места нуля не имеет допуска при электронной юстировке. Допуски на каждую отдельную программу юстировки у Sokkia SET 530 RK можно записать формулой

,

где MOi – текущее измерение места нуля;

MOi–1 – предыдущее измерение места нуля.

Для юстировки коллимационной ошибки и места нуля механическим способом у прибора Sokkia SET 530 RK (рис. 5) существует горизонтальный юстировочный винт (1) и фиксирующая пружина (2).

Рис. 5. Устройство сетки нитей прибора Sokkia SET 530 RK: 1) горизонтальный юстировочный винт; 2) фиксирующая пружина; 3) винты, закрепляющие конструкцию сетки нитей Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Юстировочный винт (1) влияет только на горизонтальный ход сетки нитей. Фиксирующая пружина (2) влияет как на ошибку места нуля, так и коллимационную ошибку. Поэтому изменить ошибку места нуля прибора невозможно без изменения коллимационной ошибки. Положение сетки нитей можно изменить при помощи двух винтов, крепящих всю конструкцию сетки нитей (3). Однако в ходе проведения исследования было выявлено, что таким способом сетку нитей можно отклонить не более чем на 0°00ʹ15ʹʹ.

Допуски на определение места нуля у различных моделей тахеометров

Модель тахеометра	Величина хода сетки нитей вверх и вниз, ° ʹ ʹʹ	Максимальное допустимое значение места нуля при юстировке электронным способом, ° ʹ ʹʹ	Максимальный допустимый угол наклона для одного из двух измерений при юстировке электронным способом, ° ʹ ʹʹ
Trimble m3	±0°09ʹ18,5ʹʹ	±0°02ʹ59ʹʹ	±30°35ʹ29ʹʹ
EFT TS1	±0°08ʹ13ʹʹ	Не имеет допуска	Не имеет допуска
Leica Builder 509	Невозможно получить доступ к винтам сетки нитей без вскрытия корпуса тахеометра	±0°05ʹ25ʹʹ	±4°30ʹ00ʹʹ
Sokkia SET 530 RK	±0°00’15’’ при помощи винтов, крепящих конструкцию сетки нитей. Желательно проводить юстировку при помощи пружины, подпирающей конструкцию сетки нитей, однако сделать это можно только в сервисном центре	Диапазон для каждого отдельного измерения записан в формуле (2). Однако при помощи итераций значение места нуля можно увеличить до абсолютно любого значения	Не имеет допуска
Leica TS06	Невозможно получить доступ к винтам сетки нитей без вскрытия корпуса тахеометра	±0°05ʹ23ʹʹ	±4°30ʹ00ʹʹ

Примечание: составлена автором на основе полученных данных в ходе исследования.

В руководстве по эксплуатации5 отсутствуют какие-либо жесткие требования для установления поправки в измеренные углы при помощи программы прибора. В руководстве по эксплуатации5 присутствуют критерии для поверки сетки нитей. Расстояние до визирной цели для этой поверки должно составлять около 100 м, а допустимые углы отклонения сетки нитей в горизонтальной и вертикальной плоскостях не должны превышать 0°00ʹ20ʹʹ. При перефокусировке зрительной трубы значение места нуля не должно изменяться более чем на 5ʹʹ. СКО измерения вертикальных углов рекомендуется производить измерения не менее чем шестью приемами.

Результаты, полученные в данной работе, приведены в таблице.

Заключение

Тахеометры с креплением сетки нитей при помощи трех юстировочных винтов, такие как Leica TS06 и Leica Builder 509, не имеют доступа к юстировочным винтам сетки нитей. Максимальный допустимый угол наклона для одного из двух измерений при юстировке электронным способом у таких приборов составляет ±4°30ʹ00ʹʹ, а максимально возможное значение места нуля составляет ± (0°05ʹ24ʹʹ±1ʹʹ).

Тахеометры с креплением сетки нитей при помощи четырех юстировочных винтов (Trimble m3 и EFT TS1) имеют доступ к юстировочным винтам сетки нитей. Максимальный угол наклона сетки нитей варьируется от ±0°08ʹ13ʹʹ до ±0°09ʹ18,5ʹʹ в зависимости от модели тахеометра. Для юстировки места нуля электронным способом такие тахеометры могут как иметь определенный диапазон (±0°02ʹ59ʹʹ для Trimble m3), так и не иметь его вовсе (EFT TS1).

Тахеометры с таким же креплением сетки нитей, как и Sokkia SET 530 RK, могут изменять значение места нуля только на ±0°00ʹ15ʹʹ при помощи винтов, закрепляющих сетку нитей (рис. 1, (3)). Возможно также изменить положение сетки нитей при помощи фиксирующей пружины (рис. 1 (2)), однако это рекомендуется делать только в сервисном центре. Диапазон для электронной юстировки таких тахеометров неограничен, но для каждого отдельного измерения значение места нуля вычисляется по формуле (2).

Максимальное допустимое значение места нуля среди исследуемых тахеометров указано в руководстве по эксплуатации только для приборов EFT TS1 и Sokkia SET 530 RK и составляет для них ±0°00ʹ10ʹʹ и ±0°00ʹ15ʹʹ соответственно. Для других приборов эти значения не приведены в руководствах по эксплуатации или руководствах пользователя. Однако, поскольку для других исследуемых приборов параметры точности несущественно превышают параметры этих двух приборов (максимум 9ʹʹ Leica Builder 509), можно предположить, что максимальные допустимые значения места нуля не превышают для них нескольких десятков секунд. Следовательно, максимальные допустимые значения места нуля, превышающие в несколько десятков или сотен раз точность прибора (таблица) в большинстве практически не нужны.

Также следует отметить, что вмешательство в конструкцию тахеометра и изменение положения сетки нитей крайне не рекомендуется проводить вне сервисного центра. Это может привести к несовпадению перекрестия сетки нитей с лучом лазерного дальномера, к расшатыванию юстировочных винтов или к появлению коллимационной ошибки. Поэтому рекомендуется производить юстировку сетки только в сервисном центре или зная конструктивные особенности юстируемого прибора.

---

Conflict of interest

---

Financing

---

Библиографическая ссылка

Щукин Г. Г., Борисов Л. А. СРАВНЕНИЕ ДИАПАЗОНОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ ЮСТИРОВКИ МЕСТА НУЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАХЕОМЕТРОВ // Успехи современного естествознания. 2026. № 6. С. 50-56;
URL: https://natural-sciences.ru/en/article/view?id=38529 (дата обращения: 02.07.2026).
DOI: https://doi.org/10.17513/use.38529