עבודה עם טוטאל סטיישן

מאמר זה מספק מידע על יסודות המדידה בעזרת טוטאל סטיישן ועל המשימות היומיומיות החשובות בהן עסוקים המודדים ומשתמשים אחרים.

מתחילים ומקצוענים בתחומי מדידות, הנדסה האזרחית, אדריכלות, ובתחומים רבים אחרים יוכלו למצוא תשובות לשאלות שלהם :

• מה הם המאפיינים של הטוטאל סטיישן?

• מה עליי לוודא במהלך עבודה עם טוטאל סטיישן?

• מהי ההשפעה של שגיאה במכשיר וכיצד לזהות, לקבוע, ולמנוע טעויות כאלה?

• כיצד אוכל לבצע משימות מדידה פשוטות?

משימות מדידה רבות- חישוב של שטח או נפחים, האיסוף, הבדיקה, והסימון של נקודות או ההעברה של גבהים- יכולות להתבצע באופן אוטומטי באמצעות אפליקציות יישום מובנות.

עם כמעט 200 שנים של ניסיון בפיתוח וייצור מכשירי מדידה חברת Leica Geosystems מספקת מגוון רחב של מוצרים ופתרונות חדשניים למשימות מדידה.

אנו מייבאים מגון רחב של מכשירי מדידה עליהם תוכלו לקבל מידע נוסף בלשונית המוצרים באתר, את חלקם ניתן לרכוש בחנות הווירטואלית שלנו בלחיצת כפתור, ממש כאן.

מקווים שתמצאו מאמר זה שימושי ומעשיר!

ההסברים בחוברת זו תורגמו מחוברת הדרכה של חברת LEICA GEOSYSTEMS.

הטוטאל סטיישן

הטוטאל סטיישן משמש בכל המקרים- לצורך מיקום או גובה הנקודות, או לצורך נקודות שצריכות להיקבע.

הטוטאל סטיישן מכיל מכשיר למדידת זוויות הכולל טלסקופ שנע אופקית ואנכית (טיאודוליט) עם מד מרחק מובנה, ויכול למדוד זוויות ומרחקים במקביל.

היום, בכל מערכות הטוטאל סטיישן האלקטרוניות יש מד מרחק אופטו-אלקטרוני (EDM) ומד זווית אלקטרוני.

הצירים האופקיים והאנכיים המקודדים נסרקים אוטומטית, וכך הזוויות והמרחקים מוצגים דיגיטלית. המרחקים האופקיים, הפרשי הגובה, והמרחק המרחבי- הגובה מעל פני הים (קואורדינטה) כולם מחושבים אוטומטית ונמדדים בהתאם למידע שנשמר.

מכשירי הטוטאל סטיישן של LEICA מגיעים עם תוכנה המאפשרת לבצע את רוב המדידות בקלות , במהירות וביעילות. השימוש החשוב ביותר בתוכנה זו יוצג מאוחר יותר במסמך זה.

מדידת מרחק ללא רפלקטור (מחזיר אור)

רוב מכשירי הטוטאל סטיישן של LEICA, כוללים בנוסף על המדידה באמצעות אות אינפרא אדום ופריזמה, גם מד מרחק לייזר שלא דורש רפלקטור. אפשר לבחור ולהחליף בין שתי האפשרויות.

למדידת המרחק ללא רפלקטור יתרון רב בנקודות שיש קושי בגישה אליהן או אין גישה בכלל. למשל במדידת פני בניינים, כשממקמים צינורות, וכשמודדים מבעד לגדרות.

ציר הלייזר האדום המשותף שניתן לראותו גם מתאים לסימון מטרות בעבודות מנהור או עבודות פנים.

כיוון אוטומטי למטרה

מכשירי טוטאל סטיישן רבים של LEICAמצוידים במערכת כיוון אוטומטית למטרה. בעיקר במכשירים אוטומטיים או רובוטיים זה עוזר להתמקד במטרה בקלות ובמהירות. מספיק לכוון את הטלסקופ בערך לכיוון המטרה ואז בלחיצת כפתור המכשיר מתכוונן במדויק למרכזה תוך שמירה על ערכי זווית ומרחק מדויקים, והערכים יישמרו.

הטכנולוגיה הזו מאפשרת מדידה אוטומטית לחלוטין. ניתן לכוון את מערכת הכיוון האוטומטי למצב של מטרה נעה, שניתן לעקוב אחריה ולבצע מדידות. כך שאחרי שמבססים את המגע הראשוני עם המטרה המכשיר ננעל עליה ומאתר אותה.

יתרונות:

מהירות מדידה בשילוב מדידה רצופה ועבודה עצמאית של מודד ללא עוזר

נקודות ציון (קואורדינטות)

כדי לתאר את מיקומה של נקודה, נדרשות שתי קואורדינטות.

קואורדינטות קוטביות צריכות קו וזווית.

קואורדינטות קארטזיות צריכות שני קווים בתוך מערכות קואורדינטות שיוצרות זווית ישרה.

הטוטאל סטיישן מודד קואורדינטות קוטביות- הן מחושבות כמו קואורדינטות קארטזיות, בתוך מערכת ניצבים נתונה בתוך המכשיר עצמו או לאחר מכן במשרד.

זוויות מדידה

זווית מציגה לנו מה המרחק בין שני כיוונים.

הזווית האופקית a שבין שני הכיוונים מובילה אותנו לנקודות p1 ו p2 בלי קשר להפרשי הגבהים שבין שתי הנקודות האלה, הטלסקופ תמיד ילך במישור אנכי לחלוטין כאשר מטים אותו מעלה ומטה, בניצב לכיוון האופקי שלו. תנאי זה מתקיים רק תחת תנאים אידאליים.

זוויות הקודקוד המסומנות ב Z (נקראות גם זוויות השיא/ הפסגה) מציגות את ההבדל בין הניצב (zenith) לכיוונים המובילים לנקודה.

זוויות הקודקוד יהיו נכונות רק אם קריאת האפס של המעגל האנכי הוצבה בדיוק בכיוון הניצב למעגל האופקי (למעלה). תנאי זה מתקיים רק תחת תנאים אידאליים.

סטייה מהמדידה הרצויה תיגרם משגיאה של קריאת הצירים במכשיר או כשהמכשיר אינו מפולס כראוי.

Z1= זווית קודקוד לעבר נקודה p1

Z2= זווית קודקוד לעבר נקודה p2

a= זווית אופקית המובילה אותנו לכיווני הנקודות p1 וp2. כלומר זווית בין שני מישורים שנוצרו ממתיחת אנכים מהנקודות.

שגיאות במכשיר הטוטאל סטיישן

מכשיר הטוטאל סטיישן מורכב ממספר חלקים:

1. קו ראייה ZZ ניצב במאונך לציר ההטיה KK

2. ציר ההטיה KK ניצב במאונך לציר האנכי VV

3. הציר האנכי VV אנכי לחלוטין

4. קריאת המעגל האנכי תהיה 0 בנקודת הzenith (כשהטיאודוליט מכוון בדיוק כלפי מעלה).

במידה והתנאים האלו אינם מתקיימים, ישנן מספר תקלות שעשויות להיווצר:

• שגיאה בקו הראייה C, או שגיאה באיפוס או כוונון של המכשיר (כלומר סטייה מהזווית הישרה שבין קו הראייה לציר ההטיה).

• שגיאה של ציר ההטיה A (כלומר סטייה מהזווית הישרה שבין ציר ההטיה לציר האנכי)

• הטיית הציר האנכי (נוצרת זווית בין הקו האנכי לציר האנכי)

במדידת זוויות אופקית תקלות אלו יוצרות הפרשי גובה גדולים יותר בין נקודות המטרה מאשר במציאות.

ניתן למנוע את שגיאה בקו הראייה ואת השגיאה בציר ההטיה אם ניקח קריאות של אותה נקודה עם שני הפנים של המכשיר, כך- קריאה ראשונה נבצע לעבר הנקודה כרגיל, אחר כך נסובב את המכשיר סביב ציר ההטיה ב180 מעלות (כעת העינית פונה אחורה) ונסובב את המכשיר סביב עצמו אלינו (כך שהעינית תחזור אלינו), וכעת נבצע את אותה הקריאה לעבר אותה הנקודה.

ההשפעה על המדידה של הזווית האופקית והאנכית תהא תיקון אוטומטי ע"י כך שנבדוק את עצמנו ונעשה ממוצע בין שתי המדידות שביצענו לצורך בדיקה פנימית או פיצוי על השגיאה.

• שגיאה במדד גובה I (הזווית בין כיוון הzenith וקריאת האפס של המעגל האנכי. כלומר כשאנחנו מודדים קו אופקי לא נוצרת לנו זווית של 90 מעלות בינו לבין כיוון הzenith)

בעזרת מדידה עם שני פני המכשיר ואז חישוב ממוצע, תקלת מדד הגובה תמנע. אפשר גם לקבוע ולהקליט את המדד.

הערה:

תקלות במכשיר מושפעות מהטמפרטורה, כתוצאה מזעזוע, ואחרי נסיעות ממושכות. במידה ואתם מעוניינים לבצע את המדידה רק עם פן אחד של המכשיר, עליכם לבצע מיד לפני תחילת המדידה בדיקת מדידה עם שני פנים כדי לקבוע אם יש תקלות, לאתר אותן ולקבוע אותן.

בדיקת מד המרחק האוטומטי בטוטאל סטיישן

קבע וסמן שלוש או ארבע נקודות בסיס בטווה שאופייני לסוג המדידה שאתה מבצע (בין 20 ל200 מטר).

השתמש במד מרחק אוטומטי או באחד המכויל לפי הסטנדרט ובצע מדידת מרחק לעבר נקודות הבסיס שהצבת שלוש פעמים.

ממוצע הערכים שהתקבלו, נכון להשפעת תנאי האטמוספרה (עיין במדריך למשתמש), יחשבו כערכים הנדרשים.

מדוד את נקודות הבסיס עם כל מד מרחק אלקטרוני שברשותך לפחות ארבע פעמים בשנה.

כך תקבע בוודאות שלא קיימות שגיאות מערכתיות ומד המרחק תקין.

הצבת המכשיר מעל נקודה ידועה (הזנת קואורדינטות וכיוון התחנה)

1. מקם את החצובה בערך מעל הנקודה באדמה.

2. הצב את החצובה בכיוון הרצוי לך כך שהצלחת של החצובה תהא אופקית ככל האפשר ותשב מעל הנקודה באדמה. (ראה איור)

1. הדק את רגלי החצובה אל הקרקע והשתמש בבורג הקיבוע המרכזי כדי להיות בטוח שהמכשיר מהודק לחצובה.

2. הפעל את פיון הלייזר (הקרן הנשלחת למטה. או במכשירים ישרים יותר הבט דרך הפיון האופטי). סובב את ברגי הפילוס כך שנקודת הלייזר תפגע במרכז הנקודה באדמה. (ראה איור)

1. מרכז את בועית הפילוס ע"י כוונון האורך של רגלי החצובה. (ראה איור)

1. אחרי שפילסת את המכשיר במדויק, שחרר מעט את בורג הקיבוע המרכזי כך שתוכל להזיז את המכשיר על הבורג ולכוון שנית למרכז הנקודה באדמה.

2. הדק את בורג הקיבוע המרכזי שוב.

3. הזן קואורדינטה- השתמש בGPS כדי לקבל את המיקום של התחנה שלך ביחס לרשת הקואורדינטות הארצית והזן את הנתונים של הנקודה הידועה, או לחליפין הגדר (0,0,0) ועבוד ברשת מקומית- כך כל הנקודות שתמדוד ייוחסו לנקודה שהגדרת. (השתמש במדריך למשתמש).

4. כוון לנקודה ידועה אחרת, הזן את הקואורדינטה או את כיוון הזווית האופקית.

כעת המכשיר שלך מכוון. אתה יכול לסמן קואורדינטות או למדוד עוד נקודות ברשת המקומית.

חיתוך לאחור (חישוב קואורדינטה וכיוון)

כדי לחשב את המיקום והגובה של הנקודה בה עומד המכשיר מבצעים "חיתוך לאחור".

מודדים לפחות שתי נקודות (שהקואורדינטות שלהן ידועות) שנמצאות על המעגל האופקי של המכשיר.

אפשר להזין את הקואורדינטות של הנקודות הידועות באופן ידני או לשמור אותן מראש במכשיר.

ל"חיתוך לאחור" יש יתרון מצוין בפרויקטים גדולים של מדידה או סימון- אתה יכול לבחור את הנקודה הנוחה ביותר להצבת המכשיר, ואינך חייב להשתמש בנקודה ידועה שאינה משביעה את רצונך.

אפשרויות המדידה ונהלי המדידה מתוארים בהרחבה במדריך למשתמש.

הערה:

כשאתה מבצע מדידה המערבת קביעת גבהים או סימונם, תמיד תזכור לקחת בחשבון את גובה המכשיר ואת גובה הרפלקטור.

אקסטרפולציה של קו ישר (הערכת המשך הציר לפי נקודות ידועות)

1. מקם את המכשיר על נקודה B.

2. כוון לנקודה A, הפוך את הטיאודוליט וסמן את נקודה c1.

3. סובב את המכשיר 180 מעלות וכוון לנקודה A שנית.

4. הפוך את הטיאודוליט שוב וסמן את נקודה c2.

נקודה c, נקודת האמצע בין c1 לc2 , מתארת בדיוק את המשך הציר בין A לB.

שגיאה של קו הראייה אחראית על הסתירה בין c1 לc2.

כשקו הראייה נוטה, השגיאה מושפעת של היא שילוב של תקלות נוספות- שגיאה בציר ההטיה ושגיאה בציר האנכי.

סימון נקודה ע"י זווית ומרחק (התוויה פולארית)

הגדרת היסודות (הזווית והמרחק) מיוחסים לנקודה ידועה A ולכיוון ידוע (מA לB).

1. הצב את המכשיר על נקודה A וכוון לעבר נקודה B.

2. הגדר את המעגל האופקי כאפס (עיין במדריך למשתמש).

3. סובב את המכשיר עד שהa תופיע.

4. הדרך את מי שמחזיק את הרפלקטור לכיוון קו הראיה עליו הטלסקופ מכוון עד שהרפלקטור יצטלב עם הקו, המשך למדוד את המרחק עד שתגיע לנקודה P .

מדידה במדרון/ מדידת שיפוע

מקם את המכשיר על נקודה שנמצאת לאורך הקו עליו יקבע השיפוע, ומקם את מוט הרפלקטור על נקודה נוספת לאורך אותו קו.

הזן את גובה המכשיר I ואת גובה היעד t (המנסרה).

את הזווית האנכית אפשר לקרוא במעלות או בgon וניתן להגדיר אותה באחוזים (עיין במדריך למשתמש) כך שנוכל לקרוא את השיפוע באחוזים.

כוון למרכז המטרה ומדוד את המרחק. השיפוע יופיע על הצג באחוזים.

אנך עילי או תחתי

מתיחת אנך תחתי מנקודה גבוהה, מתיחת אנך עילי מנקודה על האדמה, ומדידת קו אנכי על מבנה יכולות להתבצע במדויק באמצעות פן אחד של הטלסקופ, בתנאי שהטלסקופ יוצר אנך מדויק כשמזיזים אותו מעלה ומטה. כדי להיות בטוחים באנך, פעלו כך-

1. כוון על נקודת גובה A, ואז הטה את הטלסקופ למטה וסמן את נקודת הקרקע B.

2. הפוך את הטלסקופ סביב ציר ההטיה שלו, וחזור על אותה המדידה כעת עם הפן השני של הטלסקופ. סמן זאת כנקודה C.

נקודת האמצע בין הנקודות B ו C היא בדיוק נקודת האנך.

הסיבה ששתי הנקודות לא חופפות זו לזו יכולה בעיה בציר ההטיה ו/או ציר אנכי נטוי.

לעבודה מסוג זה, וודא שהטוטאל סטיישן מפולס בדיוק, כך שההשפעה של נטיית הציר האנכי על המדידה תהיה מינימלית.

מדידה (בשיטה הקוטבית)

כדי ליצור תכנית, המיקום והגובה של נקודות יקבעו ע"י מדידת זוויות ומרחקים.

כדי לעשות זאת, מגדירים את המכשיר כנקודה המרכזית, ליצירת רשת קואורדינטות מקומית. הזן את הנקודות כך (X=0, Y=0, גובה המכשיר= I). נקודה חשובה שנייה נבחר לצורך התמצאות. אחרי שנמקד אותה נגדיר את המעגל האופקי כאפס (עיין במדריך למשתמש).

אם כבר קיימת רשת קואורדינטות, הגדר את המכשיר על נקודה ידועה מהרשת, וכוון את המעגל האופקי לפי נקודה ידועה נוספת (עיין במדריך למשתמש).

אתה יכול להשתמש גם בשיטת ה"קריאה לאחור" כדי לכוון את המכשיר.

התוויה

1. הגדר את המכשיר על נקודה ידועה והגדר את המעגל האופקי (עיין במדריך למשתמש)

2. הזן את הקואורדינטות של הנקודות שיש להתוות. התוכנה תחשב אוטומטית את הכיוון והמרחק לנקודה (אלו שני הערכים שנחוצים לנו לצורך ההתוויה).

3. סובב את הטוטאל סטיישן עד שהקריאה של המעגל האופקי תהיה אפס.

4. מקם את הרפלקטור על נקודה זו (נקודה P').

5. מדוד את המרחק: הבדל המרחק D לנקודה P יוצג אוטומטית.

את הקואורדינטות של הנקודות שיש להתוות ניתן להזין מראש מהמחשב לטוטאל סטיישן. במקרה כזה צריך להזין רק את מספרי הנקודות.

אם שתי נקודות ידועות, אתה יכול לבצע "קריאה לאחור" כדי להציב ולכוון את המכשיר.

קו הייחוס

כל מערכות הטוטאל סטיישן ומערכות הGNSS של LEICA מצוידות באפליקציות יישום מודרניות.

קו הייחוס היא אחת האפליקציות הכי שמישות. יש שתי שיטות בסיסיות לשימוש בה-

1. מדידה לקו הייחוס- העמדה האופקית והאנכית והיסט הנקודה שנמדדים באופן ידני, אפשר לחשבם ביחס בקו הייחוס שנגדיר.

2. סימון לקו הייחוס- גש עם הרפלקטור למיקום הנקודה שנמצאה בייחס לקו הייחוס המוגדר והתווה אותה.

עיין במדריך למשתמש לטוטאל סטיישן/ מערכת הGNSS שברשותך כדי לראות באיזה פעולות עלייך לבחור במכשיר.

חישוב נפח

עוד אפליקציה שימושית שמשמשת בעיקר באתרי בנייה היא חישוב הנפח.

האפליקציה הזו מאפשרת למדוד את פני השטח ולהעריך ולחשב את הנפח (ופרטים נוספים) על פי פני השטח.

נקודות המדידה שלנו יתחמו ויגדירו את פני השטח או יפרשו סביב פני שטח קיים. הנפח יחושב מיד. ניתן להשתמש גם בנקודות ששמרנו מראש כדי לחשב את הנפח שבין הנקודות.

עיין במדריך למשתמש של הטוטאל סטיישן או מערכת הGNSS שלך כדי לראות באיזה פעולות לנקוט.

חישוב שטח

1. הצב את הטוטאל סטיישן בשטח עם טווח ראייה על כל הנקודות בשטח שיש למדוד. אין צורך להגדיר את המעגל האופקי.

2. קבע את נקודות הגבול ברצף עם כיוון השעון. אתה חייב תמיד למדוד את המרחק (בין המכשיר לנקודה).

3. לבסוף, השטח יחושב ויוצג אוטומטית על מסך המגע שליד הכפתורים.

להוראות מפורטות עיין במדריך למשתמש למכשיר הטוטאל סטיישן או למערכת הGNSS שלך.

חישוב גבהים מרחוק

1. הצב את הרפלקטור על נקודה נמוכה יותר בציר אנכי, תחת נקודת הגובה אותה אתה רוצה להעריך. את הטוטאל סטיישן אתה יכול להציב בכל איפה שתירצה.

2. הזן את גובה הרפלקטור (מדוד בעזרת מטר), כוון אליו את המכשיר ומדוד את המרחק.

3. כוון אל נקודת הגובה אותה אתה רוצה לחשב.

4. הפרש הגובה H בין הנקודה הנמוכה לנקודת הגובה יחושב אוטומטית ויוצג על מסך המגע ליד הכפתורים.

מרחק בין שתי נקודות במרחב (מרחק קשור)

התוכנה של הטוטאל סטיישן מחשבת את הפרשי הגובה והמרחק בין שתי נקודות.

1. הצב את הטוטאל סטיישן במיקום כלשהו.

2. מדוד את המרחק מהמכשיר לנקודה A, ומהמכשיר לנקודה B.

3. המרחק D והפרש הגובה H יופיעו על מסך המגע.

ניתן לחשב גם מרחק וגובה בין נקודות ששמורות בזיכרון של המכשיר (עיין במדריך למשתמש).

התווית רשת צירים במבנה

בדוגמה הבאה, נגדיר שני קווי ייחוס מאונכים זה לזה (90 מעלות), שבמקביל אליהם יבנו קירות המבנה אותו אנו רוצים ליצור.

1. צור קו ייחוס AB שיקביל לגבול השמאלי של המבנה אותו אתה רוצה ליצור, ובחר את המרחק ביניהם (C) בחופשיות.

2. הגדר את הנקודה הראשונה A. זו תהיה נקודת הצטלבות האנכים שתשב על קו הייחוס AC ועל קו הייחוס AB.

3. השתמש במוט נייד וסמן את נקודה B כקצה קו הייחוס.

4. הצב את הטוטאל סטיישן על נקודה A. כוון לנקודה B והגדר את נקודות A1, A2 וA3 בקו ישר לפי האורך המתוכנן של צד המבנה.

5. הגדר את המעגל האופקי ל0 לפי הכיוון של נקודה B, סובב את הטוטאל סטיישן 90 מעלות לכיוון הרצוי והגדר את קו הייחוס השני AC ואת הנקודות A4, A5 וA6.

הדרך הקלה ביותר להתוות רשת של אנכים היא שימוש באפליקציית "קו ייחוס". האפליקציה מאפשרת להשלים את כל הצעדים המתוארים לעיל ביתר נוחות ויעילות. ברוב המקרים נדרש שימוש במכשיר אחד בלבד.

אנו מקווים שתפיקו תועלת מהמידע המוגש כאן!

במידה וישנן שאלות נוספות בנוגע למידע שבמאמר או בנוגע ליישומים שלא פורטו כאן ונדרשים לכם, אתם מוזמנים לפנות אלינו ונשמח לענות.

בני אלי אטקס מכשירי מדידה והנדסה בע"מ​

השדרה 1, מושב צופית

טל: 09-7415043

דוא"ל: info@etkes.com