Los teodolitos electrónicos y las estaciones totales se utilizan activamente para trabajos de medición y topografía en geodesia y diseño.
Un poco de historia
Hasta principios del siglo XVI, la medición de ángulos verticales y horizontales se realizaba con varios instrumentos diferentes. Para un trabajo topográfico y de prospección más eficiente, se requería un dispositivo universal que pudiera combinar varias funciones al mismo tiempo.
El prototipo del teodolito moderno de mediados del siglo pasado era un instrumento llamado polímetro. Los buscadores de oro de la época lo aceptaron con gran entusiasmo y lo utilizaron en todas partes en su trabajo. Versiones posteriores de mediados del siglo XIX sentaron las bases para su diseño.
Descripción del teodolito electrónico
El teodolito moderno tiene muchas funciones de medición en su arsenal. Los ángulos horizontales se calculan utilizando dispositivos especiales: alidada y limbo. El limbo es un círculo de vidrio con una escala de 360 divisiones, que está permanentemente fijo y protegido contra daños. La alidada gira alrededor del limbo junto con el cuerpo del dispositivo.
Principio de medición y transmisión de datosEl teodolito electrónico difiere significativamente de la óptica. Todos los valores están encriptados en binario, por lo que en lugar de grados, minutos y segundos, hay ceros o unos. La lectura se transmite mediante dispositivos fotoelectrónicos.
Para aumentar la confiabilidad de las lecturas del dispositivo, el diseño incluye niveles de burbuja y una plomada vertical. Para lecturas más precisas, el dispositivo proporciona un microscopio especial. Una diferencia característica entre un teodolito electrónico y su versión óptica es la presencia de un dispositivo para tomar y registrar lecturas en modo automático, seguido de su registro en el chip de memoria del dispositivo.
Todos los teodolitos utilizados para levantamientos u otros trabajos deben verificarse. Si el error de lectura excede las normas establecidas, es necesario realizar un ajuste para su corrección. Existe un estándar estatal para los tipos de teodolitos. Según la precisión de las medidas, se dividen en tres clases: especialmente precisas, precisas y técnicas. Estos últimos se utilizan principalmente con fines educativos.
El principio de funcionamiento del teodolito electrónico
Por la naturaleza del diseño, existen: electrónico, imagen directa, topografía de minas, autocolimación, fototeodolitos, giroteodolitos con girocompás, repetidores. Por ejemplo, un fototeodolito tiene una cámara en su cuerpo para tomas precisas y referencias de objetos geológicos.
Los teodolitos electrónicos son dispositivos que pueden simplificar mucho el procedimiento de toma de valores angulares, en comparación con los totalmente ópticosdispositivos. Esta herramienta le permite trabajar incluso en la oscuridad. Y la presencia de la pantalla eliminará el error de tomar lecturas. Por otro lado, las contrapartes electrónicas no están exentas de inconvenientes, como la presencia de una batería que debe recargarse periódicamente de la red eléctrica, un pequeño rango de temperaturas de funcionamiento permisibles.
Al elegir un modelo específico de teodolito electrónico, primero debe decidir el tipo de tareas a realizar. Si la alta precisión de medición no es una prioridad, entonces es muy posible arreglárselas con un dispositivo de clase de T15 a T30. Para mediciones más precisas, es adecuado un dispositivo de clase T2 a T5. Si necesita una precisión sin precedentes, debe optar por un modelo de clase T1.
No estará de más conocer la influencia de las condiciones de disparo en su calidad final. Así, por ejemplo, la presencia de árboles en la zona puede afectar a la fiabilidad de las lecturas de la ruleta láser. El rayo puede reflejarse en las ramas en lugar del objeto deseado y distorsionar significativamente los datos. La presencia de estructuras altas en el sitio, como torres o tuberías, también afecta el resultado final.
La carcasa de un dispositivo de medición de alta calidad debe estar hecha de metal y todas las uniones posibles deben estar recubiertas de goma para evitar la entrada de polvo y humedad. Las opciones más baratas hechas de piezas de plástico son de corta duración y, a menudo, fallan. A continuación se presenta una foto de un teodolito digital electrónico.
Estaciones totales
Un tipo de dispositivo más perfecto es una estación total. Es una especie de simbiosis de una computadora y un teodolito. Su costo es más caro de lo habitual, pero la capacidad de fabricación es un orden de magnitud mayor. Está equipado con una pantalla y un teclado para la entrada de datos, tiene un microprocesador incorporado para los cálculos. La automatización le permite realizar todas las tareas sobre la marcha, mientras aumenta significativamente la productividad.
El propósito principal del taquímetro es crear planos de terreno en una escala dada con características de dibujo del relieve. El corazón de cualquier mecanismo es un controlador integrado o externo, que se encarga de procesar los datos recibidos durante la encuesta.
Una característica distintiva del diseño de la estación total de otros instrumentos geodésicos es su modularidad, que le permite crear una modificación del dispositivo para necesidades específicas.
Variedades de estaciones totales
Dado que la mayoría de las estaciones totales están equipadas con un medidor de distancia basado en un rayo láser, existen dos tipos según el método de registro de la señal:
- la diferencia de fase del haz se usa para determinar distancias;
- para medir la distancia a un objeto, se calcula el tiempo de paso del rayo láser.
Para medir distancias de hasta cinco kilómetros, se recomienda utilizar prismas reflectantes para un telémetro láser. A una distancia de hasta un kilómetro, puede prescindir de reflectores, pero debe tenerse en cuenta que todo dependerá de la calidad de la superficie reflectante del objeto. El error en la medición de valores angulares con una estación total moderna puede llegar al límite de una millonésimapor ciento o un milímetro por kilómetro.
Pequeñas características de uso
Es importante saber que en la práctica tal error es casi imposible de lograr debido a la influencia de las condiciones climáticas y los errores de posicionamiento y algunos factores humanos.
Por regla general, la mayoría de los trabajos topográficos se realizan a una distancia de hasta 300 metros. Con mucha menos frecuencia, es necesario disparar a una distancia de varios kilómetros. La óptica moderna permite rangos de medición de hasta 7500 metros.
Algunos modelos modernos pueden equiparse con un sistema de posicionamiento global para vincular los resultados de las mediciones con las coordenadas del mapa del terreno, así como con un sistema completamente automatizado que no requiere la participación del operador.
Criterios de selección
Al elegir una estación total, debe determinar las tareas que se le asignan. Para la mayoría, es adecuado un dispositivo con un error de 1-2 mm por kilómetro. El trabajo operativo requiere la transferencia inmediata de datos a la computadora de procesamiento. Para estos efectos, puede elegir un modelo equipado con un control remoto y un módulo inalámbrico como Wi-Fi o Bluetooth. Estas modificaciones de los instrumentos de medición, por regla general, tienen la función de rastrear al sujeto.
Si es necesario transferir puntos topográficos a un sitio real, entonces, en este caso, necesita un dispositivo con un sistema dúplex para la entrada y transmisión de datos.
Hay momentos en los que necesita capturar un objeto grande en tres dimensiones. Para estos efectos, se aplicamodelos de estaciones totales que pueden funcionar en modo escáner 3D. Los datos de un estudio de este tipo se transfieren a una computadora en forma de nube de puntos y se pueden procesar posteriormente utilizando programas CAD especializados.
