MINISTERUL EDUCAȚIEI AL REPUBLICII MOLDOVA

COLEGIUL DE CONSTRUCȚII DIN CHIȘINĂU

Catedra: Cadastru și evaluarea imobilului

Specialitatea: Cadastru și Organizarea Teritoriului

Disciplina: Tehnologii moderne

Stația Totală

Trimble S8

A efectuat elevul grupei COT.09.09.1

Sîtnic Maxim

A verificat profesorul de specialitate

Istrate Gheorghina

Chișinău 2013

Începând cu anii 1970 măsurătorile terestre au fost influențate destul de intens datorită unor dezvoltări spectaculoase și transformări profunde în domeniul electronicii și informaticii. Au apărut schimbări atât în direcția realizării instrumentelor cât și a tehnologiilor de lucru, care au dus la accelerarea automatizării proceselor din domeniu. Automatizarea se reflectă în :

- instrumente;- culegerea datelor din teren; - prelucrarea acestora; - obţinerea produselor finale şi întreţinerea lor.

Automatizarea în domeniul măsurătorilor s-a făcut în special în realizarea instrumentelor.

Automatizarea în culegerea datelor din teren – evoluţie în timp.

- aranjarea datelor culese pe cale clasică în formulare standardizate care permiteau introducerea rapidă în calculator;

- culegerea oarbă – înregistrarea datelor pe o bandă magnetică – de casetofon- trecerea de pe banda magnetică pe calculator se făcea prin intermediul unui teletype (mașină de

scris care perfora o bandă). Dezavantaj: nu se puteau face verificări pe loc; Avantaj: - economie de timp pe teren.

- culegerea independentă folosindu-se terminale de teren – calculator cu memorie internă mare; datele citite erau tastate la calculator. Avantaj: valoarea tastată putea fi verificată.

- apariția carnetelor electronice de teren – care permiteau înregistrarea automată a citirilor efectuate cu tahimetre electronice sau cu stații totale direct în memoria acestui carnet electronic. Înregistrarea se face direct de la instrument la carnet prin cablu după apăsarea tastei de înregistrare. Trecerea datelor de la carnet la calculatorul din birou se face tot prin cablu.

- apariția memoriei interne și externe la instrumentele cu care se execută măsurătorile. Datele sunt înregistrate fie în memoria internă sau externă, care poate fi un modul de memorizare sau un carnet electronic de teren. Elementele înregistrate sunt cele originale: distanțe înclinate, unghiuri orizontale și verticale, restul fiind date prelucrate.

- ultimul tip de memorie este reprezentat de cartelele de memorie (PCMCIA), capacitatea acestora mergând de la 0,5 la 1-2 Megabytes. Transferul datelor se face de la instrument la calculator prin cablu sau printr-un cititor de cartele.

- trebuie menționat și faptul că apariția calculatoarelor portabile, gen laptop, a condus la posibilitatea transferării directe a datelor în calculator pe teren.

Principiul măsurării electronice a distanţelor

Dezvoltările moderne în electronică au făcut posibilă măsurarea distanței folosind un semnal electromagnetic. Măsurătoarea este efectuată în câteva secunde și cu un grad foarte mare al preciziei. Instrumentele au fost pentru prima dată introduse în anii ‘50 și fiecare fabricant de echipamente topografice produce o varietate de echipamente EDM.

Conceptul de bază al măsurătorii

Conceptul de bază este simplu. Un instrument EDM capabil să transmită un semnal electromagnetic este pus în stație, iar semnalul este direcționat către un reflector aflat la celălalt capăt al liniei de măsurare,

de unde este reflectat către transmițător. Timpul parcurs pe acest dublu traseu este măsurat de către transmițător și deoarece viteza luminii este cunoscută cu precizie, distanța este calculată cu formula:

D = V x t (2.1.)unde D reprezintă distanța între stații, V este viteza semnalului, iar t reprezintă timpul.

Semnalul electromagnetic transmis este sub forma undelor radio, luminii infraroșii, luminiivizibile sau fascicolului laser - fiecare dintre ele având proprietăți diferite și cu toate acestea toate călătorind cu aceeași viteză.

Pentru a înțelege mai bine complexitatea EDM-ului este necesară cunoașterea proprietăților radiației electromagnetice și a metodelor folosite în măsurarea intervalului de timp.

Proprietăţile semnalului

Lumina, razele infraroșii și undele radio sunt toate forme de radiație electromagnetică și precum căldura 0și sunetul, sunt forme de energie. LUNGIMEA DE UNDĂ ŞI DIFERENŢA DE FAZĂ

În figura de mai jos este reprezentată o undă electromagnetică transmisă de la un punct de măsurare X la un al doilea punct Y, unde este reflectată înapoi de-a lungul unei căi paralele și este receptată în stația X. Sunt 5 unde întregi și o fracțiune de undă în dublul traseu. Distanța între oricare două puncte similare ale undei este lungimea de undă (λ), adică XA = AB, etc. = o lungime de undă. Undele sunt în fază când între punctul de plecare și punctul de sosire există un număr întreg de lungimi de undă. În acest caz însă, există o porțiune de undă neterminată la punctul de sosire X și aceasta poartă numele de diferență de fază (Δλ).FRECVENŢĂ

Pentru a parcurge distanța de la X la Y undei îi trebuie un timp foarte scurt. Frecvența sa este numărul de lungimi de undă complete (cicluri) pe care le parcurge în decurs de o secundă. Unitatea din Sistemul Internațional pentru frecvență, corespunzând unui ciclu pe secundă, este hertz-ul. Multiplii hertz-ului sunt derivați în mod obișnuit prin adăugarea prefixului kilo, mega și giga:

Timpul necesar undei de a parcurge distanța de la X la Y este numărul de lungimi de undă (n)împărțit la frecvența (f) a undei. În formula (2.1.), dacă înlocuim pe t cu (n/f),

D = V x (n/f)Domeniul de lucru al EDM

constă, prin urmare, în a socoti numărul de lungimi de undă și dea măsura diferența de fază.

În figura alăturată se ilustrează o parte a spectrului electromagnetic. Lungimile de undă de pe diferite benzi variază de la 10.000 m (unde lungi) la 0.001 mm la undele din domeniul vizibil, cărora le corespund frecvențe de la 30kHz la 30x1010 kHz. Numai pe acest domeniu al undelor se pot măsura distanțe cu precizia standard cerută de măsurători.

Diferența de fază ce poate fi determinată de instrumentele EDM este de a mia parte din lungimea de undă. Pentru cele mai multe măsurători, o precizie de ± 1 cm este acceptabilă. Prin urmare lungimea de undă derivată este de 1000 x 1 cm = 10 m, care conform figurii de mai sus îi corespunde o frecvență de 30 MHz. Domeniul frecvențelor potrivite măsurărilor reprezintă numai o mică secțiune a întregului spectru electromagnetic. Din păcate, acest domeniu de frecvențe nu este potrivit transmisiei directe prin atmosferă de către instrumentele EDM, deoarece undele tind să se atenueze, să se risipească și suferă datorită interferenței. Undele cu frecvența foarte înaltă nu sunt așa de mult influențate de aceste efecte și este posibilă modularea unei unde de frecvență înaltă cu o undă de măsurare de frecvență joasă și transmiterea lor împreună. Unda de frecvență înaltă acționează ca o purtătoare pentru unda de frecvență joasă și se spune că prima este modulată prin acest proces. Printre altele, undele din domeniul vizibil și infraroșu sunt potrivite ca purtătoare. Într-un limbaj simplist, unda din domeniul vizibil poate fi asemănată cu o panglica subțire de oțel din care este confecționată ruleta. Oțelul este „modulat“ de gradațiile metrice imprimate pe el și le poartă cu el când ruleta este întinsă în timpul măsurătorilor liniare.VITEZA

Toate undele electromagnetice călătoresc cu aceeași viteză (c) de 299.792,5 km/s, dar când acestea se propagă prin atmosfera terestră viteza lor (v) scade. Variațiile în temperatură, presiune și umiditate afectează viteza, rezultatul fiind că valoarea acesteia nu este chiar constantă. Analogia care se poate face este măsurarea cu o panglică de oțel a cărei lungime se modifică continuu, deci au trebuit impuse anumite standarde instrumentelor EDM, așa cum standardele pentru panglicile de otel sunt temperatura de 20oC și tensiunea de 44,5N. Valorile normale standardizate sunt presiunea de 760 mmHg și temperatura de 12oC și în aceste condiții s-a demonstrat că semnalele electromagnetice se propagă cu o viteză de 99,97% din viteza lor (c) în vid. Viteza (v) prin atmosfera terestră este, prin urmare, (299.792,5 x 99,97%) = 299.708,0 km/s. Dacă în timpul măsurătorilor valorile temperaturii, presiunii și umiditățiidiferă de valorile standard, trebuie aplicate corecții.

Sistemele EDM

Sistemele dezvoltate pentru transmisia undelor electromagnetice pot fi împărțite în două clase și anume:– sistemul microundelor (domeniul lungimilor de undă mari)– sistemul electro-optic (domeniul lungimilor de undă medii şi scurte)

SISTEMUL MICROUNDELOR Așa cum sugerează numele, acest grup de instrumente EDM utilizează microundele pentru a

măsura distanțe de la 20 m la maximum 150 km, cu o precizie de 3-4 mm per km. Un instrument tipic din această clasă este Wild DI 60 care operează pe frecvența de 15 MHz. Aceste instrumente sunt folosite în principal în scopuri geodezice. Sunt rar folosite în cadastru sau în lucrări topografice de construcții, excepție poate făcând construcția autostrăzilor care se întind pe mai mulți kilometrii, unde tehnicile geodezice ar fi folosite oricum. SISTEMUL ELECTRO-OPTIC

Instrumentele folosite în acest sistem de măsurare pot fi divizate în două clase, în funcție decare parte a spectrului o folosesc pentru transmiterea semnalului. Instrumentele care folosesc lumina vizibilă formează clasa lungimilor de undă medii, pe când cele care folosesc lumina infraroșie formează clasa lungimilor de undă scurte.

Toate instrumentele moderne din clasa lungimilor de undă scurte emit o undă purtătoare din domeniul infraroșu generată de o diodă de galiu-arseniu (GaAs). Lungimea de undă este mai mică de 1 micrometru. Energia electrică este asigurată de o baterie de nichel-cadmiu sau de către o baterie de mașină de 12 V. Fasciculul de raze este invizibil și inofensiv și va produce distanța corectă chiar dacă este întrerupt de trafic.

Numărarea lungimilor de undă

Toate instrumentele EDM măsoară numai o parte a unui ciclu, adică diferența de fază, dar distanța D, măsurată electromagnetic, este dată de formula:

D = nλ + Δλ unde n este un număr necunoscut de lungimi de undă. De aceea, anumite mijloace de a determina valoarea întregului n trebuie să existe în instrument.

O metodă de calculare a numărului este de a măsura o dreaptă cu trei frecvențe ușor diferite. Două frecvențe sunt suficiente dacă domeniul maxim al instrumentului este mai mic de 2 km. Dacă frecvențele alese sunt în apropierea valorii de 30 MHz, lungimea de undă ar fi de 10 metrii pentru parcursul dublu. Jumătate din lungimea de undă reprezintă echivalentul valorii de 5 metri pentru parcurgerea unui „singur“ traseu.

Cele trei lungimi de undă utilizate pentru măsurători sunt:w1 = 5,000000 mw2 = 4,987532 mw3 = 4,761904 m

Lungimile alese pentru măsurare sunt:400 w1 = 401 w2 = 2000 m

20 w1 = 21 w3 = 100 m

Măsurarea diferenţei de fază

Până de curând, diferența de fază a fost măsurată la instrumentele din clasa lungimilor de undă scurte printr-un aparat electromecanic, dar ultimele tipuri de aparate folosesc metodele digitale. Semnalul transmis declanșează un mecanism de numărare în interiorul instrumentului, care este oprit la întoarcerea razei reflectate. Numărul pulsurilor admise prin poarta de numărare, atâta timp cât aceasta este deschisă, este socotit și afișat. Fiecare puls reprezintă o lungime scurtă cunoscută, de regulă 1 milimetru. Este posibil acum să se rezolve diferența de fază cu o precizie de 1/10000 dintr-un ciclu, iar indicarea milimetrului este acum ceva comun.PRECIZIA INSTRUMENTELOR Precizia echipamentului EDM cuprinde două elemente și anume:(a) mărginirea instrumentală(b) influența neregularităților atmosfericeCele mai multe instrumente au o eroare instrumentală de aproximativ ± 5 mm.Neregularitățile atmosferice de presiune, temperatură și umiditate produc erori care variază dela 1 la 10 mm per km.

Trimble

Firma Trimble oferă o gamă variată de echipamente topo-geodezice pentru achiziția și prelucrarea datelor spațiale. În continuare este prezentată stația totala Trimble S8.

Stația totală Trimble S8 înglobează toate caracteristicele inovatoare ale seriei S și este dedicată lucrărilor de inginerie și monitorizare.

Caracteristicele tehnice oferă o acuratețe de până la 0.5" pentru determinarea unghiurilor și 0.8 mm pentru măsurarea distanțelor. Cu acest instrument se pot realiza toate tipurile de lucrări geodezice ce necesită o precizie ridicată. În stația Trimble S8 se regăsesc și alte sisteme inovatoare care fac din acest instrument liderul incontestabil al echipamentelor de măsurători terestre.

Sistemul FineLock™ permite localizarea și identificarea prismelor pe baza interferenței, chiar și pe cele amplasate la 0.5m.

Sistemul Auto focus™ asigură precizia vizelor, focusare automată în centrul prismei și la distanțe de peste 2500m. Sincronizarea datelor se realizează la 10Hz. Aceasta caracteristică permite urmărirea țintelor în mișcare (prisme amplasate pe mașini, utilaje,..).

Pentru lucrările de monitorizare a fost creat sistemul Trimble 4D Control™. Urmărirea în timp a deplasărilor are inclus si un sistem de avertizare.

Sistemul Trimble VISION™ permite transmisia imaginii capturată de camera video din instrument la unitatea de control aflată la operator. Selecția punctelor, cât și declanșarea efectivă a măsurătorii se realizează prin simpla atingere a ecranului unității de control.

Trimble S8 este dotat cu un sistem complet pentru aplicații inginerești, având ca bază software Trimble Survey Controler pentru a obține informații complete pentru prelucrarea ulterioară a datelor în aplicații specializate. Trimble S8 are dotari unice precum: Tehnologia Trimble FineLock – senzor de reperare care permite instrumentului să detecteze o țintă fără interferențe din partea celorlalte prisme din jur; elaborarea de date cu viteze de pana la 10 Hz face citirea datelor în cadrul aplicațiilor dinamice rapida și exactă. Softul Trimble 4D Control este realizat în special pentru aplicații inginerești, incluzând monitorizare. Rezultatele afișate pe interfața display-ului de mare rezoluție sunt ușor de analizat, iar softul se poate adapta pentru a semnala situațiile de alarmă și de mișcare a țintelor.

Elementele cutiei Stației Totale Trimble S8

1. Instrumentul de măsurare - Stația Totală Trimble S8

2. Partea electronică detașabilă a stației3. Cheie imbus (cheie hexagonală)4. Acumulatori (2x)5. Cablu pentru Memorie USB sau Cartelă CF6. Prismă 360o

7. Mantie de proteție în caz de ploaie8. Memorie USB9. Adaptor10. Chei suplimentare

11. Instrument pentru mâner12. Instrument pentru sistemul optic de centare13. Chei pentru cutie (2x14. Instrument pentru determinarea înălțimei15. CD cu manualul utilizatorului16. Manual pentru inițiere

Prezentarea componentelor exterioare ale stației totale Trimble S8

Încarcarea bateriilor Lithium-Ion

Inițial, bateriile sunt încarcate parțial. Înainte de a utiliza acumualtorii pentru prima oară este recomandat ca acestea să fie încărcate complet.

Încărcătorul funcționează doar între 0oC și 40oC. Suplinirea cu energie

a bateriei la o temperatură cuprinsă între 0oC și 5oC va dura o perioadă mai mare, decât în cazul în care este încărcat la temperatura camerei.

STARE LED GALBEN LED VERDE

Nu a fost detectată nici o baterie CONECTAT DECONTECTAT

Bateria a fost detectată (încărcarea nu s-a început)

Condiția nu este realizată DECONTECTAT DECONTECTAT

Condiția este realizată INTERMITENT DECONTECTAT

Încrăcare în progres

Condiția nu este realizată DECONTECTAT INTERMITENT

Condiția este realizată INTERMITENT INTERMITENT

Încrăcare în progres CONECTAT INTERMITENT

Încărcare finalizată (bateria a fost încărcată comlet) CONECTAT CONECTAT

Bateria a fost încărcată complet

Condiția nu este realizată DECONTECTAT CONECTAT

Condiția este realizată INTERMITENT CONECTAT

SPECIFICAŢII - DATE TEHNICE

OPŢIUNEA- Sistem Robot cu camera video

MĂSURARE UNGHI..................................................................................2"Cea mai mica diviziune afișată................................................................1 "Compensator - activ pe două axeDomeniul.....................................................................................± 5' (±100 mgon)Acuratețea.............................................................................0.5" (0.15mgon)

MĂSURARE DISTANȚEPrecizie:Cu prismă:

Modul Standard ................ ±(1mm+2ppm)Tracking............................ ±(4mm+2ppm)

Citire laser (Direct Reflex):Modul Standard.................. ±(2mm+2 ppm)

T racking .............................±(4mm+2ppm)Timp de măsurare:Cu prismă: Modul Standard..................... 1.2 sec. Tracking...................................0.4 secCitire laser: Modul Standard.....................1-5 sec Tracking....................................0.4 secMăsurare distanță (în condiții optime de vizibilitate*)Măsurare cu prismă:1 prisma...........................................................2500m1 prisma long range mod.................................5500mMăsurare cu Laser (Direct Reflex) - (în condiţii optime de vizibilitate*)Kodak gri (reflexie 18%)1..................... 600mKodak gri (reflexie 90%)**..................1300 mMăsurare cu Laser (Direct Reflex domeniul extins ) - (în condiţii optime de vizibilitate*)Kodak gri (reflexie 18%)**..................1000mKodak gri (reflexie 90%)**..................2200 mSursa laser pentru măsurare distanțe clasa 1Sursa laser pentru punctare (coaxial). . .clasa2Divergența razei:Orizontal................................................- 4 cm/100mVertical..................................................- 8 cm/100mCorecția atmosferică : între -130 și 160 ppm continuuCAMERA VIDEOChip..................................................................................................Sensor Digital ColorRezoluție................................................................................................2048/1536 pixeli (3,14 Mpx)Zoom Digital.................................................................................................... în 4-trepteLuminozitate/Contrast........................................................................definit de utilizatorFormat Fișier........................................................................................................... JPEGRata de compresie..............................................................................definit de utilizatorImagini Video...............................................................................................5 imagini/sec

OPŢIUNEA- acuratețe ridicată

MĂSURARE UNGHI................................................................................0.5" / 1'Cea mai mica diviziune afisata...............................................................0.1 "Compensator - activ pe două axeDomeniul...............................................................................± 5' (±100 mgon)Acuratețea.............................................................................0.5" (0.15mgon)

MĂSURARE DISTANŢEPrecizie:Cu prismă:Modul Standard.................................................±(0.8mm+1ppm)Tracking...............................................................±(5mm+2ppm)Citire laser (Direct Reflex):

1

Modul Standard..................................................±(3mm+2 ppm)Tracking.............................................................±(10mm+2ppm)Timp de măsurare:Cu prismă: Modul Standard...................... 1.2 sec.Tracking..................................................... 0.4 secCitire laser: Modul Standard....................3-15 secTracking......................................................0.4 secMăsurare distanță (în condiții optime de vizibilitate*)Măsurare cu prismă:1 prisma..........................................................3000m1 prisma long range mod................................5000mMăsurare cu Laser (Direct Reflex) - (în condiții optime de vizibilitate*)Kodak gri (reflexie 18%)**...................120mKodak gri (reflexie 90%)**......................150 m* Condiții optime de vizibilitate: Fără ceață, lumină solară moderată. Distanța și precizia depind de condițiile atmosferice și radiațiile de fond.**CardKodak Gri, Număr CatalogE1527795Sursa laser pentru masurare distante clasa 1Sursa laser pentru punctare (coaxial).....clasa2Divergența razei:Orizontal..............................................- 4 cm/100mVertical.................................................- 4 cm/100mCorecția atmosferică : între -130 și 160 ppm continuu

CARACTERISTICI SIMILARECalare: Nivelă circulară situată în ambaza instrumentului

Nivelă electronică pe două axe cu precizie de 0.3" afișata pe displayul unității de controlSistem servo asistat de reglare fină pe orizontala și verticală MagDrive cu sensori electromagnetici Viteza de rotație.............................................128 gon/secSistem de centrare - Trimble 3-pinCentrare optica prin ocularul situat în ambaza instrumentului Mărire - 2.4xLuneta: Mărire 30 x, Deschiderea 40 mmFire reticulare iluminate - variabil în 10 trepte Cea mai mică distanță focusată: 1.5 mSistem Tracklight (fascicol luminos pentru trasare) OPȚIONALSistemul Autolock/RobotRaza de urmărire/măsurare in prisma............................................................500-700 mRaza de urmărire/măsurare in prisma cu identificator .........................................800 mPrecizie de pozitionare.............................................................................................2mmTimp de cautare.................................................................................................2-10 secRadio intern/extern............................................................................................2.4GHzCautare GPS/GeoLock sistemTimp de căutare 400gon...................................................................................15-30 secTimp de repoziționare.............................................................................................3 secComunicare............................................................................... ...USB, Serial, BluetoothSISTEM FINELOCKPrecizie de poziționare la 300m.................................................................... < 1mm

Raza de acțiune.............................................................................................20m- 700mDistanța între prisme............................................................................................<0.8mOpțiunea Long RangePrecizie de poziționare la 2500m..................................................................... < 10mmRaza de acțiune.........................................................................................20m- 2500mDistanta intre prisme..........................................................................................<10.0mTemperatura de operare:. de la -200C la +500C Alimentare:Autonomie cu o baterie: aprox. 6h (servo) Autonomie cu multiadaptor bat.: aprox. 18 hAutonomie cu o baterie in mod video-robot: aprox. 5h Autonomie cu o baterie in mod video-robot: aprox. 15hGreutate Instrument: .................................................................................. 5,15 KG