مقدمهای بر توتال استیشن
مهمترین کمیت های مشاهداتی نقشه برداری به منظور تعیین موقعیت عبارتند از فاصله، زاویه و اختلاف ارتفاع بین دو نقطه. در گذشته همه دستگاه های اندازه گیری کمیت های فوق با اصول اپتیکی ساخته شده و کار میکردند. اما با نگرش امروزی برای اتوماتیک کردن دستگاه ها و حذف عوامل انسانی به منظور تسریع در امور و بالابردن دقت و ساده کردن اندازهگیریها، دستگاه ها را الکترونیکی و دیجیتالی میسازند. با پیشرفت علوم الکترونیکی، تجهیزات نقشه برداری نیز چهره کاملا جدیدی پیدا کردند. نتیجه تکنولوژی جدید بیش از آن که بر اندازهگیری زاویه اثر بگذارد، بطور کامل نحوه اندازهگیری طول را دگرگون کرده است.
به لحاظ تفاوت روش اندازهگیری فاصله و زاویه، اندازهگیری مستقیم فاصله دشوارتر از دیگر پارامترهاست. از طرفی خطاهایاندازهگیری فاصله، مستقیماً در مختصات تأثیر میگذارد که نیاز به دستگاه های دقیق اندازهگیری فاصله داریم. لذا روش های مختلفی برای اندازهگیری غیرمستقیم فاصله ابداع شده است و روش طولیابهای الکترونیک و دقت و سادگی کار با آنها، جای دیگر روشهای اندازهگیری فاصله از جمله مترهای مختلف و روش غیرمستقیم را گرفته است. از طرف دیگر با ساختن دستگاه های طولیاب الکترونیکی، روش های نقشه برداری نیز تغییر کرده و برای تعیین موقعیت دقیق، پیمایشها،؛ جایگزین مثلث بندی شدهاند.
روند پیشرفت فنی تجهیزات نقشه برداری با ساخت طولیاب های الکترونیکی پایان نیافت بلکه با ساخت طولیابهای نسبتاً کوچک امکان تلفیق آنها به تئودولیتهای اپتیکی و الکترونیکی را فراهم کرده است. بعلت جمع شدن چندین دستگاه در یک دستگاه، محصول جدید را توتال استیشن نامیدند.
توتال استیشن (به انگلیسی: total station) یا TST یک دستگاه نوری است که در نقشه برداری مدرن برای برداشت جزییات، پیاده کردن دقیق عوارض بر روی زمین، نقشه برداری صنعتی، مشاهدات محل وقوع حادثه توسط اداره پلیس، و… مورد استفاده قرار می گیرد. توتال استیشن ترکیبی از تئودولیت الکترونیکی (transit)، فاصله یاب الکترونیکی(EDM) و نرم افزار قابل اجرا در یک کامپیوتر خارجی است.
TST = Total Station Theodolite
EDM = Electronic Distance Measurement
یک شخص می تواند توسط توتال استیشن زوایا و فواصل بین محل دستگاه و نقاطی که باید برداشت شوند را تعیین کند. به کمک روش مثلث بندی، زوایا و فواصل می توانند برای محاسبه مختصات موقعیت های حقیقی (X،Y،Z مسطحاتی و ارتفاعی) نقاط برداشت شده و یا موقعیت دستگاه از نقاط مشخص، در حالت مطلق مورد استفاده قرار گیرند. داده ها می توانند از توتال به کامپیوتر انتقال داده شوند و نرمافزار کاربردی، نقشه محل نقشه برداری شده را ترسیم می کند.
توتال + GPS
بعضی از توتال استیشن ها شامل GPS می شوند که این دو فناوری را ترکیب می کند تا بتواند از مزیت هر دو آنها (GPS بین نقاط برداشتی نیازی به دید مستقیم ندارد و توتال استیشن قدیمی = مشاهدات به وسیله این دستگاه در مقایسه با GPS به خصوص در محور عمودی از دقت بیشتری بر خوردار است) بهره برد و از خطا و زیان هر یک از آن ها (GPS دقت پایین در راستای عمودی و بدون قرارگیری روی نقطه دقت کمتر می شود و توتال استیشن = نیاز به دید مستقیم دارد و باید نسبت به یک نقطه مشخص یا یک خط بین دو نقطه یا نقاط بیشتر توجیه شود) بکاهد.
مکانیزم اندازهگیری
بیشتر دستگاه های توتال استیشن مدرن، توسط ابزار نوری الکترونیکی که بارکدهای دیجیتال بسیار دقیق حکاکی شده روی دیسک ها یا سیلندرهای شیشه ای چرخان در داخل دستگاه را اسکن می کنند، زوایا را اندازه گیری می کنند. با کیفیت ترین توتال استیشن ها توانایی اندازه گیری زوایا با دقت کمتر از ۰٫۵ ثانیه کمانی را دارند. توتال استیشن های ارزان با درجه ساختمانی زوایا را با دقت ۵ یا ۱۰ ثانیه کمانی اندازه گیری می کنند.
اندازه گیری فاصله با یک مایکرویو مدوله شده یا سیگنال حامل مادون قرمز بهبود یافته است، که این سیگنال به وسیله یک گسیل کننده solid-state کوچک که در قسمت نوری دستگاه قرار دارد، تولید شده و توسط شی بازتاب می شود. الگوی مدولاسیون در سیگنال بازتاب شده توسط یک کامپیوتر که در داخل توتال استیشن قرار دارد خوانده و تفسیر می شود. فاصله، به وسیله فرکانس های چندگانه گسیلی و دریافتی و همچنین با شمارش تعداد صحیح طول موج های هر فرکانس تا نقطه مورد نظر تعیین می شود.
بیشتر توتال استیشن ها از یک منشور شیشه ای به عنوان بازتاب کننده سیگنال EDM استفاده میکنند و می توانند تا چند کیلومتر را اندازه گیری کنند. اما بعضی از دستگاه ها بدون رفلکتور هستند و می توانند فاصله هر شی با رنگ روشن را تا چند صد متر به سادگی اندازه گیری کنند.
EDM توتال استیشن می تواند فواصل را با دقت 0.1 میلیمتر یا 0.001 فوت اندازه گیری کند. اما دقت بیشتر وسایل نقشه برداری زمینی یک میلیمتر یا 0.01 فوت است. بعضی از توتال استیشن های مدرن، رباتیک هستند. یعنی این امکان را به اپراتور می دهند که دستگاه را از یک فاصله به وسیله کنترل از راه دور هدایت کند. با این خصوصیت دستگاه، دیگر نیازی به شخص نگهدارنده منشور (رفلکتور) روی نقطه ای که باید برداشت شود نیست. اپراتور خود، رفلکتور را نگه می دارد و دستگاه توتال استیشن را از نقطه برداشتی کنترل می کند.
نکات مهم در قرائت با لیزر توتال استیشن
– تنظیم دما و فشار توتال استیشن و نیز یکسان شدن دمای توتال استیشن با دمای جدید
– کالیبراسیون دقیق و تشخیص هم محوری لیزر EDM
– قرائت نقاط دارای طیف رنگ روشن و تست لیزر توسط قرائت سطوح رنگی (قرمز، آبی، سبز، زرد و رنگ سفید) در فواصل مشخص، دقت نمایید که سطوح تیره را قرائت نکنید.
– استفاده از آفتاب گیر برای تلسکوب و استفاده از چتر در مناطق با نور شدید
– قرائت بالاترین نقطه از سطح مورد نظر جهت جلوگیری از انکسار نور. امواج الکترومغنایسی (نور لیزر) EDM توسط قراول روی فرستاده می شود، سپس توسط بازتابنده به دستگاه برمی گردد. واحد کنترل دستگاه پس از دریافت موج برگشتی به روش اختلاف فاز، شمردن طول موج های کامل و باقیمانده فاصله بین دو نقطه محاسبه می شود. عمده خطای EDM، خطای انکسار محیط و خود دستگاه است. خطای محیط توسط کنترل میزان نور ورودی به تلسکوب و تنظیم دما و فشار و رطوبت کاهش میابد.
– دقت EDM از دو بخش تشکیل شده: نویز یا دقت دستگاه و اثر محیط یا انکسار که بر حسب میلیمتر در کیلومتر محاسبه می شود و برای طولیابی ۵ppm است. برای هر طول ۵mm خطای ثابت و ۵mm خطا به ازای هر کیلومتر، به فرض مثال در برداشت توسط منشور به ازای ٣ کیلومتر به دقت ٢ سانتی متر خاهیم رسید.
– قرائت در شرایط جوی مناسب و نبود وزش باد
– قرائت سطوح دارای زاویه مناسب با نور لیزر توتال استیشن که نور لیزر به صورت نقطه باشد
– فوکوس چشمی توتال استیشن و قرائت دقیق نقطه
با رعایت شرایط فوق طول مناسبی را نسبت به برد لیزر دستگاه قرائت خواهید کرد زیرا برد لیزر درج شده دستگاه در شرایط آزمایشگاهی مناسب درج شده است.
تعدادی از انواع توتال استیشن ها :
