Totalstation – Wikipedia
Elektrooptisches Instrument für Vermessung und Hochbau
EIN Totalstation ((TS) oder Totalstation Theodolit ((TST) ist ein elektronisches / optisches Instrument zur Vermessung und zum Hochbau. Es handelt sich um einen elektronischen Transit-Theodolit, der in die elektronische Entfernungsmessung (EDM) integriert ist, um sowohl vertikale als auch horizontale Winkel und die Neigungsentfernung vom Instrument zu einem bestimmten Punkt zu messen, und einen Bordcomputer, um Daten zu sammeln und Triangulationsberechnungen durchzuführen.[1]
Mit Roboter- oder motorisierten Totalstationen kann der Bediener das Instrument aus der Ferne per Fernbedienung steuern. Dadurch ist kein Assistent mehr erforderlich, da der Bediener den Retroreflektor hält und die Totalstation vom beobachteten Punkt aus steuert. Diese motorisierten Totalstationen können auch in automatisierten Setups verwendet werden, die als AMTS (Automated Motorized Total Station) bezeichnet werden.
Funktion[edit]
Winkelmessung[edit]
Die meisten Totalstationsinstrumente messen Winkel durch elektrooptisches Scannen extrem präziser digitaler Barcodes, die auf rotierenden Glaszylindern oder -scheiben im Instrument geätzt sind. Totalstationen von bester Qualität können Winkel bis 0,5 Bogensekunden messen. Preiswerte Totalstationen mit “Bauqualität” können im Allgemeinen Winkel von 5 oder 10 Bogensekunden messen.
Entfernungsmessung[edit]
Die Entfernungsmessung erfolgt mit einem modulierten Infrarotträgersignal, das von einem kleinen Festkörperemitter im Strahlengang des Instruments erzeugt und von einem Prismenreflektor oder dem zu untersuchenden Objekt reflektiert wird. Das Modulationsmuster im Rücksignal wird vom Computer in der Totalstation gelesen und interpretiert. Die Entfernung wird bestimmt, indem mehrere Frequenzen gesendet und empfangen werden und die ganzzahlige Anzahl von Wellenlängen zum Ziel für jede Frequenz bestimmt wird. Die meisten Totalstationen verwenden speziell für das EDM-Signal gebaute Glasprismenreflektoren (Vermessungsreflektoren). Eine typische Totalstation kann Entfernungen von bis zu 1.500 Metern mit einer Genauigkeit von etwa 1,5 Millimetern ± 2 ppm messen.[2]
Reflektorlose Totalstationen können Entfernungen zu jedem Objekt messen, dessen Farbe einigermaßen hell ist, bis zu einigen hundert Metern.
Koordinatenmessung[edit]
Die Koordinaten eines unbekannten Punktes relativ zu einer bekannten Koordinate können unter Verwendung der Totalstation bestimmt werden, solange eine direkte Sichtlinie zwischen den beiden Punkten hergestellt werden kann. Winkel und Entfernungen werden von der Totalstation zu den zu vermessenden Punkten gemessen, und die Koordinaten (X, Y und Z; oder Ost, Nord und Höhe) der vermessenen Punkte relativ zur Position der Gesamtstation werden unter Verwendung von Trigonometrie und Triangulation berechnet.
Um einen absoluten Standort zu bestimmen, erfordert eine Totalstation Sichtlinienbeobachtungen und kann über einem bekannten Punkt oder mit Sichtlinie zu 2 oder mehr Punkten mit bekanntem Standort eingerichtet werden, was als freie Stationierung bezeichnet wird.[3][4]
Aus diesem Grund verfügen einige Totalstationen auch über einen Empfänger des Global Navigation Satellite System und benötigen keine direkte Sichtlinie, um die Koordinaten zu bestimmen. GNSS-Messungen können jedoch längere Belegungsperioden erfordern und bieten eine relativ schlechte Genauigkeit in der vertikalen Achse.[3]
Datenverarbeitung[edit]
Einige Modelle verfügen über einen internen elektronischen Datenspeicher zur Aufzeichnung der gemessenen Entfernung, des horizontalen Winkels und des gemessenen vertikalen Winkels, während andere Modelle diese Messungen in einen externen Datensammler wie einen Handheld-Computer schreiben können.
Wenn Daten von einer Totalstation auf einen Computer heruntergeladen werden, kann die Anwendungssoftware verwendet werden, um Ergebnisse zu berechnen und eine Karte des untersuchten Gebiets zu erstellen. Die neueste Generation von Totalstationen kann die Karte auch unmittelbar nach dem Messen der Punkte auf dem Touchscreen des Instruments anzeigen.
Anwendungen[edit]
Totalstationen werden hauptsächlich von Landvermessern und Bauingenieuren verwendet, um entweder Merkmale wie bei der topografischen Vermessung aufzuzeichnen oder Merkmale (wie Straßen, Häuser oder Grenzen) festzulegen. Sie werden auch von Archäologen zur Aufzeichnung von Ausgrabungen und von Polizisten, Ermittlern von Tatorten, Rekonstrukteuren privater Unfälle und Versicherungsunternehmen zur Messung von Szenen verwendet.
Bergbau[edit]
Totalstationen sind das primäre Vermessungsinstrument für die Bergbauvermessung.
Eine Totalstation wird verwendet, um die absolute Position der Tunnelwände, -decken (-rückseiten) und -böden aufzuzeichnen, während die Verwehungen einer unterirdischen Mine angetrieben werden. Die aufgezeichneten Daten werden dann in ein CAD-Programm heruntergeladen und mit dem entworfenen Layout des Tunnels verglichen.
Der Umfrageteilnehmer installiert in regelmäßigen Abständen Kontrollstationen. Hierbei handelt es sich um kleine Stahlstopfen, die paarweise in in Wände oder in die Rückseite gebohrte Löcher eingebaut werden. Bei Wandstationen werden zwei Stopfen in gegenüberliegenden Wänden installiert, die eine Linie senkrecht zur Drift bilden. Bei hinteren Stationen sind zwei Stecker auf der Rückseite installiert, die eine Linie parallel zur Drift bilden.
Ein Satz von Steckern kann verwendet werden, um die in einer Drift oder einem Tunnel eingerichtete Totalstation zu lokalisieren, indem Messungen an den Steckern durch Kreuzung und Resektion verarbeitet werden.
Mechanische und elektrische Konstruktion[edit]
Totalstationen sind für die meisten Konstruktionsformen zum höchsten Standard geworden.[according to whom?]
Sie werden am häufigsten in der X- und Y-Achse verwendet, um die Orte der Durchdringungen aus den unterirdischen Versorgungsleitungen in das Fundament zwischen den Etagen eines Bauwerks sowie die Durchdringungen der Dächer festzulegen.
Da sich immer mehr gewerbliche und industrielle Bauarbeiten auf die Modellierung von Gebäudeinformationen (BIM) konzentrieren, sind die Koordinaten für nahezu alle Rohr-, Leitungs-, Kanal- und Aufhängungsunterstützungen mit digitaler Präzision verfügbar.[clarification needed] Durch die Anwendung der Kommunikation eines virtuellen Modells auf eine konkrete Konstruktion werden möglicherweise die Arbeitskosten für das Bewegen schlecht gemessener Systeme sowie der Zeitaufwand für das Auslegen dieser Systeme während eines laufenden Bauvorhabens eliminiert.[citation needed]
Meteorologie[edit]
Meteorologen verwenden auch Totalstationen, um Wetterballons zur Bestimmung der Winde in der oberen Ebene zu verfolgen. Wenn die durchschnittliche Aufstiegsrate des Wetterballons bekannt ist oder angenommen wird, wird die Änderung der Azimut- und Höhenwerte, die von der Totalstation bereitgestellt werden, wenn sie den Wetterballon über die Zeit verfolgt, verwendet, um die Windgeschwindigkeit und -richtung in verschiedenen Höhen zu berechnen. Zusätzlich wird die Totalstation verwendet, um Deckenballons zu verfolgen, um die Höhe der Wolkenschichten zu bestimmen. Solche Winddaten der oberen Ebene werden häufig für Flugwettervorhersagen und Raketenstarts verwendet.
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