Bereik
TopCon DL-502
Ja
1.0 mm
0.6 mm
100 m
TopCon AT-B2
Nee
0.7 mm
nvt
nvt
Leica NA2
Nee
0.7 mm
nvt
nvt
Leica LS10
Ja
1.0 mm
0.2 mm
110 m
Trimble DiNi
Ja
1.5 mm
0.3 mm
100 m
2.4.1.1 Foutenbronnen bij waterpassing
Grove fouten die voorkomen bij waterpassing zijn onder andere het verkeerd aflezen van de hoogte op de baak en een slechte opstelling van het waterpasinstrument.
10
Systematische fouten specifiek van toepassing op een waterpassing zijn bijvoorbeeld de kromming van de aarde of afbuiging van het licht. Beide fouten vallen weg wegens de toepassing van een doorgaande waterpassing als er gemeten wordt met ongeveer dezelfde afstand tussen de baak en het waterpasinstrument (Vannitsen & Moors, 2016).
Tot slot zijn er toevallige fouten, enkele voorbeelden zijn (Vannitsen & Moors, 2016):
- Verzakkingen of verplaatsen van meettoestel door trillingen ten gevolge van voorbijrijdend verkeer, wind, zachte ondergrond, etc.
- het niet verticaal houden van de baak tijdens de aflezing;
- een parallaxfout: is een aflezing op de baak wanneer het vizier niet scherp is gesteld; - fouten te wijten aan een verplaatsing van de baak bij het omdraaien van de baak.
2.4.2 Totaalstation
Een totaalstation is een hoekmeetapparaat, ook wel theodoliet genoemd, met een geïntegreerde elektronische afstandsmeeteenheid (EDM). De integratie biedt de mogelijkheid om zowel horizontale hoeken, verticale hoeken als schuine afstanden te meten met hetzelfde apparaat (Walker & Awange, 2018).
Het totaalstation bestaat uit een telescoop die beweegbaar is gemonteerd binnen twee loodrechte assen, de horizontale en de verticale as. Wanneer de telescoop op een gewenst object is gericht, kan de hoek van elk van deze assen met een grote precisie worden gemeten, meestal op de schaal van boogseconden. Daarnaast wordt met behulp van een elektron-optische afstandmeter (EDM) de afstand gemeten tussen het totaalstation en het object (Coaker, 2009).
Zoals afgebeeld op Figuur 5 wordt de horizontale hoek (DIR) verkregen door een rotatie rond de eerste as. De gemeten hoek is de hoek tussen de ingestelde oriëntatie en de positie van het object. De verticale hoeken worden gemeten ten opzichte van het horizontale vlak of de zenith. Hierbij wordt het zenith beschouwd als het punt recht boven het totaalstation. De afstand wordt bepaald met het geïntegreerde EDM-systeem. De Electronic Distance Measurement (EDM) is een methode om de afstand tussen het meettoestel en een punt te bepalen met behulp van elektromagnetische golven (Walker & Awange, 2018).
Figuur 5: Basisprincipe totaalstation (Walker & Awange, 2018)
De EDM-methode maakt verder een onderscheid tussen een time of flight (TOF) meting en een fasemeting. Bij een time of flight meting, ook wel pulsmeting genoemd, wordt een elektromagnetische golf uitgezonden naar een object waar deze vervolgens parallel wordt weerkaatst om tot slot terug ontvangen te worden door de ontvanger van het totaalstation. De afstand tussen het totaalstation en het object wordt vervolgens bepaald aan de hand van de snelheid van de elektromagnetische golf en het tijdsverschil tussen de uitgezonden en ontvangen golf. Deze berekening geldt voor een heen- en
teruggaande golf, waardoor de afstand moet gehalveerd worden (Reda & Bedada, 2012). Een tweede methode om de afstand te bepalen is de fasemeting, hierbij wordt gebruik gemaakt van het faseverschil tussen de uitgezonden en ontvangen elektromagnetische golf voor het bepalen van de afstand tussen het totaalstation en het object. Na het bepalen van de fasehoek wordt de afstand berekend met behulp van de golflengte, de fasehoek en het aantal volledige golflengtes. Ook bij deze methode moet de berekende afstand gehalveerd worden omwille van de heen- en teruggaande golf (Reda & Bedada, 2012). Alleen fracties van een volledige cyclus (golflengte) kunnen gemeten worden, er blijft dus een onbekende factor die staat voor het geheel aantal cycli (de dubbelzinnigheid) tussen het instrument en de reflector. Het gemeten faseverschil wordt opgeteld bij het aantal volledige cycli om vervolgens de two-way time-of-flight te bepalen, om vervolgens de afstand te berekenen (Walker & Awange, 2018).
Beide methodes hebben hun voor- en nadelen, zo zal een pulsmeting een groter bereik hebben dan een fasemeting, maar is beperkt op korte afstanden omwille van de beperkingen van het aanwezig klokmechanisme en de laserspot grootte. Een pulsmeting behaald de hoogste nauwkeurigheid op de afstand omwille van de smalle laserspot, maar is zoals hierboven is vermeld beperkt in afstand (Reda & Bedada, 2012).
In veel totaalstations zijn beide manieren van elektronische afstandsmeting ingebouwd. Indien gemeten wordt naar een prisma voert het toestel een faseverschil gebaseerde meting uit en bij een reflectorloze meting wordt de gepulseerde laser gebruikt voor de meting (Walker & Awange, 2018).
Naast de gebruikte meetmethode worden totaalstations onderverdeeld aan de hand van het gebruikscomfort. Hierbij wordt een onderscheid gemaakt tussen handmatige en robotic totaalstations. Bij een handmatig totaalstations zijn twee personen nodig om opmetingen te verrichten met een reflector, waarbij één persoon het meettoestel zal bedienen en richten op de reflector terwijl de andere persoon de reflector (bv. valstok met prisma) vasthoudt. Een robotic totaalstation daarentegen wordt bediend door één persoon en maakt gebruik van een automatisch volgsysteem. Het volgsysteem maakt het mogelijk om een prisma te volgen wanneer deze verandert van positie. Verder is een robotic totaalstation van op afstand bedienbaar.
Vooraleer wordt overgegaan naar de foutenbronnen op de metingen met een totaalstation, wordt in Tabel 3 een overzicht gegeven van enkele totaalstations die vaak gebruikt worden in de praktijk. Een eerste bemerking die gemaakt kan worden, is dat slechts aan kleine spreiding aanwezig is op de nauwkeurigheid van de afstand tussen de meettoestellen. Daarnaast is wel een grote spreiding aanwezig op het bereik van de verschillende toestellen. Tot slot wordt in de laatste kolom de fout op de hoek weergegeven. De reden waarop deze kolom verschillende waardes bevat per totaalstation is te wijten aan het feit dat eenzelfde meettoestel kan verkregen worden met een verschillende hoeknauwkeurigheid.
Tabel 3: Specificaties van verschillende totaalstations