Stazione Totale

Cos'è e a cosa serve


Lo strumento Stazione Totale è un'evoluzione del Teodolite. Il teodolite è uno strumento ottico a cannocchiale per la misurazione degli angoli azimutali (cioè contenuti in un piano orizzontale) e zenitali (cioè contenuti in un piano verticale), usato per rilievi geodetici e topografici.


Descrizione

Il teodolite è costituito essenzialmente da una base, un'alidada e da un cerchio graduato orizzontale ed uno verticale. La base è dotata di una livella e di viti per regolare la verticalità dell'asse principale dello strumento. L'alidada è montata sulla base in modo da poter ruotare attorno all'asse verticale ed a sua volta è munita di un cannocchiale che ruota su un asse orizzontale. I cerchi graduati orizzontale e verticale sono solidali rispettivamente al basamento o all'alidada e all'asse di rotazione del cannocchiale. Le condizioni per cui il teodolite si dice rettificato sono: assi a due a due ortogonali tra loro; assi che si intersecano in un unico punto, detto centro strumentale. Inoltre, prima di effettuare le misure, è necessario centrare la bolla della livella, cioè far sì che la tangente centrale della livella, (una fiala di vetro a forma di calotta sferica o a forma toroidale riempita parzialmente di liquido, in modo da formare nella parte alta una bolla d'aria) sia parallela alla retta di appoggio. Questo permette di ottenere la precisione necessaria nelle misure topografiche. Le misurazioni azimutali sono fatte sul cerchio orizzontale mentre quelle zenitali sono effettuate su quello verticale. Per ottenere una maggiore precisione le letture sono ripetute su zone diverse del cerchio azimutale (regolabile mediante una vite) ed assumendo come valore la media di queste calcolata mediante la regola di Bessel. Si differenzia sostanzialmente dal tacheometro, che misura anche le distanze, per la maggiore precisione delle misure angolari: un teodolite può apprezzare normalmente da uno a cinque secondi centesimali, un tacheometro inizia ad apprezzare mediamente dai venti secondi centesimali in su. Attualmente sono stati quasi completamente sostituiti da Total Station, o stazione totale, che in pratica è un teodolite con un distanziometro accoppiato quasi sempre coassialmente (cioè il punto in cui viene effettuata la misura angolare è anche il punto in cui viene rilevata la distanza); lo stesso distanziometro può essere del tipo tradizionale, e cioè ha bisogno del prisma riflettente per effettuare la misura distanziometrica, oppure del tipo laser, che rileva la distanza senza l'ausilio del prisma, molto utile in caso di punti inaccessibili. Le stazioni totali sono spesso dotate di un piccolo computer in grado di memorizzare automaticamente la lettura degli angoli orizzontale e zenitale, oltre che la distanza, di ciascun punto, e riversare il tutto direttamente su un computer fisso attraverso un semplice programma di database.


Regola di Bessel

Per misurare gli angoli azimutali con il teodolite si deve eseguire la prima lettura con il cerchio verticale a sinistra (prima posizione d'uso) e la seconda con cerchio verticale a destra (seconda posizione d'uso). Si ottengono così le due letture coniugate. Per ottenere la lettura corretta, cioè priva di errori di eccentricità e di orizzontalità e ortogonalità, si calcola la media delle letture coniugate.


Errori nelle Misurazioni

Possono essere compiuti errori a causa di imprecisioni dello strumento, particolari condizioni ambientali e sbagli dell'operatore. Le misurazioni effettuate sono corrette soltanto se lo strumento è rettificato. Le condizioni di rettifica sono: l'asse generale (principale) deve essere perfettamente verticale; l'asse di rotazione del cannocchiale deve essere orizzontale; l'asse di collimazione deve essere perpendicolare all'asse di rotazione del cannocchiale; i due cerchi (orizzontale o azimutale, e verticale o zenitale) devono essere ortogonali (perpendicolari) ai loro rispettivi assi; intersezione dei tre assi nel centro strumentale; la graduazione dei cerchi deve essere altamente precisa. Anche se lo strumento è rettificato, possono esserci errori residui: errore residuo di verticalità, di inclinazione, di ortogonalità. Possono esserci anche errori nella costruzione dello strumento: eccentricità dell'alidada; eccentricità dell'asse di collimazione; errore di graduazione dei cerchi; imperfetta graduazione dei due cerchi.


Stazione Totale

Le nuove tecnologie hanno portato all'evoluzione del teodolite infatti ad oggi la stazione totale è lo strumento comunemente utilizzato per il rilievo indiretto. Consente di misurare angoli e distanze di una serie di punti e di determinarne la collocazione spaziale rispetto a un sistema di coordinate predefinito. La stazione totale è uno strumento computerizzato che oltre ad assolvere la classica funzione di teodolite (cioè misuratore di angoli orizzontali e verticali) unisce un elettrodistanziometro (EDM), cioè un ricetrasmettitore di raggi infrarossi. Esso valuta la distanza tra due punti misurando la differenza di fase tra un'onda sinusoidale emessa e ricevuta (EDM a differenza di fase) oppure il tempo impiegato dall'onda emessa dallo strumento per eseguire il percorso (EDM a impulsi). L'EDM invia un segnale modulato a dei particolari prismi ottici a 45º (posizionati su appositi sostegni nei punti da rilevare) che li riflettono verso l'unità base. Quest'ultima è dotata di un fasometro il quale calcola indirettamente la distanza inclinata per via di successive approssimazioni. In genere al fasometro è accoppiato un computer il quale può fornire la distanza in piano previo inserimento dell'angolo verticale. La stazione totale a differenza del GPS è uno strumento autonomo che non necessita della presenza di satelliti (ma risente delle condizioni atmosferiche come umidità e temperatura, che influiscono sull'indice di rifrazione aumentando l'errore medio), inoltre alcuni modelli sono in grado di mettersi automaticamente in posizione corretta senza l'intervento dell'operatore grazie al PC integrato


Il GPS nelle applicazioni topografiche

Il GPS viene utilizzato anche frequentemente per scopi topografici/cartografici. In genere, per le applicazioni topografiche, dove le precisioni richieste sono di tipo centimetrico, non si utilizzano le normali tecniche di rilievo GPS utilizzate per la navigazione. La tecnica più diffusa è quella della misura in differenziale. Essendo la differenza tra il valore delle reali coordinate del punto e quelle rilevate dallo strumento GPS, variabili nel tempo ma costanti a livello locale, è possibile operare con due strumenti in contemporanea. Uno, il master, verrà localizzato su un punto noto nei pressi del punto da rilevare. L'altro, il rover, effettuerà il rilievo. Avendo, attraverso il master, la registrazione dell'errore locale, istante per istante, le letture del rover verranno corrette attraverso queste ottenendo precisioni fino a 2 ppm, ovvero 1 millimetro su un chilometro.


Descrizione tratta da Wikipedia

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