Evaluierung des Leica TS30 Präzisionstachymeters für statische und kinematische Aufgabenstellungen

Abstract

Totalstationen werden nicht nur im Bereich der klassischen Vermessung eingesetzt. Vielmehr sind es mittlerweile Allround-Geräte für verschiedene Vermessungsbereiche. Ein Gebiet in denene Totalstationen eingesetzt werden ist die Beobachtung von kinematischen Trajektorien. In diesem Fall treten hohe Qualitätsansprüche an das Messsystem.<br />Da ein bewegtes Objekt in nur einer Fernrohrlage beobachtet wird, kann der systematische Fehleranteil nicht elliminiert werden.<br />Für eine Beobachtung eines schnell bewegenden Objektes muss die Totalstation einige Merkmale aufweisen. Es wird eine schnelle Motorisierung benötigt, um eine hohe Beobachtungsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Weiters ist eine flotte Distanz- und Winkelmessung vorteilhaft. Um den kinematischen Positionsfehler klein zu halten, ist einerseits eine schnelle Datenrate und andererseits eine gute Sensorsynchronisation notwendig.<br />In dieser Arbeit wird das Messsystem des Leica TS30 näher untersucht und mit anderen Vermessungsgeräten, wie zum Beispiel dem TPS1201 von Leica, dem S8 von Trimble, etc. verglichen. Einerseits werden kinematische Objektbeobachtungen untersucht, andererseits werden statische ATR-Genauigkeiten verglichen.<br />Der erste Teil behandelt die Aspekte einer bewegten Trajektorie, wie die Messrate, Sensorsynchronisation und die kinematische Positionsgenauigkeit. Die Untersuchungen erfolgen mit dem TS30 im Vergleich mit dem TPS1201 von Leica und dem S8 von Trimble.<br />Es werden drei unterschiedliche Tests durchgeführt. Im Ersten wird die Messrate mit den Herstellerangaben überprüft. Es stellt sich auch die Frage, ob es einen Unterschied gibt, wenn die Messdaten intern auf eine Speicherkarte oder extern am PC abgespeichert werden? Ein zweiter Test soll feststellen, ob die Sensoren im kinematischen Modus ausreichend gut synchronisiert sind und wie groß der kinematische Positionierungsfehler zu erwarten ist. Anschließend werden noch Genauigkeitsuntersuchungen durchgeführt. Hier wird überprüft, ob es Genauigkeitsunterschiede im kinematischen Messmodus bei unterschiedlichen Messraten gibt. Weiters werden die Unterschiede zwischen den verschiedenen kinematischen Messmodi (Tracking und Synchrotrack von Leica und Continuous Topo von Trimble) herausgearbeitet.<br />Der zweiten Teil der Arbeit beschränkt sich auf statische Genauigkeitsuntersuchungen. Das Messsystem des TS30 wird auf die Genauigkeit der Automatischen Zielerkennung geprüft und mit Konkurrenzprodukten, wie der TCA2003 von Leica oder der IS205 von Topcon verglichen.<br />

Total stations are not only used in the field of classical surveying. They have in the mean time become "`all round devices"' for use in different measurement areas. One of the fields where total stations are used is in the observation of kinematic trajectories. In this case there is a high accuracy requirement from the measurement system. Since a moving target is only observed through the telescope, it is not possible to eliminate the systematic errors.<br />For the observation of a rapidly moving target, the total station requires some specific characteristics. This includes fast motorisation which is needed to produce a fast observation speed. Further, a rapid distance and angle measurement is advantageous. To keep the kinematic position error minimal, a fast data rate and good sensor synchronisation is required.<br />With this thesis, the measuring system of the Leica TS30 total station is examined in detail and compared to other instruments such as the Leica TPS1201, Trimble S8, etc.. A comparison is made of kinematic observations as well as static Automatic Target Recognition (ATR) accuracy.<br />The first part of the thesis considers the aspects of a moving trajectory, including the measuring rate, sensor synchronisation and kinematic positioning accuracy. These investigations were made with the TS30 in comparison to the TPS1201 and S8 instruments. To determine the moving trajectory aspects, three test were performed. Firstly, the measuring rate is compared to that of the manufacturer's specifications. This comparison included examining the difference in measurement rate when the data is stored on an internal memory card or externally on a PC. The second test should determine if the sensors are sufficiently synchronised when in kinematic mode and how large a kinematic positioning error can be expected. The third test involves accuracy investigations. Included is whether accuracy differences occur at various measuring rates while in kinematic mode. In addition, the differences are calculated between the various kinematic measuring modes (Tracking and Synchrotrack by Leica Geosystems and Continuous Topo by Trimble). The second part focuses on static accuracy investigations. The measuring system of the TS30 is examined in terms of the accuracy of the ATR and compared with the Leica TCA2003 and the Topcon IS205.<br />