Relevés à l aide d une station totale

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1 Relevés à l aide d une station totale 1. INTRODUCTION Une station totale aussi appelé tachéomètre électronique est un théodolite électronique qui mesure les angles et les distances en utilisant un faisceau laser de précision. Une station est aussi équipé de mémoires utiles pour exécuter des programmes, pour enregistrer les mesures, lescoordonnéesetdespointsetdeslignes.elleabesoind unréflecteurpourmesurerlesdistances. Les stations totales remplacent les anciens théodolites ou niveaux optiques. Une station totalepeutprendreunelectureenmoinsde5secondesetmesurerunedistancedeprèsde3km alors qu avec un niveau optique, une lecture peut facilement prendre plus d une minute(encore pluspourlesétudiants)etladistancelimitéeàmoinsde150m. Les relevés de terrain et de sites sont une dimension importante du travail d un ingénieur car ils sont la base de tout travail. Ce document explique l utilisation du tachéomètre électronique dans un contexte de relevés de terrain. Fondamentalement, un tachéomètre électronique est utilisé selon les mêmes principes utilisés pour un niveau optique ou une théodolite optique. Par contre, le tachéomètre offre une plus grande flexibilité et versatilité qu un niveau optique car il contient des programmes qui lui permettent d effectuer plusieurs calculs et/ou transformations des données pour vous. De plus, il conserve les données en mémoire. Un tachéomètre électronique est l équivalent d un théodolite où les mesures sont effectuées électroniquement, affichées sur un écran à cristaux liquides et sauvegardées dans une mémoire interne. Le tachéomètre mesure l angle horizontal de la lunette sur le plateau par rapport à une ligne de référence et l angle vertical de la lunette par rapport au plan horizontal. Il mesure aussi et c est sa principale qualité, la distance entre un prisme de réflexion et l axe verticale de la lunetteaumoyend unrayonlaserenmesurantletempsdeparcoursdurayon.unutilisantla trigonométrie, le tachéomètre peut convertir ces données en coordonnées cartésiennes (X, Y, Z) ou en coordonnées cylindriques(angle, distance, élévation).

2 2 RELEVÉS À L AIDE D UNE STATION TOTALE 2. DESCRIPTION DU TACHÉOMÈTRE LEICA TC805 ET TS Description générale Les tachéomètres électroniques mis à votre disposition sont des LEICA modèle TC805(figure 1.1) et TS06. Ils sont configurés pour utiliser un prisme standard et affiche les résultats en utilisant les mesures métriques. Étant des appareils électroniques, ils doivent être manipulés avec délicatesse ils doivent être déplacés dans leur boîtier (jamais sur un trépied). Ces modèles mesurent les angles avec une précision de 5. La figure 1.2 présente les principales composante du tachéomètre Leica de la série TC800. Le TS06 est la nouvelle génération qui remplace letc805etilesttrèssemblableautc805. Figure 1.1 Apparence des Tachéomètres Leica modèle de la série TC Le clavier et l écran Lafigure1.3présentel écranetleclavier.leclavierestdiviséenquatregroupesdetouches: touchesdefonctionsassignées(3) touchesalphanumériques(4) touchedenavigation(5) deuxtouchesfixes touchesdefonctionscontextuelles(6) Touches de fonctions assignées Les touches de fonctions assignées sont[user],[fnc](fonction),[menu] et[page] pour le modèle TC805 et[page],[fnc](fonction),[user1] et[user2],. Les touches[user] sont programmables. Pour le modèle TC805, nous avons assigné la fonction«nivelle» à la touche [USER] et pour le modèle TS06, nous avons assigné la fonction «Nivelle» à latouche [USER1] et la fonction[menu] à la touche[user2]. Elles pourraient être assignées à d au-

3 DESCRIPTIONDUTACHÉOMÈTRELEICATC805ETTS06 3 Figure 1.2 Les principales composantes du tachéomètre Leica de la série TC800. Figure 1.3 Écran et clavier du Tachéomètre. tres fonctions. La touche[fnc] permet d accéder rapidement aux fonctions de support aux mesures. La touche ou fonction[menu] permet d accéder aux programmes, paramétrages de l appareil, gestionnaire de données, ajustements, paramètres de communication, information système et transfert de données. La touche[page] permet d afficher la page suivante si la fenêtre contient plusieurs pages; elle fonctionne de façon circulaire, la page suivant la dernière page est la première page. Touches alphanumériques Les touches alphanumériques permettant d entrer des valeurs numériques ou alphanumériques selon le cas. Chaque touche permet d entrer un chiffre ou une des trois lettres qui sont associées àlatouche.enappuyantrapidementsurunetouche,ilestpossibledepasserd uncaractèreà l autre. En appuyant rapidement sur la touche[1], vous affichez à tour de rôle les caractère 1->A->B->C->1...Danscertainesapplicationscommeladéfinitionduprojet,ilfautchoisir le mode numérique ou alpha par une des touches contextuelles avant de procéder.

4 4 RELEVÉS À L AIDE D UNE STATION TOTALE La touche de navigation La touche de navigation fonctionne comme les quatre flèches sur un clavier d ordinateur et elle permetdenaviguerentrelespagesd écranoudevaleursselonleprogrammeoulafonction choisie.enmodeéditiondelaligneactive,pressezàgaucheouàdroitesurlatouchedenavigation déplace le curseur sur la chaîne de caractère, pressez vers le bas pour effacer le caractère sélectionné et pressez vers le haut permet d insérer un nouveau caractère. Deux touches fixes. Desdeuxtouchesfixes[ESC]et[Return](toucherouge)sontsituéesaubasàdroite.Latouche [ESC] permet de revenir au niveau précédent sans sauvegarde et la touche[return] signale la findel entréedesvaleursdanslaligneactiveetdelapriseencomptedecelles-ciparlastation comme sur un ordinateur. Touches de fonctions contextuelles. Les touches contextuelles[f1] à[f4] activent le programme correspondant affiché au bas de l écran. L écran L écran(figure 1.4) est divisé en trois zones. La zone de symboles est située verticalement sur la droite de l écran. La zone de programmes associés aux touches de fonctions contextuelles est situéeaubasdel écran.lazonededonnéesoccupelerestedel écranetaffichelesdonnéesde circonstance. Cette zone inclue généralement une ligne active permettant d entrer de l information(alphanumérique). Figure 1.4 Un écran typique. 3. INSTALLATION DU TRÉPIED ET DU TACHÉOMÈTRE 3.1Miseenplacedutrépied La première opération est l installation du trépied. Le trépied s installe comme pour un niveau optique ou un théodolite. Les vis des jambes sont desserrées pour permettre leur allongement et amener le plateau à la hauteur désirée. Pour assurer une bonne stabilité, les jambes doivent être

5 INSTALLATION DU TRÉPIED ET DU TACHÉOMÈTRE 5 enfoncés en appliquant une force dans la direction des jambes. Le trépied est positionné audessusdurepèreausolenlecentrantlemieuxpossibleetenajustantleplateauleplushorizontalement possible. 3.2 Mise en station du tachéomètre Letachéomètreestinstallésurleplateauaumoyendelavissousleplateaucommepourun niveau. Le tachéomètre est mis au niveau en centrant approximativement la nivelle sphérique (figure 1.5) au moyen des vis calantes. Figure 1.5 Localisation de la nivelle sphérique. Le tachéomètre est mis sous tension. Le plomb laser et la nivelle électronique sont activés automatiquement lorsque le modèle TS06 est mis sous tension et en pressant la touche[user] pour le modèle TC805. Sur le modèle TS06, la nivelle électronique peut aussi être activée en pressant la touche[user1]. Sileplomblasernepointeplussurlerepèreausol,déplacezl embasesurlaplateaujusqu àce qu il pointe correctement. Si ce n est pas suffisant, vous devez déplacer les jambes du trépied pourcentrerleplomblasersurlerepèreausol.vousdevezalorsrefaireunemiseauniveau approximative avec la nivelle sphérique. Lamiseauniveaufineesteffectuéeenutilisantlanivelleélectroniqueetlesviscalantesen utilisant les instructions sur l écran jusqu à ce que les flèches soient remplacées par les repères de contrôle et que la nivelle électronique est centrée. Figure 1.6 Mise au niveau en utilisant la nivelle électronique. Lorsque le tout est complété, quittez la fonction«nivelle/plomb laser» en pressant la touche OK[F4].LemodèleTC805basculealorsdanslemodedemesurealorsquelemodèleTS02 bascule dans le mode MENU.

6 6 RELEVÉS À L AIDE D UNE STATION TOTALE 4. CONFIGURATION Avant de débuter les relevés, la station doit connaître sa localisation, son élévation (hi), la direction de l angle de référence et le nom du projet auxquelles les relevés sont associés. La station a besoin de connaître ses coordonnées et une orientation pour définir les autres points. Trois cas peuvent se présenter et ils nécessitent des approches différentes: 1. station virtuelle(programme Lever ); 2. station sur un point connu((programme Lever ); 3. station sur un nouveau point dans un environnement de points connus(programme Station Libre ). Les deux programmes Lever et Station Libre sont accessibles via les touches MENU->Programmes. 4.1 Définition du projet Lorsquequ unnouveauprojetestdébuté,ilestnécessairedeledéfinir.siunprojetn estpas défini, l appareil assigne toutes les mesures au dernier projet ou au projet DEFAULT si aucun projet n a été défini. Lechoixd unprojets effectueenaccédantàlafonction JOB [F1]dansl unoul autredes programmes Lever et Station Libre. À cette étape, vous pouvez choisir le dernier projet (affiché par défaut), un projet existant en parcourant la liste des projets disponibles à l aide de la touche de navigation ou en définissant un nouveau projet à l aide de la fonction NOUV (touche[f1]). Pour un nouveau projet, l écran permet d entrer un nouveau nom dans la ligne active en mode édition et en utilisant les fonctions contextuelles appropriées. Lorsque définie, pressez[return]. Vous pouvez aussi définir un opérateur et des remarques. Lorsque les informations du projet sont entrées, vous confirmez le tout avec la fonction OK [F4]. Lechoixduprojetestensuiteconfirméaveclafonction OK [F4]etleprogrammeretourneau programme Lever ou Station Libre. 4.2 Coordonnées et orientation d une station virtuelle Le cas d une station virtuelle se présente lorsque vous devez relever un nouveau site où aucun repère de nivellement n est connu. La station est alors installé sur un point virtuel, un point dont les coordonnées sont inconnues et que vous ne pouvez relier la station à aucun autre point. Coordonnées de la station La définition des coordonnées de la station s effectue en sélectionnant la fonction Station [F2] du programme Lever. Vous définissez un point(avec une identification) avec les coordonnéesdevotrechoixenutilisantlafonction XYZ [F3]. Vousconfirmezletout avecla fonction OK [F4].

7 CONFIGURATION 7 Le programme vous demande par la suite la hauteur de l instrument(hi) par rapport au point. Cette valeur peut être déterminée facilement à l aide d un ruban à mesurer en mesurant la hauteurentrelecentredelalunetteetlepoint.vousconfirmezletoutaveclafonction OK [F4]et le programme retourne au programme Lever. Orientation La station a aussi besoin de connaître sa ligne d azimut. Elle est définie par la fonction Orientation [F3] du programme Lever. Dans le cas d une station virtuelle, l orientation est aussi virtuelle en choisissant la fonction contextuelle Orientation Hz [F1]. Vous pouvez entrer l angle d orientation que vous désirez ou choisir un angle zéro avec la fonction Hz=0 [F3]. Vousdevezdéfinirlahauteurduréflecteur(hr).Vousdevezviserunpointsurcettelignede référence, point que vous définissez par un nom, et activez la mesure avec la fonction ALL [F1] pour mesurer et enregistrer les coordonnées du nouveau point et calculer l orientation. Si seule l orientation est nécessaire, activez la fonction REC. Le programme retourne au programme Lever et vous êtes prêt à procéder aux relevés en activant la fonction Démarrer [F4]. 4.3 Coordonnées et orientation d une station sur un point connu Cette situation se rencontre principalement lorsque vous effectuez des relevés sur un cheminement avec transfert de station, visées avant et visées arrière ou lorsque vous démarrez ou continuez un projet sur un point connu avec au moins un autre point accessible. Coordonnées de la station La définition des coordonnées de la station s effectue en sélectionnant la fonction Station [F2] du programme Lever. En installant la station sur un point connu, vous pouvez récupérer les coordonnées de ce point par la fonction CHERCH [F1] ou LISTE [F2]. Lorsque l écran s affiche, sélectionnez le nom du point et la station récupérera les coordonnées de ce point et les assignera à la station. Vous confirmez le choix avec la fonction OK [F4] Si vous connaissez les coordonnées du point mais qu elles ne sont pas connues de la station, vous pouvez les définir manuellement avec la fonction XYZ [F3]. Vous devez aussi donner unnomàlastation.vousconfirmezletoutaveclafonction OK [F4]. Le programme vous demande par la suite la hauteur de l instrument(hi) par rapport au point. Cette valeur peut être déterminée facilement à l aide d un ruban à mesurer en mesurant la hauteurentrelecentredelalunetteetlepoint.vousconfirmezletoutaveclafonction OK [F4]et le programme retourne au programme Lever. Vous pouvez aussi effectuer un transfert de hauteur d instrument si vous connaissez l élévation d au moins un autre point visible et accessible avec la fonction Transfert d altitude via la touche[fnc] accessible en dehors du programme Lever.

8 8 RELEVÉS À L AIDE D UNE STATION TOTALE Orientation La ligne d azimut de la station est définie par la fonction Orientation [F3] du programme Lever. Si les coordonnées d au moins un autre point sont connues et que ces points sont accessibles, vous pouvez déterminer l orientation en utilisant la fonction contextuelle Orientation XYZ [F2]. Vous pouvez récupérer les coordonnées de ces points avec la fonction contextuelle LISTE [F1] ou en entrant directement les coordonnées avec la fonction contextuelle XYZ [F2]. Vous visez et mesurez le point en question. Après chaque mesure, le message Voulezvous effectuer des mesures supplémentaires? s affiche. Une réponse Oui vous retourne à l écran pour des mesures additionnelles et un Non vous retourne à l écran Résultats. Vous pouvez mesurer ainsi jusqu à cinq points. Les résidus peuvent être analysés avec la fonction Resid. Si l orientation d un point est connu par rapport à la station, vous utilisez la fonction contextuelle Orientation Hz [F1], saisissez l angle d orientation, la hauteur du réflecteur et le nom du point, visez le point en question, pressez la fonction REC pour mesurer, valider et enregistrer l orientation. La confirmation de l orientation est effectuée en pressant la fonction OK [F4]. Le programme retourne au programme Lever et vous êtes prêt à procéder aux relevés en activant la fonction Démarrer [F4]. 4.4 Coordonnées et orientation d une station dans un environnement de points connus Cette situation se rencontre principalement lorsque vous effectuez des relevés dans un zone où plusieurs points(généralement des repères de nivellement) sont déjà connus et accessibles et que vous installez la station en un point dont les coordonnées et l orientation ne sont pas connues. Dans ce cas, la station peut déterminer ses coordonnées et son orientation avec le programme Station libre mais nécessite la connaissance d un minimum de deux points. Coordonnées et orientation de la station Les coordonnées et l orientation de la station sont définis avec la fonction Démarrer [F4] du programme Station libre. Vousdébutezensaisissantlenomdelastationetlahauteurdel instrument(hi)aumoyend un ruban à mesurer en mesurant la hauteur entre le centre de la lunette et le point. Le tout est confirmé avec la fonction OK [F4]. Par la suite, l écran ST-LIBRE- PT VISÉ s affiche. Vous pouvez récupérer les coordonnées d un point connu par la fonction CHERCH [F1] ou LISTE [F2]. Lorsque l écran s affiche, sélectionnezlenomdupointetlastationrécupéreralescoordonnéesdecepoint.silepoint n estpasconnudelastation,vouspouvezledéfiniraveclafonction[f4]+ XYZ [F1].Vous

9 MESURES 9 confirmez le choix avec la fonction OK [F4]. Le programme vous amène dans l écran VISEZLACIBLE oùvousdéfinissezlahauteurduréflecteur(hr)(sicen estpasfait),visez le réflecteur sur le point et déclenchez la mesure avec la fonction ALL. Vous pouvez ajouter des points avec la fonction AjtPt ou PLUS [F2]. Vous demandez de calculer les coordonnées et l orientation de la station avec la fonction CALC [F3] lorsque vous avez un minimum deux points. Cette dernière fonction affiche les coordonnées de la station. Vous pouvez alors demander pour relever des points supplémentaires PREC [F1], afficher les résidus RESID [F2] afficher l écart types ETYPE [F3] ou accepter les coordonnées affichées de la station OK [F4]. 5. MESURES Lorsquelastationestconfigurée,elleestprêteàmesurertoutpointoùleréflecteurestvisibleet accessible. Vous devez vous assurer que la hauteur du réflecteur(hr)(longueur de la canne) est définie correctement. Vous visez le réflecteur et pressez la touche de fonction contextuelle ALL pour mesurer et enregistrer les coordonnées du point mesuré. Le système définit automatiquement des No de points séquentiel. Vous pouvez aussi définir un code pour le point, code qui est significatif pour vous. L utilisation d un code est fortement recommandée avec la définition d une nomenclature. Le programme Lever ([MENU],[Lever],[Démarrer] du tachéomètre permet aussi de mesurer rapidement une série de points; utilisez la page 3/3 pour visualiser les données en coordonnées XYZ. Mesurez et enregistrez chaque mesure avec la touche contextuelle ALL. Si de nouvelles coordonnées de la station ne sont pas définies, la station utilisera les dernières coordonnées définies; cela n est utile que si la station n est pas déplacées. 6. PRÉPARATION POUR LE TRANSFERT DE L INSTRUMENT Avant de transférer l instrument vers une nouvelle station, vous devez marquer la nouvelle station(avec un piquet ou autrement) et mesurer ses coordonnées. Il est recommandé d identifier et mesurer au moins un autre point tournant. BIBLIOGRAPHIE Leica, 2008a. Leica TPS800 Series - Manuel d utilisation. Version 4.0 français. Suisse. Leica, 2008b. Leica TS02/TS06/TS09 - Manuel de l utilisateur. Version 1.0 français. Suisse.