Takymetri

Takymetrillä mittausta.

Nykyisten digitaalisten takymetrien edeltäjä on optinen teodoliitti.

Takymetri on maanmittauksessa käytettävä mittalaite, jolla mitataan säteittäisesti eli polaarisesti pisteiden sijainteja kojeeseen nähden. Laite toimii napakoordinaatistossa, mutta erilaisten ohjelmien avulla mittaustiedosta saadaan laskettua pisteille sijainnit suorakulmaisissa koordinaatistoissa.

Termi takymetri (saks. Tachymeter, engl. tacheometer, tachymeter, total station) juontaa kreikan kielen sanoista taky ja meter, jotka yhdessä tarkoittavat nopeaa mittausta.

Rakenne ja mittausperiaate

Takymetri on kehittynyt teodoliitista, jota sen perusrakenne kaukoputkineen ja lukemakehineen edelleen vastaa. Perinteiseen, pelkkiä kulmia mittaavaan teodoliittiin on lisätty etäisyysmittari, joka kääntyy kaukoputken mukana. Takymetrin avulla kohteen sijainti takymetriin nähden on mitattavissa yhdellä tähtäyksellä. Teodoliittia käytettäessä matka täytyy mitata erikseen esim. mittanauhalla tai on mitattava suunta kohteeseen kahdesta eri pisteestä.

Alun alkaen etäisyysmittari oli optinen. Se kyettiin rakentamaan osaksi kaukoputkea. Tähdättävä kohde oli erityinen etäisyydenmittauslatta. Likimain samanlaista käytetään edelleenkin vaaitustöissä korkeudenmittauslattana. Etäisyyden osoitti se, kuinka suurikokoiselta latan kuviointi näytti kaukoputken läpi nähtynä. Pelkästä kaukoputkesta etäisyysmittari erosi siinä, että mukana oli jokin keino (=apuviivoja tai mikrometrikoneisto) mitata etäisyyslatan kuvion näennäinen koko ja näyttää tulos etäisyytenä. Kehittyneimmät kojeet huomioivat myös tähtäyksen korkeuskulman. Kohteen ja takymetrin välinen korkeusero ja vaakasuora etäisyys voitiin niillä lukea suoraan ilman, että käyttäjän piti suorittaa trigonometrisiä laskuja.

Optisen etäisyysmittarin korvasi elektro-optinen etäisyysmittari, kun sellainen puolijohde- ja lasertekniikan kehittymisen myötä tuli riittävän pienikokoiseksi ja helppokäyttöiseksi. Aluksi takymetrin elektro-optinen etäisyysmittari oli selvästi erillinen koje kaukoputken päällä tai sivulla. Nykyään etäisyysmittari on kokonaan sulautettu osaksi koneistoa ja se mittaa lasersäteellä kaukoputken objektiivin läpi matkan siihen, mihin kaukoputkella tähdätään. Takymetrin mallista riippuen tähdättävänä on joko säteen palauttava heijastinprisma tai mikä tahansa valoa heijastava siinä määrin sileä pinta, että matka on heijastuneen säteen kulkuajasta pääteltävissä.

Takymetri on perusajatukseltaan kulmien ja etäisyyden mittauskoje, mutta nykyään siinä on oleellisena osana tietokone, joka mahdollistaa erittäin monipuoliset mittaukset. Kartoitettavalle tai maastoon merkittävälle pisteelle mitataan vinoetäisyys sekä vaaka- ja pystykulmat kojeeseen nähden. Näistä mitatuista tiedoista kojeessa olevalla ohjelmistolla saadaan laskettua esimerkiksi:

• vaakaetäisyys kojeesta mittauspisteeseen,
• korkeusero kojeen ja pisteen välillä,
• suorakulmaiset koordinaatit halutuissa koordinaatistoissa, tai
• tielinjaelementtien sijainteja.

Kojeen muistiin tallennetaan mittauksissa tarvittavat lähtötiedot ja sinne kerätään mitattujen pisteiden sijaintitiedot. Lähtötietoja voivat olla mm.

• maastoon merkittävien pisteiden koordinaatit

• kojeen sijoituspaikan määrityksessä käytettävien liitospisteiden koordinaatit (kts. takymetrin orientointi)
• olosuhteista ja käytettävien välineiden yksilöllisistä ominaisuuksista johtuen tarpeelliset mittaustulosten korjaukset

Takymetri on kartoituksen ja rakennusmittauksen yleistyökalu. Sen kanssa kilpailee lähinnä satelliittipaikannustekniikka. Satelliittipaikannus ei kuitenkaan kelpaa takymetrimittausten tilalle seuraavissa tapauksissa:

• satelliittisignaalien vastaanottoantennia ei voida viedä mitattavaan pisteeseen (esim. asennettavana olevan rakennuselementin kulma)
• mitattavasta pisteestä ei ole vapaata näköyhteyttä taivaalle riittävän laajalti ylös ja sivuille
• suurin sallittu virhe on alle 1 cm

Takymetri voi olla myös ns. robottitakymetri, jolloin kojetta ohjataan kauko-ohjauksella. Robottitakymetri pystyy automaattisesti seuraamaan heijastinprisman liikkeitä. Näin koje ei tarvitse ketään sitä suuntaamaan. Käyttäjä voi suorittaa mittaustyön yksinään siirtelemällä heijastinta mitattaviin kohteisiin ja antamalla kauko-ohjaimella mittauskäskyt. Vastaavasti hän voi yksinään merkitä maastoon kojeen muistiin ennalta tallennetut pisteet siirtämällä heijastinta kojeen antamien merkkien ohjaamana. Kun heijastin on saatu merkittävän pisteen kohdalle, käyttäjä tekee maahan näkyvän merkin.

Kehittyneimmillä takymetreillä voidaan myös skannata ja valokuvata mittauskohteita.

Takymetrin orientointi

Takymetrin orientoinnilla tarkoitetaan kojeen sijainnin määrittämistä halutuissa koordinaatistoissa. Tämä on olennaista silloin, kun kojeella halutaan määrittää pisteiden sijainteja eri koordinaatistoissa. Sijainnin määritys tehdään ns. liitoshavainnoilla. Nämä ovat kulma- ja etäisyyshavaintoja liitospisteille. Liitospisteiden sijainnit käytettävässä koordinaatistossa tunnetaan. Orientointi tapahtuu joko vapaalle tai tunnetulle asemapisteelle. Tunnetulle asemapisteelle orientoidessa koje pystytetään ja tasataan sijainniltaan tunnetun pisteen yläpuolelle. Sen jälkeen mitataan vähintään yksi suunta toiselle tunnetulle pisteelle. Vapaan asemapisteen tapauksessa koje asetetaan sellaiseen vapaasti valittuun paikkaan, josta voidaan tehdä liitoshavainnot vähintään kahdelle sijainniltaan tunnetulle pisteelle. Tällöin tarvitaan vähintään kaksi etäisyyttä tai kolme suuntaa. Ylimääräisillä havainnoilla saadaan sekä parannettua tarkkuutta että selville orientoinnin sijaintivirheet. Tunnetulla asemapisteellä koje kohdistetaan pisteen päälle luodin avulla. Käytössä voi olla riippuluoti, optinen luoti tai laserluoti. Suomessa on varsin kattava kiintopisteverkosto, joten paikalliset mittaukset voidaan sijoittaa kartalle hyvin tarkasti.

Takymetrin orientoinnin helpottamiseksi ja sen virheiden vähentämiseksi on 2000-luvulla otettu käyttöön yhdistelmäkojeita, joissa on mukana satelliittipaikannin.

Takymetrien valmistajia

• Leica Geosystems
• Hilti
• Sokkia
• Trimble
• Topcon

Katso myös

• Geodesia

Lähteet

• Laurila, Pasi: Mittaus- ja kartoitustekniikan perusteet. Rovaniemi: Rovaniemen ammattikorkeakoulu, 2010. ISBN 978-952-5153-80-4 Teoksen verkkoversio (pdf) (viitattu 8.1.2021). (Arkistoitu – Internet Archive)

Aiheesta muualla

• Takymetrimittauksen periaatteet