Mesurer en toute simplicité

Mesurer en toute simplicité
Avant-propos
Chers étudiants et enseignants, ainsi que toutes
personnes passionnées de topographie,
au cours des dernières années, le développement d'instruments modernes et simples d'emploi, a contribué à leur
popularité auprès d'un nombre croissant d'utilisateurs,
dans de nombreux domaines. Cette brochure fournit des
informations sur les fondamentaux de la mesure topographique, les instruments les plus courants et les opérations
quotidiennes majeures, utilisées par les géomètres et
autres intervenants.
Les stagiaires, les étudiants et les professionnels des
domaines de la topographie, du génie civil, de l'architecture et bien d'autres, peuvent trouver les réponses à leurs
questions :
Quelles sont les caractéristiques des instruments de
mesure ?
A quoi doit-on faire attention lorsqu’on mesure avec un
niveau ou une station totale ?
Quel est l'effet des erreurs instrumentales et comment
les reconnaître, les déterminer et les éliminer ?
Comment effectuer les opérations de mesure simples ?
De nombreuses opérations – relevé, contrôle et implantation de points, transfert d'altitude, calcul de volumes et
de surfaces – peuvent être effectuées automatiquement
2 | Avant-propos
à l'aide de programmes embarqués dans les instruments.
En plus du niveau et de la station totale, la méthode de
mesure à l'aide des systèmes de satellites GPS/GNSS sera
brièvement abordée.
Avec près de 200 ans d'expérience dans le développement
et la fabrication d'instruments de mesure, Leica Geosystems propose une gamme complète de produits et service
innovants pour la topographie. Pour une vue d'ensemble
des solutions offertes par Leica Geosystems, visitez le site
web www.leica-geosystems.fr.
Je vous souhaite beaucoup de succès pour votre formation, vos études ou vos travaux, et j'espère que vous trouverez cette brochure utile.
Bien cordialement,
Johannes Schwarz,
Président de la division géomatique
Leica Geosystems AG
Sommaire
Le niveau
4
Préparation à la mesure
Mise en station du niveau
Caler l'instrument
Réglage de l'instrument pour
mesurer sans parallaxe
Inspection de la ligne de vue (test des deux mires)
5
5
5
Mesure avec un niveau
Différence de hauteur entre deux points
Mesures optiques de distances
avec un niveau
Cheminement en nivellement
Implantation d'altitudes
Profils en long et en travers
8
8
9
10
11
12
Niveau numérique et laser rotatif
Niveau numérique
Laser rotatif
13
13
13
La station totale
14
6
7
Vue d'ensemble
15
Mesure de distance sans réflecteur
15
Pointé automatique de cibles
15
Coordonnées16
Mesure d'angles
17
Les erreurs instrumentales
Erreurs instrumentales d'une station totale
Vérification du distance-mètre d'une station totale
18
18
20
Mise en station
Station sur point connu
(saisie des coord. et de l’orientation de la station)
Station libre
(calcul des coord. et de l'orientation de la station)
21
Quelques opérations de mesures simples
Prolonger une droite
Implantation polaire d'un point
Mesure de pente
Réalisation d'aplomb
23
23
23
24
25
21
22
Application de terrain
26
Relevés (méthode polaire)
26
Implantation27
Ligne de référence
28
Calcul de volumes
28
Calcul de surfaces
28
Hauteurs inacessibles
30
Distances entre points
31
Implantation de chaises
32
Mesures par GPS/GNSS (GPS et GLONASS)
Stations de référence GPS/GNSS
33
34
Sommaire | 3
Le niveau
Un niveau est fondamentalement une lunette qui tourne
autour d'un axe vertical. Il est utilisé pour créer une ligne
de visée horizontale, ce qui permet de déterminer des
différences de hauteur et de réaliser des réglages en altitude.
4 | Le niveau
Les niveaux de Leica Geosystems sont également équipés
d'un cercle horizontal, très pratique pour ouvrir des angles
droits, par exemple en mesure de profils en travers. De
plus ces niveaux peuvent être utilisés pour déterminer les
distances par méthode optique, avec une précision de
0,1 à 0,3 m.
Mise en station d'un niveau
1. Coulissez les pieds du trépied à la longueur appropriée
et serrez les vis à fond.
2. Positionnez le trépied de sorte que la platine soit
aussi horizontale que possible et que les pieds soient
fermement ancrés dans la terre.
3. Posez ensuite l’appareil sur le trépied et verrouillez-le
avec la vis à pompe de fixation.
Mise à niveau de l'instrument
Après avoir mis l'instrument en station, mettez-le de
niveau avec la nivelle sphérique.
Tourner deux vis calantes simultanément et en sens opposé. Le mouvement de l'index de votre main droite indique
le sens de déplacement de la bulle. Maintenant, utilisez la
troisième vis calante pour centrer la bulle.
Pour vérifier, faites pivoter l'instrument de 180°. La bulle
doit rester dans le cercle. Si ce n'est pas le cas, un réglage
de l'instrument est nécessaire (voir mode d'emploi).
Sur un niveau, le compensateur se charge automatiquement de la mise à niveau finale. Le compensateur se compose d'un miroir suspendu par des fils, et qui dirige le
faisceau lumineux horizontal vers le centre
du réticule, même s'il
y a inclinaison résiduelle dans la lunette.
La nivelle sphérique étant centrée, si vous tapez légèrement un pied du trépied, vous verrez la ligne de visée
osciller et toujours se stabiliser sur la même lecture sur
mire. C'est une façon de tester si le compensateur est
capable de basculer librement.
Préparation à la mesure| 5
Réglage de l'instrument pour mesurer sans parallaxe
La parallaxe du réticule est une erreur qui affecte les instruments optiques et électro-optiques tels que les niveaux
et les stations totales.
L'erreur se produit lorsque le plan du réticule ne coïncide
pas avec le plan de l'image de l'objet sur lequel est faite la
mise au point, c.a.d. de la mire ou du prisme.
Ceci peut être facilement détecté en déplaçant légèrement
l'œil de haut en bas ou de gauche à droite en face de
l'oculaire. Le réticule semble se déplacer et ne reste pas
en ligne avec l'axe optique. Si cette erreur n'est pas corrigée les lectures sur mire ou les visées sur prisme seront
incorrectes et conduiront donc à des résultats erronés.
6 Préparation à la mesure
Avant usage vérifiez systématiquement la parallaxe et éliminez-la si nécessaire de la manière suivante :
Pointez la lunette sur un fond à contraste élevé ou clair
(par exemple une feuille de papier);
Mettez le réticule au point en tournant la bague de
l'oculaire;
Ensuite faites la mise au point sur la mire ou le prisme à
l'aide de la bague de mise au point.
Le plan de l'image du réticule et de l'objet pointé doivent
maintenant coïncider.
Contrôle de la ligne de visée (test des deux mires)
Sur les niveaux récents, le compensateur à été réglé à
température ambiante, donc la ligne de visée est horizontale même si l'instrument est légèrement incliné. Cette
situation change lorsque la température fluctue de plus de
dix ou quinze degrés, ou après un long voyage, ou si l'appareil est soumis à des vibrations excessives. Il est alors
recommandé de contrôler la ligne de visée, en particulier
si les mesures sont faites à des distances variées.
1.En terrain plat, installez deux mires à une distance de
30 m maximum (95 pieds).
2.Mettez l'instrument en station à égale distance des
deux mires (à estimer au pas)
1,549
3.Effectuez les deux lectures sur mires et calculez la
différence de hauteur (cf. illustration ci-dessous).
Lecture A = 1,549
Lecture B = 1,404
iZ = A – B = 0,145
4.Mettez l'instrument en station à 1m (3 pieds) devant
la mire A et effectuez la lecture sur mire (cf. illustration
ci-dessous).
Lecture A = 1,496
5.Calculez la lecture B théorique :
Lecture A = 1,496
– iZ=0,145
Lecture B théorique = 1,351
6.Effectuez la lecture B. Si elle diffère de la lecture
théorique de plus de 3 mm, il faut faire un ajustement
de la ligne de visée (cf. Manuel d'instructions).
1,404
Mesuré 1,496
Théorique 1,351
Préparation à la mesure| 7
Dénivelée entre deux points
Le nivellement consiste à déterminer la dénivelée entre
deux points.
AR = visée arrière
Pour éliminer les erreurs systématiques liées aux conditions atmosphériques ou l'erreur résiduelle de ligne de
visée, l'instrument doit être de préférence à égale distance
des deux points.
B
Lecture : 2,521
8 | Mesure avec un niveau
iZ
D
A
La différence de hauteur est calculée à partir de la
différence entre les deux lectures sur mire sur les points
A et B.
AV = visée avant
iZ = AR – AV = 2,521 – 1,345 = 1,176
Pente en % = 100 x iZ / D
Lecture : 1,345
Mesure de distances optiques avec le niveau
Le réticule a deux lignes de stadia disposées symétriquement
par rapport à la croix centrale. Leur écartement est tel que la
distance peut être calculée en multipliant l'intervalle de mire
correspondant par 100.
Précision de la mesure de distance : 10 à 30 cm
Exemple :
Lecture de la stadia Lecture de la stadia Intervalle de mire B supérieure = 1,205
A inférieure = 0,996
I = B – A = 0,209
B
Distance = 100 x I = 20,9 m
A
D
Mesure avec un niveau | 9
Cheminement en nivellement
Si les points A et B sont très éloignés, leur dénivelée est
déterminée par un cheminement, avec des distances à la
mire généralement comprises entre 30 et 50 m.
AR
AV
AR
Equilibrez les distances entre l'instrument et les deux
mires, elles doivent être sensiblement les mêmes.
1. Mettez le niveau en station en S1.
2. Tenez la mire précisément à la verticale au point A :
notez la lecture (visée arrière AR).
3. Tenez la mire précisément à la verticale au point
intermédiaire 1 (crapaud de topographe bien stabilisé) :
notez la lecture (visée avant AV).
4. Mettez le niveau en station en S2 (la mire reste au point
intermédiaire 1).
5. Faites tourner avec précaution la mire au point intermédiaire 1 de sorte qu'elle soit orientée vers le niveau .
6. Lisez la visée arrière et ainsi de suite.
Station
10 | Mesure avec un niveau
No Point
Avant AR
S2
Avant AV
A
S1
A
1
Altitude
B
Observations
2,806
1,328
421,778
3,376
419,321
1,623
421,113
;= alt. de A + AR - AV
0,919
2
2
2
420,300
1
S2
Z
S3
1
A
AV
AV
S1
S3
La différence de hauteur entre A et B est égale à
la somme des visées arrières moins la somme des
visées avants.
AR
3,415
B
Sommes
7,140
iZ
0,813
6,327
;= diff. d'alt. AB
Implantations en altitude
Lors d'une fouille, le point B est à implanter à une
altitude iZ = -1,000 m c.a.d. sous le niveau de la rue
(point A).
AV=2,520
AR=1,305
1.Positionnez le niveau de sorte que les distances aux
points A et B soient à peu près égales.
2.Placez la mire au point A et relevez
la lecture arrière : AR = 1,305.
3.Placez la mire au point B et relevez
la lecture avant i : AV = 2,520.
La dénivelée théorique d au point B est
calculée comme suit:
d = AV – AR – iZ = 2,520 – 1,305 – 1,000 = 0,215 m
4.Plantez un piquet en B et marquez l'altitude théorique :
0,215 m au-dessus du sol.
H=1,00 m
h=+0,215 m
Dans une autre méthode fréquemment utilisée, la lecture
sur mire théorique est calculée à l'avance :
AV = AR – iZ = 1,305 – (-1,000) = 2,305
La mire graduée est ensuite déplacée vers le haut ou vers
le bas, jusqu'à ce que la valeur théorique soit lue avec le
niveau.
Mesure avec un niveau | 11
Profils en long et en travers
Les profils en long et en travers constituent les éléments
de base du projet détaillé et de l'implantation d'ouvrages
linéaires (ex. des voies routières), pour le calcul des
déblais et remblais, et pour leur adaptation optimale à la
topographie. Tout d'abord l'axe longitudinal (axe routier)
est implanté et piqueté, c.a.d. que des marques sont positionnées à des intervalles réguliers.
Tout d'abord, on positionne la mire sur un point connu :
l'altitude du niveau est la somme de l'altitude du point
connu et de la lecture sur mire. Il suffit de soustraire de
l'altitude instrument, les lectures sur mire aux points du
profil en travers pour obtenir l'altitude des points théoriques.
Profil en long
Profil en travers du PM175
ue
25 m
Référence
Hauteur : 420 m
Référence
Hauteur : 420 m
200
175
12 | Mesure avec un niveau
150
125
100
Points métriques
(PM)
423.50
Axe théoriq
(prévu)
424.00
Terrain
423.50
424.00
Les distances à partir de l'axe du projet vers les différents
points du profil en travers sont déterminés, soit à l'aide
d'un décamètre, soit par méthode optique avec le niveau.
Pour la représentation graphique du profil en long, les altitudes sont exprimées à une échelle beaucoup plus grande
(par ex. x10) que celle utilisée pour les distances, et par
rapport à une altitude de référence (cf. illustration
ci-dessous).
(altitude
théorique)
Un profil en long est donc créé sur l'axe du tracé routier et les altitudes de points régulièrement espacés (PM)
sont déterminées par cheminement. A ces points caractéristiques et à certains points particuliers, des profils en
travers, perpendiculaires à l'axe, sont ensuite décrits. Les
altitudes terrain pour les points du profil en travers sont
déterminés à l'aide de l'altitude connue de l'instrument.
Le niveau numérique
Leica Geosystems a été pionnier en développant le premier niveau au monde à réaliser un traitement numérique
des images pour déterminer les altitudes et les distances :
une mire à code barre est lue de manière automatique et
électronique (cf. Illustration).
Un niveau numérique est recommandé lorsqu'un grand
nombre de dénivelées doivent être calculées : dans ces circonstances les gains de temps peuvent atteindre 50 %.
La lecture sur mire et la distance sont affichées numériquement et peuvent être enregistrées : les altitudes sont
calculées à l'avancement et il ne peut donc y avoir
d'erreurs de lecture, d'enregistrement ou de calcul. Leica
Geosystems propose également des logiciels de calcul
pour traiter les données enregistrées .
Le laser rotatif
Si, par exemple sur un chantier de construction de grande
étendue, un grand nombre d'altitudes doivent être implantées ou contrôlées, il est souvent judicieux d'utiliser un
laser rotatif. Avec ce type d'instrument, un faisceau laser
rotatif balaie un plan horizontal, qui sert de plan de référence pour l'implantation ou le contrôle des altitudes.
Une cellule réceptrice est déplacée sur la mire, vers le haut
ou vers le bas, jusqu'à ce qu'elle détecte le faisceau laser :
la hauteur est alors lue directement sur la mire. Il n'y a
plus besoin d'un opérateur sur l'instrument.
Niveau numérique et laser rotatif | 13
La station totale
Les stations totales sont utilisées lorsque des positions
et des altitudes de points, ou simplement leurs positions
en 2D, doivent être déterminées. Une station totale est
un théodolite avec distance-mètre intégré, permettant de
mesurer simultanément des angles et des distances. Les
stations totales électroniques modernes ont toutes un
distance-mètre opto-électronique (EDM) et des codeurs
angulaires électroniques. Les échelles codées des cercles
horizontaux et verticaux sont analysées électroniquement,
puis les angles et les distances sont affichés numérique-
14 | La station totale
ment. La distance horizontale, la différence d'altitude
et les coordonnées sont calculées automatiquement et
toutes les mesures et informations supplémentaires sont
enregistrées.
Les stations totales Leica Geosystems sont livrées avec un
ensemble de logiciels système qui permettent de réaliser
facilement, rapidement et efficacement la plupart des opérations topographiques. Les plus importants de ces programmes sont présentés plus loin dans ce document.
Distances sans réflecteur
Pointé automatique de cibles
La plupart des stations totales Leica Geosystems comprennent non seulement un distance-mètre infrarouge
classique qui mesure sur un prisme, mais aussi un distance-mètre laser intégré qui ne nécessite pas de réflecteur. Vous pouvez basculer entre ces deux modes.
La mesure de distance sans réflecteur apporte de nombreux avantages lorsque les points sont difficilement
accessibles voire inaccessibles, par exemple pour des
mesures de façades de bâtiments, pour des relevés de
tuyauteries, ou pour des mesures au-delà de clôtures,
de tranchées ou de ravins.
Certaines stations totales de Leica Geosystems sont équipées d'un dispositif de pointé automatique de cibles. Cela
rend le pointé plus rapide et facile. Il suffit de pointer grossièrement la lunette vers le réflecteur : la pression du bouton approprié déclenche alors le fin-pointé automatique, les
mesures d'angle et distance, et l'enregistrement de toutes
les valeurs. Cette technologie permet aussi d'effectuer des
mesures entièrement automatiques. L’instrument peut également être basculé sur un mode dans lequel une cible
mobile sera poursuivies et mesurées : après avoir mesuré
une première fois le réflecteur, l’instrument se verrouille sur
lui et le poursuit (mode robotique).
Le spot laser rouge, visible et coaxial est également adapté pour le marquage des cibles lors de mesure de profils
en tunnel ou de travail en intérieur.
Avantages :
Grande vitesse de mesure combinée avec une précision
constante, indépendante de l'opérateur.
La station totale | 15
Coordonnées
Pour décrire la position d'un point, deux coordonnées sont
nécessaires. Les coordonnées polaires ont besoin d'une
direction et d'un angle. Les coordonnées cartésiennes ont
besoin de deux axes dans un système de coordonnées
orthogonal.
La station totale mesure des coordonnées polaires :
celles-ci sont transformées en coordonnées cartésiennes
dans un système orthogonal donné, soit dans l'instrument
lui-même, soit dans un logiciel de bureau.
Coordonnées polaires
Coordonnées cartésiennes
Transformation
Direction
de référence
y
Donné : D, a
Résultat : x,y
Ordonnée
y = D x sin a
x = D x cos a
Donné : x, y
Résultat : D, a
Abscisse
16 | Coordonnées polaires et cartésiennes
x
D =Ey2 + x2
sin a = y/D ou
cos a = x/D
Mesures d'angles
Un angle est la différence entre deux directions.
L'angle horizontal a entre deux directions vers les points
P1 et P2 ne dépend pas de la dénivelée entre ces deux
points, à condition que la lunette tourne toujours dans
un plan strictement vertical lorsqu'elle est orientée vers
les points. Cette disposition n'est satisfaite que dans des
conditions idéales.
L'angle vertical (également appelé angle zénithal) est
la différence entre une direction d'origine (le zénith ou
verticale de l’instrument) et la direction vers le point
considéré.
Z1 = zenith angle to P1
Z2 = zenith angle to P2
a = angle horizontal entre les deux directions des points
P1 et P2, c'est à dire angle dièdre entre deux plans verticaux passant par P1 et P2.
Zenith
L'angle vertical n'est donc exact que si la graduation zéro
du cercle vertical se trouve exactement dans la direction
du zénith. Cette disposition n'est également rencontrée
que dans des conditions idéales.
Les écarts par rapport au cas idéal sont causés par des
erreurs d'axes de l'instrument, et par une mise en station
imparfaite (voir la section « Erreurs instrumentales »).
Mesures d’angles | 17
Erreurs instrumentales d'une station totale
Idéalement, une station totale doit répondre aux
exigences suivantes :
Si ces conditions ne sont pas satisfaites, les termes
suivants sont utilisés pour décrire les erreurs commises :
a)La ligne de visée OO’ perpendiculaire à l'axe de
basculement HH’ ;
b)L'axe de basculement HH’ perpendiculaire à l'axe
principal VV ’ ;
c)L'axe principal VV ’ strictement vertical ;
d)Le zéro du cercle vertical précisément au zénith.
a)Erreur de ligne de visée, ou collimation horizontale
« c » : différence à l'angle droit entre la ligne de visée et
l'axe de basculement.
c
Erreur de ligne
de visée « c »
(ou collimation
horizontale)
V ’
O ’
H
b)Erreur d'inclinaison d'axe, ou tourillonnement « a » :
différence à l'angle droit entre l'axe de basculement et
l'axe principal.
O
H ’
a
Erreur d'inclinaison
d'axe « a »
(ou tourillonnement)
V
18 | Erreurs instrumentales
c)Inclinaison de l'axe principal : angle entre la ligne
d'aplomb et l'axe vertical.
Inclinaison de l'axe
principal
ne peut pas l'éliminer. Son influence sur la mesure des
angles horizontaux et verticaux est automatiquement corrigée au moyen du compensateur interne.
d)Erreur d'index vertical, ou collimation verticale « i » :
angle entre la direction du zénith et la direction du zéro
du cercle vertical, c'est à dire que la lecture du cercle
vertical lors d'une visée strictement à l'horizontale,
n'est pas à 100gr (90°), mais à 100gr + i (90° + i).
i
Les effets de ces trois erreurs sur la mesure d'angle horizontal croissent avec la dénivelée de la station à la cible.
Pour éliminer les erreurs de ligne de visée et de basculement on mesure dans les deux positions de la lunette.
Ces deux erreurs qui sont généralement de très petites
valeurs, peuvent également être déterminées et enregistrées (ce qui est important pour les stations totales de
haute précision). A partir de là, ces erreurs sont prises
en compte automatiquement chaque fois qu'un angle est
mesuré, et il est alors possible de prendre des mesures
pratiquement exemptes d'erreur, même dans une seule
position de lunette. La détermination de ces erreurs est
décrite en détail dans le mode d'emploi des stations
totales. L'inclinaison de l'axe principal n'est pas considérée comme une erreur instrumentale : elle se produit parce
que l'instrument a été mis en station de manière incorrecte, et la mesure dans les deux positions de la lunette
Erreur d’index vertical
(index V), ou collimation verticale « i »
En mesurant l'angle vertical dans les deux positions de la
lunette, puis en moyennant les lectures, la collimation verticale est éliminée. Elle peut également être déterminée et
enregistrée.
Remarque :
Les erreurs instrumentales varient avec la température, ou
suite à des vibrations, à de longues périodes d'inactivité,
ou à un transport. Si vous souhaitez mesurer dans une
seule position de la lunette, vous devez déterminer les
erreurs instrumentales et les enregistrer préalablement
aux mesures.
Erreurs instrumentales | 19
Vérification du distance-mètre de la station totale
Matérialiser de façon permanente trois ou quatre bases de
contrôle (distances variées, par ex. entre 20 à 200 m).
Via un distance-mètre récent, ou un modèle récemment
calibré sur une base connue, mesurez ces distances à trois
reprises. Les moyennes, corrigées des influences atmosphériques (voir mode d'emploi), peuvent être considérées
comme des valeurs de contrôle.
20 | Vérification du distance-mètre
Vérifiez votre distance-mètre en mesurant ces bases
connues au moins quatre fois par an. S’il n’y a pas
d’écart excessif par rapport à la précision de l’appareil,
le distance-mètre peut être considéré comme exact.
Station sur point connu (saisie des coord. et de l’orientation de la station)
1. Placez le trépied approximativement sur le point de
station.
2. Corrigez la position du trépied de sorte que la platine
soit à peu près horizontale et au-dessus du point de
station (illustration en bas à gauche).
3. Ancrez fermement les pieds du trépied dans le sol et
utilisez la vis à pompe centrale pour bloquer l'instrument sur le trépied.
4. Allumez le plomb laser (ou pour les instruments
anciens, regardez à travers le plomb optique) et tournez
les vis calantes de sorte que le point laser ou le plomb
optique soit centré sur le point de station (illustration
en bas au centre).
5. Centrez la nivelle sphérique en ajustant la longueur des
jambes du trépied (illustration en bas à droite).
6. Après avoir verticalisé l'instrument avec précision,
dévissez un peu la vis à pompe de manière à pouvoir
glisser l'instrument sur la platine de trépied, jusqu'à ce
que le point laser soit centré exactement sur le point
de station.
7. Resserrez la vis à pompe.
8. Saisissez les coordonnées connues de la station
(voir mode d'emploi).
9. Visez un autre point connu et entrez ses coordonnées
ou la valeur d'angle horizontal correspondant à sa
direction (gisement).
10.Votre instrument est à présent en station et orienté.
Vous pouvez maintenant implanter des coordonnées
ou mesurer d'autres points dans le même système de
coordonnées.
Mise en station | 21
Station libre (calcul des coord. et de l'orientation de la station)
La station libre est utilisée pour calculer la position et
l'altitude de la station ainsi que l'orientation du cercle
horizontal, à partir des mesures sur au moins deux points
dont les coordonnées sont connues.
Les coordonnées des points connus peuvent être entrées
manuellement ou peuvent être enregistrées à l'avance
dans l'appareil.
La station libre présente le grand avantage, pour les
grands projets de levé topographique ou d'implantation,
de permettre le choix de la position la plus favorable pour
22 | Mise en station
l'instrument. On se libère de la contrainte de se mettre en
station sur un point connu, éventuellement mal placé pour
l’opération en cours.
Les options et les procédures de mesure sont décrites
en détail dans les manuels d'utilisation.
Remarque :
Lors de mesures qui impliquent la détermination ou
l'implantation des altitudes, n'oubliez pas de prendre en
compte la hauteur de l'instrument et celle du réflecteur.
Prolonger un ligne droite
Implantation polaire d'un point
1. Positionnez l’instrument au point B.
2. Visez le point A, basculez la lunette verticalement et
marquez le point C1.
3. Tournez l’instrument horizontalement de 200 gr (180°)
et visez à nouveau le point A.
4. Basculez une nouvelle fois la lunette et marquez le
point C2. Le point C, milieu de C1 C2 correspondant
exactement au prolongement de la ligne AB.
Les éléments d'implantation (angle et distance) sont ici en
relation avec un point connu A et une direction de départ
connue de A vers B.
La collimation horizontale est à l'origine de l'écart
entre C1 et C2.
Lorsque la ligne de visée est inclinée, l'erreur commise est
une combinaison de l'erreur de pointé, du tourillonnement
et de la collimation verticale.
1. Mettez l'instrument en station au point A et visez le
point B.
2. Réglez le cercle horizontal à zéro dans cette direction
(voir le mode d'emploi).
3. Tournez l'instrument jusqu'à ce que l'angle horizontal α
s'affiche à l'écran.
4. Guidez la personne qui porte le réflecteur le long de
la ligne de visée de la lunette tout en mesurant la distance horizontale en continu jusqu'à ce que le point P
soit atteint.
C1
A
B
C
C2
Quelques opérations de mesures simples | 23
Mesure de pentes
Placez l'instrument sur un point, le long de la ligne de pente
à déterminer, et positionnez une canne à prisme sur un
second point de cette ligne.
Saisissez la hauteur d'instrument « i » et la hauteur de réflecteur « t ». L’affichage de lecture d’angle vertical, en grades ou
en degrés, peut être commuté sur un affichage de pente
en % (voir mode d’emploi).
Visez le centre du prisme et mesurez la distance. La pente
est alors calculée et affichée.
V
i
%
24 | Quelques opérations de mesures simples
t
Aplombs
Matérialiser ou vérifier les aplombs sur une structure peut
être réalisé avec précision depuis une seule position de
lunette, mais seulement si elle décrit un plan strictement
vertical lorsqu'elle est basculée vers le haut et vers le bas.
Pour s'assurer qu'il en soit ainsi, procédez comme suit :
1. Visez un point haut A, puis basculez la lunette vers le
bas et marquez le point de B au sol.
2. Faites un double-retournement, et répéter la procédure
pour marquer le point C.
Le milieu des points B et C est l'aplomb exact du point A.
Les points B et C ne coïncident pas à cause du tourillonnement et/ou d'un axe principal incliné.
Pour un travail de ce type, assurez-vous que la station
totale a été précisément mise en station, de sorte que
l'influence de l'inclinaison de l'axe principal soit minimisée
dans le cas de sites très pentus.
A
B
C
Quelques opérations de mesures simples | 25
Levés (méthode polaire)
Pour créer par exemple un plan de l'existant, la position
et l'altitude des points caractéristiques est déterminée en
mesurant les angles et les distances. Pour ce faire, l'appareil est installé sur un point remarquable afin de créer un
système de coordonnées local. Saisissez les coordonnées
telles que (X = 0, Y = 0, hauteur d'instrument i). Un deuxième point remarquable est choisi comme orientation :
après qu'il ait été visé le cercle horizontal est calé à zéro
(voir le mode d'emploi).
Si un système de coordonnées existe déjà, mettez l'instrument en station sur un point connu et orientez le cercle
horizontal à l'aide d'un second point connu (voir le mode
d'emploi). Vous pouvez également utiliser la méthode de
station libre (voir pages 21 et 22).
26 | Quelques opérations de mesures simples
Implantation
1.Mettez en station l'instrument sur un point connu et
orientez le cercle horizontal (voir la rubrique « Mise en
station de l'instrument » dans le mode d'emploi).
2.Saisissez les coordonnées du point à implanter. Le programme calcule automatiquement la direction et la distance au point (les deux informations nécessaires pour
l'implantation).
3.Mettez la station totale jusqu'à ce que le cercle horizontal indique zéro.
4.Alignez le réflecteur sur l’axe de visée en un point (P’).
5.Mesurez la distance : l'écart en distance iD jusqu'au
point P s'affiche automatiquement.
Au préalable les coordonnées des points à implanter
peuvent être transférées de l'ordinateur dans la station
totale. Dans ce cas, seul les numéros de points seront
ensuite sélectionnés.
Si deux points connus sont marqués sur le terrain, vous
pouvez également utiliser la méthode de résection pour
mettre en station et orienter votre instrument.
N
D
a
P
P'
Application de terrain | 27
Ligne de référence
Calcul de volume
Toutes les stations totales et systèmes GPS/GNSS
Leica Geosystems sont équipés d'applications embarquées
modernes. Ligne de référence est l'une des applications
les plus utilisées. Elle fonctionne selon deux méthodes.
Une autre application principalement utilisée sur les chantiers de construction est le calcul de volumes. Cette application permet de mesurer des surfaces et d'en déduire
des volumes (et d'autres informations).
1.Mesure par rapport à une ligne
Le point métrique (abscisse curviligne mesurée sur
l'axe), la dénivelée et le décalage transversal (déport)
d'un point mesuré, peuvent être calculés par rapport à
la ligne de référence.
Mesurez les points (points sur la surface et points du périmètre) qui définissent une surface ou qui prolongent une
surface existante. Les volumes sont calculés directement.
Vous pouvez également utiliser les points enregistrés pour
calculer les volumes.
2.Implantation par rapport à une ligne
Permet de positionner un point théorique relativement
à une ligne de référence, puis de l'implanter.
Référez-vous au manuel d'utilisation de votre station
totale ou de votre système GPS/GNSS pour voir le détail
des opérations à réaliser.
Référez-vous au manuel d'utilisation de votre station
totale ou de votre système GPS/GNSS pour voir le détail
des opérations à réaliser.
28 | Application de terrain
Calcul de superficie
1.Positionnez la station totale à un endroit d'où toute
la zone à mesurer est visible. Il n'est pas nécessaire
d'orienter le cercle horizontal.
2.Parcourez les points périmétriques dans le sens horaire.
Vous devez toujours mesurer une distance.
3.Ensuite, la superficie est calculée et affichée automatiquement sur une simple pression de touche.
Pour des instructions plus détaillées, voir le manuel
d'utilisation de votre station totale ou de votre système
GPS/GNSS.
Application de terrain | 29
Altitudes inaccessibles
1.Mettez en place un réflecteur à l'aplomb d'un point
dont l'altitude est à mesurer. La station totale peut être
située n'importe où.
2.Entrez la hauteur de réflecteur, visez-le et mesurez
la distance.
H
30 | Application de terrain
3.Visez le point haut.
4.La différence d'altitude H entre le point au sol et le
point haut est alors calculée et affichée sur une simple
pression de touche.
Distances entre points
Les points enregistrés en mémoire peuvent également
être utilisés pour calculer la distance et la dénivelée entre
points (voir le manuel).
Le programme détermine la distance et la dénivelée entre
deux points.
1.Mettez l'instrument en station à n'importe quel endroit.
2.Mesurez les distances vers chacun des deux points
A et B.
3.La distance D et la dénivelée H sont affichées sur une
simple pression de touche.
D
A
H
B
Application de terrain | 31
Implantation de chaises
a
Dans l'exemple suivant, des chaises doivent être
implantées parallèlement aux murs projetés d'un grand
immeuble, et à des distances respectives a et b des
limites de parcelle.
d
A
A4
A5
A6
b
1. Établissez une base AB parallèle à la limite de gauche,
et à une distance choisi librement c .
2. M arquez le point A à une distance d mesurée à partir
de la limite supérieure : ce sera le premier emplacement
de la station totale.
3. A l'aide d'un jalon, marquez le point B à la fin de la
ligne de base.
4. Mettez en station l'instrument sur le point A, visez le
point B, et implantez les points A1, A2 et A3 sur cet
alignement, en fonction des cotes prévues pour cette
façade d'immeuble.
5. Le point B étant pointé, calez le cercle horizontal
à zéro, tournez la station totale de 100gr (90°) et
implantez la deuxième ligne AC avec les points A4, A5
et A6.
La meilleure façon d'implanter les chaises est d'utiliser
l'application de « Ligne de référence ». Cette application
vous permet de réaliser toutes les étapes décrites
ci-dessus de manière plus efficace et pratique. Dans la
plupart des cas, une seule station d'instrument suffit.
32 | Application de terrain
A1
H1
c
A2
A3
H2
B
H3
C
Levés au GNSS (GPS et GLONASS)
Les levés par GPS/GNSS utilisent des signaux émis par des
satellites en orbite, de sorte que tout point sur la surface
de la Terre puisse être déterminé en permanence et indépendamment des conditions météorologiques. La précision de positionnement est fonction du type de récepteur
GNSS et des techniques d'observation et de traitement.
Par rapport à l'utilisation d'une station totale, la topographie par GNSS offre l'avantage de pouvoir mesurer des
points qui ne sont pas inter-visibles. Aujourd'hui, à condition que le ciel soit relativement dégagé (d’arbres, bâtiments, etc) et donc que les signaux satellite puissent être
reçus, les équipements GNSS peuvent être appliqués à de
nombreuses tâches de mesure qui étaient traditionnellement réalisées à l'aide de stations totales électroniques.
Tous les systèmes GPS/GNSS Leica permettent un large
éventail de travaux topographiques avec des applications
embarquées intelligentes pour obtenir une précision
centimétrique en cinématique temps réel (RTK) ou en
post-traitement, sur trépied, sur canne, sur un navire,
sur un véhicule, sur une machine agricole ou sur des
engins de chantier.
Levés au GNSS | 33
Stations de référence GPS/GNSS
Connu sous le nom de «station de référence permanente»,
il s'agit typiquement d'un capteur GPS/GNSS multi-fréquence, situé sur un point de coordonnées connues, avec
une alimentation permanente et connecté à plusieurs périphériques de communication.
Une station de référence collecte les données GNSS pour
une utilisation en post-traitement, ou fournit des données
de correction GNSS en temps réel, pour des applications
DGPS et/ou RTK. Dans de nombreux cas, il effectue les
deux opération, satisfaisant aux exigences de nombreuses
applications différentes, y compris la topographie, l'ingénierie, la construction, le contrôle géodésique, le SIG, la
surveillance, les études tectoniques et l'hydrographie.
34 Stations de référence GPS/GNSS
Avec des stations de référence supplémentaires, de
grandes zones voire des pays entiers, peuvent être
couverts d'une infrastructure de réseau de stations de
référence permanentes.
Les stations de référence sont contrôlées à distance
par un logiciel dédié, comme Leica GNSS Spider, qui
connecte les station via divers moyens de communication :
connexion série, modems radio ou GSM, télécommunications (Internet). Une fois configuré, un capteur de réseau
fonctionnera en permanence, fournissant la gamme complète des données GNSS et des services DGPS, RTK et RTK
réseau à un nombre pratiquement illimité d'utilisateurs.
Êtes-vous intéressé pour en apprendre davantage sur
ces thèmes ? Leica Geosystems fournit des brochures
en ligne sur :
http://www.leica-geosystems.com/booklets/
Leica Geosystems Construction Tools
Leica Builder
Leica SmartPole et SmartStation
Introduction au GPS
Guide des stations de référence
More Booklets | 35
Qu'il s'agisse de réaliser une maison ou un pont, une carte ou un avion,
vous avez besoin de mesures fiables. Alors, quand cela doit être juste,
les professionnels font confiance à Leica Geosystems pour les aider à
collecter, à analyser et à présenter l'information spatiale.
Avec près de 200 ans de solutions novatrices pour mesurer le monde,
Leica Geosystems est connu pour sa large gamme de produits, qui
capturent précisément les données, modélisent rapidement, analysent
facilement, visualisent et présentent l'information spatiale. Ceux qui
utilisent les produits de Leica Geosystems au quotidien leur font
confiance pour leur fiabilité, la valeur ajoutée qu'ils apportent, et en
un support technique haut de gamme.
Précision, valeur, et service par Leica Geosystems.
When it has to be right.
Les illustrations, descriptions et données techniques sont sans engagement et peuvent être modifiées.
Imprimé en Suisse – Copyright Leica Geosystems AG, Heerbrugg, Suisse, 2014.
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