LA STAZIONE TOTALE cos’è: cosa misura e a cosa serve lo strumento topografico

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La stazione totale è lo strumento principe per i rilievi topografici, ma cosa fa e cosa misura?


PANORAMICA

Oggi ti voglio parlare di uno degli strumenti che hanno cambiato la vita a chi fa rilievi in campagna.

I rilievi topografici sono stati e sono ancora fondamentali per la rappresentazione del territorio.

Rilevare e posizionare correttamente in mappa dei fabbricati o dei confini è sempre stato il lavoro dei topografi e dei cartografi.

Quando c’è da tracciare un nuovo tratto stradale, o quando bisogna progettare una fognatura, o in svariati altri casi, è necessario un rilievo topografico.

Per approfondire: “Quando fare un RILIEVO TOPOGRAFICO Plano-altimetrico – 4 vantaggi

Solitamente ci si appoggia a punti noti, spesso anche punti scelti in modo arbitrario, ma sempre col fine di determinare, nella maniera più corretta possibile, l’inquadramento del rilievo.

Ci sono varie tecniche e molte accortezze da rispettare in base al tipo di rilievo che devi fare.

Un piano quotato di un lotto edificabile ha esigenze di rilievo diverse dal tracciamento di una condotta idrica di 20 chilometri.

Ciò che li accomuna però è che in quasi la totalità dei casi ci si appoggia su vertici stabili.

All’interno della maglia formata da questi punti si procede poi al rilievo o al tracciamento dettagliato.

COSA SIGNIFICA “CI SI APPOGGIA”

Ma cosa si intende con rilievo? Cosa significa “ci si appoggia”?

Significa misurare degli angoli e delle distanze, significa, più propriamente, calcolare delle coordinate e individuare su una mappa la posizione esatta di: case, terreni, servizi, strade, eccetera.

Ci sono vari strumenti moderni che permettono di fare questi rilievi con molta precisione.

I più comuni tra quelli utilizzati da chi fa la mia professione sono i GPS e le stazioni totali.

Tra i due, i primi sono i più giovani e permettono di effettuare delle misure sfruttando le costellazioni dei satelliti artificiali.
Di base come la geolocalizzazione degli smartphone, ma con precisione centimetrica.

Le seconde sono quelle di cui ti voglio parlare oggi, le stazioni totali.

Te ne voglio parlare perché hanno rivoluzionato il sistema di misura del territorio che è stato utilizzato per secoli.

Voglio farci un articolo perché essendo io uno tendente al “nerdismo” adoro avere a che fare con strumenti tecnologici.

Inoltre potrai comprenderne meglio il funzionamento e l’importanza.

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PRIMA DELLA STAZIONE TOTALE

Tornando al nostro argomento, il nome “stazione totale” non ha un significato causale.

Prima dell’invenzione di questo strumento si utilizzava il teodolite ottico.
Il teodolite misurava solo angoli, rilevati dall’occhio dell’operatore su delle tacche graduate.

Il problema non era però questo, in quanto la lettura degli angoli aveva raggiunto dei livelli di precisione molto alti anche con il teodolite ottico, ma era la misura delle distanze.

Difficoltosa, specialmente quando c’era da coprire un lungo tratto, di alcuni chilometri a volte.

Rilevare la distanza orizzontale dal punto dove stava lo strumento, al punto che volevamo misurare, che per esempio poteva essere lo spigolo di un fabbricato, risultava un’operazione laboriosa e non sempre fattibile.

Di fatto la misura veniva fatta a step, in maniera, diciamo così, analogica.

Non a caso nei metodi più utilizzati si misuravano più angoli che distanze, come nelle triangolazioni.

Per misurare un angolo o gli angoli all’interno di un triangolo, era sufficiente che fosse visibile l’oggetto.
Per misurare la distanza invece bisognava arrivarci fisicamente.

Con le triangolazioni era sufficiente misurare solo una distanza (un lato di un triangolo) e tutti gli angoli interni.

Con questi dati, e applicando dei calcoli matematico-geometrici, era possibile individuare le altre grandezze e le conseguenti coordinate.

Ad un certo punto, dagli anni ‘70 circa dello scorso secolo, con l’avvento della tecnologia elettronica e informatica venne inventato il distanziometro elettronico.

Uno strumento in grado di misurare le distanze in modo automatico, senza dover arrivare fisicamente all’oggetto da rilevare, o meglio senza dover percorrere la strada per arrivare all’oggetto.
Bastava averlo sulla visuale.

Il passo successivo fu quello di combinare i due strumenti, il teodolite per gli angoli e il distanziometro elettronico per le distanze.

Con l’evoluzione ulteriore della tecnologia venne introdotta la lettura elettronica anche per gli angoli.

Il risultato finale si ottenne attraverso l’assemblaggio, del tutto, in un unico strumento elettronico con cannocchiale.

I due strumenti vennero integrati con la gestione dei dati misurati da parte di un software che li avrebbe elaborati e registrati.

Quello strumento prese il nome di “stazione totale” , che ha rivoluzionato i rilievi topografici in termini di: efficienza, produttività e precisione.

LA STAZIONE TOTALE COME É FATTA

La stazione totale quindi si è chiamata in questo modo (si chiama in questo modo) perché è un unico strumento in grado di misurare sia angoli orizzontali e verticali, che distanze, con la memorizzazione e la gestione delle risultanze in tempo reale già sullo schermo grazie ad un software.

Inoltre puoi memorizzare i dati in un file con la possibilità di lavorarci già in campagna.
Puoi tracciare, cioè picchettare sul territorio un progetto o un lavoro.

Per poter fare questo la stazione totale, ogni modello di stazione, ha delle caratteristiche, dei componenti che sono standard; comuni a tutti i modelli e a tutte le marche.

1) Il basamento con le tre viti calanti e la livella sferica.

Le viti sono fondamentali per rendere orizzontale il piano di rotazione dello strumento.

Uno dei requisiti fondamentali di un rilievo topografico fatto con la stazione totale è l’orizzontalità del piano di rotazione di base (del cerchio orizzontale).

2) Il secondo elemento sono le livelle, sferica (già accennata) e torica.

I nuovi strumenti al posto di quella torica hanno la livella elettronica, ma il fine resta sempre lo stesso.

La livella sferica serve per approssimare l’orizzontalità del piano, la torica per le regolazioni di precisione.

3) Il terzo elemento comune a tutti è il cannocchiale con distanziometro integrato.

Il cannocchiale con il mirino interno ti permette di puntare perfettamente oggetti a grande distanza. Il distanziometro poi effettua la misura tra lo strumento e il punto inquadrato.

La misura che rileva è quella inclinata, poi sarà il software a restituire la distanza orizzontale, grazie anche alla misura continua degli angoli.

4) E qui passiamo al quarto elemento presente nelle stazioni totali, elemento formato da due cerchi, i cerchi per le misure angolari.

Lo strumento misura continuamente gli angoli orizzontali e verticali attraverso la lettura elettronica su un cerchio graduato.

Lettura di altissima precisione, che unita alla misurazione delle distanze, permette di individuare nello spazio i punti misurati, quindi sia planimetricamente che altimetricamente.

5) Il quinto elemento che troviamo nelle stazioni totali, in tutte le stazioni totali, è il pannello di controllo.

Il pannello di controllo permette di inserire i dati del rilievo e di vedere immediatamente e direttamente a schermo le risultanze, da la possibilità di lavorare sui dati direttamente dallo strumento.

IL TREPPIEDE, LA MESSA IN STAZIONE ED IL PRISMA

Questi erano alcuni degli elementi principali che sono sempre presenti nella strumentazione “stazione totale”.

Ci sono però due accessori importantissimi che lo accompagnano quasi ad ogni uscita.
Accessori aggiuntivi, non sempre necessari, il treppiede ed il prisma.

Il primo serve per appoggiare e ancorare la stazione totale, così da stabilizzarla al suolo.

Attraverso una vite si fissa la stazione sul treppiede per procedere poi alla messa in stazione.

La messa in stazione è l’operazione che, con l’ausilio delle viti calanti e delle livelle sferica torica, rende orizzontale il piano di rotazione di base e conseguentemente verticale l’altro cerchio.

Questo perché, come ho già accennato, quando si effettuano rilievi con la stazione totale si prende come riferimento il piano orizzontale rispetto alla verticale gravitazionale passante per il punto di stazione.

Una volta piazzato lo strumento, si inseriscono le varie info e si è pronti per il lavoro.

Il prisma invece è uno specchio riflettente particolare, che permette allo strumento di misurare la distanza tra esso e la stazione.

Anche se non sempre indispensabile perché gli strumenti di ultima generazione possono misurare anche senza, basta avere una superficie su cui il segnale possa rimbalzare e tornare indietro.

Resta però necessario dei tracciamenti, inoltre le misure con l’ausilio del prisma sono più precise e permettono una maggiore portata, cioè permettono di misurare punti più distanti.

LA STAZIONE TOTALE COSA FA

Arriviamo infine alla parte operativa di tutta la faccenda, cosa fa la stazione totale e a cosa serve?

Ti ho già detto che misura angoli orizzontali, angoli verticali e distanze, quindi può rilevare con alta precisione sia in piano che in elevato.

Gli angoli orizzontali non sono influenzati dal dislivello tra il punto da rilevare e la stazione.

Gli angoli verticali invece sono influenzati dall’elevato. Variano in base al dislivello tra il punto rilevato ed il punto di stazione.

Gli angoli verticali partono sempre da uno zero fisso, che è lo zenit, cioè l’asse verticale dello strumento e aumenta man mano che la visuale del cannocchiale scende verso il basso.

Poi c’è la distanza che lo strumento rileva, che è sempre quella reale, cioè quella inclinata.

Il software dello strumento poi calcola in automatico la distanza orizzontale, dislivelli e coordinate.

Una volta misurati e registrati, i dati potranno essere elaborati al pc.

Il trasferimento dallo strumento può avvenire tramite: scheda, chiavetta usb, wireless, via cavo, dipende dal modello di stazione totale.

Le più recenti hanno la possibilità di condivisione in cloud, cioè mentre rilevi, i dati vengono trasferiti in tempo reale e subito utilizzabili dal pc.

Lo scopo del rilievo topografico, lo scopo generale del rilievo topografico, è la determinazione delle coordinate dei punti (X,Y,Z) rispetto ad un sistema di riferimento cartesiano.

Insomma lo scopo è individuare l’esatta posizione di ogni punto nello spazio.

Fatto questo possiamo utilizzare questi dati per calcolare quantità, sterri, riporti, superfici ecc.

Puoi tracciare sul terreno, puoi piazzare nuovi ponti ad esempio, o la sagoma di nuovi edifici.

Puoi riportare su mappa il territorio, realizzare cartografie e planimetrie.

Puoi monitorare frane, gallerie, dighe ecc.

CONCLUSIONI

In conclusione la stazione totale è lo strumento più versatile, insieme al GPS, per il rilievo del territorio.
Soprattutto per i rilievi di medio-grandi dimensioni.

A titolo informativo infine, la stazione totale può essere di tre tipi:
manuale, cioè i movimenti vengono effettuati dall’operatore;
motorizzata, dei meccanismi, dei motori permettono la rotazione e il movimento della stazione, controllata in remoto da un palmare. Utile nei tracciamenti o nei rilievi sul territorio con un solo operatore che tiene il prisma.
multistazione, cioè la stazione totale integrata con un GPS o con un sistema di scansione.

A presto.

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Danilo Torresi

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