1. Funktion des Tachymeters 1.1 Das Gerät Ein Tachymeter („Totalstation“) ist ein Vermessungsgerät, mit dem in einem Arbeitsgang der Horizontalwinkel, der Vertikalwinkel und die Entfernung gemessen werden kann (griech. „tachys“ = schnell; Tachymeter = „Schnellmeßgerät“). Mit den heutzutage üblichen elektronischen Tachymetern werden die Meßwerte elektronisch erfaßt. Außerdem ist in den Geräten ein Rechner integriert, mit dessen Hilfe die Meßdaten gespeichert und verarbeitet werden können. Des Weiteren werden über die Bediensoftware des Gerätes verschiedene Meßaufgaben (Stationierung, Absteckung etc.) gesteuert. Die Meßdaten können später an einen PC übertragen und dort zu Plänen aufbereitet werden. Horizontal- und Vertikalwinkel werden durch im Gerät verbaute Meßsensoren erfaßt. Die Entfernungsmessung („EDM“ = Elektronische Distanzmessung) erfolgt normalerweise über das Anpeilen eines Reflektorspiegels, der ein Wellensignal (meist Laserstrahl) an das Gerät zurückwirft. Aus der Laufzeit des Signals wird dann die Entfernung zum Reflektor berechnet. 1.2 Der Reflektorspiegel Reflektorspiegel werden zur besseren Handhabung immer auf Teleskopstäben angebracht. Diese werden über dem zu messenden Punkt mittels einer Dosenlibelle senkrecht gehalten. Daraus ergeben sich auch schon zwei mögliche, schwerwiegende Bedienfehler. Zum einen muß gewährleistet sein, daß der Reflektorstab im Moment der Messung auch wirklich senkrecht gehalten wird, zum anderen muß die aktuelle eingestellte Höhe des Stabes zuvor am Meßgerät eingestellt sein, da dieser Wert zur richtigen Höhenbestimmung von der gemessenen Höhe abgezogen werden muß (geschieht bei richtiger Einstellung im Meßgerät automatisch). Daraus ergibt sich, daß die Vermessung mit dem Tachymeter grundsätzlich im Zweierteam durchzuführen ist. Dabei hält eine Person den Reflektorstab über den zu messenden Punkten, die andere bedient das Meßgerät und löst die Messungen aus.
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Besser ausgestattete Tachymeter bieten auch die Möglichkeit reflektorlos zu messen. Dies funktioniert allerdings nur auf kürzere Distanzen. Außerdem ist beim reflektorlosen Messen darauf zu achten, daß auch wirklich die richtigen Punkte angezielt werden (schon Grashalme oder Erdkrumen können die Messung verfälschen). Reflektorloses Messen eignet sich daher nur für bestimmte Anwendungen wie z.B. Profileinmessung oder Flächennivellements auf kurze Strecken. 1.3 Bedienelemente am Gerät Bluetooth-Antenne Feintrieb Vertikalkreis (auf der Rückseite)
Fach für USB-Stick Fernrohr
Batteriefach
Meßauslöser
Feintrieb Horizontalkreis
Bedienfeld/Display
Stellschrauben zur Horizontierung
Ein- Ausschalter Serielle Schnittstelle (auf der Rückseite)
Im Prinzip finden sich alle vom Theodoliten bekannten Bauteile/Bedienelemente auch am elektronischen Tachymeter wieder. Die Anvisierung des Ziels erfolgt durch ein Fernrohr, das mittels Horizontal- bzw. Vertikalfeintrieb eingestellt werden kann (bei den Leica-Geräten sind diese mit Rutschkupplungen ausgestattet, d.h. das Gerät kann zunächst von Hand groß in die richtige Richtung gedreht werden, mittels der Feintriebschrauben erfolgt die Feineinstellung auf das Ziel). Am Gerätefuß befinden sich drei Stellschrauben zur Horizontierung. Die Horizontierung erfolgt über eine im Display zu sehende elektronische Libelle (siehe unten). Zusätzliche Bauteile des Tachymeters sind ein Batteriefach zur Stromversorgung (immer auf geladene Akkus achten!), ein Bedienfeld mit Display zur Softwarebedienung und Schnittstellen zur Datenübertragung (Kabel/USB/Bluetooth). Im Koffer des Gerätes befindet sich neben weiteren Zubehörteilen das Ladegerät für die Akkus.
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2. Aufstellung eines Leica-Tachymeters Der Aufbau des Tachymeters erfolgt grundsätzlich genau so wie bei allen anderen Meßgeräten (siehe Kapitel „Aufbau“). Zur Horizontierung ist das Gerät mit einem sogenannten 2-Achs-Kompensator ausgestattet. Dies bedeutet, daß kleinere Abweichungen von der Horizontallage geräteintern ausgeglichen werden können. Erst wenn die Geräteneigung zu groß wird, erscheint die elektronische Libelle auf dem Display und es muß mittels Stellschrauben justiert werden. Trotzdem ist beim Aufbau auf eine sorgfältige Horizontierung zu achten!!! Da das Gerät beim Aufbau in der Regel außerhalb des kompensierbaren Bereichs steht, erscheint die elektronische Libelle automatisch auf dem Display. Falls dies nicht der Fall sein sollte, oder falls die Neigung während der Vermessung kontrolliert werden soll, kann die Libelle durch die User-Taste 1( ) aufgerufen werden 1 . Zur Horizontierung ist so lange an den Stellschrauben zu drehen, bis der schwarze Balken innerhalb des 20’’ Bereichs ist und an der jeweiligen Ecke ein Häkchen erscheint. Danach ist die korrekte Horizontierung mit „OK“ (F4-Taste) zu bestätigen. Der Balken auf der rechten Seite gibt die eingestellte Intensität des Laserlotes an. Es sollte darauf geachtet werden, daß diese, soweit das Laserlot nicht benötigt wird, immer auf den geringsten Wert einbestellt ist (Schwarzer Balken ganz unten, siehe Bild), da sonst relativ viel Strom verbraucht wird (Akku!). Die Intensität des Laserlotes kann durch nach Oben/nach unten - drücken der runden, schwarzen Cursor-Taste verstellt werden.
3. Einstellungen am Gerät Nach Aufbau und Horizontierung des Gerätes schaltet die Gerätesoftware automatisch in das Hauptmenü. Sollte dies nicht der Fall sein, gelangt man durch einbzw. mehrmaliges Drücken der ESC-Taste dorthin. Im Hauptmenü können die verschiedenen Nutzerprogramme gewählt werden (Drücken der jeweiligen Zifferntaste) 2 .
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Zur detaillierten Erklärung der Bedieneinheit, der Tasten, des Bildschirms und des Menüaufbaus sei auf den angefügten Leica FlexLine Quick Guide verwiesen. 2 Alle beschriebenen Abläufe und Screenshots beziehen sich auf Geräte der Leica TS Serie mit aktueller Firmware. Bei Geräten anderer Leica Serien (z.B. TCR) ergeben sich geringfügige Unterschiede, die aber dank der im Gerätekoffer bereitliegenden Gerbrauchsanweisung. kein Problem darstellen sollten.
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Die Grundeinstellungen werden unter dem Programm 5-Einstell vorgenommen. Im Programm werden drei Unterpunkte unterschieden: 1 Einst. 2 EDM 3 COMM
- Allgemeine Geräteeinstellungen - Einstellungen zur elektronischen Distanzmessung - Einstellung der Kommunikationsparameter
!!! Bei der Veränderung aller Grundeinstellungen ist Vorsicht geboten!!! 3.1 Allgemeine Geräteeinstellungen Insbesondere unter den Punkten 1 und 3 können Dinge verändert werden, die die spätere Meßaufnahme wertlos machen. Daher niemals in den Einstellungen einfach herumspielen oder ausprobieren (und wenn, dann bitte die vorherigen Einstellungen notieren!). Unter „1 Einst.“ sind eigentlich alle nötigen Veränderungen bereits erledigt. Auf Seite 1 sollten die Punkte „Messausl. 1“ und „Messausl. 2“ auf „ALL“ gesetzt sein. Nur dann kann eine Messung durch Drücken der seitlichen, großen schwarzen Taste ausgelöst werden 3 . Ist bei ungünstiger Sonneneinstrahlung der Bildschirm nicht mehr gut lesbar, kann mit „Kontrast“ der Anzeigenkontrast erhöht werden. Wichtig ist hier noch, daß der Parameter „Neig.Messer“ (Neigungsmesser) auf „2Achsen“ und „Hz-Kollim.“ (Horizontalkorrektur) auf „Ein“ gesetzt ist. Diese beiden Einstellungen beziehen sich auf die automatische Korrektur der Gerätehorizontierung (siehe oben). Auf Seite 2 steht die Funktion „Beep“ auf „Normal“. Dies bedeutet, daß durch jeden Tastendruck ein Piepton erzeugt wird. Des Weiteren kann auf Seite 2 die Menüsprache eingestellt werden (sollte auf „German“ gesetzt sein). Weitere Parameter sollten und müssen nicht verändert werden. 3.2 Einstellungen für die Elektronische Distanzmessung (EDM) und Prismen Im Punkt „EDM“ werden die Einstellungen für den Elektronischen Distanzmesser gesetzt. Hier sind Veränderungen immer dann nötig, wenn das verwendete Prisma gewechselt wird (Standard-Prisma, MiniPrisma) oder auf reflektorlose Messung umgeschaltet werden soll. Die EDMEinstellungen sind daher auch über die Softkeys aus jeder Messen-Funktion erreichbar. Die wichtigste Einstellung unter EDM findet sich unter „EDM-Modus“: Wird mit einem normalen Rundprisma gemessen, ist die Einstellung „Prisma Standard“, soll reflektorlos gemessen werden, so ist diese „NP-Standard“ (Auswählen mit CursorTaste).
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Einstellung im Lieferzustand ist „Aus“.
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Unter „Prismentyp“ ist die normale Einstellung „Rund“. Einige Geräte haben im Koffer ein Miniprisma beigelegt. Wird dieses verwendet, so muß hier auf „Mini“ umgeschaltet werden 4 . Wird reflektorlos gemessen, empfiehlt es sich, den Laserpunkt einzuschalten, um eine genaue Sichtkontrolle zum angezielten Punkt zu haben 5 . Zur Verbesserung der Meßgenauigkeit sollten unter Atm-PPM die atmosphärischen Parameter eingestellt werden (F1). Dort wird die Höhe über NN und die Temperatur eingegeben. Bei den für die archäologische Arbeit nötigen Genauigkeiten kann auf eine exakte Eingabe sowie eine Veränderung der Voreinstellung des Luftdrucks verzichtet werden. Für die Höhe kann der Wert auf ±20m und für die Temperatur auf ±5°C gerundet werden. 3.3 Kommunikationsparameter Die Kommunikationsparameter (3 COMM) sollten unter Anschluß auf „Auto“ stehen. Weitere Eingaben/Veränderungen sind hier nicht erforderlich. 3.4 Funktions-Taste (FNC) Eine Abkürzung zu wichtigen Einstellungs- und Editierfunktionen ist die FunktionsTaste („FNC“). Hier können Libelle und Laserlot aufgerufen werden (F1), um die Horizontierung zu kontrollieren. Mit F3 kann per Knopfdruck zwischen reflektorloser (NP) und Messung mit Reflektor (Prisma) umgeschaltet werden. Im Falle einer Fehlmessung kann mit F4 der letzte Meßdatensatz („Block“) gelöscht werden 6 . Auf Seite 2 kann mit F2 der Laserpunkt ein- bzw. ausgeschaltet werden.
4. Datenverwaltung am Gerät In Leica-Meßgeräten erfolgt die Verwaltung der Meßdaten über Jobs. Einem Job sind Meßdaten und Fixpunkte zugeordnet. Jobs kann man sich wie Dateiordner auf dem Rechner vorstellen. In der Praxis ist es sinnvoll für Daten, die später in einem Plan ausgewertet werden sollen, jeweils einen Job zu erstellen. Folgende Struktur kann beispielsweise auf einer Grabung sinnvoll sein.
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Wichtig bei diesen Einstellungen ist die Prismenkonstante. Diese gibt an, wie der Fokussierungspunkt des Prismas über dem Haltestab steht. Die jeweiligen Konstanten werden bei der Auswahl der Prismentypen angezeigt, dürfen aber nicht verändert werden! 5 Nicht vergessen den Laserpunkt bei Messung auf den Reflektor wieder auszuschalten, der Betrieb kostet Akku-Kapazität! 6 Zum Umgang mit Fehlmessungen siehe auch Kapitel „Fehlerkorrektur“.
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Job Haupteinmessung Schnitt I Schnitt II Profile
Inhalt Hauptpunkte zur Stationierung, topographische Geländeaufnahme, Bohrpunkte, Lesefunde etc. Fixpunkte zur Stationierung an Schnitt I, Meßpunkte Schnitt I. Fixpunkte zur Stationierung an Schnitt II, Meßpunkte Schnitt II. Meßpunkte aller Profile (Daten müssen noch am Rechner in die einzelnen Profile getrennt werden oder für jedes Profil eigenen Job anlegen)
Je nach Organisation einer Grabung ist auch eine andere Struktur möglich. Theoretisch ist es möglich alle Daten in einen Job zu messen und diese dann vor der Auswertung in ArchäoCAD aufzuteilen. Dieses Vorgehen ist aber aufwendig und fehleranfällig, es sollten zumindest die Daten unterschiedlicher Grabungsschnitte in einzelnen Jobs verwaltet werden. Zu jedem Job können auch Fixpunkte eingegeben werden. Fixpunkte sind üblicherweise Punkte, die zur Stationierung verwendet werden. Fixpunkte können nur eingegeben, nicht aber gemessen werden. Daher ist es oft nötig, sich auf Meßpunkte zu stationieren, was auch problemlos möglich ist. Um dabei aber die Übersicht zu behalten, sollten Meßpunkte, die als Stationierungspunkte dienen, mit ihrer Punktnummer und ihrer (möglichst eindeutigen) Codierung notiert werden. Alle Daten können über den Hauptmenüpunkt „3 Manage“ eingesehen, verändert und gelöscht werden. Neue Jobs können auch innerhalb der jeweiligen Applikation erstellt werden, was üblicherweise dort geschieht (siehe unten).
5. Gerätemenüs 5.1 Messen Das „Messen“ Menü wird im Hauptmenu mit der Zifferntaste 1 ausgewählt. Hier kann die Totalstation ohne Stationierung zum Messen eingesetzt werden. Der Bezug für die Punktberechnungen ist dabei im Schnittpunkt der Geräteachsen (x=0/y=0/z=0) 7 . Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise eines Tachymeters soll nun beispielhaft ein Meßvorgang erklärt werden. Wird mittels des Meßauslösers oder des Softkeys „ALL“ eine Messung auf einen Punkt 7
Die Koordinaten für den Schnittpunkt der Geräteachsen können mit dem Softkey „STATION“ auch verändert werden.
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durchgeführt, werden im Gerät die Winkelstellungen des Fernrohrs (Horizontalwinkel/Vertikalwinkel) und durch die EDM die Distanz zum Punkt (Reflektor) registriert. Es werden also zunächst die Polarkoordinaten erfaßt. Diese werden sogleich im Gerät in Kartesische Koordinaten umgerechnet und angezeigt. Beispiel: Der angemessene Punkt liegt in einem Horizontalwinkel (Hz) von 37,6540 Gon und einem Vertikalwinkel von 96,7350 Gon vom Gerät. Der in der untersten Zeile angegebene Wert von 15,238 m ist die absolute Distanz vom Meßgerät und somit schon ein berechneter Wert. Die Schrägdistanz, also der direkte Abstand zwischen Gerät und Reflektor ist auf der zweiten Bildschirmseite zu sehen (Blättern mit der „Blättern“ – Taste). Sie beträgt im Beispiel 15,258 m. Nun können mittels der gemessenen Werte und einigen Winkelfunktionen die kartesischen Koordinaten berechnet werden (Achtung: Zum Nachrechnen vorher Gon in Winkelgrad umrechnen!): x = (Schrägdistanz) * sin (Vertikalwinkel) * cos (Horizontalwinkel) x = 15,258 * sin 87,0615 * cos 33,8886 = 12,649 m y = (Schrägdistanz) * sin (Vertikalwinkel) * sin (Horizontalwinkel) y = 15,258 * sin 87,0615 * sin 33,8886 = 8,496 m z = (Schrägdistanz) * cos (Vertikalwinkel) z = 15,258 * cos 87,0615 = 0,782 m Der Höhenunterschied z wird auf dem zweiten Messen-Bildschirm in der letzten Zeile angezeigt: 0,782 m. x und y Koordinate sind auf dem dritten Bildschirm zu sehen. Sie werden von der Leica Software Ost für y und Nord für x genannt. Mit dem Satz von Pythagoras läßt sich nun auch die Absolutdistanz nachrechnen: Schrägdist anz 2 - Höhe (z) 2 = Absolutdistanz 15,258 m 2 - 0,782 m 2 = 15,238 m
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Es stellt sich noch die Frage wie der Wert von -0,718 m für die Höhe zustande kommt. Hier ist die angegebene Reflektorhöhe (hr) zu beachten. Diese ist im Beispiel auf 1,5 m eingestellt. Dies bedeutet, daß der Reflektorspiegel 0,782 m über dem Meßgerät liegt (Wert in der letzten Zeile, zweiter Bildschirm), es müssen aber von diesem noch 1,5 m Stabhöhe abgezogen werden, also 0,782 m - 1,5 m = -0,718 m. Der Vertikalwinkel ist wie üblich im Zenit auf 0 Gon festgelegt. Der Horizontalwinkel kann beliebig eingestellt werden. Hierzu mit Softkey F4 im Register weiterschalten (2x), dann Softkey F2 „SetzeHz“ wählen und dort entweder einen Wert eingeben oder mit Softkey F1 „Hz=0“ auf 0 setzen. Somit kann der Tachymeter in der „Messen“ - Funktion auch als einfacher Theodolit eingesetzt werden, beispielsweise um Fluchten und rechte Winkel (Meßnetze) zu legen. 5.2 Programm Das für den Feldeinsatz wichtigste Menü ist „2. Programm“. Hier lassen sich die sogenannten „Applikationen“ anwählen. Dies sind vordefinierte Programme, die für einzelne Vermessungsaufgaben verwendet werden. Für die Vermessungspraxis in der Archäologie sind im Wesentlichen die ersten drei Applikationen von Bedeutung: Stationierung, Punktaufnahme und Absteckung. Die Applikationen sind entweder durch Softkeys oder durch Zahlentasten anwählbar. 5.2.1 Stationierung Die Stationierung ist die wichtigste und grundlegende Vermessungsaufgabe zum Vermessen mit dem elektronischen Tachymeter. Soll die Totalstation nicht „nur“ als hochwertiger Theodolit eingesetzt werden, ist immer eine Stationierung nötig! Das Prinzip der Stationierung ist recht einfach zu beschreiben. Schlußendlich geht es darum, den aktuellen Standort des Tachymeters in ein bekanntes Koordinatensystem (z. B. Landeskoordinaten oder lokales Grabungsnetz) „einzuhängen“. Dazu werden mehrere (in der Regel 3, mindestes 2, maximal 10) bekannte Punkte angemessen. aus diesen Punktdaten berechnet der Tachymeter seinen aktuellen Standpunkt. Ist dies geschehen, kann nun jeder beliebige Meßpunkt in Bezug auf das Koordinatensystem bestimmt werden
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Im Leica Programmablauf wird die Stationierung folgendermaßen durchgeführt 8 . Zuerst wird die Applikation „Stationierung“ gewählt (Taste „F1“ oder „1“). Es erscheint der Bildschirm in dem ein „Job“ und die „Genauigkeit“ gesetzt werden kann. Nun wird zunächst ein neuer Job angelegt (F1 – Setze Job). Im Jobauswahlfenster auf „NEU“ (F1) drücken und die Daten für den Job eingeben (Jobname, Beobachter, Bemerkungen). Mit „OK“ bestätigen, der neue Job ist nun gesetzt. Im Bildschirm „Setze Genauigkeit“ können Grenzen der Standardabweichung bei der Positionsberechnung eingegeben werden 9 . Werden diese Grenzwerte überschritten, wird im Stationierungsablauf eine Warnmeldung angezeigt. In der archäologischen Praxis ist es üblich, eine Abweichung von bis zu 3 cm (0,03 m) zu akzeptieren. Es empfiehlt sich aber trotzdem, die Genauigkeitslimits auf 0 gesetzt zu lassen, denn dann wird in jedem Fall die Warnmeldung mit den konkreten Abweichungen angezeigt. Im Verlauf längerer Grabungskampagnen sollten die Abweichungen kontinuierlich beobachtet werden. Sind sie stabil, ist der Zustand zu akzeptieren, vergrößert sich eine Abweichung merklich, kann dies am „wandern“ eines Fixpunktes liegen, was z.B. durch vom Regen aufgeweichten Boden oder Vertritt verursacht werden kann. In diesem Fall sind rechtzeitig, mit akzeptabler Gerätestationierung, neue Fixpunkte zu setzen. Nun kann die Stationierung gestartet werden (F4). Im Folgenden muß zuerst die Stationierungsmethode gewählt werden. Mittels des Cursors wird „Freie Station“ gewählt 10 . Unter „Station“ wird die Station benannt. Es ist sinnvoll, das aktuelle Datum, rückwärts gelesen, zu verwenden, also im Beispiel: 28.02.2011. Werden an einem Tag mehrere Stationierungen durchgeführt kann eine laufende Nummerierung oder „v“ für vormittags und „n“ für nachmittags eingegeben werden. Unter „Bemerkung“ können weitere Informationen abgespeichert werden. Das Feld „hi“ ist die Instrumentenhöhe. Sie ist bei einer Stationierung über einem bekannten Punkt wichtig, da zur korrekten Stationsberechnung eingegeben werden muß, wie hoch das Gerät über dem bekannten Punkt aufgebaut ist. Bei der Freien Stationierung wird die Instrumentenhöhe zwar abgefragt, ist aber für die weitere Vermessung irrelevant, da die Höhe ja aus den angemessenen Fixpunkten berechnet wird. Eine Veränderung der Vorgabe ist also nicht erforderlich. Durch „OK“ kommt man zum nächsten Bildschirm.
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Eine Beschreibung des Stationierungsablaufs für einen Zeiss Elta 4 Tachymeter mit Feldbuch REC 500 findet sich im Anhang. 9 Die Standardabweichungen entstehen dadurch, daß beim Stationieren über mehr als zwei Punkte das mathematische System zur Positionsberechnung (sog. Helmert-Transformation) überbestimmt ist. Es entstehen „Klaffen“, die einen Raum beschreiben, in dem die Position liegen kann. Diese Werte werden über die Methode der kleinsten Quadrate gemittelt. 10 „Freie Station“ ist das oben beschriebene Verfahren, d.h. das Gerät wird an einem beliebigen, unbekannten Punkt aufgebaut und der Standort über mehrere Punkte berechnet. Daneben gibt es auch die Möglichkeit über einem bekannten Punkt zu stationieren, d.h. das Gerät wird exakt über einem Punkt, dessen Koordinaten bekannt sind, aufgebaut. Es ist nun nur ein Punkt nötig, um die Stationierung zu berechnen. Dieses Verfahren ist in der Bauvermessung üblich, da damit eine höhere Genauigkeit erzielt werden kann. In der Archäologie wird dagegen zumeist die „Freie Stationierung“ verwendet.
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Der erste Anschlußpunkt (bekannte Punkt) wird nun abgefragt. Es bestehen mehrere Möglichkeiten Punktdaten aufzurufen. Wurden die Daten zuvor schon in das Gerät eingegeben oder vom Rechner dorthin überspielt, kann durch Eingabe der Punktnummer (PtNr: -----) der Punkt direkt aufgerufen werden 11 . Über „PtLISTE“ (F2) kann die Liste aller gemessenen Punkte angezeigt und ein Punkt ausgewählt werden. Es kann auch auf Punkte anderer Jobs zugegriffen werden. Hierzu unter „PtLISTE“ mit Softkey F3 „JOB“ wählen und dort nach den entsprechenden Punkten suchen. Liegen Punktdaten nur schriftlich vor, kann mit ONH („Ost/Nord/Höhe“ F3) die Koordinate direkt eingegeben werden. Bei der Direkteingabe wird der Punkt als Fixpunkt gespeichert, was die spätere Datenverwaltung erleichtert. Ist ein Punkt ausgewählt, erscheint der Bildschirm „Zielpunkt anzielen“. Nun wird der gewählte Punkt angemessen (Reflektorhöhe beachten!). Im nun folgenden Bildschirm zunächst „Weitere Punkte anmessen“ (F1) wählen und die Abfolge wiederholen, bis alle Fixpunkte angemessen sind. Ab der Messung des zweiten Punktes können die Stationskoordinaten berechnet werden (F4). In der Regel wird eine Stationierung über drei Anschlußpunkte durchgeführt. Es werden während des Anmessens der Anschlußpunkte die berechneten Genauigkeiten angezeigt. Wurden wie hier im Beispiel, die Genauigkeitslimits auf 0 gesetzt, erscheint die Meldung „!!! 3 LIMIT(S) Überschritten!“. Dies ist kein Grund zur Sorge, so lange die Werte unter 0,030 m liegen. Nach der Berechnung der Stationskoordinaten wird das Ergebnis der Stationierung angezeigt. Es wird der Standort des Instruments angezeigt (Ost/Nord/Höhe). Mit „Nä.Pkt“ können nun weitere Punkte gemessen, mit „VERB“ einzelne Punkte nachgemessen bzw. ausgeschaltet werden 12 . Falls die Stationierung bzw. die Standardabweichungen zufriedenstellend sind, wird die Stationierung mit „SETZEN“ (F4) gesetzt. Nun erscheint automatisch wieder der Auswahlbildschirm für die Meßapplikationen. Eine Ursache für zu hohe Standardabweichungen kann auch die falsche Handhabung des Reflektorstabes sein. Gerade bei der Stationierung ist darauf zu achten, daß der Reflektorstab exakt auf den zu messenden Punkt aufgesetzt wird. Zudem muß der Stab mittels der angefügten Dosenlibelle exakt gerade und ruhig gehalten werden. Im Zweifelsfall am besten Hilfsmittel wie Teleskophalter oder „Spinne“ benutzen. 11
Eine Punktnummer kann auch eine Kombination aus Ziffern und Buchstaben sein. Es kann also ein Punkt mir der „Nummer“ HP1 (Hauptpunkt 1) oder FP1 (Fixpunkt 1) aufgerufen werden. 12 Falls die Stationierung nicht funktioniert bzw. die Standardabweichungen zu groß sind, sollte zunächst die gesamte Stationierung wiederholt werden.
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5.2.2 Punktaufnahme Mit der Applikation „Punktaufnahme“ werden Meßpunkte nach erfolgter Stationierung erfaßt und die Daten in Jobs gespeichert 13 . Im Startbildschirm kann zunächst ein Job gesetzt werden (F1), mit F2 kann direkt in die Applikation „Stationierung“ gesprungen werden (falls diese noch nicht erfolgt ist), und mit F4 wird die Applikation gestartet. Es können nun beliebig viele Punkte angemessen werden, die zugehörigen Daten werden gespeichert. Neben den O/N/H-Koordinaten wird eine laufende Nummer für jeden Datensatz vergeben und außerdem der Inhalt des Bemerkungs- bzw. Codefeldes gespeichert. Ein Meßdatensatz sieht beispielsweise folgendermaßen aus (Ansicht als DAT-File im REC500 Format): PtNr 154 155 156 157 158
Bemerkung/Code MESSNAGEL 1 MESSNAGEL 2 MESSNAGEL 3 FUND 1 (KERAMIK) FUND 2 (SILEX)
5.2.2.1 Das Punktnummernfeld Der Inhalt sowohl des Punktnummernfeldes (PtNr) als auch des Bemerkung/Code Feldes sind durch den Benutzer beeinflußbar. Ein im Punktnummernfeld eingegebener Zahlenwert wird automatisch inkrementiert (bei jeder Messung +1), werden nur ein oder mehrere Buchstaben eingegeben, wird selbstständig eine Zahl angefügt. Beispiele: 1. Messung 2. Messung 3. Messung 4. Messung
PtNr: PtNr: PtNr: PtNr:
156 157 158 159
1. Messung 2. Messung 3. Messung 4. Messung
PtNr: PtNr: PtNr: PtNr:
HP1 HP2 HP3 HP4
1. Messung 2. Messung 3. Messung 4. Messung
PtNr: PtNr: PtNr: PtNr:
FP FP1 FP2 FP3
Zur Weiterverarbeitung der Daten mit ArchäoCAD ist es egal in welcher Form das Punktnummernfeld verwendet wird. Zur späteren Fehlersuche bzw. Datensatzkorrektur ist es allerdings empfehlenswert eine über den gesamten Grabungsverlauf fortlaufende Nummerierung zu verwenden. 5.2.2.2 Das Bemerkung/Code Feld Im Feld „Bemerkung“ stehen, wie auch im Punktnummernfeld, 16 Stellen zur Eingabe zur Verfügung. Der Inhalt dieses Feldes ist die Schnittstelle zur späteren Datenverarbeitung mit ArchäoCAD. Aufgrund der eingegebenen Werte erzeugt die Software unterschiedliche Signaturen, Linienarten, Texte etc. Hier findet also die archäologische Interpretation des jeweils gemessenen Punktes statt. Es ist auf eine korrekte und fehlerfreie Eingabe zu achten! 13
Das Thema Jobs wird im Abschnitt Datenmanagement behandelt.
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Inhalte können auf unterschiedliche Weise eingegeben werden. Zunächst besteht die Möglichkeit, direkt über die alphanumerische Tastatur Daten einzugeben. Die Feldbezeichnung ist dann „Bemerkung“. Wurde die ArchäoCAD-Codeliste der Firma Arctron auf das Gerät überspielt, können die voreingestellten Codes direkt abgerufen werden. Hierzu in der Softkey-Leiste ein Register weiterschalten (F4), dann „Code“ auswählen (F2). Nun kann in der Codeliste gesucht oder mir der Cursortaste geblättert werden. Mit „OK“ (F4) wird der Code übernommen und kann noch mittels Tastatureingabe ergänzt oder verändert werden. Wird ein Inhalt aus der Codeliste abgerufen, ändert sich die Feldbezeichnung in „Code“. Eine weitere Eingabemöglichkeit ist die Verwendung der Schnellcode-Funktion. Hierzu vom Eingangsbildschirm aus im Softkey-Register zweimal weiterschalten (2xF4) und die Schnellcode-Funktion mit F2 („Q-Code“) aktivieren. Codes können nun über Zahlenkürzel abgerufen werden. Die Eingabe der Zahl 12 im alphanumerischen Tastenfeld liefert beispielsweise den Code „1_PR_A“ aus der ArchäoCAD-Codeliste. Es ist festzuhalten, daß sich in der Praxis die Direkteingabe von Codes am besten bewährt hat. In der vorgegebenen Codeliste sind nämlich jeweils nur die Codierungen für das erste Planum hinterlegt (1_...), d.h. eine Ergänzung und Umbenennung ist in den meisten Fällen erforderlich. Die Codeliste läßt sich aber dennoch sinnvoll als eine Art Nachschlagewerk nutzen, da alle von der Software ArchäoCAD standardmäßig umsetzbaren Codes hinterlegt und bezeichnet sind. Zur weiteren Datenverarbeitung ist es irrelevant, ob das Eingabefeld mit „Bemerkung“ oder mit „Code“ bezeichnet ist. 5.2.2.3 Codieren für ArchäoCAD Im Folgenden werden nun das Prinzip der ArchäoCAD-Codierung und die wichtigsten Codeeingaben beschrieben 14 . Zu Beginn jeder ArchäoCAD Codezeile wird die Ziffer für das Planum eingegeben. Alle weiteren Codierungen werden mit Unterstrich angehängt: 1_ 2_
= Planum 1 = Planum 2
Es stehen zur Planumsbezeichung die Zahlen 0 bis 99 zur Verfügung 15 . Natürlich können durch die Planumsbezeichnungen auch inhaltliche Unterscheidungen getroffen werden, z.B. 10_ 11_ 12_
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= Gruben auf Planum 1 = Gräber auf Planum 1 = Hausbefunde auf Planum 1
Eine Listenübersicht der Codierungen befindet sich im Anhang. Im Prinzip können auch dreistellige Planumscodierungen verwendet werden (100-999). Hier ist allerdings zu beachten, daß ArchäoCAD diese standardmäßig als Kennung für eine erweiterte 3DEinmessung interpretiert (3DX-Erweiterung). Sind dreistellige Planumscodierungen trotzdem erforderlich muß die jeweilige 3DX Layerkonfiguration im Layerdialog des PLANDRAW-Programms innerhalb von ArchäoCAD geändert werden. 15
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Auch stratifizierte Befundsituationen können so abgebildet werden: 23_ 24_
Bei komplexeren Grabungssituationen, die mit zahlreichen unterschiedlichen Planumscodierungen verwaltet werden, hat es sich als unbedingt erforderlich erwiesen, die Zuordnung der Codierungen schriftlich zu dokumentieren 16 . 5.2.2.4 Befundkonturen Wir ein Befund eingemessen, so folgt nach dem Unterstrich die Befundnummer. 1_34 = Befund 34 auf Planum 1 1_41 = Befund 41 auf Planum 1 ArchäoCAD verbindet nun bei der Planzeichung alle gemessenen Punkte mit einer Konturlinie und druckt die Befundnummer in die Mitte. Die Befundkonturen werden mit Meßpunkten in einem Abstand von ca. 5 bis 15 cm abgegriffen. Bei geschlossenen Objekten ist zu beachten, daß der erste Punkt nicht noch einmal gemessen wird bzw. der letzte Punkt nicht nach dem ersten liegt. Hierzu ist es sinnvoll den ersten Meßpunkt zu markieren. Soll ein Objekt nicht automatisch geschlossen werden, was z.B. bei der Darstellung von sich schneidenden oder in die Grabungsgrenze laufenden Befunden der Fall ist, muß ein „Abbruch“ gemessen werden. Dieser wird mit dem $ - Zeichen codiert also 1_$ Der Punkt, an dem die Objektkontur abgebrochen werden soll, muß dabei zweimal gemessen werden, das erste Mal als Objektpunkt (z.B. 1_25), das zweite Mal als Abbruch (1_$). Der Abbruchcode kann auch an die Objektnummer angehängt werden, also 1_25_$.
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In ArchäoCAD werden Objektlinien als schwarze Kurvenlinie gezeichnet 17 . Es bedarf ein wenig Übung und Erfahrung um die Meßpunkte immer so zu setzen, daß das gewünschte Ergebnis erreicht wird. Am Anfang ist es sinnvoll, die Messungen immer zeitnah mit dem erzeugten Plan zu verglichen, um ein Gefühl für das Setzen der Meßpunkte zu bekommen.
Befundgrenzen, die als unsicher dokumentiert werden sollen, werden mit 1_US_XX codiert. ArchäoCAD zeichnet dann statt einer durchgehenden, eine gestrichelte Linie. Grabungs- bzw. Schnittgrenzen werden mit 1_GR codiert. Das Ergebnis ist eine breite, blaue Strichpunktlinie. Die Meßpunkte der Grabungsgrenze werden mit geraden Liniensegmenten verbunden. Beim Einmessen der Grabungsgrenze ist zu beachten, daß diese nicht automatisch geschlossen wird. Der Ausgangspunkt muß also zum Schluß noch einmal gemessen werden.
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Neben der schwarzen Kurvenlinie werden für Objekte auch noch weitere AutoCAD-Layer mit 3DLinien und Punktinformationen erzeugt. Weitere Ausführungen hierzu im Kapitel 11.
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5.2.2.5 Höhenmeßpunkte Grundsätzlich lassen sich auf jedem Meßpunkt, da diese dreidimensional eingemessen sind, Höhenwerte abgreifen. Befundgrenzen müssen also nicht eigens nivelliert werden. Dennoch ist es erforderlich die Grabungsfläche als ganzes durchzunivellieren, da sich zwischen eingemessenen Befunden mehr oder weniger große Leerräume befinden können, für die eine Höheninformation erforderlich ist. Üblicherweise wird jedes Planum, je nach Größe, in geschätzten 0,5 m, 1 m oder 2 m Quadraten nivelliert 18 . Die Codierung hierfür ist 1_NI. Im Plan werden ein Nivellement-Symbol und darüber der Höhenwert gezeichnet. Wird auf einer Ausgrabung in Negativ-Grabungsweise gearbeitet, können oft nicht bei allen Befunden Profile angelegt werden (speziell kleine, enge Befunde wie z.B. Pfostenlöcher). Daher ist es erforderlich auch die Sohlentiefe der Befunde zu erfassen. Um die Höhenmeßpunkte, die in Befunden gemessen wurden, von denen, die die Oberfläche des Planums dokumentieren, zu unterscheiden, sollten unterschiedliche Planumscodierungen verwendet werden. Hierzu eignet sich die Verwendung der Ziffer 9, also z.B. 10_XX 10_NI 19_NI 19_NI_23
= Befunde auf Planum 1 = Oberfläche von Planum 1 = Meßpunkte in Befunden auf Planum 1 = Tiefenmeßpunkt in Befund 23 auf Planum 1
5.2.2.6 Einzelfunde ArchäoCAD stellt dreidimensional eingemessene Einzelfunde je nach Codierung durch unterschiedliche Signaturen dar. Die Codierungen der abgebildeten Beispiele lauten: 1_KE 1_SX 1_HK
= Keramik = Silex = Holzkohle
Es gibt noch eine Reihe weiterer Fundcodierungen, die von ArchäoCAD standardmäßig voreingestellten Symbolen zugeordnet werden. Die Software bietet außerdem die Möglichkeit, selbst Codierungen zu definieren und diese durch eigens gestaltete Symbole im Plan darstellen zu lassen. Hiervon ist allerdings abzuraten, da die Neudefinition von Fundsymbolen zunächst nur an dem Rechnerarbeitsplatz wirksam ist, auf dem sie auch eingerichtet wurde. Werden Grabungsdaten auf mehreren Rechnern ausgewertet, was üblicherweise der Fall ist (Notebook vor Ort, Arbeitsplatzrechner im Büro etc.) müssen neue Symboldefinitionen auch zuverlässig nachgeführt werden. Dies stellt eine erhebliche Fehlerquote dar.
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Wenn geplant ist, daß Flächen oder die Form negativ ausgenommener Befunde später mit einem digitalen Geländemodell (DGM) dargestellt und ausgewertet werden, sollten deutlich mehr Höhenmeßpunkte erfaßt werden.
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Sinnvoller ist es, auf die zahlreich vorhandenen Einzelfundcodierungen zurückzugreifen und deren Definition ggf. anzupassen, z.B. 1_GL = Glas, wenn mit Glas als Fundobjekt nicht zu rechnen ist kann die Codierung für Obsidian verwendet werden. 1_ZI = Ziegel, kann entsprechend für Rotlehm verwendet werden. An die jeweilige Codierung sollte zusätzlich die Fundzettelnummer angehängt werden. Diese erscheint dann ebenfalls im Plan. Ausnahmsweise ist hierbei kein Unterstrich erforderlich, erkannt werden folgende Möglichkeiten: 1_KE Fz 000315 1_SX_Fz 000152 1_HK Fz002267 Wichtig ist, daß innerhalb der Fundzettelnummer keine Leerstelle codiert wird. 5.2.2.7 Profilnägel Profilnägel werden folgendermaßen codiert: 1_PR_A 1_PR_B
= Profilnagel mit Bezeichnung A = Profilnagel mit Bezeichnung B
Hierbei ist zu beachten, daß bei der Planzeichnung immer der erste gemessene Nagel durch eine Profillinie mit dem Zweiten, der Dritte mit dem Vierten usw. verbunden wird. Daher müssen Punkte, an denen Profile aneinander stoßen, jeweils doppelt gemessen werden.
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5.2.2.8 Profile Ebenso wie Plana können auch Profile mittels ArchäoCAD und den beschriebenen Codierungen dokumentiert werden. Ein Problem ergibt sich allerdings daraus, daß in ArchäoCAD bzw. AutoCAD Pläne normalerweise im sogenannten „Weltkoordinatensystem“ dargestellt werden. Im Weltkoordinatensystem ist die Blickrichtung (Ansicht) in Richtung kleiner werdender Werte der Z-Achse, also von Oben. Profilansichten entsprechen logischerweise nicht dieser Ansicht, also muß zunächst ein Benutzerkoordinatensystem eingemessen werden. In ArchäoCAD wird bei der Planzeichnung die Ansicht dann so gedreht, daß diese senkrecht auf das Benutzerkoordinatensystem gerichtet ist. Die Codierungen für das Benutzerkoordinatensystem lauten: 1_KS_Y 1_KS_U 1_KS_X
= 1. Punkt, links oben am Profil (Y-Achse) = 2. Punkt, links unten am Profil (Ursprung) = 3. Punkt, rechts unten am Profil (X-Achse)
Die beiden so definierten Achsen müssen nicht unbedingt exakt rechtwinklig zueinander stehen, wichtig ist vielmehr, daß sie möglichst in einer Ebene liegen.
Nach der Einmessung des Benutzerkoordinatensystems werden die Profilnägel (1_PR_XX), die Grabungsgrenze des Profilkastens (1_GR) und die Objektkonturen vermessen. Genau genommen ist es bei Profilen nicht sinnvoll eine Planumsbezeichnung anzugeben. Damit ArchäoCAD aber die Codezeilen verarbeiten kann, ist auch hier eine Codierung 1_, 2_ etc. nötig. Üblicherweise wird als Planumsziffer dasjenige Planum angegeben, von dem aus das Profil abgetieft wurde. Beim Einmessen der Objektkonturen ist zu beachten, daß bei Profilen, wenn diese schichtweise dokumentiert werden sollen, sehr viele 21
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Abbrüche nötig sind. Außerdem sind Profile meist wesentlich kleinteiliger zu dokumentieren, so daß die Meßpunkte eher im Abstand von 5 cm bis 10 cm abgegriffen werden sollten, was zu einem recht hohen Arbeits- bzw. Zeitaufwand führt. Ist das Profil vom Standort der Totalstation aus vollständig und gut einsehbar, empfiehlt sich eine reflektorlose Einmessung. Es sollte bei Profilen immer überlegt werden, ob der hohe Aufwand der Einmessung das Ergebnis lohnt. Bei einfachen Profilen ist eine Handzeichnung bisweilen die schnellere und genauere Variante. Komplexe Situationen können oft mittels Photogrammetrie effizienter dokumentiert werden. 5.2.3 Absteckung Eine weitere, für die archäologische Feldarbeit nützliche Applikation ist das Programm „Abstecken“. Beim Abstecken geht es darum, die Koordinaten eines Punktes im Gelände zu finden 19 . Dies kann beispielsweise dazu dienen, die Eckpunkte eines neuen Grabungsschnittes einzumessen oder ein Meßraster in der Grabungsfläche zu markieren. Die Applikation wird im Programm-Menü mir F3 gewählt und, nach erfolgter Stationierung, mit F4 gestartet. Die Punktkoordinaten können auf unterschiedliche Weise eingegeben werden. Zum einen können bereits im entsprechenden Job gespeicherte Punkte aufgerufen werden. Dies geschieht im Absteckungs-Bildschirm durch blättern mit der Cursor Tasten im Menüpunkt „PtNr“. Im Beispielbild ist der Punkt mir der Nummer 2 gewählt. Des Weiteren können Punkte auch manuell eingegeben werden. Hierbei bestehen wiederum zwei Möglichkeiten. Die Anwahl der Funktionen erfolgt über die Softkeys. Zunächst wird mit F4 ein Register weitergeschaltet. Dann mit F2 „ONH“ gewählt. Hier kann nun ein Punkt mit Benennung („PtNr“) und Ost-, Nord- und Höhenkoordinaten eingegeben werden. Mit der Bestätigung durch „OK“ wird der Punkt als Fixpunkt gespeichert. Bei der zweiten Möglichkeit wird mit F4 das Softkey-Register zweimal weitergeschaltet, dann mit F2 „MANUELL“ gewählt. Nun können wiederum die Koordinaten eingegeben werden, hier allerdings keine Punktbenennung. Der Punkt wird nach der Absteckung daher auch nicht gespeichert. Die Wahl der Möglichkeiten richtet sich also danach, ob die Punktdaten nur einmal oder mehrfach benötigt werden, ob sie also gespeichert werden sollen oder nicht 20 .
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Für archäologische Anwendungen ist es normalerweise nicht erforderlich Punkte dreidimensional abzustecken. Daher wird im Folgenden nur die Absteckung von Punkten in der Fläche beschrieben. 20 Die Markierungen der Eckpunkte von Grabungsschnitten gehen meist mit dem Abbaggern des Ackerhorizonts ohnehin verloren und werden als Grabungsgrenzen noch ein weiteres Mal eingemessen. Solche Punkte müssen also nicht unbedingt gespeichert werden. Punkte eines Meßrasters in der Fläche sollten demgegenüber bisweilen kontrolliert und neu vermessen werden. Hier ist es also sinnvoll, die Absteckpunkte zu speichern.
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Nach Auswahl der Punktkoordinaten wird im ersten Bildschirm („ABSTECKUNG Polar“) unter Δ Hz der Richtungswinkel angezeigt. Das Gerät kann nun gedreht werden, bis die Anzeige auf 0 steht, nun muß in Blickrichtung noch die in der nächsten Zeile angezeigte Distanz zurückgelegt werden. Diese wird grob durch Schrittlänge ermittelt. Sodann erfolgt eine weitere Messung. Die Differenzen vom Meßpunkt zum Absteckungspunkt können auf unterschiedliche Weise ausgegeben werden: Polar, Orthogonal oder als Differenz zu den ONH - Koordinaten. Die Verfahren sind in den Abbildungen dargestellt. Welche Methode in der Praxis zu bevorzugen ist muß von Fall zu Fall entschieden werden und hängt auch von den Vorlieben des Meßteams ab.
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6. Ablauf der Vermessung Zu Beginn jeder Grabungskampagne erfolgt in der Regel eine Stationierung über Fixpunkte, die im Gelände dauerhaft markiert („vermarkt“) sind. Dies können Meßnägel, Grenzsteine oder topographische Punkte sein. Die Koordinaten dieser Punkte müssen entweder vom zuständigen Vermessungsamt beschafft werden oder sie liegen in Form von Grabungskoordinaten in einem lokalen Grabungsnetz vor. Nach erfolgreicher Stationierung erfolgt normalerweise die Einmessung/Absteckung der Grabungsschnitte.
Die Hauptmeßpunkte der primären Stationierung liegen aller Wahrscheinlichkeit nach ungünstig und weit entfernt zum Grabungsschnitt. Es sollten also Hilfspunkte in der Nähe der Grabungsschnitte zur Stationierung während der aktuellen Kampagne gesetzt werden. Diese werden am besten mit Holzpflöcken markiert und durch Flatterband und weitere Holzpflöcke gesichert, damit sie für die Dauer ihrer Nutzung stabil bleiben. Werden die Klaffen an einem der Punkte zu groß (Werte bei der Stationierung beobachten!), sollte dieser ersetzt, bzw. neu eingemessen werden. 24
7. Schriftliche Dokumentation Der gesamte Meßablauf sollte in Protokollen schriftlich dokumentiert werden (Musterprotokoll siehe Anhang). Dies ist zum einen Teil der Grabungsdokumentation, um später die Abläufe und evtl. auftretende Schwierigkeiten und Besonderheiten beurteilen zu können. Zum anderen dienen die Protokolle der Übersicht und der Fehlerkorrektur. Das Vermessungsprotokoll bezieht sich immer auf eine Stationierung, d.h. wenn neu stationiert wird, wird auch ein neues Protokollblatt angelegt. Es werden die Standpunktkoordinaten der Stationierung, evtl. auftretende größere Klaffen und Besonderheiten vermerkt. Auf dem Protokoll werden außerdem alle durchgeführten Vermessungstätigkeiten erfaßt. Es kann also schnell und sicher abgeglichen werden, ob beispielsweise alle dokumentierten Befunde auch tachymetrisch vermessen worden sind.
8. Fehlerkorrektur Prinzipiell ist es möglich im Gerät Fehlmessungen zu löschen und auch fehlerhaft eingegebene Codes zu korrigieren 21 . Dieses Vorgehen empfiehlt sich aber in der Praxis nicht, da es relativ zeitaufwendig ist, den Arbeitsablauf stört und außerdem oft die Übersicht über die Korrekturen bzw. die richtig gemessenen Daten verloren geht. Besser ist es, Fehlmessungen im Meßprotokoll zu vermerken und diese dann nach erfolgter Datenübertragung am Rechner zu beheben. Die Fehlerkorrekturen sollten mit Angabe der Punktnummer möglichst eindeutig vermerkt werden, z.B.: „125 – löschen“ „274 – Code 1_22 in 1_34 ändern“ „328 – 2_KE Fundzettelnummer #001 227 nachtragen“
9. Daten überspielen Die gemessenen Daten werden mindestes einmal pro Tag auf einen Datenträger überspielt und gesichert. Außerdem sollten die Messungen nicht nur überspielt, sondern auch sogleich mit ArchäoCAD ausgewertet, nachbearbeitet und in den Gesamtplan übertragen werden (siehe unten). Bei den Geräten der neueren Serie (TS) besteht die Möglichkeit Meßdaten über die serielle Schnittstelle, auf einen USB-Stick oder per Bluetooth zu übertragen. Bei Geräten der älteren Serie (TCR) steht lediglich eine serielle Schnittstelle zur Verfügung. Serielle Schnittstelle 9.1 Datenübertragung per serieller Schnittstelle Die serielle Schnittstelle befindet sich bei LeicaMeßgeräten an der Unterseite des Gerätes. Das Meßgerät wird mittels eines Übertragungskabels mit einem USB-Anschluß des Rechners 21
Ersteres z.B. über FNC-Taste und „Letzten Block löschen“, Korrekturen sind über den Menüpunkt „Manage“ möglich.
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verbunden. Das Übertragungskabel ist im Gerätekoffer beigelegt. Achtung, das Kabel benötigt einen Treiber, der zuvor am entsprechenden USB-Port installiert sein muß. Da die benötigte CD sich normalerweise nicht im Gerätekoffer befindet, sollte der Treiber vor dem Feldeinsatz installiert werden!!! Zum Übertragen der Daten wird außerdem das ebenfalls beigefügte Programm „LEICA Geo Office – Tools“ benötigt. Ist das Meßgerät mit dem Rechner verbunden, wird das Programm gestartet. Auf der rechten Seite muß nun zunächst die Funktion „Extras“ und dort die Anwendung „Data Exchange Manager“ aufgerufen werden 22 .
Im mittleren Feld („Inhalt“) ist nun der Verzeichnisbaum der möglichen Geräteanschlüsse zu finden. Unter „Serielle Ports“ und dem COM-Anschluß, mit dem das Gerät verbunden ist, kann nun auf den Inhalt des Geräts zugegriffen werden. Die Meßdaten finden sich unter „Dateien“, „Jobs“, dem gewünschten Job, als „Meßdaten“. Diese können nun einfach per „Drag and Drop“ in einen Ordner auf der 22
Der Data Exchage Manager ist von der Fa. Leica in verschiedene Programme eingebettet. Hier erwähnt ist „Leica Geo Office“, für das ein Lizenzcode benötigt wird (kann bei Leica angefordert werden, aber nur für Besitzer von entsprechenden Tachymetern). Aktuell ist das Programm „Leica Flex Field“, das ähnlich wie „Leica Geo Office“ lizenziert ist. Frei verfügbar ist lediglich „Leica Survey Office“. Da dieses Programm für ältere Leica Tachymeter vorgesehen ist, sind zur Datenübertragung einige Anpassungen nötig.
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linken Fensterseite gezogen werden. Sobald die Datei dort abgelegt wird, erscheint ein Dialogfenster, in dem das Dateiformat eingestellt werden muß. Hier ist das Dateiformat „Archaeo_CAD“ zu wählen, die Dateinamenserweiterung sollte dann .dat sein. Unter Dateiname kann ein beliebiger Name eingegeben werden. Es empfiehlt sich hier wiederum die Benennung nach Datum rückwärts gelesen zu verwenden (im Beispiel: 110314 für den 14.03.2011). Der Dateiname, unter dem die Rohdaten übertragen und gesichert werden ist auch auf dem Vermessungsprotokoll zu vermerken.
9.2 Datenübertragung per USB-Stick Die Meßgeräte der Leica TS Serie bieten die Möglichkeit Daten per USB-Stick zu übertragen. Hierfür müssen die im internen Speicher des Gerätes abgelegten Daten zunächst auf den USB-Stick exportiert werden. Dies geschieht im Menüpunkt „4 Transfer“ im Hauptmenü. Auf dem nächsten Bildschirm wird mit F1 „Daten Export“ gewählt. Im nun folgenden Bildschirm sind zunächst einige Einstellungen zum Export vorzunehmen. In der Regel werden nur die Messungen (Datentyp: Messungen) eines einzelnen Jobs übertragen. Es können auch die Daten aller Jobs exportiert werden, diese müssen dann aber im Editor von Hand sortiert werden. Im nächsten Bildschirm kann nun ein Zielordner gewählt werden. Wird hier kein extra Ordner angelegt („...“ unter „Dateiname“), werden die Daten als Datei im Ordner „Jobs“ auf dem Stick abgelegt. Zuletzt muß noch das Ausgabedateiformat und der Dateiname gewählt werden. Hier wird analog zur Datenübertragung per Schnittstelle vorgegangen.
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Das Format ist „TS_Archaeo“, der Dateiname das Datum rückwärts geschrieben und die Dateinamenserweiterung ist auf .dat zu ändern. Nach dem Bestätigen mit „OK“ werden die Daten zum Stick übertragen. Es können im Anschluß weitere Daten (z.B. andere Jobs) exportiert werden. Nun kann der Stick aus dem Fach entnommen und die Daten auf den PC übertragen werden.
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10. AutoCAD – Grundbegriffe Hinweis: Die Anleitung bezieht sich auf AutoCAD2006 mit entsprechendem ArchäoCAD. In jüngeren Versionen können einzelne Menüs/Schaltflächen geringfügig anders aussehen. Die Befehlszeileneingaben bleiben aber immer gleich. 10.1 Bedienung der Maus - linke Maustaste: Punkte/Objekte auswählen - rechte Maustaste: - während der Ausführung eines Befehls: Bestätigen (=Eingabe/Enter) (z.B. Befehl „drehen“ wählen, zu drehendes Objekt wählen, rechte Maustaste/Enter um den Befehl auszuführen). - wenn kein Befehl gewählt ist: Wiederholen des letzen Befehls - Mausrad drehen: Zoom größer/kleiner - Mausrad drücken und Maus schieben: Pan (schieben des Zoomausschnitts) 10.2 Befehlszeile AutoCAD kann nicht nur über die Maus und das Klicken von Schaltflächen, sondern auch über die Befehlszeile gesteuert werden. Diese befindet sich am unteren Bildschirmrand. Hier ist eine Eingabe von Befehlen per Tastatur möglich. Durch Eingabe von „Rechteck“ kann z.B. ein Rechteck gezeichnet werden. Die Eckpunkte des Rechtecks können dann wahlweise mit der Maus geklickt, oder als Koordinaten in die Befehlszeile eingegeben werden. In eckigen Klammern stehen bei einigen Befehlen Auswahlmöglichkeiten. Durch Eingabe des jeweiligen Großbuchstaben einer Möglichkeit wird diese gewählt. Beispiel: Befehl Polylinie editieren (pedit) Befehlszeilentext nach Wahl einer Polylinie: Option eingeben [Öffnen/Verbinden/BReite/Bearbeiten/kurve Angleichen/Kurvenlinie/Kurve LÖschen/Linientyp/Zurück]: Die Option „Breite“ kann durch die Eingabe von „br“ gewählt werden, die Option “Verbinden“ durch „v“, „Kurve löschen“ durch „lö“ usw. In größer/kleiner Zeichen („< >“) steht die Standardvorgabe von AutoCAD. Diese kann durch „Enter“ direkt gewählt werden. Beispiel: Bild einfügen per Drag-and-Drop. Wird ein Bild in die Zeichnungsfläche gezogen, werden die Parameter Einfügepunkt, Skalierfaktor und Drehwinkel abgefragt. Es erscheinen nacheinander die Befehlszeilentexte: Einfügepunkt angeben : Skalierfaktor angeben oder [Einheit] : Legen Sie den Drehwinkel fest : 29
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Die jeweiligen Werte in größer/kleiner Zeichen können durch „Enter“ direkt übernommen werden, also einfügen am Punkt 0,0 mit dem Skalierfaktor 1 und dem Drehwinkel 0 (3x „Enter“ drücken). 10.3 Eingabe von Zahlenwerten Regel: Komma ist Punkt und Punkt ist Komma Die Eingabe des Zahlenwertes 2,54 m muß also in AutoCAD so erfolgen: 2.53 Die Koordinate x=74,34 / y=95,76 sieht in AutoCAD so aus: 74.34,95.76 Als Dezimaltrennzeichen steht in AutoCAD ein Punkt, Koordinaten werden durch Kommata getrennt. Eine Eingabe in der Form: 7,5 meint die globale Koordinate x=7 / y=5. Beispiel: Rechteck zeichnen, Befehl „rechteck“ Ersten Eckpunkt angeben oder [...]: 0,0 Anderen Eckpunkt angeben oder [...]: 7,5 Ergebnis:
7/5
0/0 Die Eingabe @7,5 hingegen meint die Anweisung „gehe vom aktuellen Punkt aus 7 Einheiten in Richtung x und 5 in Richtung y“. Im Beispiel: rechteck Ersten Eckpunkt angeben oder [...]: 12.5,11.75 Anderen Eckpunkt angeben oder [...]: @7,5 Ergebnis: 19,5/16,75 (=12,5 + 7/11,75 + 5)
12,5/11,75
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10.4 Aussehen des Cursors - kein Befehl gewählt; es können Objekte ausgewählt werden
- ein Befehl ist ausgewählt, die Eingabe/Wahl eines Punktes wird erwartet
- ein Befehl ist ausgewählt, die Wahl eine Objektes wird erwartet Durch „Escape“ („Esc“-Taste) wird jeder laufende Befehl abgebrochen 10.5 Layer AutoCAD-Pläne sind immer in sogenannten Layern organisiert. In einem Layer sind zusammengehörige Daten zusammengefaßt. Layer kann man sich als aufeinander gelegte Klarsichtfolien vorstellen. Einzelne Layer können beliebig ein- bzw. ausgeschaltet werden (Klick auf die „Glühbirne“). Im Kopfzeilen-Arbeitsbereich befindet sich die Layer-Schnellzugriffschaltfläche.
Layer-Manager
Schnellzugriff auf Layer
Layer können außerdem durch den Layer-Manager angelegt, verwaltet und verändert (Farben, Linienart etc.) werden. neues Layer anlegen
Layer löschen
Layer aktuell schalten
Alle Aktionen (Einfügen, Zeichnen etc.), die in AutoCAD ausgeführt werden, passieren immer auf dem aktuellen Layer. Layer können in der Schnellsteuerung aktuell geschaltet werden.
hier gewählter Layer ist der aktuelle
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11. Auswertung der Daten am PC / Planzeichnung Aus den gemessenen und gespeicherten Daten wird nun am Rechner ein Plan gezeichnet. Dabei werden vom Programm ArchäoCAD unterschiedliche Layer angelegt. Die Verarbeitung der Daten vom Meßgerät bis zur CAD-Zeichnung verdeutlicht die Abbildung.
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Nachdem die Daten auf den Rechner übertragen wurden, werden mit dem Modul „Plandraw“ die Pläne erstellt. Hierzu als erstes das Programm „AutoCAD“ öffnen, das ArchäoCAD-Menü lädt sich automatisch nach. Das Programm ArchäoCAD ist durch einen Hardware-Kopierschutz („Dongle“) geschützt. Dieser muß an einem entsprechenden Anschluß (USB) am PC stecken. Der Treiber für den Dongle ist normalerweise nur auf einem USB-Anschluß installiert. Falls also beim Programmstart eine Fehlermeldung („Kein Zugriff auf HardLockKopierschutz. Prüfung wiederholen?“) erscheint, einfach den Dongle an einen anderen Anschluß stecken. Nun wird unter dem Menüpunkt „Vermessung“ das Modul „Autom. Planzeichnung“ (=“PlanDraw“) geladen. Im Eingangsdialog kann nun ausgewählt werden, ob eine Planum-Einmessung oder eine Profileinmessung gezeichnet werden soll. Diese Auswahl ist nur insofern wichtig, als Profile in der Regel kleiner sind als Plana. Im Plan werden dann dementsprechend die Befundnummern kleiner und die Linien dünner gezeichnet. Unter „Einstellungen“ können die Grundeinstellungen zur Planzeichnung verändert werden (Linienarten und -farben, Fundsymbole etc.). Theoretisch wären hier interessante Möglichkeiten gegeben, z.B. eigene Fundsymbole für bestimmte Funde oder andere Farben für bestimmte Plana/Layer festzulegen. Hiervon ist allerdings abzuraten, da Veränderungen nur auf dem Rechner wirksam sind, auf dem diese auch durchgeführt werden. Auf einem anderen Rechner wäre somit das Ergebnis nicht exakt reproduzierbar, bzw. müßten die gleichen Veränderungen unter „Einstellungen“ ebenso gemacht werden. Dies ist eine beträchtliche Fehlerquelle, die sinnvollerweise vermieden werden sollte.
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Mit „Weiter“ gelangt man zum Dialogfenster „Optionen“. Auf der rechten Seite („Einmessung“) kann nun der maximale und der minimale Objektpunktabstand verändert werden. Beim maximalen Objektpunktabstand muß normalerweise keine Veränderung vorgenommen werden (Standardwert: 1,0 m) 23 . Bei sehr kleinteiligen Befunden sollte der Wert des minimalen Objektpunktabstands verringert werden (0,02 m) 24 . Hier ist zu beachten, daß zu eng gesetzte Meßpunkte oft zu unerwünschter „Schleifchenbildung“ führen. Auf der linken Seite kann unter „Planzeichnung“ angegeben werden“, welche Layer zusätzlich angelegt werden sollen. Wichtig sind die Punkte „Punktbeschreibungen“ und „Objektnummerierungen“. Sind sie gewählt, werden die Layer „G_OBJEKT_KONTUR_N_1“ und „G_OBJEKT_NR“ angelegt. Die codierte Befundnummer wird an jeden Meßpunkt und in die Mitte des Befundes geschrieben (siehe Abb. oben). Das Layer „Zeilennummerierungen“ gibt die jeweilige Zeilennummer der .dat-Datei an, dies ist die Nummer, die im Tachymeter im Feld „PtNr“ steht. Normalerweise ist dieses Layer nicht unbedingt nötig und kann aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen werden. Sinnvoll ist es jedoch, wenn bei der Planzeichnung Fehler auftauchen und diese im Datensatz lokalisiert werden sollen. Die Auswahlpunkte im Feld „Programmlauf“ haben keine Auswirkung auf das Ergebnis und können beliebig gewählt werden. Es kann auch eine Stapelverarbeitung mehrerer Dateien durchgeführt werden. Aufgrund der Datenorganisation und der Nachvollziehbarkeit der digitalen Befunddokumentation sollte darauf aber verzichtet werden (siehe unten). Im nächsten Fenster wird nun die einzulesende .dat-Datei ausgewählt und geöffnet. Nun liest das Programm alle Meßpunkte automatisch ein und zeichnet den Plan. Am Ende der Planzeichnung erscheint ein Fenster mit einer Statistik zum Ablauf. Diese kann ggf. durch „Sichern“ gespeichert werden, andernfalls „Beenden“ klicken. Der Plan ist nun gezeichnet und muß noch nachbearbeitet werden.
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Der maximale Objektpunktabstand definiert den Abstand, den zwei Meßpunkte maximal haben dürfen, um vom Programm noch mit einer Linie verbunden zu werden. Unterschiedliche Befunde werden dabei, auch wenn sie näher als der eingestellte Objektpunktabstand beieinander liegen, aufgrund ihrer Befundnummer erkannt. 24 Der minimale Objektpunktabstand definiert den Abstand, den zwei Meßpunkte nicht unterschreiten dürfen. Ist dies dennoch der Fall, wird einer der beiden Punkte gelöscht.
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12. Nachbearbeitung von Plänen Zunächst werden alle nicht weiter benötigten Layer ausgeschaltet. Dies sind in der Regel die Zeilennummerierungen, die Punkte, die Punktbeschreibungen und die 3D Objekte (G_OBJEKT_KONTUR_N_1, G_OBJEKT_KONTUR_P_1, G_OBJEKT_KONTUR_Z_1, G_3D_OBJEKT_1). Es können außerdem die Layer mit Einzelfunden ausgeblendet werden (G_FUND_SYMBOL_XX_XX). 12.1 Nachbearbeitung von Linienelementen 12.1.1 Stutzen/Dehnen Wenn Linien von Objekten aneinanderstoßen, muß die „Nahtstelle“ mittels „stutzen und dehnen“ exakt angepaßt werden. Befehle: stutzen / dehnen Der Ablauf ist bei beiden Befehlen der gleiche. Beim Stutzen wird der über ein anderes Objekt hinausragende Teil der Linie abgeschnitten. Beim Dehnen wird die Linie bis zu einem anderen Objekt verlängert. Nach der Wahl des Befehles wird zunächst das Referenzobjekt gewählt, d.h. das Objekt, bis zu dem die Linie verlängert bzw. abgeschnitten werden soll. Die Wahl wird durch Rechtsklick/Enter bestätigt. Danach wird das zu stutzende/dehnende Objekt gewählt.
1. Zu dehnendes Objekt
2. Auswahl Referenzobjekt
3. Ergebnis
12.1.2 Polylinie editieren Befehl: pedit Nach Eingabe des Befehls kann entweder eine Polylinie gewählt und (nur) diese editiert werden. Durch die Eingabe von „o“ für „mehrere Objekte“ können mehrere Polylinie zugleich gewählt und diese gemeinsam bearbeitet werden. Mit diesem Befehl können verschiedene Parameter von Polylinien geändert werden. Bei der Nachbearbeitung von tachymetrisch erzeugten Plänen ist vor allem die „schließen-Funktion“ wichtig. Durch die Eingabe von „s“ für „schließen“ wird eine Linie geschlossen, d.h. der Endpunkt wird mir dem Anfangspunkt verbunden.
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12.1.3 Brechen Befehl: elembruch Dieser Befehl ist eine Vereinfachung der AutoCAD Befehle „bruch“ bzw. „brechen“. Der Befehl steht nur im Zusammenhang mit ArchäoCAD zur Verfügung.
Durch Anklicken einer Polylinie wird diese an der Stelle in zwei Liniensegmente zerbrochen. Dies kann nützlich sein, wenn geschlossen gezeichnete Objekte geöffnet werden sollen, z.B. bei stratigraphischen Überschneidungen von Befunden.
Brechpunkte
Liniensegment löschen
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12.2 Texte bearbeiten Alle im Plan generierten Texte (Objektnummern, Fundzettelnummern, TextinfoFelder) können in ihrer Position, Größe und ihrem Inhalt verändert werden. 12.2.1 Texte verschieben Durch einmaliges Anklicken des Textes (Text wird grau) werden am Text „Greifer“ (blau) sichtbar. An diesen kann der Text durch Klicken „gegriffen“ und verschoben werden. Liegt der Text am richtigen Platz, den Befehl durch „ESC“ beenden.
12.2.2 Texthöhe verändern Das Programm ArchäoCAD bietet eine komfortable Möglichkeit Texthöhen zu verändern. Die Veränderung von Texthöhen bzw. die Verkleinerung von Texten ist besonders dann erforderlich, wenn viele kleine Befunde auf engem Raum liegen. In das Programm gelangt man über „Texte“ in der Menüzeile und dort „Texthöhe verändern“. Es erscheint nun der abgebildete Eingabedialog. Oben kann ausgewählt werden, ob eine bestimmte Texthöhe global in eine andere verändert werden soll (z.B. alle Texte der Höhe 0.5 sollen auf die Höhe 0.2 verkleinert werden) oder ob nur bestimmte, durch Anklicken zu wählende Textelemente zu verändern sind. Wird die zweite Option gewählt, wird die Schaltfläche „Elemente wählen…“ aktiv. Klickt man diese an, verschwindet zunächst der Eingabedialog und die CADAuswahlfunktion wird aktiv (kleines Viereck). Es können nun beliebig viele Textelemente zur Veränderung gewählt werden. Sollen Texthöhen global verändert werden, werden die Werte in die Felder unter „Texthöhen-Angabe“ eingegeben (siehe obiges Beispiel: alte Texthöhe: 0.5; neue Texthöhe: 0.3). Diese Werte können auch „gepickt“ 37
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d.h. direkt aus der Zeichnung abgegriffen werden. Dazu die Schaltfläche „>>“ klicken, ein Textelement in der Zeichnung wählen, der Höhenwert dieses Elements wird dann in das Eingabefeld übernommen. 12.2.3 Textinhalte verändern Durch Doppelklicken auf den Text wird dieser inhaltlich bearbeitbar. Es können so z.B. falsch eingegebene Befundnummern korrigiert werden. Texte können auch über das Eigenschaften-Register verändert werden. Durch den Befehl „eigenschaften“ wird das Eigenschaften-Register eingeblendet 25 . Dies kann vor oder nach der Anwahl des Textelementes geschehen. Im Eigenschaften-Register können alle Objekteigenschaften verändert werden.
In der Beispielabbildung wurde in der Zeile „Inhalt“ der Textinhalt von „59“ (gewähltes Textobjekt) auf „60“ geändert.
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Mit dem Eigenschaften-Register können nicht nur Texte, sondern auch die Eigenschaften aller anderen AutoCAD Objekte verändert werden.
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13. Datenorganisation/Aufbau der Pläne Bei einer „konventionell“, d.h. durch Zeichnungen dokumentierten Grabung, sind der Grabungsverlauf, die möglicherweise unterschiedliche Interpretation von Befundsituationen und der Dokumentationsstand durch Eintragungen und Kommentare auf den Zeichenblättern und im Grabungstagebuch nachvollziehbar. Damit nun bei der tachymetrischen Grabungsdokumentation im Vergleich dazu kein Informationsverlust auftritt sind einige Dinge zu beachten. Zunächst ist der Hinweis wichtig, daß es nicht sinnvoll ist über einen längeren Zeitraum „Punktwolken“ zu erzeugen, die dann beim Prozessieren in ArchäoCAD nur noch mit Mühe in nachvollziehbare Pläne umzusetzen sind. Dies bedeutet, daß die gemessenen Daten regelmäßig, mindestens einmal am Tag, ausgelesen und in einen Plan gezeichnet werden. Damit der Grabungsverlauf nachvollziehbar bleibt, sollten die jeweils überspielten Datensätze getrennt gespeichert, in einzelne Planteile prozessiert und erst dann zu einem Gesamtplan zusammengefügt werden. Die daraus resultierende Ordnerstruktur auf dem Datenträger kann wie abgebildet aussehen.
einzelne Teilpläne („Blöcke“)
Daten vom Meßgerät
Gesamtpläne der einzelnen Plana
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Konkret ist der Ablauf wie folgt: Zunächst werden die Daten (eines Tages) überspielt und einzeln gespeichert (Ordner „Daten“). Dann werden, wie oben beschrieben, die Daten in einen Plan prozessiert. Alle nun möglichen Änderungen und Korrekturen werden durchgeführt. Der Teilplan wird als CAD-Datei gespeichert (Ordner „Blöcke“). Anschließend wird er als CAD-Block in den Gesamtplan eingefügt, der Block wird aufgelöst und evtl. weitere Korrekturen vorgenommen. 13.1 CAD-Blöcke Ein Block ist eine Zusammenfassung von mehreren Zeichnungselementen zu einem Objekt. Es werden interne und externe Blöcke unterschieden. Interne Blöcke sind nur in der jeweiligen Zeichnung selbst vorhanden. Externe Blöcke existieren als eigenständige Zeichnungsdatei. Jede AutoCAD-Datei (.dwg) kann als externer Block in eine andere Zeichnung eingefügt werden. Beim Zusammenführen der einzelnen Teilpläne zu einem Gesamtplanum wird daher mit externen Blöcken gearbeitet. Zum Einfügen von Blöcken gibt es mehrere Möglichkeiten. 13.2 Bibliothek – Block-Manager ArchäoCAD bietet unter dem Menüpunkt „Bibliothek“ das Hilfsprogramm „BlockManager“. Beim Aufruf erscheint der abgebildete Auswahldialog. Es können unterschiedliche Operationen gewählt werden. Zum Einfügen eines Blocks wird „Einfügen“ gewählt.
Im folgenden Dialog wird nun zunächst der einzufügende Block gewählt. Mit „Block…“ wäre dies ein interner Block, mit „Datei…“ kann eine Zeichnungsdatei, also ein externer Block ausgewählt werden. Als nächstes ist der Einfügepunkt anzugeben. Da alle tachymetrisch eingemessenen Pläne auf den Nullpunkt referenziert sind, können hier die Vorgabewerte X=Y=Z=0 belassen werden. Unter „Parameter“ können die Skalierung und eine Drehung des Blocks vorgegeben werden. Auch hier bleiben die Vorgabewerte „Skalierung: 1.0 / Drehwinkel: 0.0“ stehen. 40
Es empfiehlt sich nicht, den Block gleich beim Einfügen in die Einzelelemente aufzulösen, da zunächst am noch verbundenen Block festgestellt werden kann, welche Elemente neu hinzugekommen sind 26 . 13.3 Befehl: Einfüge Mit dem AutoCAD Befehl „einfüge“ erscheint folgendes Dialogfeld. Hier wird über „Durchsuchen“ die Datei gewählt, es werden wiederum die Parameter „Einfügepunkt“, „Skalierung“ und „Drehung“ abgefragt. Für die Eingabewerte gilt das oben Erwähnte. Der einfüge–Befehl ist ein AutoCAD-Befehl, er kann also auch ohne die Applikation ArchäoCAD verwendet werden.
13.4 Drag and Drop Blöcke können auch über Drag and Drop in eine Zeichnung eingefügt werden. Hierzu wird die gewünschte Blockdatei aus einem Explorer-Fenster einfach in die Zeichnungsfläche gezogen. Die Einfügeparameter (Einfügepunkt etc.) werden dann in der Befehlszeile abgefragt. 13.5 Blöcke auflösen Der eingefügte Block erscheint nun in der Zeichnung. Die einzelnen Elemente sind noch miteinander verbunden. Dies ist dadurch erkennbar, daß beim Anklicken eines Blockelements, alle anderen Elemente mit gewählt werden. Es empfiehlt sich nach dem Einfügen, den Block als Ganzes einmal anzuwählen, um sich einen Überblick über die neu hinzugekommenen Elemente zu verschaffen. Achtung! Im Gesamtplan ausgeschaltete Layer bleiben auch ausgeschaltet, wenn über Einfügen dort neue Elemente hinzukommen. Wenn z.B. ein Fundsymbol auf dem Layer „G_FUND_SYMBOL_KE_01“ eingemessen wurde, dieser Layer aber im Gesamtplan ausgeschaltet ist, so ist das Fundsymbol nach dem Einfügen dort auch nicht sichtbar. Das Element wird aber trotzdem eingefügt und ist nach dem Einschalten des entsprechenden Layers zu sehen. Ist der Block eingefügt und kontrolliert, sollte er in seine Einzelelemente aufgelöst werden. Dies erfolgt entweder über das Icon oder über den Befehl „ursprung“. Nun ist der Block in die Einzelelemente zerlegt. Der Gesamtplan kann nun abgespeichert werden.
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Der letzte Punkt „Einfügelayer“ kann auf „0“ gesetzt bleiben. Die eingefügten Elemente werden auf dem Layer eingefügt, auf dem sie sich auch in der Ursprungszeichnung befunden haben.
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14. Arbeitsablauf Durch die Arbeitsweise mit dem Tachymeter und dem Programm ArchäoCAD ergibt sich das Problem, daß eine direkte Kontrolle der Messungen am Grabungsschnitt nicht möglich ist. Die Pläne werden zumeist am Rechner im Bauwagen /Grabungshaus erstellt, somit können Fehler in der Dokumentation nicht sofort erkannt werden. Daher ist es von erheblicher Bedeutung, einen Kontrollmechanismus einzuführen. Dies geschieht über Ausdrucke der jeweils aktuellen Pläne. Ist ein Block in einen Plan eingefügt, der Gesamtplan also aktualisiert, wird ein maßstäblicher Ausdruck des Plans angefertigt. Dieser wird, am Bildschirm oder von Hand, mit den üblichen Beschriftungen versehen (Grabung, Schnitt, Maßstab, Nordpfeil, Bearbeiter, Datum, …). Der Ausdruck wird vom Schnittleiter/Grabungsleiter vor Ort mit der realen Befundsituation verglichen. Änderungen, Verbesserungen und Fehler werden in den Plan von Hand eingetragen. Danach geht der Plan zum Bearbeiter zur Verbesserung am Rechner zurück. Es muß jeweils entschieden werden, ob Fehler direkt am PC korrigiert werden können oder ob eine Befundsituation neu eingemessen werden muß 27 . Der Planausdruck ist Teil der Grabungsdokumentation und wird als solcher auch archiviert! Insgesamt ergibt sich daraus vereinfacht das abgebildete Stationieren Schema. Außerdem ist, da bei der tachymetrischen Grabungsdokumentation keine Farben, unklare Befundkanten oder stratigraphische Verhältnisse usw. erfasst werden können, besondere Sorgfalt bei der Befundbeschreibung geboten.
Messen Daten überspielen Daten aufbereiten Plan zeichnen Plan aufbereiten Plan drucken Plan korrigieren evtl. neu messen
27
Kleinere Fehler wie falsche Befundnummern o.ä. können ohne Neueinmessung korrigiert werden.
42
15. Checkliste 15.1 Ausstattung Vermessung o Tachymeter o Stativ o Ladegerät o Akkus o USB-Stick o Reflektorstab o Reflektor o Reflektorstabhalter („Spinne“) o USB-Datenkabel o Maßband (20m/50m) o Vermarkungsmaterial (Holzpflöcke, Nägel, Farbe, Flatterband, Hammer) o ggf. Handfunkgeräte Datenverarbeitung o Notebook o Maus o Dongels für Software (ArchäoCAD/PhoToPlan) o Wechselfestplatte o CD-Rohlinge o Formblätter (Vermessungstagebuch/Photogrammetrieskizze) o Papier o Drucker o Tintenpatronen o ggf. Software zur Neuinstallation (AutoCAD/ArchäoCAD/Photoplan/Treiber) 15.2 Prüfen o Akkus in Ordnung und geladen? o Tachymetersoftware funktioniert? Firmware aktuell? o Software am Rechner funktioniert? (Lizenzierung? Dongels? Bei neueren AutoCAD-Versionen Lizenz online migrieren; Treiber für USB-Kabel, Drucker etc. installiert?) o Datenübertragung vom Tachymeter zum Laptop funktioniert? (sehr wichtig bei Kabelübertragung, hierbei Software, Kabeltreiber und Einstellungen prüfen! Ansonsten: USB-Stick vohanden? Bluetooth-Schnittstelle eigerichtet?) 43
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16. Anhang 1: Stationierung des Tachymeters Zeiss Elta 4 mit Feldbuch REC 500 1. Einschalten Das Feldbuch wird mit dem roten Knopf rechts oben “PWR HLP” eingeschaltet. Das Meßgerät schaltet man durch Drücken des unteren der drei Knöpfe “ON ENTER” ein. Am Meßgerät erscheint nun die Anzeige “INPUT ZERO 1”. Dies bedeutet, daß das Meßgerät zuerst auf Null justiert werden muß. Man schwenkt dazu das Fernrohr langsam um seine Achse bis die Anzeige “INPUT ZERO 2” erscheint. Nun wird das Fernrohr in die Gegenrichtung geschwenkt, um den zweiten Nullwert zu justieren. Dies ist so lange zu wiederholen (es kann passieren, das während des Schwenkens wieder die Anzeige “INPUT ZERO 1” erscheint) bis die Anzeige “TH M 05: E :+-” im Sichtfenster zu sehen ist. Das Meßgerät ist nun betriebsbereit. Die Grundeinstellung nach dem Einschalten ist allerdings die Theodolit-Funktion (“TH M 05”), in der nicht mit dem Feldbuch gearbeitet werden kann. Es muß nun zuerst die “THEO.+DIST.” (Theodolit und Distanz) Funktion gewählt werden, bei der auch die Distanzen zum Spiegel gemessen werden, und so die Meßwerte für das Feldbuch verarbeitbar werden. Dir Funktionenwahl erfolgt über die beiden oberen Knöpfe am Gerät (MODE+/MODE-), die Einstellung ist Mode 9. Es wird also der obere Knopf (MODE+) so lange gedrückt, bis die Anzeige “TH+D M 09: E:+-” erscheint. Nun kann mit der Stationierung begonnen werden. 2. Hauptmenü Nach dem Einschalten erscheint am Feldbuch das Titelbild “Elta-Version 36.8....ZEISS”. Durch Drücken einer beliebigen Taste springt man ins Hauptmenü. Das Feldbuch kann jederzeit ohne Verlust von Daten ausgeschaltet werden (Mittagspause...), beim Einschalten befindet man sich dann automatisch wieder in der Funktion, in der es abgeschaltet wurde. Man kann aus jeder Funktion entweder durch die Eingabe von “0” oder durch “CTL/FN” und “8” in die nächsthöhere Funktion zurückspringen, bis man wieder beim Hauptmenü angelangt ist. Das Hauptmenü gliedert sich wie folgt: 1 2 3 4 5 6 7
Eingabe und Anzeige von Projektdaten Messung und Registrierung von Daten Eingabe, Anzeige und Aufbereitung Übertragung von Daten Anwendungsprogramme (Messung) Anwendungsprogramme (Koord.) Formatieren, Setzen von Parametern 1. Hier können Daten frei eingegeben werden, die immer dem Datensatz vorangestellt werden, eine Art Überschrift also. Eine Eingabe wäre z.B.
Die Eingabe erfolgt, indem man bei Projektdaten in Ordnung J/N “N” eingibt, dann werden die Zeilen einzeln abgefragt und können neu eingegeben werden. Beendet wird der Vorgang durch die Eingabe von “J”. 2. Hier können Daten ohne weitere Auswertung gemessen und gespeichert werden. Dieser Programmpunkt wird in der Praxis nicht benötigt. 3. Hier können bestehende Datensätze neu eingegeben, eingesehen oder verändert werden. Meist wird diese Funktion zum Streichen (Löschen) von Fehlmessungen verwendet. Die Prozedur dauert allerdings relativ lange, und außerdem ist die Anzeige unübersichtlich. Daher kann es leicht passieren, daß der falsche Datensatz gelöscht wird, es empfiehlt sich deshalb nicht, auf der Grabung Daten zu streichen. Man sollte sich die Adresse einer Fehlmessung notieren, Korrekturen sind bei der Auswertung am Computer dann sehr viel leichter und sicherer möglich. 4. Mit diesem Menüpunkt können Daten vom oder zum Computer übertragen werden. 5. Dies ist das eigentliche Anwendungsprogramm, in dem die Stationierung durchgeführt wird und Polarpunkte (= die eigentlichen Meßpunkte, z.B. Konturen von Befunden, Einzelfunde usw.) gemessen werden. 6. Hier können weiterführende Berechnungen (Flächen, Steckenzüge usw.) durchgeführt werden (für unsere Zwecke ohne Belang). 7. Hier werden die Grundparameter eingestellt (z.B. Orientierung des verwendeten Koordinatensystems). Auch dieser Programmpunkt wird nicht weiter benötigt. Achtung! Veränderungen an den Grundeinstellungen können aber verheerende Folgen haben! 3. Stationierung Wie schon erwähnt, wird der Menüpunkt 5 angewählt (Drücken der Taste “5”). Nun erscheint folgende Anzeige:
1 3 5 7
Messung und Auswertung online /-Stationierung auf-/ bekannten Punkt 2 unbekannten Punkt Polarpunkte 4 Absteckungen Spannmaße 6 Punkt-Gerade Polygonzug 8 Optionelle Prog.
Zur Stationierung ist nun der Menüpunkt 2 auszuwählen, da die Stationierung auf einen uns noch unbekannten Punkt erfolgt. Auf einem bekannten Punkt würde man sich stationieren, wenn man das Meßgerät mittels optischem Lot über einem Meßpunkt aufbauen würde. Zu diesem Punkt müssen Koordinaten vorliegen. Normalerweise erfolgt in der archäologischen Feldarbeit die Stationierung auf einen unbekannten Punkt (= freie Stationierung). Nach der Anwahl von Menüpunkt “2” erscheint folgender Bildschirm: 45
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Freie Stationierung mit 1 Einzelpunktausgleichung 2 Helmert, Maßstab frei (4-Par.) 3 Helmert, Maßstab 1.00 (3-Par.) Diese Auswahl bezieht sich auf die Berechnung, mit der die Meßfehler ausgeglichen werden. Die drei Punkte, die wir zum Stationieren anmessen, erreichen nie so exakte Daten, daß sie alle “ins Bild passen”, d.h. daß auf ihrer Basis ein eindeutiger Standpunkt des Meßgerätes errechnet werden kann, was das Ziel der Stationierung ist. Auch bei einem so genauen Meßgerät wie dem Tachymeter (Werte werden in Millimeter gerechnet!) sind Meßfehler möglich. Diese können verschiedene Ursachen haben, wie z.B. Luftdruck, Temperatur, Staubpartikel in der Luft, verwackeln des Reflektorspiegels beim Messen etc. Diese Fehler werden “Klaffen” genannt, hierzu später. Die Frage ist, wie mit diesen Fehlern umgegangen wird, um sie möglichst gering zu halten. Hier kann der Berechnungsmodus gewählt werden, mit dem das Gerät die Fehler “kleinrechnet”. Da wir im Maßstab 1:1 Messen, wählen wir nun den Menüpunkt 3 aus, was zu folgender Anzeige führt: Eingabe unbekannter Standpunkt, ENTER
Als nächstes soll dem Standpunkt ein Name gegeben werden. Auf die Zeile mit ”K” und ”Z” werden immer Punktbezeichnungen geschrieben. Es ist zu empfehlen, einen sinnvollen und unterscheidbaren Namen zu verwenden, z.B. ”010302” (das Datum), ”Nirg” (Grabung in Nigendheim), ”lok” (lokales Meßsystem), ”1” (erste Stationierung). Nun noch mit ”ENTER” bestätigen und die nächste Anzeige erscheint: Freie Stationierung
DAV/Th+D
Speicherung von Meßwerten Weiter mit ENTER oder Ende mit 0 Dies ist nur eine Sicherheitsabfrage, einfach mit ”ENTER” bestätigen und weiter geht es: Freie Stationierung Standpunkt
Instr.höhe keine Höhenberechnung Eingabe Instr.höhe I Aufstellung in Ordnung J/N Dies ist ein Fehler im Programm, zumindest eine Abfrage, die mit normaler Logik nicht zu erklären ist. Es muß nun eine Instrumentenhöhe eingegeben werden, sonst erfolgt keine Höhenberechnung, es würde also ohne den Z-Wert gemessen. Die Höhe des Instrumentes (Meßgerätes) ist allerdings in diesem Programm zur 46
Höhenberechnung überhaupt nicht nötig, da ja die Höhe (wie auch die X und Y Werte) bei einer Stationierung auf einen unbekannten Punkt aus den Werten der angemessenen Stationierungspunkte berechnet werden. Also geben wir nun einen Wert für die Instrumentenhöhe ein (und wundern uns nicht weiter), dazu die Taste “I” drücken und es erscheint Folgendes: Falls keine Höhenberechnung ENTER Sonst Eingabe Instr. Höhe [m] Hier nun einfach “1” eingeben (oder “1.5” oder “1.3” oder was auch immer) dann: Instr. Höhe wenn in Ordnung ENTER alt 1.000 neu Mit “ENTER” bestätigen dann kommen wir wieder hierhin zurück: Freie Stationierung Standpunkt
Instr.höhe 1.000 Eingabe Instr.höhe Aufstellung in Ordnung
I J/N
Jetzt wird die eingegebene Höhe angezeigt. Die Aufstellung ist in Ordnung also “J” eingeben. Aufruf von Anschlußpunkt 1, ENTER
?Adr
1
Eing
Ende
Anschließend muss der erste Anschlußpunkt (Stationierungspunkt) eingegeben werden. Hierzu stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Diese sind alle in der letzten Zeile der Anzeige aufgeführt. Prinzipiell kann man die Möglichkeiten mit gleichzeitigem Drücken von “CTR/FN” und der darunter stehenden Ziffer (klein, in weiß und zwischen zwei Haken) anwählen. Die Möglichkeit “Ende” scheidet aus, da wir die Stationierung nicht abbrechen wollen, was an dieser Stelle möglich wäre. Mit “Eing” können die Werte und der Name eines Punktes eingegeben werden, wenn diese z.B. schriftlich auf einem Ausdruck des Landesvermessungsamtes vorliegen. Mit “1” kann ein Punkt nach seinem Namen oder seinen Werten gesucht werden. zuletzt kann mit “?Adr” ein Punkt nach seiner Adresse ausgewählt werden, wenn er vorher schon gespeichert wurde. Da dies meist der Fall sein wird, wählen wir also “?Adr” (“CTL/FN” und “2” drücken): Adresse des gewählten Punktes, ENTER (1-999) Abbruch mit 0, ENTER
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Nun einfach die Adresse des Punktes eingeben und mit “ENTER” bestätigen. Adr. 100 Nirgendh Punkt 1 X 17463.235 Y 46543.346 Z 234.66 Richtigen Punkt ausgewählt J/N “J” eingeben, wenn es der Richtige ist...
I 1.000 T 0.000 Nirgendh Punkt 1 Messung zum Anschl-Punkt RefH Exz.
Ende
Der Punkt ist nun aufgerufen, doch zuerst muß noch die Reflektorhöhe eingegeben werden. Meist kann man den Spiegel nicht direkt auf einen Meßpunkt setzen. Deshalb wird vorwiegend mit dem Stab gearbeitet, der in verschiedenen Höhen evtl. sogar ausfahren werden muss. Diesen Höhenwert muß das Gerät natürlich kennen,um eine korrekte Berechnung durchführen zu können. Der Wert wird mit Anwahl von “RefH” eingegeben, also “CTL/FN” und “5”, dann erscheint: Eingabe der Refl.höhe [m]
ENTER
Dann den Wert eingeben (für Komma immer Punkt verwenden also bei 1,35 m Eingabe 1.35 ) und mit “ENTER” bestätigen, anschließend erscheint wieder dieses Bild: I
1.000 T 1.350 Nirgendh Punkt 1 Messung zum Anschl-Punkt RefH Exz.
Ende
Hinter “I” steht die Instrumentenhöhe (siehe oben) und unter “T” jetzt die Reflektorhöhe, in diesem Fall eben “1.350”. Nun kann gemessen werden. Dazu stellt sich eine Person mit dem Spiegel auf den Meßpunkt und hält diesen möglichst ruhig und in der Waage (Dosenlibelle!). Zum Stationieren kann man hier auch die “Spinne” verwenden, dadurch steht der Reflektor dann absolut ruhig (Übrigens: Schutzkappe vorher abnehmen und diese aber bitte nicht verlieren). Die andere Person peilt mit dem Fadenkreuz im Fernrohr den Spiegel an, hierzu die Feststellschrauben und die Feintriebe am Gerät verwenden. Wenn der Spiegel im Fadenkreuz anvisiert ist, Messung durch Drücken von “ON/ENTER” am Meßgerät Elta 4 starten. Bei der ersten Messung muß immer zweimal gedrückt werden, beim ersten Drücken erscheint “MEAS. N” im Anzeigefenster. Während die Messung läuft zeigt das Meßgerät laufende Balken im Fenster an “|_ _ _II_ _|”, wenn die Messung abgeschlossen ist erfolgt die Anzeige “IO”. Die Daten werden nun zum Feldbuch übertragen und ausgewertet, das Feldbuch 48
bestätigt mit “piep”. Nun erfolgt am Feldbuch die Aufforderung zur Eingabe des 2. Anschlußpunktes: Aufruf von Anschlußpunkt 2, ENTER
?Adr
1
Eing
Ende
Hier wieder genauso verfahren wie schon beim Anschlußpunkt 1. Was jetzt passieren kann ist die Fehlermeldung : Fehler in der Stationierungsberechnung Anschlußpunkte überprüfen und die Messung wiederholen,
ENTER
Diese Meldung erscheint, wenn die Punkte so verkehrt liegen, daß keine Lageberechnung möglich ist. Entweder wurden falsche Punktdaten (Adressen) verwendet, oder, was wahrscheinlicher ist, die Punkte wurden vertauscht. Also am Besten noch einmal anfangen, und darauf achten, die richtigen Adressen zu den passenden Punkten auszuwählen. Wenn nun alle Punkte angemessen worden sind, beendet man den Stationierungsvorgang mit “ENDE”, also “CTL/FN” und “8”. Nun berechnet das Feldbuch die Transformationsparameter, es folgt die Anzeige von vielen Werten, die eigentlich ohne Belang sind, also Weiter mit „ENTER”. Nun werden die errechneten Klaffen angezeigt: Ergebnis der Lageausgleichung Maßstab 1.000000 Nr. Klaffen in [m] 1 dx 0.002 dy 0.011 2 dx -0.004 dy –0.002 3 dx –0.004 dy –0.003 Falls alle Klaffen in Ordnung
0ppm
`Ende`
Dies sind die Abweichungen in X (=dx) und Y (=dy), die möglichst gering sein sollten. Für unsere Zwecke genügen Werte unter 3 cm (also kleiner 0.030). Dies sollte auch bei der Höhe erreicht werden. Jetzt kommt die Abfrage, ob diese Klaffen gespeichert werden sollen, was in der Regel zu empfehlen ist, also Eingabe “J” Darauf folgen die Höhenklaffen: Ergebnis der Höhenausgleichung Nr. Klaffen in [m] 1 dz 0.011 2 dz –0.011 3 dz –0.004 Falls alle Klaffen in Ordnung `Ende` 49
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Nun geht es wieder mit “Ende” weiter, also “CTL/FN” und “8” drücken, worauf die Frage nach dem Speichern mit “J” bestätigt wird. Jetzt werden die endgültigen Klaffen berechnet, d.h. die vorher angezeigten Abweichungen der Messung werden nach dem “Helmert” Programm optimiert: Neupunkt X Y Z Maßstab
-0.009 0.002 -0.001 1.000000
mx my mz
+++-
0.000 0.000 0.001
Neupunkt verwenden und speichern J/N Dies sind die Toleranzen, innerhalb derer der Aufstellungspunkt sicher ermittelt werden kann. Also liegt hier eine Genauigkeit von 0.000 m Abweichung in der Lage (mx/my) und eine Fehlertoleranz von 0.001 m in der Höhe (mz) vor. Die Toleranzen sind i.d.R. kleiner als die Klaffen, spätestens hier muß die maximale Abweichung von 0.030 m eingehalten werden Weichen die Klaffen (siehe oben) ein wenig mehr ab, kann man schon damit leben. Nun soll noch bestätigt werden, ob der neue Aufstellungspunkt ebenfalls verwendet werden soll, also Eingabe “J”. Es wird jetzt angezeigt, in welcher Adresszeile der Neupunkt gespeichert wird. Diese Angabe sollte im Vermessungsprotokoll notiert werden. Das Feldbuch springt nun automatisch wieder ins Titelmenü des Anwendungsprogramms „Messung“.