ترازیابی در نقشه برداری

ترازيابی

مقصود از ترازيابي :

مقصود از ترازيابي يا نيولمان تعيين اختلاف ارتفاع بين دو يا چند نقطه ( نسبت به هم يا نسبت به يك سطح مبناي معين ) است كه با استفاده از دستگاههاي مختلف و با روشهاي گوناگون صورت مي گيرد .

ارتفاع نقطه اي مثل A عبارت از فاصلة قائم اين نقطه از سطح ارتفاعي مبدأ ( ژنوئيد ) است . ضمناً به مجموعه نقاطي كه ارتفاع آنها يكسان باشد سطح تراز مي گويند . فاصله بين دو سطح تراز تعيين كنندة اختلاف ارتفاع بين نقاط واقع بر روي آن دو سطح است .

روش تعيين مبدأ ارتفاعي :

چون اندازه گيري ارتفاع هر نقطه مستقيماً از سطح مبنا ميسر نيست لذا در نقشه برداري سعي مي كنند كه موقعيت هر نقطه را از نظر ارتفاعي نسبت به نقطه مشخص ديگري كه ارتفاع آن نسبت به مبدأ معلوم است تعيين كنند و يا آنكه كلاً ارتفاع را به طور نسبي ( با مبدأفرضي ) معين كنند .

براي تعيين مبدأ ارتفاعي به ترتيب زير عمل مي كنند .

در كنار دريا در نقطه اي كه از برخورد امواج تا اندازه اي در امان باشد يك شاخص جذر و مد سنج نصب مي كنند و هر روز در ساعات مختلف براي چندين ماه متوالي ارتفاع سطح آب را نسبت به اين شاخص مدرج تعيين مي كنند . متوسط اين اعداد ارتفاع سطح متوسط دريا يا به عبارت ديگر مبدأ ارتفاعي را مشخص مي كند . سپس در ساحل دريا نقطه اي را گود مي كنند و در اين نقطه يك سكوي بتوني كه داخل آن ميله فلزي يا آرماتور قرارداده شده نصب و با انجام يك ترازيابي دقيق اختلاف ارتفاع بين نوك ميله و مبدأ ارتفاعي را تعيين مي كنند . اين سكو را علامت ارتفاعي يا بنچ مارك مي نامند .

به همين ترتيب بنچ ماركهاي ديگري در نقاط مختلف كشور داخل زمين و يا در كنار ديوارها و در نقاط معين نصب مي كنند و با انجام ترازيابيهاي پياپي اختلاف ارتفاع هر يك از اين علائم را نسبت به نزديكترين بنچ مارك كه ارتفاع آن معلوم است تعيين مي كنند . با اين ترتيب تراكم نقاط ارتفاعي زياد مي شود . تا جايي كه مي توان ارتفاه هر نقطه دلخواه را پس از انجام يك ترازيابي ساده به كمك يكي از اين بنچ ماركها تعيين كرد .

با توجه به آنچه گفته شد به طور كلي عمليات تعيين ارتفاع ، در ترازيابي بين دو نقطه خلاصه مي شود .

روشهاي ترازيابي :

روشهاي ترازيابي به ترتيب دقت عبارتند از :

1-ترازيابي مستقيم يا هندسي

2-ترازيابي مثلثاتي

3-ترازيابي استاديمتري

4-ترازيابي فشارسنجي

اصول ترازيابي مستقيم :

اصول كلي در اين روش ايجاد يك سطح افقي است كه بين دو خط قائم گذرنده بر نقاط مفروض A و B انجام مي شود .

به طور ساده براي ايجاد يك سطح افقي مي توان از يك شمشه بنايي و يك خط كش بلند استفاده كرد . در وسط شمشه يك تراز بنايي قرار مي گيرد تا افقي بودن شمشه را تأمين كند . خط افقي كه امتداد شمشة بنايي را تشكيل مي دهد شاخصهاي مدرجي را كه به طور قائم ( شاغولي ) در نقاط A و B مستقر شده اند به ترتيب در نقاط و قطع مي كند .

ساختمان دستگاه ترازياب ( نيو) :

ساختمان كلي اين گونه دستگاهها شامل قسمتهاي زير است :

1-تلسكوب

از نوع دوربينهاي نجومي است و از يك لوله ، يك عدسي با فاصلة كانوني زياد به نام عدسي شيئي ، يك عدسي چشمي ( با فاصله كانوني كم ) و يك صفحه شيشه اي كه روي آن دو تار سياه رنگ عمود بر هم حك شده تشكيل يافته است . صفحه شيشه اي را صفحه رتيكول و خط فرضي كه مركز رتيكول را به مركز نوري عدسي شيئي وصل مي كند خط قراولروي مي گويند . اين مجموعه حول محور قائمي كه محور اصلي دستگاه خوانده مي شود گردش مي كند . اين گردش در بعضي از دستگاهها با استفاده از دو پيچ حركتي سريع و خفيف صورت مي گيرد . ليكن در ساير دستگاهها با شيوه ترمز اصطكاكي انجام مي شود .

2-ترازها

ترازها در دستگاههاي نقشه برداري وسيلة اصلي افقي ساختن تكيه گاه دستگاه و يا قائم ساختن محور اصلي آن هستند . ساختمان كلي تراز عبارت است از يك محفظة فلزي يا شيشه اي كه داخل آن را يك مايع فرار مثل الكل يا اتر ريخته اند . حجم مايع اندكي كمتر از حجم تمام محفظه است و بنابراين قسمت كوچكي از حجم محفظه به جاي خود مايع توسط بخار آن اشغال مي شود و همين بخار است كه به صورت حباب در روي محفظه ظاهر مي شود . با توجه به كم بودن چگالي حباب تراز نسبت به خود مايع ، حباب هميشه در بالاترين قسمت محفظه قرار مي گيرد .

به طور كلي 4 نوع تراز در دستگاههاي نقشه برداري استفاده مي شوند .

الف ـ ترازكروي ( يادايره اي )

محفظة اين نوع تراز فلزي و قسمت بالاي آن شيشه اي و شكل آن از نظر هندسي شبيه به عرقچين كروي است كه در قسمت بالاي آن در وسط حباب يك يا چند دايره سياه رنگ با اختلاف شعاع تقريبي 2 ميليمتر حك شده است تا بتوان محل تشكيل حباب و نيز ميزان جا به جايي آن را تشخيص داد . خط مماس بر عرقچين كروي در راستاي محور ديدگاني تلسكوپ را خط هادي تراز مي گويند . در تنظيم اين نوع تراز در دستگاههاي نقشه برداري سعي شده است هنگامي كه حباب در داخل دايرة وسطي قرار مي گيرد تكيه گاهش افقي شود ، براي در وسط قرار دادن حباب از سه يا چهار پيچ تراز كننده كه در زير تكيه گاه دستگاه قرار دارد استفاده مي شود .

ب ـ تراز استوانه اي ( يا لوله اي )

محفظة اين نوع تراز شيشه اي و شكل آن از نظر هندسي قسمتي از يك استوانه خم شده است . لولة آن را در خارج محفظه تقسيم بندي كرده اند به قسمي كه فاصلة بين هر دو قسمت متوالي تقريباً2 ميليمتر است . با اين ترتيب مي توان در هر زمان وضعيت حباب را نسبت به درجات تقسيمي تشخيص داد . خط مماس بر استوانة خم شده را در نقطه وسط آن و در امتداد محور دوربين خط هادي تراز مي گويند . در تنظيم اين تراز سعي شده است كه هنگامي كه مركز حباب در وسط فاصلة بين تقسيمات قرار مي گيرد محرو دستگاه به طور كامل در راستاي شاغول قرار گيرد ، براي در وسط آوردن حباب در اين نوع تراز نيز از پيچهاي تراز كننده و به ترتيب زير استفاده مي شود . ابتدا لولة تراز را موازي خط واصل بين دو پيچ تراز كننده قرار مي دهند سپس با حركت اين دو پيچ ( هر دو به طرف داخل و يا هر دو به طرف خارج ) حباب تراز را به وسط مي آورند ، پس از اين كار دستگاه را 90 درجه مي چرخانند . به نحوي كه لولة تراز مقابل پيچ سوم قرار گيرد . سپس با استفاده از پيچ سوم حباب را دوباره به وسط هدايت مي كنند . براي اطمينان از نتيجة كار ، دستگاه را حول محور قائم مي چرخانند اگر حباب از محل خود خارج گرديد عمليات قبلي را يكبارديگر تكرار مي كنند تا قرار گرفتن حباب در وسط حالت پايدار به خود بگيرد . نقش تراز استوانه اي در دستگاههاي ترازيابي ، قائم ساختن كامل محور اصلي دستگاه است .

ج ـ تراز انطباقي ( يا لوبيايي )

در برخي از دستگاهها به جاي تراز استوانه اي از تراز لوبيايي استفاده مي شود . به اين ترتيب كه با استفاده از يك سيستم نوري كه در روي تراز استوانه اي وجود دارد تصوير حباب تراز استوانه اي به دو قسمت جداگانه و در كنار يكديگر تشكيل مي شود و هنگامي كه دستگاه تراز مي شود دو نيمة حباب بر يكديگر منطبق مي شود و در داخل دوربين كوچكي كه در كنار عدسي چشمي قرار دارد به شكل يك U يا يك نيمة لوبيا ظاهر مي شود ، عمل انطباق دو نيمة حباب اين تراز توسط پيچ جداگانه اي كه معمولاً در زير لولة دوربين قرار دارد صورت مي گيرد .

د ـ تراز خودكار

در اين نوع ترازها با استفاده از يك سيستم منشوري به نام كمپانساتور شعاعهاي نوري افقي كه به مركز عدسي شيئي مي رسد مستقيماً به محل تلاقي تارهاي رتيكول متصل مي گردد و در نتيجه محور ديگاني دستگاه افقي مي شود ، در برخي از انواع تراز اتوماتيك از خاصيت پاندول براي تراز كردن دستگاه استفاده مي شود . در اين نوع از دستگاههاي اتوماتيك پاندول پس از چند نوسان به حالت تعادل در مي آيد و در نتيجه محور دستگاه حالت افقي به خود مي گيرد ، در برخي از دستگاههاي مجهز به تراز اتوماتيك در صورت خارج شدن تراز از حالت تمركز ، علامتي در داخل تلسكوپ ظاهر مي شود كه تراز دوبارة دستگاه را هشدار مي دهد .

در دستگاههاي ترازيابي معمولاً علاوه بر ترازكروي از يكي از سه نوع تراز ديگر براي قائم ساختن محور اصلي دستگاه ( و در نتيجه افقي ساختن محور ديدگاني آن ) استفاده مي شود .

حساسيت تراز :

حساسيت تراز عبارت از مقدار زاويه اي است كه در اثر انحراف دستگاه به اندازة آن زاوية حباب تراز به اندازة يكي از تقسيمات تغيير مكان دهد .

درجة تنظيمي تراز :

نقطه اي از لولة تراز كه با واقع شدن وسط حباب در آن نقطه تكيه گاهش افقي مي شود را درجة تنظيمي تراز مي گويند . به تعبير ديگر به نقطه اي از لولة تراز كه خط مماس بر آن موازي محور ديدگاني دستگاه است درجة تنظيمي گفته مي شود. در دستگاههاي نقشه برداري كوشش مي شود كه درجة تنظيمي تراز در مركز دايرة وسطي ( در مورد ترازهاي كروي ) و يا در وسط فاصلة بين تقسيمات لولة شيشه اي ( در مورد ترازهاي استوانه اي ) باشد ليكن در مواردي ممكن است اين تنظيم به هم بخورد . بنابراين هرچند گاه يكبار بايد درجة تنظيم تراز كنترل شود .

دايرة مدرج افقي :

براي كارايي بيشتر دستگاههاي ترازيابي در صحرا برخي از اين دستگاهها به سيستم قرائت زاوية افقي ( دايرة مدرج افقي ) با دقت كم ( حدود 5 دقيقه ) مجهز هستند . دايره هاي مذكور از صفر تا 360 درجه ( يا 400 گراد ) مدرج شده اند و وضعيت محور ديدگاني دستگاه به وسيله يك اندكس روي آنها مشخص مي شود با اين ترتيب مي توان زاوية افقي بين دو امتداد SA و SB را تعيين كرد .

مشخصات ويژه دستگاههاي ترازيابي :

ترازيابها بر حسب ميزان دقت اندازه گيري و نيز برحسب چگونگي ساختمانشان تقسيم بندي مي شوند . دقت هر دستگاه ترازياب تابع حساسيت تراز استوانه اي و درشت نمايي تلسكوپ آن است . روي اين اصل دستگاههاي ترازيابي را بر حسب ميزان دقت اندازه گيري و مورد كاربردشان به 3 دسته تقسيم مي كنند .

بعضي از ترازيابهاي مهندسي جزء اضافي كه يك تيغه متوازي السطوح همراه با ميكرومتر قابل نصب است دارند كه به دستگاه اين امكان را مي دهد تا مثل يك دستگاه ترازياب دقيق از آن استفاده شود .

شاخص ترازيابي ( مير) :

شاخصهاي مدرجي كه در نقشه برداري و مخصوصاً در ترازيابي به كار برده مي شود اكثراً از چوب و بعضاً از آلومينيوم يا فلزات ديگر ساخته شده اند ، طول آنها از 1 تا 4 متر است كه سانتيمتر به سانتيمتر مدرج شده اند . نوعي از آنها كه در كارهاي بسيار دقيق استفاده مي شوند خود شاخص يا نوار درجه بندي روي آن از آلياژ انوار است . چون اين شاخصها بايد از داخل دوربينها خوانده شوند شماره هاي آنها به دو صورت مستقيم و معكوس ديده مي شوند . بدين ترتيب كه براي كار با دستگاههايي كه تصوير نهايي آن معكوس است از مير معكوس و همراه با دستگاههايي كه تصوير اشياء در آنها به طور مستقيم است از مير مستقيم استفاده مي شود .

در نوعي از اين شاخصها سيستم درجه بندي مضاعف به كاربرد شده است . به اين نحو كه نقطة شروع درجه بندي مير را در يك ستون عدد صفر و در ستون ديگر عددي غير از صفر تشكيل مي دهد . در برخي از اين شاخصها درجه بندي در دو روي آن انجام گرفته است . يك رو بر حسب متر و اعشار آن ( دسيمتر ـ سانتيمتر ) و روي ديگر بر حسب فوت و اعشار آن مدرج است .

در موقع ترازيابي و مخصوصاً در كارهاي دقيق بايد تكيه گاه شاخص كاملاً‌سفت و محكم باشد . بنابراين هنگامي كه مجبور مي شويم در زمينهاي سست و يا خاكي ترازيابي كنيم بايد از پاشنة ترازيابي استفاده كنيم . برخي از شاخصها مجهز به پاشنة ترازيابي و سه پايه مخصوص استقرارند .

در موقع استقرار ، شاخص بايد كاملاً قائم قرار گيرد ، به همين دليل در لحظه قرائت ، مير نگهدار با استفاده از يك تراز كروي كه متصل به شاخص يا جداي از آن است سعي مي كند كه مير را كاملاً قائم در روي نقطه قرار دهد .

علائم ارتفاعي ( بنچ ماركها ) :

علائم ارتفاعي معمولاً در نزديكي نقاط معلوم و مشخص مثل پلها ، ـ ميدانهاي شهر ـ ايستگاه راه آهن ـ پمپ بنزين ها و غيره در داخل و يا خارج شهرها نصب مي شوند . پاره اي از اين علائم به صورت ميله هاي آلومينيومي به وضعيت افقي داخل ديواركار گذاشته مي شوند . براي هر يك از اين بنچ ماركها يك كارت مشخصات تهيه مي شود كه در آن نوع بنچ مارك و ارتفاع آن و نيز كروكي محل در آن ثبت يم شود . در بين اين علائم ارتفاعي دائمي علائم ديگري به صورت موقت نصب يم كنند كه به آنها بنچ مارك موقتي مي گويند . بنچ ماركهاي دائمي معمولاً توسط سازمانهاي رسمي نقشه برداري تهيه ، نصب و ترازيابي مي شوند در حالي كه علائم موقتي مي تواند توسط مؤسسات ديگر نيز تهيه ، نصب و تعيين ارتفاع شود .

روش انجام ترازيابي مستقيم :

دو نقطه A و B را در نظر مي گيريم . مي خواهيم با معلوم بودن ارتفاع نقطه A ارتفاع نقطه B را به دست آوريم .نحوة انجام عمل به شرح زير است .

ابتدا بر روي هر يك از دو نقطه A و B يك شاخص مدرج به طور قائم قرار مي دهيم . سپس دستگاه را در محلي كه تقريباً به يك فاصله از دو شاخص باشدمستقر و تراز مي كنيم . در اين حال صفحه قراولروي C امتداد شاخص مستقر در A را در نقطة اي مثل و شاخص مستقر در B را در نقطه اي مثل قطع مي كند .

شيوه هاي ترازيابي مستقيم :

با توجه به وضعيت نقاط ارتفاعي نسبت به هم مستقيم به دو شيوة شعاعي و پيمايشي يا به صورت تركيبي از اين دو شيوه انجام مي شود .

شيوه پيمايشي يا خطي :

دو نقطه اي را كه لازم است اختلاف ارتفاعشان تعيين شود ممكن است به علت فاصلة زيادشان از هم نتوان با يك مرتبه ايستگاه گذاري ترازيابي كرد يا ممكن است اختلاف ارتفاعشان بيشتر از طول شاخص ترازيابي باشد . در اين صورت لازم مي شود به جاي يك ايستگاه از ايستگاههاي بيشتري براي استقرار دوربين استفاده شود . همچنين به غير از نقاط اصلي از نقاط ديگري به عنوان نقطه كمكي يا نقطة تعويضي براي استقرار شاخص استفاده شود .

فرض مي كنيم هدف تعيين اختلاف ارتفاع بين دو A و B باشد و به دلائل فوق نتوانيم با يك مرتبه ايستگاه گذاري به مقصود فوق برسيم . در اين حالت از نقاط واسطة M و N و P براي استقرار شاخص و از ايستگاههاي 1 ، 2 ، 3 و 4 براي استقرار دستگاه استفاده مي كنيم .

شيوة شعاعي :

در بعضي از عمليات ترازيابي مي توان با يك ايستگاه به چندين نقطة مجهول نشانه روي كرد و اختلاف ارتفاع آنها را نسبت به نقطة معلوم به دست آورد . براي اين كار در محل مناسب ترازياب را مستقر مي كنيم و پس از تراز كردن آن ابتدا شاخص مستقر در نقطة معلوم سپس شاخصهاي مستقر در ساير نقاط را مي خوانيم . هر جفت قرائتي كه روي دو نقطه متوالي انجام ميشود به ترتيب به منزله قرائت عقب و قرائت جلو در محاسبة اختلاف ارتفاع به حساب مي آيد ، ليكن در موقع تنظيم جدول براي جلوگيري از اشتباهات احتمالي قرائتهاي مربوط به نقاط مياني در ستون جديد و با نام قرائت مياني (IS) وارد مي شود .

شيوة تركيبي :

اين شيوه در حقيقت تركيبي از دو شيوه قبلني است. در اين روش اولين قرائت هر ايستگاه در ستون BS و آخرين قرائت آن در ستون FS و ساير قرائتها در ستون IS ثبت مي شود .

براي محاسبة ارتفاع نقاط در اين شيوة نيز مي توان هم از جدول اختلاف ارتفاع و هم از جدول ارتفاع خط قراولروي استفاده كرد .

از شيوة تركيبي براي ترازيابيهاي با دقت متوسط مخصوصاً در تهية نيمرخهاي طولي مي توان استفاده كرد .

بررسي خطاها در ترازيابي مستقيم :

در ترازيابي همچون ساير اندازه گيريها همواره با خطاها و اشتباهاتي مواجه هستيم كه باعث عدم تساوي بين نتايج حاصل از اندازه گيري و مقادير واقعي ارتفاع مي شود. بنابراين لازم است با شناخت اين خطاها و همچنين با به كارگيري روشهاي كنترلي اشتباهات را برطرف نماييم و خطاها را به حداقل برسانيم .

به طور كلي عوامل اصلي خطا در ترازيابي در سه دسته خلاصه مي شوند .

الف ـ عوامل طبيعي شامل كرويت زمين ، انكسار نور در هوا ، تشعشع خورشيد ، وزش باد و تغيير ناگهاني دماي هوا

ب ـ عوامل دستگاهي شامل ميزان نبودن تراز دستگاه ، افقي نشدن محور ديدگاني دستگاه پس از تنظيم تراز ، صحيح نبودن طول شاخص و يا درجه بندي آن ، ناپايدار بودن سه پايه و غيره .

ج ـ عوامل انساني شامل تراز نكردن كامل دستگاه ، عدم پايداري تكيه گاه شاخص ، قائم نگرفتن شاخص ، از بين نرفتن كامل پارالاكس و خطا در قرائت شاخص .

براي مقابله با عوامل جوي بايد زمان مناسبي را براي كار ترازيابي انتخاب كرد تا اثرات تغيير دما و تشعشع خورشيد در آن كمتر دخالت داشته باشد . ( بهترين زمان صبح زود از ابتداي روشنايني هوا تا يك ساعت قبل از ظهر و بعدا زظهر از ساعت 3 بعدازظهر تا رسيدن تاريكي است . ) در هنگام باد شديد نبايد ترازيابي مستقيم انجام شود ( مخصوصاً در كارهاي دقيق )‌. در مورد اثر كرويت و انكسار نور چون اين عوامل باعث به وجود آمدن خطاي سيستماتيك مي شوند بايستي اثرات آنها در اندازه گيري محاسبه و در نتايج كار دخالت داده شوند .

در مورد عوامل دستگاهي بايد حتي المقدور دستگاهها آزمايش و تنظيم شوند و چنانكه رفع عيب آنها به آساني ميسر نباشد اثرات خطاي آنها تعيين و در نتايج كار دخالت داده شوند.

در مورد خطاهاي انساني بايد سعي شود با به كارگيري روشهاي صحيح اندازه گيري ، اين خطاها به حداقل برسند و همچنين با استفاده از عمليات كنترلي ، اشتباهات احتمالي كشف و برطرف گردند . در صورت وجود خطاهاي سيستماتيك مقادير آنها محاسبه شود و با تعيين بهترين مقدار از ميان نتايح حاصله ، خطاهاي تصادفي به حداقل ممكن تقليل يابد .

ترازیابی در نقشه برداری

ترازيابی

مطالب مشابه :

نقشه كامل ايران

آغاز ثبت نام داوطلبان آزمون كارداني پيوسته آموزشکده فنی و حرفه سما و دانشگاه آزاد اسلامی گرگان

جزوه اموزش اتوكد سه بعدي

ترازیابی در نقشه برداری

مشهد به گرگان 560 كيلومتر

تهیه نقشه و گزارش نهایی ( نقشه برداری صحرایی )

مجموعه ای کامل از نقشه های معماری و سازه

نقشه زمین شناسی گرگان

اطلاعیه مهم در خصوص مدارک مورد نیاز و شرایط ثبت نام کاردانی پیوسته و ناپیوسته بدون آزمون دانشگاه آز

نقشه های موضوعی-شهری