تحقیق در مورد نقشه برداری زمینی

بخشی از مقاله

نقشه برداری زمینی

این مقاله دارای تصویر است که در سایت قابل نمایش نیست

نقشه برداري مسطح

در نقشه برداري از مناطق کوچک، اثر کرويت زمين تقريباً ناچيز است و مي توان زمين را در منطقه کوچکي مسطح در نظر گرفت و به عبارت ديگر سطوح تراز که بر امتداد شاقول عمود هستند موازي هم بوده در صورتيکه حقيقتاً با فرض زمين کروي امتداد شاقول در نقاط مختلف موازي نبوده و از مرکز زمين مي گذرند. در مواقعي که زمين را مسطح فرض کنيم روش نقشه برداري ،مسطحه( Plane Survey) ناميده مي شود اين فرضيه ماداميکه سطح منطقه مورد نظر از چند صد کيلومتر مربع تجاوز نکند قابل قبول است.

نقشه برداري مسطح براي کارهاي مهندسي – معماري – شهرسازي – باستانشناسي – کارهاي ثبت و املاکي – تجاري – اکتشافي مورد استفاده است. و تنها در زمينه کارهاي مهندسي و معماري هميشه مورد استفاده مهندسين و معماران به منظور بررسي طرح – اجرا – نظارت مورد استفاده است.

نقشه برداري مسطح که آن را نقشه برداری نیز می نامند، در خدمت مهندسين معمار و شهرساز شامل مراحل زير است:

-برداشت نقشه کلي به منظور مطالعات اوليه
-برداشت نقشه دقيق براي تهيه طرح و اجرا
-پياده کردن طرح و پروژه
-کنترل پروژه ضمن اجرا
-کنترل نهايي و تحويل کار

مساحي Geodetic Surveying
مساحي يا نقشه برداري ژئودزي معمولاً به طريقه يا روشي اطلاق مي شود که براي تهيه نقشه هاي دقيق از يک منطقه بسيار وسيع نظير يک کشور يا يک استان به کار مي رود و در حقيقت اين نوع نقشه برداري يک جنبه ملي دارد.

در اين نوع نقشه برداري زمين مسطح فرض نشده بلکه انحناء آن در نظر گرفته مي شود به همين جهت محاسبات روي سطح بيضوي شکلي که به جاي شکل زمين انتخاب مي گردد انجام مي گيرد.

کليات به جزئيات

نقشه برداري طبق اصل " از کليات به جزئيات " انجام مي شود بدين معني که در نقشه برداري هاي نسبتاً وسيع مانند تهيه نقشه از يک شهر بزرگ يا از يک منطقه وسيع يک شبکه نقاط کنترل ایجاد می شود بطوري که موقعيت اين نقاط نسبت به هم با روشهاي دقيق نقشه برداري تعيين مي شوند اين نقاط را که در اصطلاح نقشه برداري نقاط کانوا (Caneva) يا نقاط مبنا مي ناميم در زمين بوسيله علائم دائمي مخصوص ثابت مي گردند و سپس با استفاده از اين نقاط مبنا نسبت به برداشت ساير عوارض استفاده مي شود که شهر يا شهرک را در بر گيرد و سپس بين اين نقاط با روشهاي سهل تري نقاط کنترل ثانوي يا درجه 2 انتخاب مي گردد.
منظور از روش کليات به جزئيات آن است که از اجتماع خطاها که در انجام عمليات نقشه برداري و اندازه گيری ها غير قابل اجتناب هستند جلوگيري شود و در صورتيکه اين خطاها موجود باشند با مقايسه با نقاط مبنا تعيين و بر طرف گردند.

درشکل بالا نقاط Oشبکه اصلي و نقاط ∆شبکه درجه 2 مي باشند

مقياس
مقياس نقشه رابطه ايست که بين ابعاد حقيقي عوارض و ابعاد آن روي نقشه موجود است به عبارت ديگر ابعاد حقيقي به نسبت معيني کوچک شده و سپس روي نقشه منتقل مي گردند. اين نسبت به صورت کسري نوشته مي شود که به شکل مي باشد:
E=1/n.10m
در کارهاي مهندسي – معماري – شهرسازي مقياسهاي زير متداول است:
الف- نقشه 50000/1و 20000/1 براي بررسي کلي طرحهاي شهرسازي
ب- نقشه هاي 10000/1 و5000/1 براي تهيه طرحهاي شهرسازي
ج- نقشه 2000/1 و 500/1 براي نقشه هاي اجرايي
د- نقشه هاي 200/1 و 50/1 براي نقشه هاي جزئيات

سطح مبنا

در نقشه برداري تعيين موقعيت نقاط از يک سطح مبنا استفاده مي شود و کليه نقاط را روي آن تصوير مي کنند. سطح مبنا در نقشه برداري مسطحه Plane Surveying يک سطح افقي است که عوارض را روي آن تصوير مي نمايند و همچنين مي توان ارتفاع مختلف را نيز نسبت به آن سنجيد و بنابراين اين صفحه افقي نيز مبناي ارتفاعات خواهد بود.

شبکه بندي نقشه

در موقع ترسيم نقشه و براي اينکه فاصله – سمت و سطح نقشه بهتر مشخص و قابل درک گردد کاغذ نقشه را شبکه بندي مي نمايند.

فواصل شبکه بندي بر حسب مقياس نقشه متفاوت است در نقشه هاي بزرگ مقياس (نقشه هايي که مقياس آنها 1000/1 تا 2000/1 باشد) فواصل شبکه بندي را 10 سانتي متر اختيار مي کنند.
از اين شبکه بندي استفاده ديگري نيز مي شود بدين ترتيب که اگر يکي از امتدادهاي شبکه بندي را منطبق بر شمال حقيقي يا مغناطيسي فرض کنيم جهت ديگر شبکه بر امتداد شرقي – غربي منطبق خواهد شد و در اين صورت مي توانيم مختصات نقاط مختلف را روي نقشه نسبت به دو محور عمود بر هم که يکي جهت شمال و ديگري جهت عمود بر آن را مشخص مي کند تعيين کنيم.

اختلاف شمال شبکه و شمال جغرافيايي

مختصات نقطه A در اين سيستم عبارت خواهد بود از X و Y که X= Easting ، Y= Northing

ترازيابي

مقصود از ترازيابي تعيين اختلاف ارتفاع بين دو نقطه است که اگر ارتفاع يکي از اين دو نقطه معلوم باشد مي توان ارتفاع نقطه ديگر را حساب کرد.

سطح تراز مبنا

سطحي است که مبناي ارتفاعات اختيار مي شود چنين سطحي را نمي توان با فرمول هاي رياضي تعريف کرد ولي به طور فيزيکي سطح تراز مبنا سطحي است که در جمع نقاطش بر امتداد شاقول عمود بوده و به علاوه بر سطح متوسط درياها تقريباً منطبق باشد. چون سطح متوسط آب در اقيانوسها و درياهاي مختلف يکي نيست از اين رو در هر کشور مبناها با هم متفاوتند.

روش های کاربردي در نقشه برداري

روشهایی که در عمليات زميني به منظور انجام کار از آنها استفاده مي شود که عبارتند از:
-وسايل مربوط به مشخص کردن نقاط در زمين
-وسايل مربوط به تعيين امتدادها
-وسايل مربوط به اندازه گيري طول و مسافت
-وسايل مربوط به اندازه گيري شيب و زوايا
-وسايل مربوط تعيين اختلاف ارتفاع


اندازه گيري مسافت

در کارهاي نقشه برداري مهندسي اندازه گيري نسبتاً دقيق مسافات با دقت نسبي 5000/1 و 10000/1و 20000 / 1
انجام می شود.

به طور کلي دو طريقه در اندازه گيري مسافت به کار مي رود. يکي طريقه مستقيم و ديگري طريقه غير مستقيم، در طريقه مستقیم از نوارهاي مدرج استفاده مي شود و در طريقه غير مستقيم از متدهاي نوري و
يا تله متري و الکترونيکي.

دقت طريقه مستقيم در اندازه گيري هاي بسيار دقيق تا حدود 1000000/1 مي رسد و در روشهاي مهندسي از قبيل طريقه هاي استاديمتري و غيره دقت 5000/1 و 10000/1 به دست مي آيد.
امروزه طريقه هاي الکترونيکي اندازه گيري مسافت سريعترين و دقيقترين وسيله و روشي است که در اندازه گيري هاي دقيق از آن استفاده مي شود. و متدهاي نوري براي اندازه گيري هاي کم دقت به کار مي رود.

اندازه گيري فواصل با استفاده از روبان يا سيم فلزي
دقت چنين اندازه گيريهايي بطور متوسط 5000/1 و با بعضي احتياط هايي که ضمن عمل انجام محتملاً در اين طريقه دقت تا حدود 20000/خواهد رسيد.

موقعيت ژالن هاي ابتدايي و انتهايي و ميخهاي مابين آنها

مي توان در اندازه گيريهاي کوچک مسافت را به طور افقي و پله کاني اندازه گرفت

طريقه اندازه گيري

قبل از اندازه گيري بايد فاصله اي را که مورد نظر است ميخ کوبي نمود.
فواصل ميخها متناسب با طول نوار – وضع تو پوگرافي زمين و غيره است و بطور اخص در هر تغيير شيب بايد يک ميخ کوبيده شود.

قبل از ميخ کوبي با استفاده از ژالن امتداد مورد نظر را به قطعات مورد نظر تقسيم مي کنند و ژالن گزاري معمولاً با چشم يا استفاده از تئودوليت انجام مي شود. موقعي که با چشم بايد ژالن گزاري شود ، ژالن در ابتدا و انتهاي فاصله مورد نظر نصب مي شود و سپس نقشه بردار پشت ژالن ابتدا قرار گرفته و به ژالن انتهايي قراولروي مي کند. کمک او ژالنهاي ديگر را طوري قرار مي دهد که در امتداد دو ژالن اول و آخر باشند.

به جای ژالن ميخ چوبي در زمين مي کوبند و سپس فاصله بين ميخها را اندازه گيري مي کنند.


خطائي که در اثر کمانه اي شدن متر داخل مي شود متناسب است با :

کشش/وزن متر فلزي =خطای کمانه شدن

اندازه گيري غيرمستقيم فواصل – تاکئومتري

اندازه گيري فاصله به کمک تاکئومتر از زمينهاي دو عارضه و زمينهائي که موانعي از قبيل دره – رودخانه و غيره در آن وجود داشته باشد و اندازه گيري مسافت به کمک متر يا زنجير در آنها ممکن نيست، بسيار با اهميت است . اندازه گيري مسافت توسط اين طريقه حدود مشخصي را دارد زيرا در غير اين صورت خطاي عمل از حد مجاز بيشتر خواهد شد.
کلمه تاکئومتر نيز از دو کلمه يوناني تاکئو (زود) و متري )اندازه گيري) مشتق شده است و در کليه عمليات نقشه برداري به منظور طرح پروژه هاي راه – راه آهن – سدسازي – خانه سازي از تاکئومتري استفاده می شود.

اندازه گيري مسافت با تاکئومتر در مناطق مسطح

روش کار در اندازه گيري مسافت

تاکئومتر را در ابتداي مسافت D طوري مستقر مي کنيم که محور قائم آن (شاقول) از نقطه M بگذرد و بعد شاخص مدرجي را که به آن استاديمتر مي گويند در نقطه N به طور قائم نگه ميداريم. اگر فرض کنيم که زمين کاملاً افقي بوده و شاخص هم قائم باشد در اين صورت اگر فاصله AB را ( اختلاف قرائت خط بالا – خط پايين ) در ضريب استاديمتريک تاکئومتر که معمولاً 100 مي باشد ضرب کنيم فاصله D بدست مي آيد در شکل قرائت تار بالا 170 و قرائت تار پايين 150 است. بنابراين اختلاف دو تار 20=150-170 و بنابراين فاصله 20×100=D يعني 2000 سانتيمتر و برابر 20متر خواهد بود.

محاسبه فاصله افقي و اختلاف ارتفاع بين دو نقطه در زمينهاي شيبدار

موقعي که زمين بين M و N داراي شيب ملايم يا تند مي باشد در اين صورت فاصله اي که روي شاخص قرائت مي شود برابر AB است که با فاصله A'B' که بايد از روي آن مسافت OE را حساب کرد فرق دارد.از روي شکل ديده مي شود که اگر a زاويه خط قراولروي دوربين با افق باشد (شيب قراولروي) اگر ضريب استاديمتري را 150فرض کنيم بنابراين فاصله OE که همان فاصله استاديمتري مي باشد برابر است با

A'B' = AB Cos a
OE = A'B' × 100
OE = AB × Cos a × 100
و فاصله افقي MN يعني DH برابر است با
DH = OE × Cos a = AB × Cos2 a ×100
و چون AB × 100 همان فاصله استاديمتري ظاهري است لذا فاصله افقي يعني DH برابر است
DH = Ds × Cos2 a

يعني در زمينهاي شيبدار و موقعي که شاخص به طور قائم نگهداشته شده فاصله افقي برابر است با اختلاف قرائت دو تار رتيکول ضرب در ضريب استاديمتريک و ضربدر Cos2a که شیب قراولروی است.

محاسبه فاصله افقي بين دو نقطه در زمينهاي شيبدار

محاسبه اختلاف ارتفاع بين دو نقطه در زمينهاي شيبدار

سيستم هاي پارالاکتيک

در اين سيستم طول مبناي ثابتي را به نام Subtense Bar در يک طرف مسافت مورد اندازه گيري و عمود برجهت آن قرار داده و از طرف ديگر زاويه اي را که تحت آن اين طول ديده مي شود با دقت بسيار زياد اندازه مي گيرند.

سيستم هاي پارالاکتيک

فاصله افقي S از فرمول زير بدست مي آيد

S = b/2 Cotg a/2
اگر متر d = 2 اختيار شود
بر حسب مترS = Cotg a/2
استادياي 2 متري که در اين طريقه به کار مي رود روي سه پايه اي نصب ميگردد و به کمک تراز کروي آنرا کاملاً افقي مي نمايند. با دوربين کوچکي که به آن متصل است آنرا عمود بر امتداد مورد اندازه گيري قرار مي دهند.

اندازه گيري مسافت با استفاده از طريقه الکترونيکي

در سالهاي اخير مهندسين الکترونيک و نقشه بردار به کمک هم وسايل الکترونيکي براي اندازه گيري مسافت ساخته اند که به وسيله آن مي توان مسافت تا حدود 55 – 60 کيلومتر را با دقتهاي 2000000/1 اندازه گيري کرد.

1- تلورومتر
2- ژئوديمتر

تلورومتر Telluremeter

در تلورومتر زمان رفت و برگشت امواج راديويي بين دو نقطه بر حسب ميلي ميکروثانيه اندازه گيري مي شود و با دانستن سرعت انتشار امواج راديويي فاصله بين دو نقطه به دست مي آيد.
براي اندازه گيري مسافت بين دو نقطه دو دستگاه تلورومتر يکي به نام دستگاه اصلي يا Master و ديگري به نام دستگاه فرعي يا Remote در دو انتهاي مسافت مستقر مي شود.
روش کار اين است که از دستگاه اصلي امواج بسيار کوتاه Microwave(طول موج برابر 10 سانتي متر) که با فرکانس هاي مدوله مي شوند منتشر مي گردد. اين امواج پس از برخورد به آنتن دستگاه گيرنده به سمت دستگاه فرستنده منعکس مي شوند.
امواج منعکس شده داراي مدولاسيون امواج منتشده مي باشند و پس از رسيدن به دستگاه اصلي مي توان فاز دو نوع موج منتشره و منعکسه را با هم مقايسه کرد در حقيقت بجاي آنکه مسافت را اندازه گيري نمايند اختلاف فاز بين دو موج را بر حسب ميلي ميکروثانيه تعيين مي نمايند.

ژئوديمتر Geodimeter

در ژئوديمتر فاصله زماني را که يک علامت نوري Beam of light مسافت مورد نظر را مي پيمايد اندازه مي گيرند و با دانستن سرعت سير نور مي توان مسافت را محاسبه کرد.
روش اندازه گيري زمان در ژئوديمتر تقريباً همان طريقه (Fizean) است که براي اندازه گيري سرعت سير نور به کار مي رود.
در ژئوديمتر مشاهدات در شب انجام مي شود در مدلهاي جديدتر آن مي توان در مدت محدودي از روز نيز عمل اندازه گيري را انجام داد.

ترازيابي

ترازيابي يا تعيين اختلاف ارتفاع بين نقاط روي زمين يکي از نيازمنديهاي بسيار مهم براي مهندسين است زيرا به کمک ترازيابي نه تنها اطلاعات کافي از فرم زمين براي طرح پروژه ها بدست مي آورند به کمک همين نقاط ترازيابي شده پروژه را پياده کرده و ضمن اجرا آن را نظارت و کنترل مي کنند.

روش تعيين اختلاف ارتفاع بين دو نقطه بوسيله ترازيابي

خط افقي را در فضا به وسيله اسبابي که آنرا ترازياب مي نامند مشخص کرده و فاصله نقاط را تا اين خط به وسيله طول مدرجي که آنرا شاخص مي گويند معلوم مي نمايند.
فرض کنيم بخواهيم بين دو نقطه A و B اختلاف ارتفاع را محاسبه کنيم.

روش تعيين اختلاف ارتفاع بين دو نقطه بوسيله ترازيابي

روش تعيين اختلاف ارتفاع بين چندين نقطه بوسيله ترازيابي

اگر قرائت تار تراز کننده روي شاخص نقطه A برابر hb و قرائت مربوط به شاخص نقطه B برابر ha باشد اختلاف ارتفاع بين A و B از حيث مقدار و علامت برابر است.
∆ h= ha – hb

موارد استفاده ترازيابي

از ترازيابي در کارهاي مهندسي عمومي از قبيل برداشت نيمرخ طولي – راه و راه آهن – برداشت نيمرخ عرضي جادهها – نصب لوله هاي آب و يا نفت و گاز – کانال سازي و غيره و يا در تعيين فرم زمين به منظورهاي ساختماني – آبياري و غيره استفاده مي شود.

نمايش فرم زمين به وسيله نقاط رقوم دار

در زمينهاي نسبتاً مسطح و به منظور بررسي فرم آن و مخصوصاً در پروژه هاي آبياري – زراعي – زه کشي از يک نقشه رقوم دار بنام Plan Cote استفاده مي کنند.

روش کار:

دو ترازياب در دو ساحل رودخانه مستقر شده و هم زمان با هم ترازيابي را انجام مي دهند و متوسط اختلاف ارتفاعي که دو ترازياب تعيين مي نمايند عاري از هر گونه خطاي اسبابي و خطاهاي مربوط به اثر کرويت زمين و انکسار نور خواهد بود.

نمايش فرم زمين به وسيله نقاط رقوم دار

دو علامت مستطيل شکل به ابعاد تقريبي 15 × 30 سانتي متر نصب مي شود به شاخص نقطه A قراول رفته و قرائت مربوطه را انجام مي دهيم.
سپس به شاخص نقطه B قراول رفته و با کمک پيچ حرکت قائم ترازياب به علامت بالاي شاخص قراولروي مي کنيم
با تنظیم حباب تراز و قرائت ميکرومتر حرکت قائم را مي خوانيم. اگر m و m' و n اين قرائت ها باشند واضح است m-m'=a برابر است با تغيير پيچ ميکرومتري مربوط به حرکت ترازو وقتيکه خط قراولروي روي شاخص به اندازه فاصله دو علامت تغيير کند و اگر اختلاف m-n=b فرض شود مي توان با يک تناسب ساده قرائت مربوط به خط قراولروي افقي روي شاخص B را حساب کرد.

خطاهايي که در عمليات ترازيابي داخل مي شوند
-خطاي مربوط به انحناي زمين
-خطاي مربوط به اثر انکسار خط قراولروي
-خطاي مربوط به موازي نبودن سطوح تراز
-ارتفاع Orthometrique – ارتفاع Dynamique
-خطاي متوسط کيلومتري – دقت ترازيابي

نقشه برداري با زنجير Chain Surveying

نقشه برداري با زنجير به نوعي نقشه برداري اطلاق مي شود که فقط با اندازه گيري خطي عناصر و عوارض روي زمين
که فقط با اندازه گيري خطي عناصر و عوارض روي زمين پلان مربوطه را تهيه مي کنند اين نوع نقشه برداري براي مناطق کوچک که داراي عوارض نسبتاً کمي هستند ( از قبيل تهيه پلان از پارکها، مناطق داخل محوطه کارخانه ها و غيره ) بسيار مناسب است.

اصول نقشه برداري با زنجير عبارتست از ايجاد چند امتداد مستقيم در محوطه مورد نظر و سپس تعيين موقعيت عوارض نسبت به اين خطوط.