بخشی از مقاله
مقدمه:
تهیه نقشه ی دقیق و استفاده صحیح از آن، در طرح و اجرای هر پروژه ای یکی از عوامل مهم موفقیت آن پروژه بشمار می رود و برای تحقق این امر است که متخصصین نقشه برداری همواره کوشش می نمایند تا با دست یابی به روش ها و وسایل جدید، راه را برای آیندگان بخصوص دانش پژوهان و دانشجویان، هموارتر نموده در اجرای پروژه های عمرانی هر چه موفق تر عمل نمایند.
تحقیقات و کوشش بسیار متخصصین در زمینه اندازه گیری فاصله در نقشه برداری نتایج مطلوبی را در بر داشته است که یکی از آنها دستیابی به روش های اندازه گیری غیر مستقیم فواصل می باشد. در این روش فاصله ی بین دو نقطه بدون اینکه مستقیماً توسط یکه ای پیموده شود، با انجام یکسری اندازه گیری ها و معلومات قبلی بدست می آید. این روش به چهار دسته تقسیم می گردد:
1- استادیمتری (Stadimetri) 2- پارالاکتیک(Paralactic)
3- تله متری (Telemetri) 4- محاسبه ای (Calculation)
در ذیل به توضیح روش استفاده شده در عملیات می پردازیم:
روش استادیمتری :
این روش یکی از روش های اندازه گیری غیر مستقیم بوده و اساس آن بر قضیه تالس در تشابه دو مثلث استوار است. مطابق شکل هدف بدست آوردن فاصله AB می باشد. برای این منظور در B یک شاخص مدرج (میر) بطور قائم نگهداشته و در فاصله ی d از نقطه A یک خط کش به طول mn را موازی میر مستقر در نقطه b قرار می دهیم. حال از نقطه A' (قائم بر نقطه A) به دو سر خط کش، پرتوی نوری می تابانیم. این پرتو میر نقطه ی B را روی اعداد M و N قطع می نماید. حال با توجه به تشابه دو مثلث A'mn و A'MN نتیجه زیر حاصل می شود: D = AB = d/mn . MN
با معلوم بودن d و mn و اندازه گیری MN می توان فاصله ی AB را بدست آورد. اگر از مقادیر d و mn و MN دو مقدار آن ثابت و معلوم باشد، با اندازه گیری مقدار سوم می توان فاصله ی AB را بدست آورد. در این حالت ممکن است:
1- مقدار d و مقدار mn معلوم و ثابت باشد. در نتیجه با اندازه گیری MN فاصله ی AB بدست می آید. این حالت را استادیمتری با زاویه ثابت می گویند. چون w (زاویه استادیمتری) در این حالت ثابت می ماند.
2- مقادیر d و MN و یا مقادیرmn و MN معلوم و ثابت باشند که در این حالت استادیمتری با زاویه متغیر خواهیم داشت.
سازندگان وسایل نقشه برداری با استفاده از روابط بالا، دوربین های مختلفی ساخته اند که مورد استفاده نقشه برداران می باشد. در عملیات انجام شده از دستگاه نیوو (دوربین ترازیاب) استفاده گردید که در آن d و mn ثابت بوده و نسبت d/mn در آن تقریباً برابر 100 می باشد.
توجه شود که اندازه گیری فواصل در زمین های شیب دار نیز به روش استادیمتری ممکن بوده با این تفاوت که با استفاده از قوانین و فرمول های ریاضی و هندسی، اینبار به رابطه ای جدید دست خواهیم یافت.
دستگاه نیوو(دوربین ترازیاب) :
در تلسکوپ هر دوربین اعم از ترازیاب و یا زاویه یاب اجزای اصلی زیر برای اندازه گیری زاویه یا اختلاف ارتفاع و یا فاصله وجود دارد:
1- عدسی چشمی 2- بدنه یا تلسکوپ 3-صفحه تارهای رتیکول 4- عدسی شیئی.
قسمت تلسکوپ دستگاه از قسمت های: عدسی شیئی، عدسی چشمی، لوله تلسکوپ، صفحه رتیکول، پیچ های تنظیم کننده تصویر، پیچ تنظیم کننده تارهای رتیکول، محور قائم، محور کلیماسیون و محور عدسی ها تشکیل شده است.
• محور عدسی ها: چنانكه از شکل فوق پیداست، محور عدسیها خطی است که مرکز عدسی شیئی را به مرکز عدسی چشمی وصل می نماید.
• محور کلیماسیون یا محور دیدگانی: خطی است که مرکز تارهای رتیکول را به مرکز عدسی های شیئی و چشمی وصل می کند. (در صورتیکه دستگاه خطا نداشته باشد و از تنظیم خارج نشده باشد) . چنانچه از شکل 4 پیداست، این محور بر محور عدسی ها منطبق خواهد بود، در غیر این صورت خطایی ایجاد می شود که آن را «خطای کلیماسیون» می گویند.
• تراز کروی: از تراز منصوب بر روی دستگاه جهت تراز (افقی نمودن) دستگاه استفاده می گردد.
• محور قائم یا محور اصلی: محوری است که امتداد قائم را می دهد. بنابراین وقتی که دستگاه تراز باشد، امتداد قائم بر محور دیدگانی عمود است.
• عدسی چشمی: که ممکن است از چند عدسی محدب تشکیل شده باشد.
• عدسی شیئی: که با ساختار منشوری جهت بزرگنمایی تصویر تعبیه شده است.
• صفحه تارهای رتیکول: معمولاً از شیشه ای است با ضریب شکست ناچیز که تارهای بسیار ظریفی که بدون چشم مسلح قابل رویت نیست در روی آن تعبیه شده است .
چنانکه میدانیم در روی صفحه، تارهای رتیکول طوری تعبیه شده اند که برای اندازه گیری فاصله از میرهای افقی نیز می توان استفاده کرد.
• بدنه یا لوله تلسکوپ: که با توجه به دقت و بزرگنمایی دوربین ممکن است چندین عدسی و منشور در آن کار گذاشته شود.
شرح عملیات :
پس از دریافت وسایل لازمه از کارگاه نقشه برداری به محوطه دانشکده(محل انجام عملیات ) رفته و پس از مختصری توضیح نحوه انجام عملیات توسط استاد محترم جناب مهندس درخشان ، گروهها شروع به انجام دو عملیات معهود نمودند. در ادامه ابتدا به نحوه ی تنظیم دوربین برای استفاده اصولی در عملیات های فوق پرداخته و سپس با چگونگی مراحل عملیات آشنا خواهیم شد.
به منظور آشنایی با نحوه تنظیم دوربین ترازیاب لازم است که ابتدا به ساختمان کلی این دستگاه نظری افکنیم!
ساختمان دستگاه تراز یاب از سه قسمت عمده زیر تشکیل شده است:
- قسمت فوقانی، که شامل تلسکوپ و وسایل قراولروی می باشد.
- قسمت میانی، که شامل تراز و قسمتی از بدنه و در بعضی از ترازیابها دارای صفحه مدرج(لممب افقی) برای اندازه گیری زاویه های افقی می باشد.
- قسمت تحتانی، شامل پیچ های تراز کننده (3عدد) و صفحه اتصال دستگاه بر روی سه پایه می باشد.
نحوه تنظیم دستگاه نیوو :
ابتدا سه پایه را بر روی زمین قرار داده و پایه های آن را به اندازه 50 تا 70 سانتیمتر از مرکز سه پایه باز نموده و با محکم گرفتن پاشنه ی سه پایه، طول پایه ها را طوری تنظیم نموده که صفحه سه پایه تا حدود زیر بینی بوده و صفحه کاملاً افقی گردد. سپس پایه ها را قفل می نمائیم تا ثابت گردند. حال برای قرار دادن دوربین ترازیاب بر روی سه پایه می بایست طوری آن را جای داد که از سه طرف صفحه افقی سه پایه به یک فاصله بوده و دقیقاً وسط صفحه قرار گیرد تا هم از صدمه های احتمالی به دستگاه جلوگیری شده و نیز از میزان خطا کاسته شود. سپس آنرا به صفحه سه پایه پیچ نموده و از محکم بودن آن مطمئن می گردیم. در آخر برای تراز نمودن دوربین به روش زیر عمل می کنیم:
ابتدا می بایست از قسمت تحتانی دستگاه که در بردارنده سه پیچ تنظیم می باشد، دوربین را چرخانده تا امتداد تلسکوپ دوربین موازی امتداد دو پیچ از پیچ های مذکور گردد(محور کلیماسیون در امتداد دو پیچ قرار گيرد). حال با توجه به تراز کروی با چرخاندن این دو پیچ در جهت عکس هم دستگاه را در یک بعد و با چرخاندن پیچ دیگر، دستگاه را در بعد دیگر تراز می نمائیم. اکنون دیگر به دلیل تراز بودن دوربین در صفحه افقی با چرخاندن دوربین تراز آن بهم نخورده و دوربین در حالت تنظیم آماده برای قراولروی(نشانه روی) می باشد، که برای این منظور به صورت تقریبی با چرخاندن دستگاه، قراولروی کرده و سپس برای قراولروی دقیق به سوی میر با چرخاندن پیچ کناری و در حالی که چشم داخل دستگاه است، باعث حرکت کند دستگاه و نشانه روی دقیق شده، حال از پیچ بزرگ منصوب در کنار دستگاه – همچنان که در شکل دیدیم- برای واضح کردن تصویر استفاده می نمائیم و برای واضح نمودن تارهای رتیکول از پیچ عدسی دید استفاده می کنیم تا به تصویری واضح برای قرائت اعداد از روی میر دست یافته و اطلاعات لازمه را یادداشت نمائیم.
شرح عملیات قسمت اول :
دراین عملیات هر یک از گروهها می بایست یک ایستگاه ثابت را برای عملیات خودانتخاب نموده و 10 نقطه دلخواه دیگر به صورت شعاعی از این ایستگاه و به فواصل مختلف (حداکثر تا 30 قدم) برگزیده تا فاصله ها را با کمک دستگاه نیوو اندازه گیری می نمودیم. برای این منظور این گروه با یافتن نقطه ای با دید کامل در همه جهات به عنوان ايستگاه، برای قرار دادن دوربین خود انتخاب نمود(ایستگاه ثابت عملیات اول) و با رعایت دقیق اصول عملیات اقدام به اندازه گیری فواصل دلخواه نمود.
اما چگونگی قرائت اعداد چه بود؟ برای این منظور یکی ازاعضای گروه با در دست گرفتن یک میر و یک تراز نبشی – برای قائم نگه داشتن میر- به فاصله چند قدمی ایستگاه و به صورت شعاعی حرکت نموده و با نگهداشتن میر به صورت قائم به نفر دیگر گروه امکان قرائت اعداد تار بالا و وسط و پایین را از دستگاه نیوو می داد تا با استفاده از رابطه زیر فاصله ی این نقاط بدست آید:
AB = d/mn . MN = k . MN
که در این رابطه k ضریب استادیمتری دوربین نیوو بوده که تقریباً برابر 100 می باشد و MN اختلاف اعداد تار بالا و تار پایین است.
شرح عملیات قسمت دوم :
به منظور انجام این عملیات قرار شد تمامی گروهها در کنار یکدیگر فاصله ای در حدود 50 متر را اندازه گیری نمايند. که به علت زیادی فاصله و عدم کاربرد دقیق دستگاه نیوو در فواصل زیاد (افزایش خطا) ایستگاههاي 30 قدمي از یکدیگر را انتخاب نموديم(s1,s2,s3,s4). اما نحوه کار چگونه بود؟
برای این منظور(اندازه گیری فاصله AB تعیین شده) یکی از اعضای گروه می بایست یک میر و یک تراز نبشی را در درست گرفته و در نقطه A به صورت قائم نگاه می داشت. سپس نفر دوم گروه دوربین را به فاصله 15 قدمی میر و در راستای AB برده و دوربین را با اجرای تمام اصول تراز کردن، در آن نقطه (ایستگاه اول s1) تنظیم نموده و اعداد تارها را قرائت می کرد(قرائت پشت دوربین) تا نفر سوم گروه اعداد لازمه را یادداشت نماید. پس از یادداشت برداری اطلاعات لازمه (و آزادی نفر اول) نفر چهارم با در دست گرفتن میر و تراز نبشی دیگر از ایستگاه اول به اندازه ی 15 قدم و در راستای AB (که نفر پنجم با دید یک چشم خود تعیین می نمود) حرکت کرده و میر خود را قائم نگه می داشت تا دوباره اعداد تارها قرائت و یادداشت برداری شود(قرائت جلوی دوربین). بعد از این مرحله نوبت تعیین ایستگاه بعدی(s2) بود. لذا نفر دوم با برداشتن دوربین و بردن آن به فاصله 15 متری
از نقطه قرار گیری میر دوم – و بدون جابجایی این میر از نقطه خود- در راستای AB و تراز کردن دقیق دوربین، بار دیگر اعداد سه تار دوربین را از روی میر خوانده تا توسط نفر سوم در جدول مربوطه یادداشت گردد(قرائت پشت دوربین) و مجدداً نفر اول گروه با میر و تراز نبشی خود به فاصله ی 15 قدمی ایستگاه دوم (s2) رفته تا قرائت جلوی دوربین نیز انجام پذیرد و اعداد لازمه جهت تعیین فاصله دقیق AB یادداشت گردد. و به همین ترتیب گروهها ایستگاهها ی سوم و چهارم (s3,s4) را نیز تعیین نموده تا بالاخره فاصله دقیق AB اندازه گیری می شد. - کروکی محل اجرای عملیات دوم نیز ضمیمه گشته است.-
چند نکته :
اما در طول اجرای عملیات، نکات مهمی وجود داشت که توسط استاد محترم بیان شده بود و این گروه نیز تلاش بسیاری در اجرای دقیق عملیات با توجه به نکات بیان شده به عمل آورد که در ذیل به چند مورد اشاره است:
1- در قرار دادن سه پایه به صورت دقیق باید توجه شود که در زمین های خاکی پس از محکم نمودن پایه های سه پایه، برای اندازه گیری دقیق و ثابت باید تا حدی با فشار پاشنه پا به سه پایه، اندکی پایه ها را دراینگونه زمین ها فرو نمود تا از لغزش های احتمالی و ایجاد خطا در کار جلوگیری شود. لازم به ذکر است که در این گروه سعی شد تا در تمامی نقاط با تنظیم دقیق سه پایه و دوربین در هر ایستگاه از برخورد پا و سایر وسایل اعضای گروه به سه پایه جلوگیری شده تا کار با دقت هرچه بیشتر انجام پذیرد .
