شبکه ژئودزی
شبکه ژئودزی یک شکل هندسی متشکل از حداقل سه نقطه زمینی ( نقاط کنترل زمینی) میباشد که این نقاط از طریق مشاهدات ژئودزی با یکدیگر در ارتباط هستند.
شبكه ميكروژئودزي :
يك شبكه ژئودزي محلی با دقت بالا كه با هدف پياده سازي نقاط يك سازه مهندسي و يا آشكارسازي تغيير شكل , طراحي و اجرا مي شود . علاوه بر کنترل سازه های عمرانی وحساس ، شبکه های ژئودتيکی در تعيين حرکات پدیده های طبیعی نیز کاربرد وسیعی دارند که می توان به پدیده هایی نظیر حرکات صفحات تکتونیکی ، گسلها وآتشفشانها اشاره نمود.
ويژگي خاص آن دقت بالاي آن در مختصات نقاط است .
طراحی ،اجرا ومحاسبات شبکه های ميکروژئودزی (آشکارسازی) از موضوعات بسیار جذاب وموردعلاقه علوم ژئودزی می باشد.
طراحي شبكه های میکروژئودزي
هر شبكه ژئودزي براي دستيابي به هدف يا اهداف خاصي ايجاد مي شودکه براي دستيابي به اهداف شبكه قطعا راه هاي گوناگونی را مي توان انتخاب نمود.تعيين مناسب ترين راه دستيابي به اهداف شبكه پاسخي است كه در طراحي شبكه به دنبال آن هستيم.
میکروژئودزی :
میکروژئودزی را میتوان شاخهای از علم ژئودزی دانست که به بررسی حرکات شبکه های ژئودزی در مقیاسهای مختلف میپردازد
در ادامه یک تعریف کلی از اصطلاح شبکه ژئودزی را مورد بررسی قرار میدهیم :
در مجموع شبکههای کنترل (میکروژئودزی) دارای دوپتانسیل زیر میباشد :
1 – ایجاد یک زیر بنا و اساس مطمئن ، دقیق و قابل اطمینان برای انجام اندازهگیریهای دقیق نقشه برداری ، مانند تهیه نقشه توپوگرافی دقیق ، پیاده نمودن پروژه های دقیق مانند سد، تونل، پل، اسکله و سازههای که نیاز به دقت بالای هندسی در پیاده شدن اجزای خود دارند.
2- مطالعه و تعیین تغییر شکل و جابجائی سازه های عظیم مانند سدها ویا پوسته زمین(حرکات تکتونیکی پلیتها) در اطراف گسل ها ومکان هائی که از نظر زمین شناسی احتمال جابجائی و تغییر شکل برای آنها وجود دارد. تفاوت اصلی شبکه کنترل با شبکه های معمولی مانند پیمایش های ساده در بحث اهمیت دقت وصحت اندازه گیری های این دوشبکه است.برای شبکه های معمولی هیچگاه تحلیل دقت وطراحی صورت نمیگیرد بلکه برآوردهای تقریبی وگاهاً تجربه در حصول دقت این شبکهها مورد استفاده واقع میگردد و آنالیزهای پیچیده و سنگین بر روی مشاهدات ضرورتی ندارد در حالیکه برای یک شبکه کنترل (شبکههای میکروژئودزی)انجام تمامی مراحل طراحی الزامیست و بعلاوه اینکه طراح نا گزیر است شبکه را به صورتی طراحی نماید که لزوماً اهداف از پیش تعیین شده را در یک سطح اطمینان قابل قبول پوشش دهد زیرا که نرسیدن به دقت از پیش تعیین شده ممکن است خسارات وصدمات بسیار جبران ناپذیری چه در بحث هزینهها و چه در مقوله ایمنی در بر داشته باشد.
همانگونه که در بالا ذکر گردید طراح یک شبکه باید یکسری پارامترها را برای رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده برای یک شبکه کنترل مد نظر داشته باشد . این پارامترها را میتوان در چهار جمله کوتاه زیر خلاصه نمود :
1 - دقت Precision ) )
2 - اعتماد پذیری Reliability ) )
3 - هزینه Evpense ) )
4 - حساسیت (Sensibility )
به طور کلی هدف نهایی طراحی شبکه به صورت زیر خلاصه می شود:
بهینه واقتصادی =(حساسیت)+ (هزينه) + (اعتماد پذيري) + (دقت)
تقسیم بندی شبکههای ژئودزی :
شبکههای میکروژئودزی را میتوان بر اساس آیتمهای مختلفی دسته بندی نمود :
از نظردقت :
1 - شبکه درجه یک
2 - شبکه درجه دو
3 - شبکه درجه سه
از نظروسعت مکانی :
1 – جهانی 2 – منطقهای 3 – محلی
نوع مشاهدات انجام شده در شبکه :
1 – ارتفاعی
2 – مسطحاتی
3 – ارتفاعی – مسطحاتی
کاربرد شبکه های ژئودزی :
- تهیه نقشه Mapping : مهمترین و اصلیترین کاربرد شبکههای ژئودزی می باشد.
- تعیین حدود و مرزهای استانی ) که مناطق وسیعی را شامل می شود).
- پروژه تحقیقات فضائی وتاثیرات مختلف : مثلا برای نقاط کنترل زمینی GPS برای مختصات دادن به ماهواره و حذف تا ثیرات مختلف ( اتمسفر،تشعشعات خورشیدی و...) .
- پروژه های مربوط به علوم ژئو فیزیک و زمین شناسی : مثلا تشخیص جابجائی نقاط ،که در بدست آوردن اطلاعاتی در مورد زلزله بکار می رود یا تاید گیج که مولفه جذر و مد را تشخیص می دهد.
- مطالعه تغییر شکل پوسته بیرونی زمین
- مطالعه تغییر شکل سازه های مهندسی نظیر سد ها و پل هاو. . .
همانگونه که در بالا توضیح داده شد شبکههای میکروژئودزی حالت خاصی از یک شبکه ژئودزی موضعی یا محلی میباشند که در آن موقعیت نقاط شبکه با دقت بسیار بالایی تعیین می گردد.
شبکههای میکروژئودزی دارای کاربردها و اهداف زیر میباشند :
- آشکارسازی (میزان) بردارهای جابجائی نقاط در سازه های مهندسی نظیر سدها ،پل ها ،ساختمان های بلند و تجزیه وتحلیل رفتار سازه در طول دوره های زمانی (Epoch) متفاوت .
- پیاده سازی سازه های مهم وحساس در نیروگاه ها و کارخانجات و مراکز حساس .
مراحل ايجاد يك شبكه ميكروژئودزی
برای ايجاد شبكههای ميكروژئودزي نیاز به طی سه مرحله اصلي ذیل میباشد :
1-طراحي design
2-اجرا
3-محاسبات شبكه
مرحله طراحی ( design) شبکه :
- روش تحلیلی.
- روش عددی یا آنالیز اولیه.
1- نقشه برداری
نقشه برداری را می توان علم تهیه و پیاده کرده نقشه دانست
کنترل کارهای اجرایی – تعیین میزان نشست سا ختمانها در عملیات ساختمانی و مونتاژواحدهای تولیدی و صنعتی و طرح های مربوط به تسطیح اراضی در شهر سازی و کشاورزی – کنترل دائمی انحراف سد ها از نظر فشار آب در تاسیسات آبی – انتقال نقاط و امتداد ها در معادن و را ههای زیر زمینی - بررسی تغییرات پوسته زمینی در زمین شناسی – تعیین میزان عمق آب و تهیه نقشه های دریا نوردی در کشتیرانی و بندر سازی – تهیه نقشه ابنیه و آثار تاریخی در باستان شناسی پیکره های دیگری از دامنه فعالیتهای نقشه برداری را تشکیل می دهد .
نقشه برداری به دو گروه تقسیم می شود :
1- نقشه برداری عام cartography
که عبارت است از جمیع علوم و فنونی است که در چاپ و تهیه نقشه دخالت دارند که در برابر کلمه کارتوگرافی هست
2- نقشه برداری خاص surveying
که عبارت است از یک سلسله از اندازه گیری های طول افقی و عمودی و زاویه ای و انجام محاسباتی بر روی این اندازه گیریها و سر انجام ترسیم نتایج حاصله بر صفحه تصویر است که این مفهوم در برابر کلمه سوروینگ استفاده می شود
2- نقشه برداری معدنی
مربوط به نقشه برداری در تونل ها و معادن و تاسیسات زیر زمینی است .
3- نقشه برداری مستوی
هنگامی که حوزه عمل نقشه برداری در سطح محدودی از زمین باشد به نحوی که بتوان با صرف نظر از انحنای زمین آن را مسطح فزض کرد نقشه برداری مستوی کاربرد پیدا می کند
در چنین حوزه ای کوتاهترین فاصله بین دو نقطه زمین را می توان خط مستقیم فرض کرد و یا جمع زوایا یک مثلت را که راس آن سه نقطه زمین هست 180درجه در نظر گرفت .
قواعد هندسه مسطحه در این حوزه قابل اجرا هست.
4- نقشه برداری ژئودتیک
هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که دامنه کار به قدری وسیع است که مسطح فرض کردن زمین باعث وارد شدن خطای زیاد در نتیجه کار می شود.
5- نقشه برداری ساختمانی
منظور از این کلمه درباره پیاده کردن محور ساختمانها و تاسیسات وابسته به آنها و نیز کنترل عملیات ساختمانی است .
6- نقشه برداری دریاها
در این شا خه به بررسی وضعیت کف دریا ها و اقیانوس ها و تعیین عمق آب در قسمت های مختلف آنها می پردازد.
7 - نقشه برداری ثبت املاکی
منظور تعیین حدود زمین های شهری و تعیین مساحت آنهاست.
8- نقشه برداری مسیر
به روش های مختلف طرح و پیاده کردن مسیر های راه آهن خطوط انتقال نیرو خطوط لوله آب و گاز و نفت می پردازد
9 - ژئودزی
برای تعیین شکل و ابعاد زمین ونیز بررسی وضعیت نسبی تعدادی از نقاط که استخوان بندی نقشه را تشکیل می دهد استفاده می شود .
10- کارتوگرافی
کارتو گرافی عبارت است از کار ترسیم و انتخاب قطع نقشه و تهیه پاکنویس از روی نسخه ( اصلی مینوت ) نقشه.
11- فتوگرامتری
عکس های هوایی توسط دوربین های مخصوص که زیر بدنه هواپیما نصب است به صورت نوارهای متوالیاز سطح زمین برداشت می شود.
این دستگاه های برجسته بین (stereoscope ) مورد بررسی و مشاهده دقیق قرار می گیرد و پس از ترمیم و اصلاح انها زیر دستگاههای تبدیل قرار می گیرد و توسط اپراتورهای مخصوص به نقشه تبدیل می شود .
12- مقیاس
نسبتی را که بین ابعاد روی نقشه واندازه های نظیرشان بر روی زمین وجود دارد مقیاس می گویند .
S = فاصله افقی همان دونقطه روی زمین / فاصله تصویر دو نقطه روی نقشه
مقیاس عددی N.1000 E=1/
که در این رابطه هر میلیمتر روی نقشه معادل N متر بر روی زمین است .
13- مقیاس خطی یا ترسیمی Graphical scale
چون در اثر رطوبت و تغییر دما امکان تغییر واثر گذاردن بر روی اندازه های نقشه وجود دارد معمولا بر مقیاس عددی یک مقیاس عددی یک مقیاس خطی نیز در زیر نقشه رسم می کنند که در صورت تغییر ابعاد کاغذ اندازه های این مقیاس متناسب با آن تغییر کند و همواره اندازه گیری صحیح بر مبنای آن انجام شود .
14- ترازیابی
مقصود از ترازیابی یا نیولمان : تعیین اختلاف ارتفاع بین دو نقطه یا چند نقطه (نسبت به هم یا نسبت به یک سطح مبنای معیین ) است که با استفاده از دستگاه های مختلف و با روش های گوناگون صورت می گیرد .
15- تراز کروی (دایره ای)
محفظه تراز کروی فلزیو قسمت بالای آن شیشه ای و شکل آن از نظر هندسی شبیه به عرقچین کروی است که در قسمت بالای آن در وسط حباب یک یا چند دایره سیاه رنگ با اختلاف شعاع تقریبی 2 میلیمتر حک شده تا بتوان محل تشکیل حباب و نیز میزان جابجایی آن را تشخیص داد .
16- تراز استوانه ای (لوله ای)
محفظه این نوع تراز شیشه ای و شکل آن از نظر هندسی قسمتی از یک استوانه خم شده (شبیه به تیوب دوچرخه است ) لوله آن را در خارج محفظه تقسیم بندی کرده اند به قسمتی که فاصله بین هر دو قسمت مقداری تقریبا 2 میلیمتر است بدین ترتیب می توان در هر زمان موقعیت حباب را نسبت به درجات تقسیمی تشخیص داد .
17- شاخص ترازیابی (میر mire )
شاخص های مدرجی که در نقشه برداری و مخصوصا در ترازیابی بکار برده می شود اکثرا از چوب و بعضی از آلو مینیوم یا فلزات دیگر ساخته شده اند طول آنها از 1 تا 4 متر است که سانتیمتر به سانتیمتر مدرج شده است .
18- قوس افقی
برای اتصال دو قسمت مستقیم از مولفه افقی یک مسیر از قوس های افقی استفاده می شود و به این دلیل است که عمل انتقال وسیله نقلیه از یک امتداد به امتداد دیگر باید به تدریج صورت گیرد .
19- قوس های دایره ای ساده
ساده ترین منحنی یا قوس که دو قسمت مستقیم از یک مسیر افقی را به هم وصل می کند قوس دایره ای ساده است .
20- قوس اتصال
قوسی را که شعاع انحنای آن از بی نهایت ( در قسمت مستقیم جاده ) شروع می شود و به R (در قسمت قوس دایره ای ) می رود قوس اتصال می گویند
قوس های اتصال در آغاز و پایان قوس دایره ای استفاده می شود و در حقیقت حد فاصل قسمت مستقیم و قسمت دایره ای جاده اند .
21- گونیای مساحی
وسایل ساده نوری هستند که به کمک آنها میتوان زوایای قائمه و نیز زوایای 604530 درجه را نسبت به امتداد مفروض بر روی زمین مشخص نمود - این گونیا ها بر اساس قوانین مربوط به نور هندسی در آینه ها و منشور ها ساخته می شود و در آنها خط مربوط به شعاع های تابش- بازتاب و تابش - شکست نور استفاده شده است.
22- استقرار
مقصود مستقر ساختن تئو دلیت بر روی سه پایه به نحوی است که اولا محور اصلی دستگاه از نقطه s (علامت ایستگاه ) بگذرد و ثانیا امتداد آن در راستای قائم (شاغول ) باشد . در این این صورت عمل استقرار شامل دو مرحله است
1- تمرکز ایستگاه گذاری Centring
2- تراز کردن leveling up
23- زاویه حامل
کوچکترین زاویه ای را که بین امتداد شمال – جنوب و امتداد مفروض تشکیل می شود زاویه حامل می گویند و جهت زاویه در نظر گرفته نمی شود.
24 - چهار ضلعی با دو قطر (مثلث بندی)
معمولا در مناطقی استفاده می شود که عرض منطقه در مقایسه با طول آن کوتاه باشد .
در این روش در چهار نقطه A B C D که رئوس یک چهار ضلعی را تشکیل می دهد ایستگاه گذاری می شود در هر ایستگاه به سه نقطه دیگر نشانه روی می شود و جمعا 8 زاویه اندازه گیری می شود.
25- قطب نما
ساده ترین راه برای یافتن شمال مغناطیسی یا آزیموت مغناطیسی استفاده از جهت یاب مغناطیسی یا قطب نماست که از این وسیله در کارهای ساده نقشه برداری نظیر مساحی و یا غیره استفاده می شود .
این وسیله صفحه دایره ای مدرجی دارد که از 0تا 360 درجه تقسیم بندی شده است و از یک شکاف و تار باریکی که داخل آن است و یک روزنه کوچک یا مگسک برای نشانه روی استفاده می شود .
خط سیاه رنگی که روی دایره مدرج قرار داره دقیقا در امتداد محور نشانه روی دستگاه است و بنابرین برای تعیین ازیموت مغناطیسی یک امتداد پس از نشانه روی به نقطه نشانه می توان عدد دایره مدرج را در مقابل این خط قرائت کرد .
26- تلسکوپ
از نوع دوربین های نجومی است و از یک لوله یک عدسی با فاصله کانونی زیاد به نام عدسی شیئی (با فاصله کم ) و یک صفحه شیشه ای که روی آن دو تار سیاه رنگ عمود بر هم هک شده تشکیل یا فته است.
صفحه شیشه ای را صفحه رتیکول reticule و خط فرضی که مرکز رتیکول را به مرکز نوری عدسی شیئی وصل می کند خط قراولروی line of sight می گویند.
27- اثر انکسار نور
هنگامی که یک شعاع نوری از میان طبقات مختلف جو عبور می کند به علت تغییرات چگالی زمین امتداد ش مرتبا شکسته می شود و به این ترتیب خط قراولروی TA به شکل منحنی TA' در می آید و در نتیجه این تغییر شیئی مورد مشاهده نسبت به موقعیت حقیقیش با لاتر به نظر می رسد
در شرایط جوی معمولی مقدار عددی تصحیح انکساردر حدود7/1 تصحیح کرویت و در جهت مخالف آن است .
مقدار عددی تصحیح اثر انکسار نور
ER = 1/7.ec = d²/14r
28- آلیداد
یکی از اجزای دستگاه زاویه یاب یا تئو دلیت است .
این قسمت به شکل U ساخته شده وبدنه اصلی و مهمترین قسمت زاویه یاب را تشکیل می دهد وشامل محور افقی تئو دلیت نیز هست این قسمت حول محور اصلی یا محور قائم Vertical axis دستگاه نامیده می شود و به طور سمتی چر خش می کند با چر خش آلیداد در سمت تلسکوپ نیز همراه آن حول محور اصلی می چر خد .
29- لمپ افقی
لمپ افقی معمولا در قسمت زیرین آلیداد قرار دارد و برای مشخص کردن موقعیت سمتی صفحه قراولروی یا به تعبیر دیگر وضعیت سمتی آلیداد بکار می رود .
لمپ افقی یک صفحه دایره ای شیشه ای است که محیط آن از 0 تا 360 درجه یا 400 گراد در دستگاه های با سیستم گرادی تقسیم بندی شده است
اگر ساختمان دستگاه درست باشد محور اصلی زاویه یاب بر صفحه دایره مدرج افقی عمود است و از مرکز این دایره می گذرد .
30- لمپ قائم
لمپ قائم نیز دایره شیشه ای مدرجی است که صفحه آن به صورت قائم در کنار آلیداد و عمد بر محور افقی دستگاه قرار دارد و چنانکه دستگاه تنظیم باشد محور قراولروی دستگاه از مرکز این دایره مدرج می گذرد
این لمپ برای تعیین و ضعیت ارتفاعی محور قراولروی بکار برده می شود
این وبلاگ در زمینه آموزش,ارائه ومعرفی کتابها,جزوات و نرم افزارهای نقشه برداری توسط اینجانب ایجاد شده امیدوارم عزیزان بنده را جهت بهتر شدن مطالب وبلاگ مورد راهنمایی و لطف خود قرار دهند.