انواع تجهیزات نقشه‌ برداری

تجهیزات نقشه برداری
از ملزومات کار نقشه‌ بردار استفاده از تجهیزات خاص نقشه برداری، برای اندازه‌ گیری‌ های دقیق زمینی است. در ادامه مطلب به معرفی انواع مختلف این تجهیزات و کاربرد آنها می‌پردازیم.

1- شاقول (Plumb bob):

وسیله تعیین امتداد خط قائم در هر نقطه است. شاقول نقشه‌ برداری باید قدری سنگین باشد که در اثر وزش بادهای ملایم منحرف نگردد.

شکل 1: تصویر یک شاقول

شکل 1: تصویر یک شاقول

2- سه‌ پایه (Tripod):

اکثر تجهیزات نقشه‌ برداری روی یک ‌‌‌سه‌ پایه ثابت می‌شوند. ‌‌‌سه‌ پایه از آلومینیوم و پلاستیک ترکیب شده است. همانطور که از نام آن واضح است سه عدد پایه قفل‌ شونده دارد که بسته به نیاز روی زمین گسترده یا جمع می‌شوند. یک صفحه پایه با اتصالات پیچی دارد که می‌توان دستگاه یا دوربین مورد نظر را به آن وصل کرد. یک تسمه و کمربند برای محکم نگه ‌داشتن پایه‌‌ ها وجود دارد. در وسط ‌‌‌سه‌ پایه نیز یک شاقول کوچک به‌ منظور اطمینان از عمودی بودن ‌‌‌سه‌ پایه تعبیه شده است.

شکل 2: انواع مختلف ‌‌‌سه‌ پایه

شکل 2: انواع مختلف ‌‌‌سه‌ پایه

3- تراز (Level):

یکی از وسایل و تجهیزات بسیار مهم در نقشه‌ برداری که تقریباً با تمام تجهیزات نقشه‌ برداری تنظیم شده و بکار برده می‌شود، تراز است. تراز، به تنهایی برای افقی کردن یک خط یا یک سطح، مورد استفاده است و هم با دوربین‌های نقشه‌ برداری ‌‌‌به‌منظور قائم نمودن محور دستگاه و افقی نمودن محور دیدگانی، به‌کار می‌رود.
تراز از یک لوله شیشه‌ای با انحنایی بسیار کم تشکیل شده که داخل آن مایع سیالی مانند الکل و اِتر وجود دارد و فقط حباب کوچکی از هوا در آن باقی مانده است. این لوله شیشه‌ای، داخل محفظه آهنی یا چوبی ثابت شده و این محفظه بوسیله پیچ تنظیم و یک لولا به سطح دیگری به نام سطح اتکا، متصل شده است. در وسط شیشه درجاتی به‌طور قرینه در دو طرف ایجاد شده و قسمت وسط که دو خط آن با رنگ قرمز مشخص شده، درجه تنظیمی تراز است. اگر خط هندسی (خط مماس بر وسط درجات تنظیمی) یا سطح اتکا موازی نباشد، می‌توان با پیچ تنظیم آن را تنظیم کرد.

انواع تراز:

• تراز بنایی: ساختمان این تراز به همان صورت است که در بالا ذکر شد، فقط سطح اتکا همان محفظه‌ای است که شیشه در آن نصب شده و چون این تراز را نمی‌توان تنظیم کرد، باید هر چند وقت یکبار آن را کالیبره نمود.

شکل 3: تراز بنایی

شکل 3: تراز بنایی

• تراز کروی (دایره‌ ای): برای افقی کردن تقریبی سطوح یا قائم نمودن شاخص، بکار می‌رود. یک محفظه شیشه‌ای است که تمام آن بجز قسمت فوقانی از مایعی مانند الکل، اتر یا سولفورد و کربن مملو شده و قسمت فوقانی نیز از گاز همان مایع پر شده است. قسمت حاوی گاز را حباب تراز می‌نامند. هرگاه تراز طوری قرار گیرد که حباب در مقابل نقطه نشانه بایستد، محور تراز قائم بوده و سطح اتکا افقی خواهد شد. وضع نسبی محور تراز سطح اتکا به‌وسیله سه پیچ کوچک، قابل تنظیم است و برای تنظیم تراز کروی از یک سطح کاملاً افقی استفاده می‌شود که پس از قرار گرفتن تراز روی آن باید حباب در مقابل نقطه نشانه بایستد. برای تراز کردن دوربین باید حباب تراز را بوسیله پیچ‌های زیر دوربین دقیقاً به ناحیه مشخص شده روی محفظه شیشه‌ای هدایت کنیم. در این نوع تراز هر چه شعاع محفظه بیشتر باشد، تراز حساس‌تر است.

شکل 4: تراز کروی

شکل 4: تراز کروی

• تراز استوانه‌ ای (لوله‌ ای): محفظه این نوع تراز، شیشه‌ای و شکل آن از نظر هندسی قسمتی از یک استوانه خم شده است. لوله آن را در خارج محفظه تقسیم‌بندی کرده‌اند، به قسمی که فاصله بین هر دو قسمت متوالی تقریباً دو میلی‌متر است. به این ترتیب می‌توان در هر زمان وضعیت حباب را نسبت به درجات تقسیمی تشخیص داد. خط مماس بر استوانه‌ی خم شده را در نقطه وسط آن و در امتداد محور دوربین خط هادی تراز می‌گویند. در تنظیم این تراز سعی شده‌است هنگامی که مرکز حباب در وسط فاصله‌ی بین تقسیمات قرار می‌گیرد، محور دستگاه به‌طور کامل در راستای شاقول قرار داشته باشد. به‌منظور هدایت حباب به محدوده وسط تراز از پیچ‌های تراز کننده استفاده می‌شود. نقش تراز استوانه‌ای در دستگاه‌های ترازیابی، قائم ساختن کامل محور اصلی دستگاه است.

شکل 5: تراز استوانه‌ای

شکل 5: تراز استوانه‌ای

• تراز انطباقی (لوبیایی): در برخی از دستگاه‌ها به جای تراز استوانه‌ای از تراز لوبیایی استفاده می‌شود. به این ترتیب که با استفاده از یک سیستم نوری که در روی تراز استوانه‌ای وجود دارد، تصویر حباب تراز استوانه‌ای به دو قسمت جداگانه و در کنار یکدیگر تشکیل می‌شود و هنگامی که دستگاه تراز می‌شود دو نیمه‌ی حباب بر یکدیگر منطبق می‌شود و در داخل دوربین کوچکی که در کنار عدسی چشمی قرار دارد به شکل یک U یا یک نیمه‌ی لوبیا ظاهر می‌شود، عمل انطباق دو نیمه‌ی حباب این تراز توسط پیچ جداگانه‌ای که معمولاً در زیر لوله‌ی دوربین قرار دارد صورت می‌گیرد.
• تراز خودکار: در این نوع ترازها با استفاده از یک سیستم منشوری به نام کمپانساتور شعاع‌های نوری افقی که به مرکز عدسی شیئی می‌رسد مستقیماً به محل تلاقی تارهای رتیکول متصل می‌گردد و در نتیجه محور دیدگانی دستگاه افقی می‌شود. در برخی از انواع تراز اتوماتیک از خاصیت پاندول برای تراز کردن دستگاه استفاده می‌شود. در این دستگاه‌ها پاندول پس از چند نوسان به حالت تعادل در می‌آید و در نتیجه محور دستگاه حالت افقی به خود می‌گیرد. در برخی از دستگاه‌های مجهز به تراز اتوماتیک، در صورت خارج شدن تراز از حالت تمرکز، علامتی در داخل تلسکوپ ظاهر می‌شود که تراز نبودن دستگاه را هشدار می‌دهد.

4- میر یا شاخص مدرج (Mire or Staff):

در نقشه‌برداری و مخصوصاً کارهای ترازیابی که اختلاف ارتفاع بین نقاط را تعیین می‌کنند، از شاخص مدرج استفاده می‌شود. شاخص یا میر، خط‌کش بلند فلزی به اندازه 3 تا ۴ متر و عرض حدود 15 سانتی‌متر و ضخامت 2 تا 3 سانتی‌متر است. برای آنکه در قرائت میر از اشتباه جلوگیری شود، درجه‌بندی میر به شکل‌های مختلفی صورت می‌گیرد. روی آن بر حسب متر، دسی‌متر و سانتی‌متر درجه‌بندی شده‌است و به ازای هر متر طول، یک علامت یا یک عدد نیز ذکر شده است. در پشت شاخص، دو دستگیره برای نگه‌داشتن آن نصب شده‌است. در موقع ترازیابی و مخصوصاً در کارهای دقیق، باید تکیه‌گاه شاخص کاملاً سفت و محکم باشد. بنابراین هنگامی که مجبور می‌شویم در زمین‌ های سست و یا خاکی ترازیابی کنیم، باید از پاشنه‌ی ترازیابی استفاده کنیم. برخی از شاخص‌ها مجهز به پاشنه‌ی ترازیابی و سه‌پایه مخصوص استقرار هستند. در موقع استقرار، شاخص باید کاملاً قائم قرار گیرد، به همین دلیل در لحظه قرائت، نگه دارنده‌ی میر با استفاده از یک تراز کروی که متصل به شاخص یا جدای از آن است، سعی می‌کند که میر را کاملاً قائم در روی نقطه قرار دهد.

شکل 6: میر یا شاخص مدرج

شکل 6: میر یا شاخص مدرج

5- ترازیاب (نیوو):

ترازیاب، یک دستگاه تلسکوپ مانند است که روی یک سه‌ پایه نصب می‌شود و برای اندازه‌گیری اختلاف ارتفاع بین دو نقطه به‌کار می‌رود. به کمک این دستگاه می‌توان یک صفحه افقی در فضا ایجاد کرد و با اندازه‌گیری فاصله این صفحه و صفحات گذرنده از نقاط مختلف، می‌توان اختلاف ارتفاع آن نقاط را اندازه‌گیری نمود. این دوربین به همراه یک خط‌کش بلند که میر یا شاخص نامیده می‌شود، استفاده می‌گردد. برای تعیین اختلاف ارتفاع دو نقطه ابتدا نیوو را بین دو نقطه مستقر می‌کنیم. آن را به حالت تراز در می‌آوریم. سپس شاخص را بر روی نقطه اول قرار داده و با استفاده از دوربین ترازیاب، عدد روی شاخص را قرائت می‌نماییم. پس از آن شاخص را بر روی نقطه دوم قرار داده و مجدداً عدد روی شاخص را قرائت می‌کنیم. تفاضل اعداد قرائت شده اختلاف ارتفاع دو نقطه را نشان می‌دهد.
دوربین ترازیاب یا نیوو شامل سه قسمت فوقانی، میانی و تحتانی است.

الف) قسمت فوقانی:

قسمت فوقانی شامل موارد زیر است:
• تلسکوپ از نوع دوربین‌های نجومی و شامل عدسی‌ های شیئی و چشمی است. عدسی شیئی، فاصله کانونی و دهانه‌‌‌‌ای با قطر بزرگ دارد و در مواقع نشانه‌ روی به طرف هدف قرار می‌گیرد. عدسی چشمی، فاصله کانونی و قطر دهانه‌ اش خیلی کوچک بوده و ناظر از داخل این عدسی به طرف هدف موردنظر قراولروی می‌نماید.
• لوازم قراولروی یا صفحه رتیکول یک صفحه شفاف شیشه‌ای است و در جلوی عدسی چشمی قرار دارد. این صفحه حاوی دو تار عمود بر هم است و در هنگام ترازیابی، تار عمودی رتیکول باید بر وسط شاخص، در نقطه هدف قرار گیرد. خط فرضی‌ای که مرکز رتیکول را به مرکز نوری عدسی شیئی وصل می‌کند را، خط قراولروی می‌گویند. این مجموعه حول محور قائمی که محور اصلی دستگاه خوانده می‌شود، گردش می‌کند. این گردش در بعضی از دستگاه‌ها با استفاده از دو پیچ حرکتی سریع و خفیف صورت می‌گیرد. بنابراین در سایر دستگاه‌ها با شیوه ترمز اصطکاکی انجام می‌شود. به موازات تار افقی در وسط صفحه رتیکول دو تار کوچک در بالا و پایین قرار دارد. این تارها را اصطلاحاً تار بالا و تار پایین می‌نامند. از این تارها در اندازه‌گیری فاصله به کمک دوربین نیوو استفاده می‌کنند.

ب) قسمت میانی:

قسمت میانی شامل موارد زیر است:
• تراز
• قسمتی از بدنه
• تراز کروی (در دستگاه‌های ترازیابی معمولاً علاوه ‌بر تراز کروی، از یکی از سه نوع تراز دیگر که در بخش تراز به آنها پرداختیم، برای قائم ساختن محور اصلی دستگاه و در نتیجه افقی ساختن محور دیدگانی آن استفاده می‌شود.)
• صفحه مدرج (لمب افقی) برای اندازه‌گیری زوایای افقی: برای کارایی بیشتر دستگاه‌های ترازیابی در صحرا، برخی از این دستگاه‌ها به سیستم قرائت زاویه‌ی افقی (دایره‌ی مدرج افقی) با دقت کم (حدود 5 دقیقه) مجهز هستند. دایره‌های مذکور از صفر تا 360 درجه (یا 400 گراد) مدرج شده‌اند و وضعیت محور دیدگانی دستگاه، به وسیله یک اندکس روی آنها مشخص می‌شود. بدین ترتیب می‌توان زاویه‌ی افقی بین دو امتداد را تعیین کرد.

ج) قسمت تحتانی:

قسمت تحتانی شامل موارد زیر است:
• پیچ‌های ترازکننده از نوع پیچ‌های متغیر هستند که در شرایط مختلف توسط کاربر تنظیم می‌گردد.
• پیچ‌های اتصال از نوع پیچ‌های ثابت هستند که معمولاً در کارخانه برای تنظیم و کالیبراسیون دوربین به کار رفته‌اند و بدون ابزار دقیق و مهارت لازم نباید آنها را دست‌کاری نمود.
• صفحه اتصال دستگاه بر روی ‌‌‌سه‌پایه
• پیچ وضوح تصویر
• پیچ حرکت دادن دستگاه بصورت افقی (کلی و جزئی)
• پیچ وضوح تار رتیکول
• دکمه تثبیت وضعیت: بعضی از مدل‌ها این قابلیت را دارا هستند و جهت جابجایی دستگاه کاربرد دارد.

انواع مختلف ترازیاب:

ترازیاب‌ها برحسب میزان دقت اندازه‌گیری و نیز برحسب چگونگی ساختمانشان تقسیم‌بندی می‌شوند. دقت هر دستگاه تراز یاب تابع حساسیت تراز استوانه‌ای و درشت‌نمایی تلسکوپ آن است.
• ترازیاب ساده (Dumpy level): این ترازیاب‌ ها دارای ساختمان بسیار ساده بوده و معمولاً در کارگاه‌های ساختمانی بکار می‌رود. دوربین این ترازیاب‌ها دارای تنظیم کانونی داخلی بوده و بدنه دوربین با محور حرکت دورانی آن یکپارچه است. تراز استوانه‌ای در بدنه دوربین، نصب بوده و بوسیله آینه مسطحی تغییرات حباب را به سهولت می‌توان دید.
• ترازیاب با پیچ حرکت ارتفاعی (Level with tilting screw): در این نوع ترازیاب دوربین نسبت به محور قائم دستگاه دارای حرکت ارتفاعی بوده که به وسیله پیچ حرکت ارتفاعی انجام می‌شود و همیشه قبل از هر قرائت به وسیله این پیچ، حباب تراز استوانه‌ای را مقابل درجه تنظیمی قرار می‌دهند. این ترازیاب بیشتر در انجام مطالعات مربوط به پروژه‌های راه‌ سازی، سد سازی، کانال‌ سازی و مهندسی عمومی بکار می‌رود. معمولاً کلیه ترازیاب‌هایی که در عملیات دقیق بکار می‌روند به پیچ حرکت ارتفاعی مجهز بوده و سیستم قرائت حباب آنها در حد ثانیه است.

شکل 7: ترازیاب مکانیکی

شکل 7: ترازیاب مکانیکی

• ترازیاب خودکار (Auto level) یا ترازیاب خودتراز (Self leveling): شامل مکانیزم Compensator داخلی است که وقتی دستگاه نزدیک به سطح تراز تنظیم باشد، هرگونه انحراف از سطح تراز را از بین می‌برد. به‌عبارت دیگر خط دید یا خط کلیماسیون را حتی زمانی که خود دستگاه اندکی مایل باشد، تراز نگه ‌می‌دارد. این مزیت باعث استفاده آسان و تنظیم سریع دستگاه می‌شود. دستگاه Wild NAK2 نمونه‌‌‌‌ای از ترازهای اتوماتیک است.

شکل 8: ترازیاب اتوماتیک

شکل 8: ترازیاب اتوماتیک

• ترازیاب الکترونیک دیجیتالی (Digital electronic level): از روش‌های لیزر الکترونیکی جهت قرائت بارکد روی شاخص استفاده می‌کند.

شکل 9: ترازیاب دیجیتال

شکل 9: ترازیاب دیجیتال

6- ژالون:

عبارت است از نیزه فلزی‌ ای به طول دو متر و قطر متوسط دو تا چند سانتی‌ متر که آن را روی نقاط مستقر می‌کنند. ژالن‌‌‌ های فلزی ممکن است از لوله‌ هایی ساخته شده باشند که روی یکدیگر سوار می‌شوند و طول‌‌‌ های متفاوتی را تشکیل می‌دهند. در بعضی عملیات نقشه‌برداری ممکن است ژالن به‌وسیله کمک نقشه‌بردار روی نقاط قرار داده شود و اگر نیاز است که ژالن مدت طولانی‌تری روی نقطه مستقر باشد، آن را بصورت پرچم با سیم‌‌‌های فلزی مهار می‌کنند. نکته مهم آن است که پرچم یا ژالنی که روی نقطه نصب می‌شود باید کاملاً قائم مستقر شود و همچنین نوک ژالن دقیقاً روی نقطه موردنظر باشد. لازم به ذکر است، ژالن‌ هایی که به‌منظور کار نقشه‌برداری با دوربین تولید می‌شوند، از آنجا که رفلکتور روی آن نصب می‌شود، طول آنها همواره کمتر از عدد مدرج شده است. در واقع علت این کاهش طول، رفلکتوری است که بر روی ژالن نصب می‌شود. بطور مثال اگر ژالنی بر روی عدد 00/2 متر قفل شود، در واقع طول ژالن 87/1 متر است که با احتساب طول رفلکتور 13 سانتی‌متری، مجموعاً 2 متر خواهد شد. پس می‌بایست توجه نمود که اگر از این نوع ژالن برای نقشه‌برداری با گیرنده GNSS استفاده می‌شود، طول ژالن دقیقاً طول 2 متر نیست، بلکه باید اندازه در نظر گرفته شده برای رفلکتور از آن کم شود.

6-1- انواع ژالون‌ ها:

ژالون‌ها را می‌توان از منظرهای مختلفی با هم مقایسه نمود.

6-1-1- از نظر طول:

ژالن‌ها از لحاظ طول استاندارد خاصی ندارند و با طول‌های متنوعی تولید می‌شوند. کاربران می‌توانند بسته به نیاز خود، ژالون مناسب را تهیه کنند. در حال حاضر ژالون‌هایی با طول 2، 2/10، 2/40، 2/5، 5، 5/10 و 5/20 متر در بازار موجود هستند. نوع دیگری از ژالون‌ های کوتاه با طول 30 سانتی‌متر وجود دارد که بر روی سه‌ پایه با ترابراگ نصب می‌شود و جی پی اس بر روی آن قرار می‌گیرد. این مورد بیشتر در برداشت‌های استاتیک و یا گیرنده بیس رادیویی کاربرد دارد تا ارتفاع گیرنده بالاتر رفته و ماهواره‌های بیشتری را در دید خود داشته باشد.

6-1-2- از نظر جنس:

معمولاً ژالون را از جنسی می‌سازند که عایق برق باشد و ایمنی لازم را برای نقشه بردار فراهم کند، به همین جهت عمدتاً ژالون‌ ها از جنس چوب، آلومینیوم و یا کربن ساخته می‌شوند.
ژالون کربنی از جدیدترین نوع ژالون‌ ها است و شرکت مکان پرداز رایمند، تولیدکننده این نوع ژالون در ایران است. از ویژگی‌های بارز ژالون‌ های کربنی می‌توان به سبک بودن، استحکام بالا، کاربری آسان، عایق بودن در برابر جریان برق و ظاهر زیبای آن اشاره نمود. جنس لوله‌های این ژالون از جنس آلومینیوم است که از یک روکش کربنی پوشیده شده که عایق بودن ژالن در مقابل برق را تضمین می‌کند.

6-1-3- از نظر ساختار:

ژالون‌ها در انواع مختلفی نظیر تلسکوپی و چند تکه وجود دارند.
• ژالون تلسکوپی: این نوع ژالن از چند میله کشویی تشکیل شده که به صورت کشویی با تنظیم نمودن پیچ‌های روی بدنه می‌توان ارتفاع آن را تنظیم کرد.

شکل 10: ژالون

شکل 10: ژالون

• ژالون چند تکه: از چند میله‌ی جدا از هم تشکیل شده که جهت انجام عملیات با آنها لازم است تا این تکه‌ها به یکدیگر پیچ شوند تا به ارتفاع مورد نظر برسند. معمولاً برای کار با گیرنده جی پی اس با قابلیت تیلت سنسور، پیشنهاد می‌شود از ژالون‌ های دو تکه 2 متری استفاده شود. چرا که برخلاف ژالون‌ های کشویی، کمتر دچار اصطکاک بوده و از نظر دینامیکی ثابت هستند.
از ژالون‌ های چند تکه، جهت سهولت در حمل و نقل و کاربرد‌های مختلف (مانند نصب روی سه پایه) استفاده می‌شوند و برای کاربرد‌های دیگر مانند استفاده در برداشت با GPS از ژالون‌ های کشویی استفاده می‌شود.

7- آلیداد:

آلیداد یا راستایاب، وسیله نشانه‌روی و رسم امتدادها روی صفحه است. این وسیله قراولروی ممکن است دوربین‌دار یا بدون دوربین باشد:
• آلیداد با دید مستقیم: این نوع آلیدادها، آلیداد پینول‌دار یا آلیداد ترازکننده نام دارند و متشکل از یک خط‌کش چوبی که روی آن یک تراز استوانه‌ای نصب بوده و در دو طرف آن دو تیغه لولا شده است. یکی از تیغه‌‌ها شامل یک شکاف است که در وسط آن تاری قرار دارد و تیغه دیگر دارای سه سوراخ می‌باشد که هر یک از سوراخ‌ها و تار مقابل تشکیل سطح قراولروی را می‌دهد. در روی خط‌کش آلیداد و در طرفین تراز دو زائده موجود است که برای افقی کردن آلیداد به‌کار می‌رود.
• آلیداد دوربین‌دار: این آلیدادها عبارتند از یک خط‌کش که دوربین نقشه‌برداری به آن متصل شده و خط قراولروی دوربین با لبه خط‌کش موازی دوربین آلیداد دارای حرکت ارتفاعی است. شیب خط قراولروی روی یک دایره مدرج قرائت می‌شود. با استفاده از دوربین این ابزار می‌توان فواصل را نیز به روش استادیمتری اندازه‌گیری کرد.

شکل 11: آلیداد بدون دوربین

شکل 11: آلیداد بدون دوربین

8- تئودولیت:

اندازه‌گیری زوایای افقی و قائم در نقشه‌برداری به‌طور مستمر انجام می‌شود و این اندازه‌گیری‌ها برای تعیین موقعیت نقاط در فضا مورد استفاده واقع می‌گردد. با اندازه‌گیری زوایای افقی (زوایای سمتی)، امتداد را در صفحه افقی و با اندازه‌گیری زوایای قائم (زوایای ارتفاعی)، امتداد را در صفحه قائم مشخص می‌کنند. بنابراین تعیین سمت‌‌ها در صفحه افقی و قائم با اندازه‌گیری زاویه صورت می‌گیرد.
تئودولیت وسیله‌ایست که برای اندازه‌گیری زاویه (افقی و قائم) در صفحه افقی و صفحه قائم بکار می‌رود و به انواع مختلف ساخته می‌شود که امکان اندازه‌گیری زاویه با دقت‌‌‌های متفاوت را فراهم می‌سازد.

8-1- اجزای اصلی تئودولیت:

• تلسکوپ دوربین: حول محور افقی گردش می‌کند و آن را محور ثانویه (Trunnion axis) می‌نامند. این دوربین از عدسی شیئی و چشمی و دیافراگم تشکیل شده است. همچنین ممکن است دارای عدسی جهت وضوح (Focusing) تارهای رتیکول تلسکوپ باشد که برای مشاهده اجسام در فواصل مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. به کمک عدسی شیئی دوربین، بزرگ‌نمایی لازم جهت مشاهده دقیق ژالن و اجسام انجام می‌شود.
• آلیداد: دارای قسمتی افقی و دو شاخه عمودی است و حامل محور افقی می‌باشد و می‌تواند حول محور قائم گردش کند. محور قائم را محور اصلی تئودولیت می‌نامند. روی قسمت افقی آلیداد ترازی نصب شده است که بوسیله آن می‌توان محور اصلی تئودولیت را قائم نمود. آلیداد دقیق‌ترین قسمت مکانیکی تئودولیت است زیرا از طرفی باید نرم و بدون اصطکاک و لقی، حول محور اصلی دوران نماید و از طرفی محور ثانوی بر محور بصری و محور اصلی، عمود باشد.
• دایره مدرج یا لمب: گردش آلیداد حول محور اصلی تئودولیت، به وسیله نشانه‌ای در مقابل تقسیماتی روی دایره مدرج افقی که سطح آن بر محور اصلی عمود است، نشان داده می‌شود و چرخش تلسکوپ حول محور ثانوی نیز به وسیله دایره مدرج قائم کنترل می‌شود.
• پایه تئودولیت: قسمت‌های مختلف تئودولیت روی پایه آن سوار شده و این پایه بوسیله سه پیچ (در بعضی تئودولیت‌ها چهار پیچ) که پیچ‌های تنظیم نامیده می‌شوند، افقی می‌گردد. بنابراین ساختمان محور بصری تلسکوپ بر محور ثانوی عمود است و نیز محور اصلی بر محور ثانوی عمود می‌باشد. اگر محور اصلی به وسیله پیچ‌های تنظیم قائم گردد، محور ثانوی افقی بوده و سطح چرخش تلسکوپ سطح قائم قراولروی خواهد بود.

شکل 12: تئودولیت مکانیکی

شکل 12: تئودولیت مکانیکی

8-2- تئودولیت الکترونیکی:

تئودولیت‌‌ الکترونیکی از تجهیزات نقشه‌ برداری مدرن است که مشاهدات زاویه‌ ای را از طریق اسکن الکترواپتیکی انجام می‌دهد. آنها صفحه کنترلی مجزا با صفحه کلید و LCD دارند. کلیدهای ارائه شده در تئودولیت‌های الکترونیکی برای ایجاد وظایف جدیدی که قرار است انجام شوند، مفید هستند. این دستگاه‌ها کلیدهای چند منظوره دارند. صفحه نمایش، قرائت واضحی از اندازه‌گیری‌های انجام شده روی زمین را نشان می‌دهد. نظر به سرعت و کارآیی تئودولیت‌های الکترونیکی در اندازه‌گیری‌ها، بطور گسترده‌ای در نقشه‌برداری مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها قابلیت مرتب نمودن مقادیر اندازه‌گیری شده را دارند.

شکل 13: تئودولیت الکترونیکی

شکل 13: تئودولیت الکترونیکی

9- منشور:

رفلکتور یا منشور وسیله‌ای است که از یک منشور چندوجهی در قالب یک بدنه و تارگت قرار گرفته و برای تخمین مسافت و نشانه‌روی توتال استیشن مورد استفاده قرار می‌گیرد. منشورها دارای ضرایبی هستند که با توتال‌‌‌ های همنام خود و همچنین ژالون‌‌‌ های مختص به خود، هماهنگ می‌شوند. معروفترین منشور مورد استفاده در ایران منشور‌‌‌های لایکا بوده و پس از آن برندهایی چون تاپکون و سوکیا یافت می‌شوند. نوع کوچک‌تر آن مینی‌منشور است که برای فضاهای محدود استفاده فراوان دارد.

شکل 14: رفلکتور

شکل 14: رفلکتور

10- مترهای نواری:

10-1- انواع متر های نواری:

• مترهای فلزی: نوارهای فلزی بیشتر فولادی بوده و طول آن‌ها از ۳ تا ۱۰۰ متر است‌. تمام طول برخی از این نوارها برحسب میلی‌متر مدرج شده ولی در بقیه فقط ۱۰ سانتی‌متر اولشان درجه‌بندی میلی‌متری دارد. دقت نسبی اندازه‌گیری با این وسایل بین ۱:۱۰۰۰ تا ۱:۵۰۰۰ است. از آنجا که هر نوار فلزی در اثر نیروی کششی و نیز دمای خاصی طول اسمی خود را داراست، برای دقت بیشتر در اندازه‌گیری سعی می‌شود نوارهای فلزی را همراه با کشش‌سنج و دماسنج استفاده کنند. به‌طوری که، با استفاده از کشش‌سنج در دو سمت نوار نیروی کششی برابر با نیروی استاندارد به نوار وارد می‌کنند و دمای محیط را نیز در همان لحظه یادداشت می‌کنند تا با توجه به اختلاف دمای محیط و دمای استاندارد و ضریب انبساط طولی، خطای حاصل در اندازه‌گیری محاسبه شده و سپس در نتیجه اندازه‌گیری دخالت داده شود. دقت اندازه‌گیری در این حالت به ۱:۵۰۰۰ می‌رسد.
• مترهای مهندسی: می‌توان هر یک از انواع متر را به عنوان متر مهندسی معرفی کرد، اما متری که واقعاً متر مهندسی نام دارد، دارای دسته‌ای بلند و ارگونومیک است که باعث سهولت استفاده در شرایط سخت و چالشی می‌شود. برای جمع کردن این متر باید از دسته گردان کنار آن استفاده نمود. ساختار ساده این وسیله می‌تواند باعث افزایش طول عمر آن شود. این مترها عمر بالایی دارند و به وسیله اتصالات محکم و مقاومی که در آن ها استفاده شده است، برای استفاده در کارهای مهندسی و کارگاهی بسیار مناسب‌‌اند.

• متر های فایبر گلاس: متر فایبر گلاس از انواع مدرن متر محسوب می‌شود. بدنه این متر از جنس فایبر گلاس است که در مقابل فرسایش، ضربه و رطوبت مقاومت بالایی دارد. این متر از نظر کاربرد تفاوت چندانی با انواع فلزی متر ندارد. اما انعطاف بالاتر نسبت به دیگر انواع متر، باعث می‌شود تا بتوان از آن برای اندازه‌گیری طول‌های منحنی و قوس‌ها استفاده نمود.
• آلیاژ انوار: در کارهای دقیق اندازه‌گیری فاصله از نوار یا مفتول انوار استفاده می‌شود. انوار آلیاژی است که از مخلوط آهن و نیکل حاصل شده و خاصیت مهم آن در مقایسه با سایر فلزات این است که از ضریب انبساط حرارتی بسیار اندکی برخوردار است؛ بنابراین تغییرات طول آن تحت شرایط جوی گوناگون بسیار کم است. دقت اندازه‌گیری با مفتول انوار بسیار بیشتر از نوار انوار است و مورد استفاده آن منحصراً در ژئودزی برای اندازه‌گیری طول مبنا است. مفتول انوار بر روی سه‌پایه نصب و به حالت تعلیق از آن استفاده می‌شود. دقت اندازه‌گیری با این وسیله به یک میلیونیوم (یعنی ۱ میلی‌متر در کیلومتر) می‌رسد. شرایط سخت کار با مفتول انوار از یک سو و وجود دستگاه‌های مدرن الکترونیکی از سوی دیگر باعث شده است که مفتول انوار امروزه، عملاً کنارگذاشته شود مخصوصاً که دقت و سرعت عمل دستگاه‌های مدرن بسیار قابل توجه است.

11- متر لیزری:

متر لیزری فاصله‌ یابی است که برای اندازه‌گیری دقیق از پرتو لیزر و عدسی استفاده می‌کند. طریقه کارکرد این وسیله بدین صورت است که یک پالس متمرکز از نور را روی محل مورد نظر انداخته و زمان بازتاب آن را محاسبه می‌کند. در واقع این متر زمان بین تابش و بازتاب نور را اندازه‌گیری کرده و به فاصله تبدیل می‌کند. فرمول محاسبه‌ی فاصله، بین هدف و فاصله‌سنج برابر نصف حاصل‌ ضرب زمان بازتاب در سرعت نور است.

فرمول محاسبه فاصله در متر لیزری
به‌دلیل بالا بودن سرعت نور، پالس فرستاده شده دقت اندازه‌گیری را افزایش می‌دهد. توانایی لیزر در تعیین موقعیت هدف با دقت و سرعت بالا غیرقابل انکار بوده و به علت واگرایی کم بعد از طی مسافت زیاد می‌توان از آن به عنوان فاصله‌یابی با سرعت و دقت بالا استفاده کرد. کار کردن با متر لیزری بسیار آسان بوده و تنها با روشن کردن آن، متر آماده استفاده است. از دیگر امکانات متر لیزری محاسبه میانگین بیشترین و کمترین فاصله میان دو نقطه با اندازه‌گیری بیشترین و کم‌ترین فاصله اندازه‌گیری است. برد در متر لیزری در مدل‌های مختلف تفاوت فراوانی دارد. برد متر ساده حدوداً ۲۰ متر و برد متر پیشرفته تا فاصله ۲۵۰ متر را اندازه‌گیری می‌کند. برد اکثر مترهای موجود در بازار حدود ۳۰ تا ۹۰ متر است.

انواع مترهای لیزری:

با توجه به کاربردهای فراوان این متر، اکثر آن‌ها قابلیت محاسبه فاصله، مساحت، محیط و انواع محاسبات فیثاغورث را دارند اما در صورت خرید متر لیزری پیشرفته، امکان محاسبات پیچیده‌تری همچون اندازه‌گیری چند مرحله‌ای، فضاهای چند وجهی، محاسبات غیر مستقیم و اندازه‌گیری زاویه را نیز خواهید داشت. همچنین در بعضی از آن‌ها دوربین با قابلیت ذخیره‌سازی تصاویر و پایه‌ی هوشمند نیز تعبیه شده است. از دیگر قابلیت‌هایی که بعضی مترهای لیزری را متمایز می‌کند امکان ارتباط از طریق بلوتوث و بی‌سیم است که با استفاده از برنامه‌های مخصوص روی تلفن‌های هوشمند قابل استفاده است.

شکل 15: متر لیزری

شکل 15: متر لیزری

12- طول یاب‌های الکترونیکی (EDM: Electronic Digital Measurement):

اندازه‌گیری مستقیم فاصله‌ها و جهت آنها را با استفاده از ابزارهای الکترونیکی که به فرستادن، بازتاب و دریافت امواج نور یا امواج رادیویی متکی هستند، می‌توان به‌دست آورد.

12-1- انواع طول‌ یاب‌های الکترونیکی:

• ابزارهای موج مادون قرمز: این ابزارها فاصله‌ها را با استفاده از امواج مادون قرمز تعدیل شده با دامنه، اندازه‌گیری می‌کنند. در انتهای خط، منشورهای نصب شده روی هدف برای بازتاب امواج استفاده می‌شوند. این ابزارها سبک و اقتصادی هستند و برای اندازه‌گیری‌های زاویه‌ای می‌توانند بر روی تئودولیت‌ها نصب شوند. دامنه چنین ابزارهایی ۳ کیلومتر و دقت حاصل از آن ۱۰ میلی‌متر است.
•ابزارهای موج نور: ابزاری است که براساس انتشار امواج نور مدوله شده کار می‌کند. این ابزار برای مشاهدات شبانه مناسب‌تر است و برای بازتاب امواج به یک سیستم منشور در انتهای خط نیاز دارد. این‌ها ابزارهایی هستند که مسافت‌ها را بر اساس انتشار امواج نور مدوله شده اندازه‌گیری می‌کنند. دقت چنین ابزاری بین نیم تا ۵ میلی‌متر و دامنه آن نزدیک به ۳ کیلومتر است.
• ابزارهای مایکروویو: این ابزارها از امواج رادیویی با فرکانس بالا استفاده می‌کنند. دامنه این ابزارها تا ۱۰۰ کیلومتر است و در طول روز و همچنین شب ممکن است مورد استفاده قرار بگیرد. این نوع دستگاه‌ها با استفاده از روش ارسال و دریافت امواج رادیویی (مایکروویو) و اندازه‌گیری اختلاف فاز بین موج رفت و برگشت، فاصله بین دو نقطه را تعیین می‌کنند. طول امواج ایجاد شده بین ۳ تا ۳۰ میلی‌متر است. هر سیستم اندازه‌گیری از دو دستگاه همانند تشکیل شده که یکی به عنوان دستگاه اصلی (Master) و دیگری به عنوان دستگاه فرعی (Remote) عمل می‌کند. در این سیستم امواجی از دستگاه اصلی تولید و به سمت دستگاه ریموت فرستاده می‌شود. دستگاه ریموت بلافاصله پس از دریافت این امواج آنها را منعکس و به سمت دستگاه اول می‌فرستد. دستگاه اصلی پس از دریافت امواج برگشتی اختلاف فاز بین سیگنال‌های رفت و برگشت را تعیین و از روی آن فاصله بین دو نقطه را تعیین می‌کند.

13- توتال استیشن:

در ‌سال‌های اخیر و با پیشرفت وسایل و تجهیزات نقشه‌برداری، طول‌یاب‌ها و تئودولیت‌ها با هم تلفیق شده و بصورت یک دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرند. توتال استیشن یک دستگاه نوری است که در نقشه‌برداری مدرن برای برداشت جزئیات، پیاده کردن دقیق عوارض بر روی زمین، نقشه‌برداری صنعتی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد. توتال استیشن ترکیبی از تئودولیت الکترونیکی و فاصله‌یاب الکترونیکی و نرم‌افزار قابل اجرا در یک کامپیوتر خارجی است.
توتال استیشن‌ها می‌توانند عملیات زیر را انجام دهند:
• اندازه‌گیری فاصله
• اندازه‌گیری زوایا (افقی و قائم)
• پردازش داده‌ها
• نمایش رقومی جزئیات نقاط
• ذخیره‌سازی الکترونیک داده‌ها
مهمترین مشخصات توتال استیشن‌ها عبارتند از:
• صفحه کلید: تمامی عملکردها توسط یک صفحه کلید عملیاتی قابل کنترل هستند.
• صفحه نمایش رقومی: این صفحه مقادیر فاصله، زاویه، ارتفاع و مختصات نقطه مشاهده شده، جایی که رفلکتور (تارگت) نگه‌داشته شده‌است را نمایش می‌دهد.
• ارتفاع‌سنجی عوارض دور: ارتفاع مربوط به برخی عوارض غیرقابل دسترس نظیر برج‌‌ها را می‌توان بطور مستقیم قرائت نمود. ریز پردازشگر فراهم شده برای این دستگاه بطور خودکار تصحیحات مربوط به کرویت زمین و شکست متوسط را به مشاهدات اعمال می‌کند.
• برنامه پیمایش: مختصات رفلکتور و زاویه یا راستای رفلکتور را می‌توان ذخیره کرده و در استقرار بعدی دستگاه مجدداً فراخوانی نمود.
• تنظیمات راستا برای فاصله و ارتفاع: با هدف مکان‌نمایی نقطه روی زمین با استفاده از یک تارگت، می‌توانیم راستا و فاصله افقی موردنظر را وارد کنیم و دستگاه، زاویه‌ای که تئودولیت باید به میزان آن چرخانده شود تا راستای موردنظر بدست آید و فاصله‌ای که تارگت باید حرکت کند تا فاصله مد نظر حاصل شود را نشان می‌دهد.

شکل 16: توتال استیشن

شکل 16: توتال استیشن

14- گیرنده تعیین موقعیت جهانی (GPS/GNSS):

در انواع کاربردهای مختلف نقشه‌برداری زمینی و جمع‌آوری داده، از گیرنده‌های ماهواره‌ای برای تعیین موقعیت نقاط استفاده می‌شود. سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS) یک سیستم ماهواره‌ای برای تعیین موقعیت دقیق با استفاده از سیگنال‌های رادیویی ماهواره‌ها، به صورت آنی یا پس‌پردازش است.

انواع دستگاه‌های گیرنده تعیین موقعیت جهانی:

• گیرنده‌های دستی (handheld): این دسته ارزان‌ترین نوع گیرنده است که فقط اطلاعات محدودی را جمع‌آوری می‌کند. این دستگاه‌ها معمولاً کوچک، قابل حمل و دارای باتری است.

شکل 17: گیرنده دستی

شکل 17: گیرنده دستی

• گیرنده‌های mapping: این گیرنده‌ها معمولاً از داده‌ی جمع‌آوری شده روی یک پایگاه داده خارجی مثل سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) خروجی می‌گیرند. علاوه بر دست‌یابی به تعیین موقعیت، مزیت این گیرنده‌ها نسبت به گیرنده‌های دستی این است که داده‌ی جمع‌آوری شده بصورت تفاضلی قابل اصلاح است. این تکنیک نیازمند دو گیرنده است که یکی از آنها گیرنده ثابت (Base) بوده و روی یک نقطه معلوم قرار می‌گیرد و گیرنده دومی که گیرنده متحرک (Rover) نامیده می‌شود، روی نقطه‌‌‌‌ای که قرار است تعیین موقعیت شود، قرار می‌گیرد. گیرنده RayPad یک گیرنده موبایل جی.آی.اس (Mobile-GIS) دو فرکانسه با قابلیت دریافت سیگنال‌های سیستم‌های GLONASS ،BeiDou و GPS است. RayPad ابزاری قدرتمند در جمع‌آوری و به‌هنگام‌سازی اطلاعات مکانی و توصیفی در کاربری‌های متنوع سازمانی است. این گیرنده با دریافت تصحیحات RTK از شبکه‌‌‌های CORS نظیر شمیم (سازمان ثبت) و هدی (سازمان نقشه‌برداری)، امکان تعیین موقعیت با دقت سانتی‌متر را فراهم می‌کند.

شکل 18: گیرنده GPS مدل Raypad

شکل 18: گیرنده GPS مدل Raypad

• گیرنده‌های GNSS نقشه‌برداری: این گیرنده‌ها تک‌فرکانسه و دو فرکانسه هستند. البته جدیدترین تکنولوژی این گیرنده‌ها، چند فرکانسه بوده و قابلیت دریافت سیگنال از تمامی سیستم‌های تعیین موقعیت GNSS را دارد. گیرنده‌های iRo ،iRoPro و iRoProII شرکت مکان‌پرداز رایمند از جمله این گیرنده‌ها محسوب می‌شوند که مطابق با آخرین تکنولوژی روز دنیا طراحی و تولید می‌گردند. با استفاده از این گیرنده‌ها بسته به روش برداشت و پردازش اطلاعات در کاربردهای مختلف نقشه‌برداری نظیر کاربردهای کشاورزی، کاداستر شهری، خطوط لوله نفت و گاز، ساخت و ساز و راهسازی، صنایع آب و فاضلاب، صنعت برق، زمین شناسی و معدن، کاربری شهری و … موقعیت عوارض را با دقت موردنیاز می‌توان در اختیار داشت.

شکل 19: گیرنده نقشه‌برداری مدل iRoPro

شکل 19: گیرنده نقشه‌ برداری مدل iRoPro

• گیرنده‌های مرجع دائمی (CORS):
گیرنده CORS که مخفف عبارت Continuously Operating Reference Station (Service) و به معنی ایستگاه مرجع عملکردی دائمی است، به عنوان ایستگاه دائمی و ارسال‌کننده تصحیحات در بستر اینترنت کاربرد دارد. ایستگاه CORS جایگزین مناسبی برای ایستگاه‌های بِیس (base) رادیویی است که در تعیین موقعیت تفاضلی به کمک GNSS استفاده می‌شود.
از آنجا که در برداشت RTK رادیویی نیاز به دید مستقیم بین ایستگاه بِیس (base) و رووِر (rover) است، معمولاً بیشینه فاصله بین دو گیرنده جهت تعیین موقعیت آنی جی ان اس اس در حدود ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر در شرایط توپوگرافی هموار را پاسخگو است.
با ایجاد یک ایستگاه CORS، فاصله بین بِیس و رُووِر را می‌توان افزایش داد. به طوری که تا فاصله 35 کیلومتری را به راحتی پشتیبانی نموده و با ارسال تصحیحات مربوطه، موقعیت روور را در شرایط فیکس قرار می‌دهد. همچنین با ایجاد یک شبکه CORS با فاصله 70 کیلومتری بین ایستگاه‌ها می‌توان با استفاده از الگوریتم‌های محاسبه تصحیحات نظیر VRS و i-MAX با به‌ کارگیری حداقل ۳ ایستگاه CORS، به دقت مورد نیاز در فواصل دورتر نیز رسید.
گیرنده‌های iRNet و iRNetII تولید شده توسط شرکت مکان‌پرداز رایمند، از گیرنده‌های GNSS مدرن با قابلیت استفاده به عنوان گیرنده مرجع دائمی در ایستگاه‌های CORS هستند. قابلیت اتصال به شبکه از طریق LAN، پشتیبانی از پروتکل‌های NTRIP Client ،NTRIP Caster ،HTTP ،FTP ،TCP و Server پشتیبانی از فرمت‌های مختلف تصحیحات نظیرRTCM2.x ،RTCM3.x ،CRM، امکان ثبت داده خام به صورت هم‌زمان و در قالب چند برنامه با نرخ و مدت زمان فایل‌بندی متفاوت از ویژگی‌های این گیرنده‌هاست.

4- منابع


سایر مقالات را می توانید در این قسمت ببینید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

چهارده − ده =