دانلود تحقیق ترازیابی در عمران

ترازیابی دقیق با استفاده از دوربین های ترازیاب ویژه از جمله متداول­ترین روشها دراجرای طرحهای عمرانی و توسعه کشور می باشد اجرای پروژه هایی نظیر تهیه پروفیل هایطولی مسیر رودخانه ها راهها خطوط انتقال نیرو و 000 نیازمند کار ترازیابی می باشندعلاوه بر این از این روش در اجرای شبکه های ترازیابی سراسری کشوری و ایجاد نقاطپایه (کنترل زمینی ) برای تبدیل عکسهای هوایی و ماهواره ای به نقشه استفاده می گرددبا وجود دقت بسیار بالای روش ترازیابی سنتی اجرای این روش بسیار زمان بر و پر هزینهبوده و تاکنون روش جایگزینی نیز برای نقشه برداران متصور نبوده است و هنوز هم بعد از گذشت سالیان این عملیات در کشور ما و تنها توسط سازمان نقشه برداری کشور صورت می­پذیرد .

تراز یابی مقصود از ترازیابی یا نیولمان Leveling تعیین اختلاف ارتفاع بین دو یا چندین نقطه (نسبت به هم یا نسبت به یک سطح مبنای معین)است که با استفاده از دستگاههای مختلف و با روشهای گوناگون صورت می گیرد.منظور از ارتفاع نقطه ای مثل A فاصله قائم این نقطه از سطح ارتفاعی مبداء(ژئوئید )است .به مجموعه نقاطی که ارتفاع آنها یکسان باشد سطح تراز می گویند.فاصله بین دو سطح تراز یا همپتانسیل تعیین کننده اختلاف ارتفاع بین نقاط واقع بر روی ان دو سطح است.چون اندازه گیری ارتفاع هر نقطه از سطح مبنا میسر نیست لذا در نقشه برداری موقعیت هر نقطه را از نظر ارتفاعی نسبت به نقطه مشخص دیگری که ارتفاع آن نسبت به مبدا ء معلوم است تعیین می­کنند و یا انکه ارتفاع را به طور نسبی (با مبداء فرضی )معین می­کنند.

انواع تراز یابی عملیات ارتفاعی از نظر دقت به صورت زیر طبقه بندی می گردد.1-تراز یابی 1-تراز یابی بسیار دقیق 2-تراز یابی دقیق درجه یک 3-تراز یابی دقیق درجه دو 4-تراز یابی درجه سه(معمولی) 5-تراز یابی درجه چهارم ترازیابی دقیق این عملیات که دارای دقت زیادی است برای کارهای اجرایی دقیق انجام می شود بطور مثال کاربرد ترازیابی دقیق را می توان در صنعت و مکانیک ( جاگذاری و نصب دستگاههایی مانند توربین ، ژنراتور و … ) همچنین در صنعت و سایر مواردی که نیاز به ترازیابی دقیق و تعیین ارتفاع دقیق دارد استفاده می شود .

به سبب دقت زیادی که در ترازیابی مورد نظر است ، دقت ابزار و وسائلی که در این کار استفاده می شود نیز باید از نظر مشاهده و برداشت بالا باشد .

بنابراین با توجه به دقتی که احتیاج داریم روشهای مشاهده باید به نحوی باشد که خطاها و عوامل موثر در بوجود آمدن آنها را در مشاهدات حذف و یا به حداقل برسانیم که این روشها می تواند به نحوی محاسباتی و یا عملیاتی باشد .

مثلاً خطای کلیماسیون دستگاه را می توان با مساوی گرفتن فاصله شاخصهای عقب و جلو تا دوربین حذف کرد .

در ترازیابی دقیق قرائت مستقیم 0.1 میلیمتر و دقتی که ما حدث می زنیم 0.01میلیمتر می باشد .

وسایل مورد نیاز جهت عملیات ترازیابی دقیق : - دوربین N3 - شاخص دو لبه انوار دارای تراز و پایه های مخصوص آن ( میر دو لبه ) - سکل ( دو عدد ) - متر برای متر کشی - دفترچه ترازیابی دقیق - چکش - چتر آفتابی - میخ فولادی - ریسمان (جهت سهولت کار ) ترازیاب مکانیکی N3 ویلد : دوربین N3 که دقیقترین ترازیاب مکانیکی است و دوربینهای دیجیتالی هم به سختی به دقت آن می رسند ، دارای میکرومتر می باشد که برای ترازیابی سه رقم ( عدد صحیح ) بر روی میر و سه رقم بر روی میکرومتر قرائت می شود که رقم سوم بر روی میر توسط عامل حدس زده می شود .

شاخص دو لبه انوار ( میر دو لبه ) : این شاخصها دارای دو لبه می باشند ، به لبه ای که اعداد کوچکتر روی آن نوشته شده است اصطلاحاً لبه کوتاه می گوییم و به لبه ای که اعداد بزرگتر روی آن نوشته شده است لبه بلند گوییم .

ثابت میرهای انوار ، عبارت است از اختلاف قرائت لبه بلند با قرائت لبه کوتاه که برابر با 301.550 می باشد ; یعنی در شرایط ایده آل اختلاف قرائت لبه بلند با لبه کوتاه باید برابر 301.550 باشد که این عدد به اندازه ±0.030 قابل تغییر است یعنی اختلافهای قبل از قرار دادن میر بر روی سکل مخصوص باید حتماً حلقه مخصوص موجود برای هر میر را به انتهای آن بست و سپس میر را درون حلقه قرار داد .

میرها به پایه بسته شده و به وسیله پایه ها و تراز موجود بر روی میر ، پس از قرار گرفتن بر روی سکل تراز می شوند .

چتر صحرائی : جهت استفاده از دوربین ترازیاب حتماًتراز­یابی دقیق باید 10 دقیقه قبل از شروع به قرائت در بیرون از کیس خود قرار بگیرد تا درجه حرارت تک تک قطعات آن با محیط اطرف یکسان شود هنگامیً که ترازیابی در زیر آفتاب انجام گیرد حتماً باید از چتر استفاده نمود و دوربین را به طور کامل در زیر سایه چتر قرار دهیم در غیر این صورت در مشاهدات ما خطا بوجود خواهد آمد .

در هنگام حرکت نیز دوربین باید در زیر چتر صحرایی قرار داشته باشد و در این حالت باید دوربین را جهت استقرار در نقطه جدید حرکت داد ،در کل دوربین به هیچ وجه نباید در زیر آفتاب قرار گیرد .

برگ محاسبه ( مشاهدات ترازیابی دقیق ) : برای نوشتن و محاسبه مشاهدات ترازیابی دقیق از فرم مخصوص مشاهدات استفاده می شود که از هر سری مشاهدات دو نسخه (دو برگ) موجود است که محاسبات بر روی نسخه دوم توسط قرائت کننده در دفتر کار انجام می گیرد .

سر برگ : سر برگ اوراق ترازیابی باید کاملاً پر شود یعنی نوع عملیات ( رفت یا برگشت ) ، شماره دفتر ، شماره صفحه ، صفحه مسلسل ، نام منطقه عملیاتی ، وضعیت هوا ، تاریخ و ساعت انجام عملیات و همچنین نوع و شماره دوربین و شماره میرها ، ایستگاه مبدا و مقصد ، دمای شروع و پایان کار و وضعیت خورشید و باد باید نوشته شود .

در مورد وضعیت خورشید و باد باید با توجه به گراف خورشید و باد عدد مربوط به این قسمت را پر کنیم (که در قسمت محاسبات با توجه به این عدد تصحیحاتی اعمال خواهد گردید ) .

خطا ها در ترازیابی دقیق : خطاهای مختلفی بر سر راه ترازیابی دقیق وجود دارد که اکثراً خطای دستگاهی می باشد و می توان از آن جمله به موارد زیر اشاره نمود : - خطای انکسار - خطای نشست قائم میر ها و ترازیاب - خطای کلیماسیون دستگاه - خطای قائم نبودن میر ها - خطای درجه بندی میر و … کنترل ابزار ترازیابی دقیق : - کنترل تراز میر­های انوار وسایل مورد نیاز جهت آزمایش دوربین جهت کنترل خطای قائم نبودن میر ها (خطای تراز میرهای انوار) : - دوربین تئودولیت (2 دستگاه) - سه پایه(دو عدد) - میر انوار )که برای ترازیابی دقیق استفاده می گردد و یا قرار است تراز آنها کنترل شوند( - متر - میخ فولادی - چکش - آچارهای مخصوص نحوه کنترل : جهت انجام عملیات ترازیابی ، قبل از هر اقدامی حتماً باید تجهیزات مربوطه کنترل گردد .یکی از این کنترل­ها ، کنترل کردن ترازهای تعبیه شده بر روی میرهای مورد استفاده در این عملیات است .

کنترل تراز بودن میر (انوار) : برای کنترل تراز هر یک از میرها ابتدا توسط یک دوربین تئودولیت و متر دو امتداد عمود بر هم پیدا می­کنیم ( حتی الامکان به صورتی که تشکیل یک مثلث متساوی الاضلاع را بدهند) .

پس از پیاده کردن دو امتداد عمود بر هم از دو دوربین تئودولیت موجود یکی را در انتهای یک امتداد و دیگری را در انتهای امتداد دیگر قرار می­دهیم و به طور کامل این دو دوربین را به طور دقیق در نقطه انتهای هر­یک از امتدادهای پیاده شده استقرار می­دهیم .

در مرحله بعدی میر انواری که قرار است تراز آن کنترل گردد در محل تقاطع دو امتدا پیاده شده باید قرار داده شود این استقرار به این نحو باید انجام پذیرد که ابتدا سکل را بر روی نقطه تقاطع قرار می­دهیم و سپس میر انوار را بر روی آن به نحوی سوار می­کنیم که دو میله نگهدارنده میر هر یک در راستای هر کدام از امتدادهای پیاده شده مورد نظر قرار گیرد پس از انجام این عمل میر را تراز می­کنیم .

پس از تراز کردن میرها عاملی که در پشت یکی از این دوربین­ها قرار دارد تار قائم دوربین مورد نظر را به گوشه انتهای میری که در محل تقاطع قرار دارد و تراز شده نشانه روی می­کند (به طور دقیق بر لبه کناری میر نشانه روی می­کند) ، سپس تلسکوپ تئودولیت مورد نظر را حول محور افقی(ثانویه) دوربین به آرامی و روبه سمت بالا حرکت می­دهد و کنترل میکند تا ، تار قائم دقیقاً بر روی لبه کناری میر مورد نظر حرکت کند اگر تارقائم در حرکت رو به بالا بروی لبه حرکت نکرد ، باید عاملی که در پشت دوربین قرار دارد به عامل دیگری که در کنار میر ایستاده علامت دهد و عاملی که در کنار میر قرار دارد با استفاده از گیره نگهدارنده ای که عمود بر امتداد استقرار دوربین است به میزانی جا به جا کند که عامل مستقر در پشت دوربین علامتی مبنی بر قرار داشتن تار قائم دوربین بر لبه میردر کل طول جابه جای تلسکوپی دوربین قرار داشته باشد .

این عملیات را عیناً برای امتداد دیگر نیز انجام می­دهیم .

این پروسه تا زمانی که لبه های انتخاب شده دو طرف میر مورد نظر بر روی تار قائم تلسکوپ هر دو دربین بدون انحراف (از تارها) مشاهده شود سر برگ : سر برگ اوراق ترازیابی باید کاملاً پر شود یعنی نوع عملیات ( رفت یا برگشت ) ، شماره دفتر ، شماره صفحه ، صفحه مسلسل ، نام منطقه عملیاتی ، وضعیت هوا ، تاریخ و ساعت انجام عملیات و همچنین نوع و شماره دوربین و شماره میرها ، ایستگاه مبدا و مقصد ، دمای شروع و پایان کار و وضعیت خورشید و باد باید نوشته شود .

خطا ها در ترازیابی دقیق : خطاهای مختلفی بر سر راه ترازیابی دقیق وجود دارد که اکثراً خطای دستگاهی می باشد و می توان از آن جمله به موارد زیر اشاره نمود : - خطای انکسار - خطای نشست قائم میر ها و ترازیاب - خطای کلیماسیون دستگاه - خطای قائم نبودن میر ها - خطای درجه بندی میر و … کنترل ابزار ترازیابی دقیق : - کنترل تراز میرهای انوار وسایل مورد نیاز جهت آزمایش دوربین جهت کنترل خطای قائم نبودن میر ها (خطای تراز میرهای انوار) : - دوربین تئودولیت (2 دستگاه) - سه پایه(دو عدد) - میر انوار )که برای ترازیابی دقیق استفاده می گردد و یا قرار است تراز آنها کنترل شوند( - متر - میخ فولادی - چکش - آچارهای مخصوص نحوه کنترل : جهت انجام عملیات ترازیابی ، قبل از هر اقدامی حتماً باید تجهیزات مربوطه کنترل گردد .یکی از این کنترلها ، کنترل کردن ترازهای تعبیه شده بر روی میرهای مورد استفاده در این عملیات است .

کنترل تراز بودن میر (انوار) : برای کنترل تراز هر یک از میرها ابتدا توسط یک دوربین تئودولیت و متر دو امتداد عمود بر هم پیدا میکنیم ( حتی الامکان به صورتی که تشکیل یک مثلث متساوی الاضلاع را بدهند) .

پس از پیاده کردن دو امتداد عمود بر هم از دو دوربین تئودولیت موجود یکی را در انتهای یک امتداد و دیگری را در انتهای امتداد دیگر قرار میدهیم و به طور کامل این دو دوربین را به طور دقیق در نقطه انتهای هریک از امتدادهای پیاده شده استقرار میدهیم .

در مرحله بعدی میر انواری که قرار است تراز آن کنترل گردد در محل تقاطع دو امتدا پیاده شده باید قرار داده شود این استقرار به این نحو باید انجام پذیرد که ابتدا سکل را بر روی نقطه تقاطع قرار میدهیم و سپس میر انوار را بر روی آن به نحوی سوار میکنیم که دو میله نگهدارنده میر هر یک در راستای هر کدام از امتدادهای پیاده شده مورد نظر قرار گیرد پس از انجام این عمل میر را تراز میکنیم .

پس از تراز کردن میرها عاملی که در پشت یکی از این دوربینها قرار دارد تار قائم دوربین مورد نظر را به گوشه انتهای میری که در محل تقاطع قرار دارد و تراز شده نشانه روی میکند (به طور دقیق بر لبه کناری میر نشانه روی میکند) ، سپس تلسکوپ تئودولیت مورد نظر را حول محور افقی(ثانویه) دوربین به آرامی و روبه سمت بالا حرکت میدهد و کنترل میکند تا ، تار قائم دقیقاً بر روی لبه کناری میر مورد نظر حرکت کند اگر تارقائم در حرکت رو به بالا بروی لبه حرکت نکرد ، باید عاملی که در پشت دوربین قرار دارد به عامل دیگری که در کنار میر ایستاده علامت دهد و عاملی که در کنار میر قرار دارد با استفاده از گیره نگهدارنده ای که عمود بر امتداد استقرار دوربین است به میزانی جا به جا کند که عامل مستقر در پشت دوربین علامتی مبنی بر قرار داشتن تار قائم دوربین بر لبه میردر کل طول جابه جای تلسکوپی دوربین قرار داشته باشد .

این عملیات را عیناً برای امتداد دیگر نیز انجام میدهیم .

این پروسه تا زمانی که لبه های انتخاب شده دو طرف میر مورد نظر بر روی تار قائم تلسکوپ هر دو دربین بدون انحراف (از تارها) مشاهده شود .

در این زمان اگر حباب میر مورد نظر از حلقه میانی خارج شده باشد نشانگر این است که تراز میر ما کالیبره نیست در این حالت برای کالیبره کردن تراز با استفاده از آچارهای مخصوص پیچهای تراز مورد نظر را به نحوی تغییر میدهیم که حباب دقیقاً در وسط تراز قرار گیرد .

لیزر و کاربرد آن در نقشه برداری به نقل از وبلاگ مهندسی ساختمان لینک مقاله: http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com/8409.aspx موارد کاربرد لیزر تنها به فاصله یابی ماهواره ای محدود نمی شود.

اگر چه در SLR فاصله یابی طولهای بلند از ایستگاه زمینی به ماهواره ها انجام می شود و دقت های این اندازه گیری در هر نسل بهتر شده است و از حدود 10متر (نسل اول) به حدود 2میلی متر (نسل چهارم) رسیده است.

چون لیزرهای تک رنگ واگرایی ندارند ، برای هر امتداد دهی در کارهای نقشه برداری بسیار مناسبند و در موارد بسیار دقیق نظیر حفاری های تونل ها، نقشه برداری های زیرزمینی نظیر مترو و در رسیدن به نقطه Break through که از دو طرف حفاری می شود تا به هم برسند کاملاً کاربرد دارند.

با توجه به اهمیت لیزر در دستیابی به این دقت هاست که شرکتهایی از قبیل Spectra physics آمریکا و MDL انگلستان دستگاههای خاصی را برای این گونه الکترواپتیکال ، الکترومغناطیسی یا مایکروویو می شناسیم ولی انواع دیگری از طولیابها مورد استفاده اند که به طولیاب لیزری موسوم اند.

مثل AGA-8 ژئوتزونیکس یا DI3000-R لایکا که در آن ها از لیزرهای با منبع جامد نظیر یاقوت یا نئودمیوم استفاده نمی شود ، بلکه منبع آنها نیمه هادی است.

از جمله این نیمه هادی کالیوم- آرسناید را می توان نام برد.

این نیمه هادی مثل مثل دیودگالیوم آرسناید است ، منتها پرتو تک رنگ خارج می کند ، خود برانگیخته است و ایجاد لیزری می کند که برای تعیین موقعیت های دقیق و برای جاهایی که دقت امتدادی مدنظر است ، مورد استفاده قرار می گیرد.

لیزر را می توان بر اساس منبع تولید آن به سه دسته جامد ، نیمه هادی و گازی تقسیم کرد.

لیزر در واقع از هلیوم – نئون ایجاد می شود.

توضیح لازم این که اولین بار در سال 1961 مخترعی ایرانی بنام پروفسور علی جوان در آمریکا گازی را ابداع نموده است که در تراز یابی ها با گستردگی فوق العاده مورد استفاده قرار می گیرد.

توان و شدت جریان پرتوهای لیزر گازی بسیار کم است و در صورت اصابت با بدن نقشه بردار ایجاد صدمه نمی کند.

پس در ترازیابی های چرخشی (Rotary) وسیعاً کاربرد دارد.

برای استفاده از لیزر در تراز یابی با شاخص به واسطه ای خاص نیاز است.

Detector روی شاخص بالا و پایین می رود و به محض دریافت پرتو لیزر گازی در محل دقیق ارتفاع پرتو می ایستد و در واقع ارتفاع را با دقت بالا تعیین می کند.

کرویت زمین اولین بار در قرن ششم قبل از میلاد مسیح توسط فیثاغورث عنوان شد و بعد ها در سال 240 قبل از میلاد رئیس کتابخانه ی اسکندریه برای اولین بار شعاع زمین را اندازه گرفت .

وی شنیده بود که در شهر اسوان که در کنار رودخانه ی نیل قرار دارد آفتاب در ظهر تابستان به طور قائم می تابد ، به طوری که امتداد شاقولی و یا هر خط فائم دیگری بدون سایه می باشد .

ولی وی ملاحظه میکرد که در همان روز و همان ساعت در اسکندریه که حدود 800 کیلومتری شمال اسوان قرار دارد راستای شاقولی دارای سایه ی قابل ملاحظه ای است و زاویه ای 7 درجه با امتداد قائم تشکیل می دهد .

وی با در دست داشتن فاصله ی بین دو شهر و زاویه ای که خورشید با امتداد قائم می سازد شعاع زمین را به صورت تقریبی محاسبه نمود .

عددی که در آن زمان و با توجه به نبود امکانات امروزی بدست آمده بود عبارت است از : 4061 کیلومتر .

این کار در ظاهر برای ما که در عصر حاضر قرار داریم بسیار ساده است .

با استفاده از ابزار و ادوات پیشرفته نظیر کامپیوتر و ماشین حساب های مهندسی و البته هندسه ی تحلیلی و تکمیل شده نسبت به آن زمان و مهمتر از همه اینکه در آن زمان ساعت دقیق به شکل امروزی اختراع و ساخته نشده بود و تعریف استاندارد و جامعی از واحد زمان نیز ارائه نداده بودند به همین علت قطعا دانشمندان آن زمان در اندازه گیری همزمان زاویه ی شاقول در دو نقطه ی مختلف دچار خطای زمانی شده اند .

من تصمیم گرفتم طبق همین روش و با توجه به همین اطلاعاتی که رئیس کتابخانه ی اسکندریه در اختیار داشت دست به چنین محاسبه ای بزنم البته مانند اون و با استفاده از هندسه .

البته در اسناد و منابعی که مطالعه کردم توضیحی در مورد نحوه ی محاسبه ی ریاضیاتی این اثبات ندیدم .

خودم با ترسیم یک دایره و تصاویر دو شاقول و قراول گرفتن هر دو به سمت خورشید فرضی تنها راهی که به نظرم رسید این بود که از روابط سینوسی استفاده کنم و البته بخشی هم از تشابه مثلثات .

البته نمی دانم آیا در آن زمان روابط سینوسی میان اضلاع مثلث و زاویه ی روبروی آن اثبات شده بود یا نه ؟

در هر حال با توجه به ترسیمات و محاسبات تونستم به عددی نزدیک به عدد محاسبه توسط آنان در 240 سال قبل از میلاد برسم .

البته لازم به ذکر است که من برای محاسبات عددی از ماشین حساب مهندسی استفاده کردم و احتمالا چون تا چند رقم اعشار اعداد رو حساب میکردم اعداد من دقیق تر باشه .

در مرحله ی دوم تصمیم گرفتم فاصله ای میان دو شهر اهواز و آبادان رو با استفاده از همین روش محاسبه کنم .

در یک روز و در یک زمان سر ساعت 12 ظهر با استفاده از دو شاخص قائم و کمک دو دوربین نقشه برداری تئودولیت زاویه ی قراول گرفته به سمت خورشید را خواندیم ، البته با کمک یکی از دوستانم که همزمان با من در اهواز دست به این کار زد .

علت استفاده از دوربین نقشه برداری به این دلیل بود که با توجه به کوچک بودن فاصله ی میان دو شهر اهواز و آبادان به احتمال زیاد زاویه ای بسیار کوچک به دست می آوردیم در نتیجه اندازه گیری آن بسیار مشکل خواهد بود که این کار با استفاده از دوربین نقشه برداری بسیار راحت است که همین هم شد : زاویه به دست آمده عبارت بود از : ” 7 ” 11 ” 0.3 ( بخوانید : سه دهم درجه و یازده دقیقه و هفت ثانیه برابر با 0.4852 درجه و معادل با 8.464 رادیان و 0.538 گرادیان زاویه ای ) .

پس از انجام محاسبات نتیجه ی حاصل به دست آمده عبارت بود از : 74.5002 کیلومتر .

با توجه به فاصله ی شعاعی میان دوشهر که عدد 90 کیلومتر است و با توجه به خطای احتمالی در محاسبات و اندازه گیری به روش دستی و همچنین نقاط ضعف این روش هندسی ، جواب به دست آمده قابل قبول است .

حال در نظر دارم جهت تکمیل این تحقیق و محاسبات این پروژه ، این اندازه گیری و محاسبات رو در چند نقطه ی دیگر ایران انجام بدم ، تا تاثیر اختلاف ارتفاع ، بعد فاصله ، مقطع زمانی از سال ( تابستان یا زمستان ) و مهمتر از همه خطای پارالاکس که در مناطق جنوبی و استوایی بیش از مناطق کوهستانی است و میزان خطای احتمالی انسانی و محاسباتی رو هم بررسی کنم و بعد از جمع بندی به یک نتیجه ی نهایی برسم .