ترازیابی دقیق

ترازیابی دقیق | Precise Leveling

ترازیابی دقیق
ترازیابی دقیق با استفاده از دوربین های ترازیاب ویژه از جمله متداول ترین روشها دراجرای طرحهای عمرانی و توسعه کشور می باشد اجرای پروژه هایی نظیر تهیه پروفیل هایطولی مسیر رودخانه ها راهها خطوط انتقال نیرو و ... نیازمند کار ترازیابی می باشندعلاوه بر این از این روش در اجرای شبکه های ترازیابی سراسری کشوری و ایجاد نقاط پایه (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 هزینه بوده 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 می پذیرد . 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 می کنند و یا انکه ارتفاع را به طور نسبی (با مبداء فرضی) معین می کنند.

ترازیابی دقیق بیس ارتفاعی یک کشور را ایجاد میکند . یکی از سطوح تراز را به عنوان سطح مبنا در نظر میگیریم (ژئوئید) و از آن به عنوان مبنای اندازه گیری ارتفاعی استفاده میکنیم . بنچ مارکها توسط گروههای ساختمانی در فواصل یک تا دو کیلومتر در کنار جاده ایجاد میگردند با استفاده از این بنچ مارکها کار ترازیابی را آغاز میکنند و کل کشور را به چندین لوپ تقسیم بندی میکنند . شبکه های درجه دو از تقسیم بندی شبکه های درجه یک حاصل میشود . به فاصله دو بنچ مارک موجود در یک خط ترازیابی یک سکشن اطلاق میگردد . لوپهای کوچکتر شماره گذاری میشوند . اختلاف ارتفاعها سرشکن شده و یک ارتفاع سرشکن شده به هر نقطه اختصاص داده میشود . در نقشه برداری عادی ما ترازیابی درجه سه انجام میدهیم . در ترازیابی دقیق از وسایل دقیق تر و همچنین از کنترلهای دقیق تری استفاده میکنیم . ترازیابی دقیق به صورت سکشن به سکشن و رفت و برگشت بین دو بنچ مارک انجام میشوددر ترازیابی رفت یا برگشت تعداد دهانه های ترازیابی باید زوج باشد علت این زوج بودن اینست که بتوانیم از دو شاخص برای ترازیابی استفاده نماییم اگر از دو شاخص استفاده کنیم شاخصی که در ابتدا استفاده میشود در انتها نیز از همان شاخص استفاده میشود . چون شاخص خطای تقسیمات ریز دارد با این کار تاثیرات این خطا را مینیمم میکنیم . اختلاف بین دهنه های رفت و برگشت باید حد اکثر 5 % باشد . فاصله بین دوربین ترازیاب و شاخص حد اکثر 35 متر باید باشد .
اختلاف بین فاصله bs و fs نیز برای ما مهم است که باید حد اکثر 5% فاصله باشد (حد اکثر 1.7 متر است) باید تار بالا و پایین را نیز قرائت کنیم . مجموع فواصل fs و bs در یک رفت و یا در یک برگشت ، حد اکثر اختلافی که میتوانند داشته باشند 5 متر است . در ترازیابی دقیق قرائتهایی که انجام میشود باید از نیم متر شاخص بیشتر باشد و از سه متر شاخص کمتر باشد یعنی ما در واقع مجاز هستیم که تار وسط دوربین را بین نیم متر و سه متر قرار دهیم و از این فواصل کمتر یا بیشتر قرائت نکنیم . جنس شاخص از فلز انوار است شاخص مخصوص ترازیابی دقیق از دو سمت مدرج است در سمت چپ و سمت راست این شاخص دو سری عدد مشاهده میشود عدد سمت چپ از 4 متر به بالا است و اعداد سمت راست از صفر تا چهار متر است . اختلاف بین قرائتهای سمت چپ و راست باید نزدیک 301.550 باشد که به این عدد ثابت شاخص میگوییم . اگر این اختلاف نزدیک ثابت شاخص نبود قرائت ایراد دارد و باید مجدد صورت گیرد.

انواع تراز یابی عملیات ارتفاعی از نظر دقت به صورت زیر طبقه بندی می گردد.

تراز یابی
تراز یابی بسیار دقیق
تراز یابی دقیق درجه یک
تراز یابی دقیق درجه دو
تراز یابی درجه سه (معمولی)
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 0.01 میلیمتر می باشد .

کاربرد های ترازیابی دقیق

بررسی نشست زمین
تعیین ژئویید
یکسان سازی سطح مبنای ارتفاعی
تعیین جابجایی قائم سازه ها و سد ها
ایجاد نقاط پایه برای شبکه های درجه 2 و 3
بررسی جابجایی ارتفاعی پوسته زمین و یا گسل ها

روش عملی ترازیابی

ابزار مورد نیاز

ترازیاب دقیق مجهز به میکرومترمانند دستگاه N3
سه پایه مخصوص
سکل (دو عدد)
چکش
متر
دماسنج
چتر مخصوص
میخ فولادی
فرم مخصوص ترازیابی دقیق (دفترچه ترازیابی دقیق)
میر انوار : شاخص دو لبه انوار دارای تراز و پایه های مخصوص آن (میر دو لبه)
سه پایه مخصوص میر انوار
چتر آفتابی
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 301.580>Δ و 301.520<Δ قابل قبول می باشند .

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 حتماًتراز یابی 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 (فت 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) .

نکات ضروری

ترازیابی دقیق نباید در هوای آفتابی انجام شود.
حداکثر فاصله شاخص تا دوربین در ترازیابی دقیق 35 متر است.
اختلاف فاصله دو شاخص تا دوربین نباید از 0.05 فاصله بیشتر باشد. d1 – d2≤0.05 d1
اختلاف قرائت لبه چپ و راست هر شاخص نباید از 301550 تجاوز کند.
اختلاف ارتفاع حاصل از اندازه گیری طرفین شاخص عقب و جلو برای فاصله های 20 تا 35 متر 3/0 میلیمتر و برای فاصله های کمتر از 20 متر حداکثر تا 2/0 میلیمتر مجاز است.
در صورتی که هر کدام از موارد فوق از حد مجاز تجاوز کند، مشاهده مربوطه OUT میشود.
در یک Section مجموع فواصل عقب و جلو، همچنین طول مسیر رفت و برگشت نباید بیشتر از 5 متر اختلاف داشته باشد.
تعداد دهنه ها در هر Section باید زوج باشد.
حتی الامکان اختلاف تعداد دهنه ها در رفت و برگشت نباید بیشتر از 5 % تعداد دهنه ها باشد.
قرائت روی شاخص کمتر از 50cm و بیشتر از 275cm مجاز نیست.
مقدار کلیماسیون نباید بیشتر از 0.30mm باشد
تراز لوبیایی قبل از هر قرائت باید تنظیم گردد.
در هر ایستگاه در صورت ضرورت تکرار قرائت، ترازیاب جابه جا شده و قرائت جدید انجام می گیرد.
ایستگاها خارج از حریم راهها وحتی الامکان دور از دسترس مردم باشد.
هماهنگی با نهادها وارگانهای مربوطه برای نصب هر ایستگاه مثل وزارت راه ضروری است.
ایستگاه دور از حریم مسیل و ابرو انتخاب شود.
حتی الامکان ایستگاه در محوطه ساختمانهای دولتی نظیر پاسگاه ادارات دولتی مجاورت پلها و عوارض مشخصه بارعایت کسب اجازه و هماهنگی ساخته شود.
حک کردن نام و مشخصه هر ایستگاه در محل مورد نظر ضروری است
توجه شود حداکثر فاصله مجاز بین ایستگاه و شاخص 35 متر می باشدکه البته تحت شرایط جوی وجغرافیایی نا مناسب کوتاهتر خواهد شد.درموقع کار باید تارهای رتیکول وتصویر شاخص باید کاملاواضح و شفاف باشد.

تصحیحات ترازیابی

خطاهای مختلفی بر سر راه ترازیابی دقیق وجود دارد که اکثراً خطای دستگاهی می باشد به طور کلی سه دسته اصلی خطاها را میتوان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

اشتباهات
خطاهای اتفاقی
خطاهای سیستماتیک
- منابع محیطی (میدان های ثقل و مغناطیسی، اثرات جوی نظیر انکسار، درجه حرارت)
- منابع دستگاهی
  - - خطای ترازیاب
      - خطای کلیماسیون دستگاه
      - خطای انکسار
      - میل خط دید
      - هم مرکز نبودن سیستم نوری
      - خطای نشست قائم ترازیاب
    - خطای میر
      - موقعیت صفر میر
      - خطای قائم نبودن میر ها
      - خطای نشست قائم میر ها
      - خطای درجه بندی میر ها
- منابع دیگر (حرکات قائم زاویه یاب، حرکات قائم میر،حرکات قائم بنچ مارک و...)

مراحل و ترتیب قرائت از روی شاخص

قرائت تار وسط روی درجه بندی لبه راست شاخص عقب
قرائت تار های بالا و پایین روی درجه بندی لبه راست شاخص عقب
قرائت تار وسط روی درجه بندی لبه راست شاخص جلو
قرائت تار های بالا و پایین روی درجه بندی لبه راست شاخص جلو
قرائت تار وسط روی درجه بندی لبه چپ شاخص جلو
قرائت تار وسط روی درجه بندی لبه چپ شاخص عقب
ثبت زمان انجام مشاهدات
سه رقم از روی شاخص، دو رقم میکرومتر و رقم آخر تخمین زده شود!
تنظیم تراز لوبیایی قبل از هر قرائت

کنترل ابزار ترازیابی دقیق

کنترل تراز میر های 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 کنترل ها ، 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 می کنیم (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 می دهیم و به طور کامل این دو دوربین را به طور دقیق در نقطه انتهای هر یک از امتدادهای پیاده شده استقرار می دهیم .
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 می کنیم 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 می کنیم .
پس از تراز کردن میرها عاملی که در پشت یکی از این دوربین ها قرار دارد تار قائم دوربین مورد نظر را به گوشه انتهای میری که در محل تقاطع قرار دارد و تراز شده نشانه روی می کند (به طور دقیق بر لبه کناری میر نشانه روی می کند) ، سپس تلسکوپ تئودولیت مورد نظر را حول محور افقی(ثانویه) دوربین به آرامی و روبه سمت بالا حرکت می دهد 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 می دهیم . 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 پیچ های تراز مورد نظر را به نحوی تغییر می دهیم که حباب دقیقاً در وسط تراز قرار گیرد .

کنترل تراز لوبیایی
قبل از شروع کار ترازیابی دقیق باید تنظیمات صحرایی مربوطه را انجام دهیم در یک زمین هموار یک طول 45 متری را به سه طول مساوی تقسیم بندی میکنیم دو میر انوار را روی سکل در دو نقطه میانی B,C مستقر میکنیم. دوربین را ابتدا در نقطه A و سپس در نقطه D مستقر میکنیم دوربین باید در نقطه A به دقت تراز شود و تراز لوبیایی باید کاملا بر هم منطبق باشد .

شرط پیشبرد اهداف ترازیابی دقیق وجود وسائل ولوازمات دقیق مثل ترازیاب دقیق در حد N3 و میرهای مدرج و دقیق انوار و داشتن وسائل جانبی مثل طناب برای متر کشی و ترازیابی می باشد.
البته فراموش نشود فرمهای مربوطه برای ترازیابی دقیق فرمهای خاصی بوده که حتی پر کردن برای نویسنده این فرمها حوصله و خوش خطی ودقت را می طلبد.
هر بنچ مارک فقط توسط یک نفر باید قرائت شود و یا حتی باید مسیر رفت ترازیابی توسط یک نفر قرائت شود و اجبارا مسیر برگشت توسط شخص دیگر باید قرائت شود.

شروع کار :

فاصله زمانی بین رفت و برگشت هر چه کمتر باشد بهتر است .قبل از شروع کار مسائل زیر را باید کنترل کنیم :

برای اختلاف ارتفاع حاصل از اندازه گیری طرفین شاخص عقب و جلو و نیز برای تفاوت قرائت سمت چپ و راست هر شاخص با عدد 301.550 ، در فاصله 20 تا 35 متری شاخص تا ترازیاب ،خطای مجاز 0.3 میلیمتر و برای فاصله های کمتر از 20 متر حد اکثر 0.2 میلیمتر است.
اختلاف ارتفاع حاصل از رفت و برگشت ترازیابی درجه یک در هر سکشن نباید از 3ÖK میلیمتر تجاوز نماید . که K متوسط فاصله رفت و برگشت بین دو رپر متوالی به کیلومتر است .
اختلاف فاصله عقب و جلو در هر ایستگاه نباید از 5 % فاصله بیشتر باشد (برای 35 متر حد اکثر 1.75 متر) .
در یک سکشن مجموع فواصل عقب و مجموع فواصل جلو نباید بیش از 5 متر اختلاف داشته باشند.
تعداد دهانه ها در هر سکشن باید زوج باشد .
حتی المقدور اختلاف تعداد دهانه ها در رفت و برگشت نباید بیش از 5 % تعداد دهانه ها باشد .
قرائت روی شاخص کمتر از 50 سانتیمتر و بیش از 300 سانتیمتر مجاز نیست .
مقدار خطای کولیماسیون نباید بیش از 0.3 میلیمتر باشد.
خطای مجاز بین BM و RM در هر ایستگاه در صورتی که یک دهنه باشد حد اکثر 0.3 میلیمتر و بیش از دو دهنه از 2ÖK تجاوز نکند .

چند نکته مهم دیگر که در هنگام ترازیابی دقیق باید به آن توجه شود عبارتند از :

باید از تابش نور مستقیم خورشد بر روی ترازیاب اجتناب شود حتی در زمان جابجایی دستگاه از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر باید سایه چتر بر روی ترازیاب باشد .
حتی المقدور باید سعی شود که مسیر ترازیابی تقریبا در یک امتداد باشد .
در استقرار اول وضع هوا تاریخ روز و ساعت انجام عملیات ترازیابی را در برگ قرائت ثبت شود.
در هر ایستگاه در صورت ضرورت تکرار قرائت ، ترازیاب جابجا شده و قرائت جدید انجام شود.
در زمانهایی که تشعشع آفتاب حداکثر است مخصوصا در ظهر که دستگاه یا میر حداکثر خطا را ایجاد میکنند از انجام کار خودداری شده و به بعد از ظهر یا روز بعد موکول شود.
نکته ای را که باید در محاسبات در نظر بگیریم اینست که در صورت اشتباه در نوشتن ارقام قرائت شده از خط زدن خودداری و ارقام صحیح به ردیف بعدی منتقل شود و در صورت اشتباه در محاسبه ارقام مخدوش نشود و فقط با کشدن خط روی اشتباه ، رقم یا عدد صحیح با دقت در جای مناسب نوشته شود
در صورت out شدن قرائت کلمه out در قسمت نتیجه نوشته شود و جز ستون ملاحظات روی بقیه ستونهای آن ردیف یک ضربدر کشیده شود.

ترازیابی دقیق

مطالب مشابه :

نمونه فرم برداشت اطلاعات GPS , تاکئومتری , ترازیابی

ترازیابی دقیق و انواع روش های ترازیابی

ترازیابی (دقیق)

ترازیابی با دوربین تئودولیت وN3

گزارش کار نقشه برداري

آموزش ترازیابی با دوربین نقشه برداری

ترازیابی دقیق:

آموزش ترازیابی با دوربین نقشه برداری

ترازیابی دقیق

آموزش جامع نقشه برداري