تحقیق مقاله نقشه برداری هوایی

عکسبرداری هوایی

در نقشه برداری هوایی به جای اندازه گیری و برداشت در روی زمین یک هلیکوپتر یا هواپیما مجهز به دوربین عکاسی دقیق مطابق شکل زیر روی نوار هایی که از قبل طرح شده برفراز منطقه پرواز نموده و روی هر نوار در فاصله های معین از زمین عکس می گیرد .

بطوریکه ملاحظه می شود عکسهای متوالی در طول هر نوار دارای پوشش مشترکی می باشند و برای هر دو نوار مجاور نیز پوشش مشترکی در نظر گرفته شده تا به شرحی که بعد خواهیم دید امکان تبدیل عکس بنفشه وجود داشته باشد.

چنانچه می توانستیم از این عکس ها مستقیماً به عنوان نقشه استفاده کنیم کار بسیار آسان بود ولی بطوریکه خواهیم دید جزء بعضی شرایط خاص چنین امکانی وجود ندارد و باید عکس را با عملیات متلفی به نقشه تبدیل نمود که برای درک آنها باید با هندسه عکس آشنا شد .

دوربین های فوتوگرامتری

وسیله اصلی جمع آوری و ثبت اطلاعات در فوتوگرامتری دوربین عکاسی است و برای آنکه بتوانیم از آن برای اندازه گیری و تهیه نقشه استفاده کنیم باید از دقت فوق العاده زیادی برخوردار باشد .

اجزای اصلی یکدوربین فوتوگرامتری مطابق شکل به شرح زیرند

- واحد نور دهی : که در انتهای آن صفحه کانونی ابر کثیف و تکیه گاه فیلم قرار گرفته است .

- مخزن فیلم : واحد نوردهی مهمترین قسمت دوربین و ابر کثیف اساسی ترین قسمت آن است که تصویر را به وجود می آورد .

برای آنکه حتی المقدور عیبهای نوری در تصویر از بین برود ابر کثیف معمولاً از تعداد زیادی عدسی تشکیل شده از نظر میدان دید ابر کثیف های به سه دسته تقسیم می شوند :

کوچک زاویه( با میدان نرمال ) که زاویه دید آن کوچکتر از 75 درجه است .

بزرگ زاویه که میدان زاویه ای آن بین 75 تا 100 درجه است .

خیلی بزرگ زاویه که میدان زاویه ای آن بزرگتر از 100 درجه است و هر چه میدان زاویه ای دوربین بزرگتر می شود فاصله کانونی کوچکتر و برای رسیدن به دقت لازم ساختمان ابر کثیف پیچیده تر خواهد بود و در عوض وسعت بیشتری از زمین را در عکس می پوشاند .

اختلاف ظاهری عکس و نقشه درآن است که در عکس تمام جزییات و عوار زمین نمایانند در صورتیکه روش های معمول در کارتوگرافی به صورتی کاملاً خوانا و قابل تفسیر به نمایش در می آیند .

به همین جهت  استفاده از نقشه پس از آشنایی مختصر بعضی از قوانین و اصطلاحات نقشه خوانی معمولاً بسیار آسان است در صورتیکه عکس برای کسانیکه در کاربرد آن تجربه کافی دارند و به خصوص به کمک استرئوسکوپ می تواند اطلاعات بیشتری بدست دهد .

با تعریف ساده نقشه تصویریست قائم ( ORTHOGONAL ) از زمین یعنی در تهیه نقشه هر نقطه از زمین و عوارض آن با شعاع قائمی بر صفحه تصویر می گردددر صورتیکه عکس تصویریست مرکزی یا باصطلاح یک پرسپکتیو مخروطی است و به طوریکه در شکل زیر ملاحظه می شود نتیجه می گیریم که : در رسم ارتوگونال ( نقشه ) موقعیت تصویر یک نقطه به ارتفاع آن بستگی ندارددر صورتیکه در سیستم مرکزی شیب زمین وضعیت صفحه تصویر و بالاخره ارتفاع نقطه در موقعیت تصویر آن تاثیر دارد و هر یک از این عوامل می توانند تصویر نقطه را در عکس جا به جا کند .

برای آنکه عکس بتواند به جای نقشه به کار رود باید زمین مسطح و افقی عکس موازی با آن گرفته شود در غیر این صورت با اندازه گیری روی عکس نمی توان مستقیماً اندازه های واقعی را تعیین نمود و در چنین حالتی باید با تصحیحات یا به روش هایی که بعداً می بینیم از عکس برای تهیه نقشه ( تصویر قائم ) استفاده نمود .

برداشت های ارتفاعی و توپوگرافی

برداشتهای ارتفاعی

در غالب موارد نقشه های مسطحاتی ( پلان ) به تنهایی نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد و باید ارتفاع نقاط و عوارض زمین نیز به نحوی در نقشه نمایش داده شود .

برداشت ارتفاعی نیز مثل برداشت مسطحاتی شامل دو قسمت زیر خواهد بود :

تشکیل کانوای ارتفاعی یا شبکه نقاط نشانه تراز یابی

برداشت ارتفاعی جزییات

کانوای ارتفاعی : کانواهای نقاط کنترل نیز از نظر دقت و فاصله بین نقاط به درجات مختلفی تقسیم می شوند :

در کانوای درجه 1 ( ژئودزی )، دقت در تعیین ارتفاع نقاط حتی ممکن است به 5/0 میلیمتر در کیلومتر هم برسد .

نقاط درجه 2 شبکه ای در داخل نقاط درجه 1 و به همین ترتیب ارتفاع نقاط هر درجه از کانوا بر اساس نقاط کانواهای درجات بالاتر مشخص و کنترل می گردد.

نقاط نشانه ترازیابی و پنج مارکها – به طوریکه در تراز یابی بحث شده نقاط کنترل ارتفاع بر حسب نوعکانوا ، با علامت گذاری میخ کوبی ، نصب بلوکهای سیمانی و یا نشانه های مخصوص در زمین یارئی بناها مشخص می گردند . و بر حسب دقتی که برای آنها لازم است ارتفاع آنها با ترازیابی مستقیم به صورت پیمایش و یا تراز یابی مثلثاتی با زاویه یاب و بالاخره در دقتهای کمتر مثلاً برای تکمیل شبکه برای برداشتهای کوچک مقیاس ، از تخته سه پایه و آلیداد نیز می توان استفاده کرد دربعضی موارد و در مناطق پر عارضه ممکن است از ترازیابی بارومتری نیز استفاده گرد .

در کانواهای دقیق بیشتر از ترازیابی بارومتری نیز استفاده گردد .

در گانواهای ارتفاعی نبز برای تکمیل و زیاد کردن نقاط نشانه بهتعداد کافی می توان از روش های شعاعی پیمایش ، تقاطع و ترفیع نیز استفاده کرد و همزمان با تعیین مختصات مسطحاتی ارتفاع نقاط را نیز به همان روشها تعیین نمود .

نقشه های توپوگرافی

مطالعه منابع طبیعی و طرح پروژه های مهندسی و اجرای آنها به شناسایی ارتفاعات در منطقه عمل احتیاج دارد . از مشخصات مهم یک نقشه توپوگرافی مقیاس آن است . مقیاس نقشه به هدف نقشه بستگی دارد – و قبل از اقدام به برداشت باید مقیاس معلوم باشد تا بر اساس آن دقت اندازه گیریها و بنابراین وسیله ها و روشهای لازم برای کار انتخاب گردند .

مثلاً برای یک نقشه 500/1 برای بردن هر طول به نقشه حداکثر خطای مجاز حدود cm 10 +-    است در صورتیکه در تهیه یک نقشه 10000/1 خطای بردن یک طول به نقشه عملاً به حدود 3-4 متر می رسد و به همان نسبت می توان اندازه گیری در روی زمین را با دقت کمتری انجام داد.

توپوگرافی و برداشت جزییات

پس از تشکیل کانوای مسطحاتی و کانوای ارتفاعی در زمین می توان جزییات و عوارض زمین را نیز به میزانی که لازم باشد برداشت نموده و به روشهایی معمول در کارتوگرافی در نقشه نمایش داد .

برای برداشت جزییات چه مسطحاتی و چه ارتفاعی روشهای مختلفی بکار می روند و هدفی که در این برداشتها دنبال می شود آن است که دقت نقاط در تمام وسعت منطقه یکسان باشد .

برای نمایش پستی بلندیها به طوریکه خواهیم دید معمولاً مجبوریم از خطوط تراز استفاده کنیم که درباره آن بحث بیشتری خواهیم داشت . برای برداشت جزییات از تمام روشهایی که دیده ایم کم و بیش می توان استفاده کرد . وقتی مقیاس متناسب باشد و نقاط کنترل به میزان کافی وجود داشته باشند تخته سه پاسه و آلیداد روش سریع و جالبی خواهد بود و حتی برای برداشتهای ارتفاعی نیز به خوبی می تواند بکار رود .

در این برداشتها به خصوص برای برداشت جزییات و خطوط تراز تاکئو متری روش بسیار مناسبی است و معمولاً به روش شعاعی اجرا می گردد .

ممکن است برای برداشت جزییات از اندازه گیری طول و زاویه استفاده شود ولی در اینجا در بعضی برداشتهای شهری با این همه دقت در اندازه گیری طول احتیاجی نیست .

در مورد برداشت جزییات قبلاً با روشهای دیگری مثل اخراج عمود و سه پهلو بندی و در ارتفاع با ترازیاب دستی آشنا شده ایم .

نیمرخ ها و تهیه آنها

منظور از تهیه نیمرخ در نقشه برداری آن است که ارتفاع نقاط مختلف سطح زمین را در یک امتداد معین تعیین نماییم و معمولاً نمایش ترسیمی آن در کارهای مهندسی به خصوص در مطالعه طرح ها و ارزیابی و اجرای آنها به کار می رود .

هدف از تهیه و رسم نیمرخ به خصوص در طرح مسیر آنست که مهندس طرح بتواند خط پروژه را مشخص را مشخص کرده و خط پروژه به صورتی انتخاب گردد که شیبها در حدود مجاز باقی مانده و حجم عملیات خاکی می نیمم را حفظ نماید و بین میزان خاکبرداری و خاک ریزی مسیر حتی المقدور تعادلی برقرار گردد .

امتداد نیمرخ – خط افقی مستقیم یا منحنی است که نیمرخ در امتداد آن تهیه گردد.

در نقشه برداری دو نوع نیمرخ به کار می رود :

نیمرخ طولی

نیمرخ عرضی

نیمرخ طولی

نیمرخی است از زمین که در امتداد محور مسیر تهیه شده باشد . تهیه نیمرخ طولی در دو مرحله صورت می گیرد :

عملیات زمینی شامل : میخکوبی مسیر – اندازه گیری فاصله بین نقاط و تعیین اختلاف ارتفاع نقاط

رسم نیمرخ : پس از محاسبات لازم و در صورت لزوم کنترل ترازیابیها مراحل کار در رسم نیمرخ به شرح زیرند :

یک نوار بلند کاغذ را گرفته و روی آن دو محور عمود بر هم رسم می کنیم :

محور x ها در امتداد طولی کاغذ

محور y در امتداد عرضی آن

و هر یک از نقاط برداشت شده فوق را با مختصات زیر روی کاغذ نشان کرده و به هم وصل می کنیم .

X : فاصله نقطه روی مسیر که با کیلومتر از نقطه مشخص می گردد .

Y : که همان ارتفاع نقطه است .

چون اختلاف ارتفاع نسبت به فاصله آنها زیاد محسوس نیست معمولاً ارتفاع را با مقیاس 10 مرتبه بزرگتر از فاصله نمایش می دهند .

روی همین نیمرخ طولی است که معمولاً خط پروژه نیز رسم می گردد و در واقع خط پروژه نیز همان نیمرخ طولی مسیر در پایان ساختمان آن است و شیب طولی در قسمتهای مختلف مسیر و تغییرات آن را نشان می دهد .

نمونه برداشت محاسبه و رسم یک نیمرخ طولی

برای نمونه طرز برداشت و رسم یک نیمرخ طولی در شکل صفحه بعد از نظر می گذرد .

نتیجه عملیات ترازیابی و فاصله ها نیز در جدول صفحه 340 مرتب شده اند رسم نیمرخ نیز در صفحه 341 دیده می شود که در آن فاصله با نقیاس 1000/1 ولی برای ارتفاع مقیاس 100/1 در نظر گرفته شده تا تغییرات آن بهتر محسوس باشد.

اغلب به خصوص در مطالعه طرح مسیر و بعضی محاسبات لازم از نقشه توپوگرافی منطقه و خطوطتراز زمین برای رسم نسمرخها استفاده می گردد که نمونه ای از آن در صفحه بعد دیده می شود . و مراحل عمل به شرح زیر است :

روی نقشه حامل خطوط تراز امتداد مورد نظر ab  را رسم می کنیم .

در زیر این نقشه مانند شکل و به فاصله مناسب خطی موازی ab به عنوان محور x ها رسم می کنیم .

از محل برخورد امتداد ab با هر تراز عمودی بر محور x ها رسم می کنیم و محل برخورد آنرا با خط تراز مزبور نشان می دهیم .

نیمرخ عرضی    

نیمرخ طولی به تنهایی نمی توانند معرف زمین در اطراف محور مسیر باشد و از نظر تکمیل طرح و مطالعه دقیق تر پروژه و کارهای ساختمانی آن به خصوص حجم عملیات خاکی مجبوریم از نیمرخهای عرضی مسیر نیز استفاده کنیم .

نیمرخ عرضی نیمرخی است که در نقاط میخکوبی شده مسیر و در امتداد عمود بر آن تا فاصله معینی ( مثلاً 20 تا 50 متر ) در طرفین آن گرفته می شود .

ممکن است با هر ایستگاه گذاری تراز یاب تعدادی نیمرخ عرضی را برداشت نموده و در صورتیکه وضع زمین بطور کلی اجازه دهد برای سرعت عمل در رسم یا محاسبه ممکن است نقاط را در طرفین محور بفاصله های مساوی از یکدیگر در نظر گرفت و با روش های دیگری نیز بدون استفاده از ترازیابی معمولی بکار برد .

تهیه نیمرخ عرضی از یک رودخانه در تهیه طرح و ساختمان یک پل غالباً مجبوریم نیمرخ عرض آنرا داشته باشیم .

به منظور تهیه نیمرخ طولی قسمتی از مسیر ترازیابی زیر انجام گرفقته نیمرخ طولی را رسم کنید . مقیاس برای فاصله 2000/1 و برای ارتفاع 200/1 بکار برید.