مبانی نقشه‌برداری

 

تعریف نقشه‌برداری

• نقشه‌برداری با تعیین موقعیت مکانی نسبی نقاط روی یا نزدیک سطح زمین انجام می‌شود.
  •هنر اندازه گیری فواصل افقی و عمودی بین اجسام، اندازه‌گیری زوایای بین خطوط، تعیین جهت خطوط و تعیین نقاط توسط اندازه‌گیری‌های زاویه‌ای و خطی از پیش تعیین شده است.
  • همراه با اندازه‌گیری‌های واقعی پیمایش، محاسبات ریاضی است.
• فاصله‌ها، زوایا، جهت‌ها، مکان‌ها، ارتفاعات، مساحت‌ها و حجم‌ها بدین ترتیب از داده‌های نظرسنجی تعیین می شوند.
  • داده‌های نظرسنجی با ساختن نقشه‌ها، نمایه‌ها، مقاطع مقطعی و نمودارها به صورت گرافیکی به تصویر کشیده می‌شوند.

  اهمیت نقشه‌برداری

• نقشه‌برداری زمین اساساً هنر و علم نقشه‌برداری و اندازه‌گیری زمین است. کل دامنه این حرفه گسترده است. در واقع برای محاسبه این که مرزهای زمین در کجا قرار دارند خلاصه می‌شود. بسیار مهم است زیرا بدون این خدمات، راه‌آهن وجود نداشت، آسمان‌خراش‌ها نمی‌توانستند ساخته شوند و هیچ فردی نمی‌توانست حصار اطراف حیاط‌هایشان بکشد برای اینکه به زمین دیگران نفوذ نکنند.

انواع نقشه‌برداری

نقشه‌برداری زمین‌شناسی:

نوع نقشه‌برداری که شکل واقعی زمین را در نظر می‌گیرد. این بررسی‌ها دقت بالایی دارند و در مناطق وسیعی گسترش می‌یابند.

نقشه‌برداری هواپیما:

نوع نقشه‌برداری که در آن سطح متوسط ​​زمین به عنوان یک صفحه در نظر گرفته می‌شود یا شکل کروی آن با توجه به فواصل و جهت‌های افقی نادیده گرفته می‌شود.

روش‌های مختلف نقشه‌برداری

•کنترل بررسی: ساخته شده برای تعیین موقعیت افقی و عمودی نقاط دلخواه.
• بررسی مرز: برای تعیین طول و جهت خطوط‌زمینی و تعیین موقعیت این خطوط بر روی زمین ساخته شده است.

• بررسی توپوگرافی: ساخته شده برای جمع‌آوری داده‌ها جهت تهیه نقشه توپوگرافی که پیکربندی زمین و موقعیت اشیاء طبیعی و مصنوعی را نشان می‌دهد.
• بررسی هیدروگرافیک: بررسی توده‌های آبی که به‌منظور کشتیرانی، تأمین آب یا ساخت و سازهای زیر آبی انجام می‌شود.
• بررسی معدن: برای کنترل، مکان‌یابی و نقشه‌برداری از کارهای زیرزمینی و سطحی مربوط به عملیات معدنی ساخته شده است.
• بررسی ساخت‌و‌ساز: ساخته شده برای طرح‌ریزی، مکان‌یابی و نظارت بر کارهای مهندسی عمومی و خصوصی.
• نقشه‌برداری مسیر: به آن دسته از بررسی‌های کنترلی، توپوگرافی و ساخت و ساز مکان‌یابی و ساخت بزرگراه ها، راه‌آهن، کانال‌ها، خطوط انتقال و خطوط لوله اطلاق می‌شود.
• بررسی فتوگرامتری: ساخته شده برای استفاده از اصول فتوگرامتری هوایی، که در آن اندازه‌گیری‌های انجام شده بر روی عکس‌ها برای تعیین موقعیت اشیاء عکاسی شده استفاده می‌شود.
• بررسی نجومی: به‌طور کلی شامل تصویربرداری یا “نقشه‌برداری” از مناطق آسمان با استفاده از تلسکوپ است.

اندازه‌گیری فاصله (بررسی زنجیره‌ای)

ریاضیدان انگلیسی ادموند گانتر (۱۵۸۱-۱۶۲۶) نه تنها کلمات کسینوس و کوتانژانت، و کشف تغییرات مغناطیسی، اما دستگاه اندازه‌گیری به نام زنجیره گانتر در ذیل نشان داده شده است. ادموند همچنین هکتار را به ما داد که ۱۰ زنجیره‌مربع است. طول زنجیره گانتر ۱/۸۰ مایل یا ۶۶ فوت است. از ۱۰۰ پیوند تشکیل شده که طول یک پیوند ۰٫۶۶ فوت یا ۷٫۹۲ اینچ است. هر پیوند یک میله فولادی است که در هر انتها به شکل یک حلقه محکم خم شده و با یک حلقه فولادی کوچک به پیوند بعدی متصل می‌شود. از اوایل دهه ۱۹۰۰ نقشه برداران شروع به استفاده از نوارهای فولادی برای  فاصله اندازه‌گیری کردند. این وسایل تا به امروز هنوز “زنجیره” نامیده می شوند.

روش زنجیرزنی

• در نقشه‌برداری باید به خاطر داشت که در اکثر شرایط، همه فواصل به عنوان فواصل افقی و نه فواصل سطحی فرض می‌شوند.
• این امر حکم می‌کند که هر اندازه‌گیری میدانی گرفته شده یا به صورت افقی اندازه‌گیری شود یا در غیر این صورت از نظر ریاضی به فاصله افقی کاهش یابد.
•در بسیاری از موارد، اندازه‌گیری فاصله افقی با نگه داشتن هر دو انتهای زنجیره در یک ارتفاع آسان‌تر است. اگر کمتر از پنج فوت یا بیشتر تغییر ارتفاع بین نقاط وجود داشته باشد، این کار دشواری نیست. یک سطح دستی یا “تفنگ نخودی” برای حفظ موقعیت افقی زنجیر هنگام “زنجیر زدن سطح” بسیار مفید است. یک وزنه نوک تیز در انتهای یک ریسمان به نام “گلوله شاقول” برای حمل مکان نقطه روی زمین تا زنجیره مرتفع استفاده می شود.
• هنگامی که اختلاف ارتفاع در طول اندازه‌گیری برای زنجیره تراز خیلی زیاد شود، دیگر روش‌ها فراخوانده شده اند. یک گزینه، “شکستن زنجیر”، شامل شکستن اندازه‌گیری است به دو یا چند اندازه گیری که می‌توانند در سطح زنجیره‌ای قرار گیرند.

اندازه‌گیری فاصله (فاصله‌سنج الکترونیکی)

در اوایل دهه ۱۹۵۰ اولین تجهیزات اندازه‌گیری فاصله الکترونیکی  (EDM)توسعه یافت. اینها عمدتاً شامل ابزارهای الکترواپتیکی (امواج نور) و الکترومغناطیسی (مایکروویو) بودند. آنها حجیم، سنگین و گران بودند. امروزه EDM معمولی از اصل الکترواپتیکال استفاده می‌کند. آنها کوچک، وزن نسبتاً سبک، بسیار دقیق، اما هنوز هم گران هستند.

اصل زنجیر

• برای اندازه‌گیری هر فاصله، به سادگی آن را با یک فاصله شناخته شده یا کالیبره شده مقایسه می کنند. به عنوان مثال توسط استفاده از ترازو یا نوار برای اندازه‌گیری طول یک جسم. در EDM از همان اصل مقایسه استفاده می‌شود. فاصله کالیبره شده، در این مورد، طول موج مدولاسیون در یک موج حامل است.
• EDM های مدرن از دقت یک نوسان ساز کریستال کوارتز و اندازه گیری تغییر فاز برای تعیین فاصله استفاده می‌کنند.
• EDM در یک انتهای فاصله ای که باید اندازه‌گیری شود و یک بازتابنده در انتهای دیگر تنظیم می‌شود.

•این پرتو سپس از طریق اپتیک هدف‌گیری به بازتابنده منتقل می‌شود.
• بازتابنده پرتو را به اپتیک دریافت کننده باز می‌گرداند، جایی که نور ورودی به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود ، امکان مقایسه فاز بین سیگنال‌های ارسالی و دریافتی را فراهم می‌کند.
• مقداری که طول موج‌های ارسالی و دریافتی خارج از فاز هستند، قابل اندازه‌گیری است به صورت الکترونیکی و بر روی یک متر تا حداکثر یک یا دو میلی‌متر ثبت شده است.

اندازه‌گیری زاویه

اندازه‌گیری فواصل به تنهایی در نقشه‌برداری مکان یک شی را تعیین نمی‌کند. ما باید مکان شی را در ۳ بعد پیدا کنیم. برای انجام آن نیاز داریم به:
۱٫ طول افقی (فاصله)

2. تفاوت در ارتفاع

۳٫ جهت زاویه‌ای.
زاویه به‌عنوان تفاوت در جهت بین دو خط همگرا تعریف می شود. یک زاویه افقی از جهت دو جسم در یک صفحه افقی تشکیل می‌شود. یک زاویه عمودی توسط دو خط متقاطع در یک صفحه عمودی تشکیل می‌شود که یکی از این خطوط افقی است. زاویه اوج، زاویه مکمل زاویه عمودی است و از دو خطوط متقاطع در یک صفحه عمودی تشکیل می‌شود، یکی از این خطوط به سمت اوج است.

انواع زوایای اندازه‌گیری شده

• زوایای داخلی در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت بین دو خط مجاور در داخل یک شکل چند ضلعی بسته اندازه‌گیری می‌شود.
• زوایای بیرونی در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت بین دو خط مجاور در قسمت بیرونی شکل چند ضلعی بسته اندازه‌گیری می‌شوند.

• زوایای انحراف، راست یا چپ، از امتداد مسیر قبلی و خط پیشرو اندازه‌گیری می‌شوند. زمانی که انحراف به سمت راست(R) یا چپ (L)است، باید توجه داشت. تئودولیت یک ابزار نقشه‌برداری دقیق است، متشکل از یک alidade با تلسکوپ و دایره مدرج دقیق، و مجهز به سطوح و دایره‌های طیفی خوان لازم است. دایره‌های شیشه ای افقی و عمودی، سیستم خواندن طیفی، و همه قطعات مکانیکی در یک بخش آلیداد به همراه ۳ پیچ تراز که در یک پایه یا تریبراک قابل جدا شدن قرار دارند محصور شده‌اند. ترانزیت یک ابزار نقشه‌برداری با دایره افقی است به درجه، دقیقه و ثانیه تقسیم می‌شود. دایره یا قوس عمودی دارد. ترانزیت برای اندازه‌گیری زوایای افقی و عمودی استفاده می‌شود. دایره‌های مدرج (صفحات) در قسمت بیرونی‌ساز قرار دارند و زوایای آن باید با استفاده از ورنیه خوانده شود.

بلبرینگ‌ها و آزیموت‌ها

جهت‌های نسبی خطوطی که نقاط بررسی را به هم متصل می‌کنند ممکن است به روش‌های مختلفی به دست آید. شکل زیر در سمت چپ خطوطی را نشان می‌دهد که در یک نقطه متقاطع هستند. جهت هر خط با توجه به یک خط مجاور با زاویه افقی بین ۲ خط و جهت چرخش داده می‌شود. شکل سمت راست همان سیستم خطوط را نشان می‌دهد اما تمام زوایا از یک خط مرجع (O-M) اندازه‌گیری می‌شود. جهت هر خط با توجه به خط مرجع توسط زاویه بین خطوط و جهت چرخش آن نشان داده می‌شود.
خط مرجع (مریدین)

چند نوع نصف‌النهار وجود دارد: نجومی یا واقعی، مغناطیسی، شبکه‌ای و فرضی.

مریدین‌های نجومی یا واقعی

صفحه‌ای که از نقطه‌ای در سطح زمین می‌گذرد و حاوی محور چرخش زمین، نصف‌النهار نجومی یا واقعی را در آن نقطه مشخص می‌کند.نصف‌النهارهای نجومی با مشاهده موقعیت خورشید یا یک ستاره تعیین می‌شوند. برای یک نقطه معین روی زمین، جهت آن همیشه یکسان است و بنابراین جهت‌های ارجاع شده به نصف‌النهار نجومی یا واقعی بدون تغییر باقی می‌مانند. این آن را به یک خط مرجع خوب تبدیل می‌کند. نصف‌النهارهای نجومی یا واقعی در سطح‌زمین خطوطی از طول‌جغرافیایی و در قطب‌ها به سمت یکدیگر همگرا می‌شوند. مقدار همگرایی بین نصف‌النهارها به فاصله از آن استوا و طول‌جغرافیایی بین نصف‌النهارها بستگی دارد.

نصف‌النهار مغناطیسی

یک نصف‌النهار مغناطیسی موازی با خطوط نیروی مغناطیسی زمین قرار دارد. زمین بسیار شبیه یک آهنربای میله‌ای با مغناطیسی شمالی عمل می‌کند، قطب واقع در جنوب قطب‌شمال که توسط محور چرخشی زمین تعریف شده است. قطب‌مغناطیسی در موقعیت ثابت نیست، بلکه موقعیت خود را به‌طور مداوم تغییر می‌دهد. جهت یک سوزن مغناطیسی، نصف‌النهار مغناطیسی را در آن نقطه در آن زمان مشخص می‌کند. از آنجا که نصف النهار مغناطیسی با تغییرات شمال‌مغناطیسی تغییر می‌کند نصف‌النهارها خطوط مرجع خوبی ایجاد نمی‌کنند.

نصف‌النهارهای شبکه

در بررسی‌های هواپیما، انجام کار به صورت مستطیلی راحت است سیستم مختصات XY که در آن یک نصف النهار مرکزی با یک نصف‌النهار واقعی منطبق است. تمام نصف‌النهارهای باقی مانده موازی با این نصف‌النهار واقعی مرکزی هستند. این امر نیاز به محاسبه همگرایی نصف‌النهارها را هنگام تعیین موقعیت نقاط در سیستم حذف می‌کند. روش‌های نقشه‌برداری هواپیما، فرض کند که تمام اندازه‌گیری‌ها پیش‌بینی شده به یک صفحه افقی و اینکه همه نصف‌النهارها خطوط مستقیم موازی هستند. اینها به عنوان نصف‌النهارهای شبکه شناخته می شوند. سیستم مختصات اورگان یک سیستم شبکه‌ای است.

نصف‌النهارهای فرضی

در انواع خاصی از نقشه‌برداری موضعی، ممکن است نیازی به ایجاد یک جهت واقعی، مغناطیسی یا شبکه‌ای نباشد. با این حال، معمولاً مطلوب است که مبنایی برای ایجاد مسیرهای نسبی در بررسی فعلی وجود داشته باشد. این ممکن است با ایجاد یک نصف‌النهار فرضی انجام شود. نصف‌النهار فرضی یک جهت دلخواه است که به برخی از خطوط در نظرسنجی اختصاص داده شده است که از آن همه خطوط دیگر ارجاع داده شده است. می تواند خطی بین دو بنای تاریخی ملک، خط مرکزی یک قطعه مماس از جاده، یا حتی خط بین دو نقطه تعیین شده برای این منظور باشد. نکته مهمی که در مورد نصف‌النهارهای مفروض باید به خاطر بسپارید این است که آنها هیچ ارتباطی با هیچ نصف‌النهار دیگری ندارند و بنابراین بررسی را نمی‌توان به راحتی با سایر پیمایش‌ها مرتبط کرد.

آزیموت‌ها

آزیموت یک خط روی زمین زاویه افقی آن است که از نصف‌النهار تا خط اندازه‌گیری می‌شود.. آزیموت جهت خط را نسبت به نصف‌النهار می‌دهد. معمولاً در جهت عقربه‌های ساعت نسبت به هر یک نصف‌النهار شمالی یا نصف‌النهار جنوبی اندازه‌گیری می‌شود. در نقشه‌برداری هواپیما، آزیموت‌ها به‌طور کلی از شمال اندازه‌گیری می شوند. هنگام استفاده از آزیموت، باید مشخص شود که آیا ازیموت از شمال یا جنوب است. بسته به نوع نصف النهار ارجاع شده، آزیموت‌ها، آزیموت‌های حقیقی (نجومی)، آزیموت‌های مغناطیسی، آزیموت‌های شبکه‌ای یا آزیموت‌های فرضی نامیده می‌شوند. آزیموت‌ها ممکن است مقادیری بین ۰ تا ۳۶۰ درجه داشته باشند.

مسیر

مسیر متوالی از خطوط مستقیم در امتداد یا از طریق منطقه مورد بررسی است. جهت و طول این خطوط با اندازه‌گیری‌های انجام شده در میدان تعیین می‌شود. مسیرها در حال حاضر رایج‌ترین روش از چندین روش ممکن برای ایجاد یک سری یا شبکه‌ای از بناهای تاریخی با موقعیت‌های شناخته شده بر روی زمین است. از این گونه بناها به عنوان نقاط کنترل افقی یاد می‌شود و در مجموع کنترل افقی پروژه را تشکیل می‌دهند. در گذشته، شبکه‌های مثلث‌سازی به عنوان کنترل افقی برای مناطق بزرگ‌تر عمل می‌کردند و گاهی اوقات چندین حالت را پوشش می‌دادند. آنها اخیراً در بسیاری از نقاط توسط شبکه‌های GPS جایگزین شده‌اند. GPSو روش‌های دیگری که بر روی فن‌آوری جدید سرمایه‌گذاری می‌کنند، ممکن است در نهایت جایگزین پیمایش به‌عنوان وسیله اصلی برقراری کنترل افقی شوند. در همین حال، اکثر نظرسنجی‌ها نسبتاً کوچک را پوشش می دهند مناطق همچنان به مسیر متکی خواهند بود. هر روشی که برای ایجاد کنترل افقی به کار گرفته شود، نتیجه اختصاص مختصات مستطیلی به هر نقطه کنترل در نظرسنجی آن است. این اجازه می‌دهد تا هر نقطه با هر نقطه دیگر از نظر فاصله و جهت مرتبط باشد، و همچنین اجازه می‌دهد که مساحت‌ها در زمانی محاسبه شوندمورد نیاز است.

انواع مسیرها

چندین نوع یا طرح از مسیر وجود دارد که می‌توان از آنها در هر نظرسنجی استفاده کرد. شرایط باز و بسته هستند برای توصیف ویژگی‌های خاصی از مسیر استفاده می‌شود. اگر مشخص نشده باشد، فرض بر این است که آنها به خواص ریاضی و نه هندسی مسیر اشاره دارند.

نحوه اندازه‌گیری فاصله ماهواره‌ای

سیستم موقعیت‌یاب جهانی(GPS) یک سیستم ناوبری یا موقعیت‌یابی است که توسط ایالات‌متحده وزارت دفاع توسعه یافته است. این به‌عنوان یک سیستم موقعیت‌یابی سریع برای ۲۴ ساعت شبانه‌روز، پوشش سه بعدی در سراسر جهان طراحی شده است. این ماهواره بر روی صورت فلکی متشکل از ۲۱ ماهواره فعال و ۳ ماهواره یدکی است که در مدار ۱۰۹۰۰ مایلی بالای زمین در گردش هستند. (NAVSTAR) GPS ماهواره‌ها دارای دوره مداری ۱۲ ساعته هستند و در مدار ژئوسنکرون نیستند (در یک نقطه از زمین ساکن نیستند). آنها مدار بسیار دقیقی را حفظ می‌کنند و موقعیت آنها در هر لحظه از زمان مشخص است. این صورت فلکی می‌تواند به کاربر GPS امکان دسترسی به حداکثر ۸ ماهواره در هر نقطه از جهان را بدهد. GPS موقعیت نقطه (طول/طول جغرافیایی) و موقعیت نسبی (بردار) را ارائه می‌دهد. GPSمی‌تواند بین آنها تفاوت در هر متر مربع در سطح زمین به ترتیب استاندارد بین‌المللی جدیدی برای تعیین مکان‌ها و جهت‌ها فراهم کند.

اصول GPS

برای قرن‌ها انسان از ستاره‌ها برای تعیین موقعیت خود استفاده کرده است. فاصله زیاد از ستارگان باعث شد از مکان‌های مختلف و حتی با بیشتر ابزارهای پیچیده نمی‌توانند موقعیتی نزدیکتر از یک یا دو مایل ایجاد کنند.سیستم جی‌پی‌اس یک صورت فلکی از ستارگان ساخته دست‌بشر است که در مداری به اندازه‌ای بلند است که امکان میدان دادن به آن را فراهم کند نمای چندین ماهواره‌ها، در عین حال به اندازه کافی پایین برای تشخیص تغییر در هندسه حتی اگر چند فوت حرکت کرده باشد. یک بررسی مرسوم معمولی با اشغال یک نقطه شناخته شده و اندازه‌گیری نقاط مجهول، موقعیت نقاط مجهول را تعیین می‌کند. GPS تا حدودی برعکس است. نقطه مجهول را اشغال می‌کنیم و به‌نقاط معلوم اندازه می‌گیریم. در نقشه‌برداری مرسوم این شبیه به فرآیند انجام برداشت، تفاوت جزئی که اهداف۱۰۹۰۰ مایل دورتر هستند و با سرعت بسیار بالا حرکت می‌کنند.

نحوه اندازه‌گیری فاصله ماهواره‌ای

هر ماهواره GPS به‌طور مداوم یک سیگنال رادیویی را پخش می‌کند. امواج رادیویی با سرعت نور (۱۸۶۰۰۰ مایل در ثانیه) حرکت می‌کنند و اگر اندازه‌گیری کنیم که چقدر طول کشید تا سیگنال فاصله را با ضرب زمان بر حسب ثانیه در ۱۸۶۰۰۰ مایل در ثانیه محاسبه کنیم. به منظور اندازه‌گیری زمان سفر سیگنال رادیویی، ماهواره یک کد رقومی بسیار پیچیده را پخش می‌کند. گیرنده روی زمین همان کد را در آن تولید می‌کند زمان دقیق و زمانی که سیگنال دریافت شده از ماهواره، گیرنده این دو را با هم مقایسه می‌کند و تغییر فاز را اندازه می‌گیرد تا اختلاف زمانی را تعیین کند.

مدل‌های رقومی زمین

مدل رقومی زمین(DTM) نمایش عددی پیکربندی زمین متشکل از شبکه بسیار متراکم نقاط مختصات شناخته شده X,Y,Zاست. نقشه‌برداری مدرن و تجهیزات فتوگرامتری امکان جمع‌آوری سریع داده‌های سه بعدی را فراهم می‌کند. یک کامپیوتر پردازش می‌کند داده‌ها را به شکلی تبدیل می‌کند که از آن می‌تواند یک موقعیت در هر نقطه از مدل سه‌بعدی را درون‌یابی کند. یک DTM را به عنوان یک توده الکترونیکی از خاک‌رس در نظر بگیرد که به شکل مدلی نشان‌دهنده زمین است. اگر یک تراز روی مدل کشیده شد و یک برش عمودی در امتداد خط ایجاد شد ، یک نمای جانبی از خط برش، مشخصات زمین اصلی تراز را نشان می‌دهد. اگر برش های عمودی در زوایای قائم به تراز در انجام شد فواصل زمانی مشخص، نماهای جانبی برش‌ها نشان‌دهنده مقاطع عرضی خواهد بود. اگر برش‌های افقی در ارتفاع معین فواصل انجام می‌شد، خطوط برش زمانی که مشاهده از بالا نشان‌دهنده خطوط است. یک DTM اساس مکان‌یابی و طراحی مدرن بزرگراه را تشکیل می‌دهد. این به‌طور گسترده برای استخراج پروفایل مقاطع، طراحی متناوب‌ترازها، محاسبات خاکی و غیره را تحلیل کند.

مقاطع عرضی

مقاطع عرضی خطوطی هستند ۹۰ درجه عمود بر تراز (P- خط، L-Line، جریان خط مرکزی و غیره)، که در امتداد آن پیکربندی زمین توسط به‌دست آوردن ارتفاع نقاط در فواصل شناخته شده از تراز تعیین می‌شود. مقاطع عرضی برای تعیین شکل سطح زمین از طریق راهرو تراز استفاده می‌شود.شکل سطح زمین به طراح کمک می‌کند تا نمای افقی و عمودی خود را انتخاب کند. هنگامی که تراز انتخاب شد، کمیت‌های خاکی می‌تواند محاسبه شود. سپس کمیت‌های خاکی برای کمک به ارزیابی انتخاب تراز استفاده می‌شود. علاوه بر محاسبات خاکی، مقاطع متقاطع در طراحی فاضلاب طوفان، الحاقات آبریز و اندازه و مکان کانال‌های جدید استفاده می‌شود.

شبکه ژئودتیک

شبکه مرجع ژئودزی مجموعه ای از نقاط کنترل ژئودتیکی: بناهای فیزیکی با مختصات ژئودزیکی شناخته شده عرض، طول و ارتفاع است. نقشه‌ها و نظرسنجی‌هایی که حاوی موقعیت‌ها افقی و ارتفاعات عمودی بر اساس نقاط کنترل ژئودتیکی به یکدیگر مرتبط یا هماهنگ هستند. VAOT از سیستم مختصات ورمونت، یک سیستم مختصات هواپیمای ایالتی، برای هماهنگ کردن پروژه‌های حمل و نقل استفاده می‌کند.

طرح کنترل ژئودتیک

اهداف

هدف از طرح کنترل ژئودزی ارائه رهنمودهایی برای ایجاد یک برنامه کافی تعداد نقاط کنترل ژئودتیک در سراسرایالت، به‌طوری که پروژه‌های حمل و نقلVAOTمی‌توانند به سیستم مختصات ورمونت ارجاع داده شود. یک شبکه مرجع ژئودتیکی کافی اجازه می‌دهد بررسی‌ها هماهنگ شوند و می‌توانند بررسی‌های تکراری را کاهش یا حذف کنند، موقعیت‌یابی بهتر حق انتخاب، یکسان کردن پروژه‌های نقشه‌برداری، اصلاح عکس‌های هوایی و داده‌های مکانی سازگار و قابل اعتماد برای نقشه‌برداری رقومی و برنامه‌های GIS فراهم می‌کند.

چارچوب برای تراکم

شبکه مرجع ژئودتیک ورمونت زیرمجموعه‌ای از سیستم مرجع ژئودتیک ملی(NGRS) است. توسط سازمان ملی زمین‌شناسی (NGS)ایجاد و نگهداری می‌شود. در سال ۱۹۹۲ VAOT وNGS برای ارتقاء شبکه مرجع زمین‌شناسی در ورمونت با دقت بالا شبکه مرجع (HARN)، شبکه‌ای از مختصات افقی مرتبه A و B همکاری کرد. مختصات عمودی مرتبه دوم برای اکثر ایستگاه‌های HARN از آن زمان با استفاده از آن تکنیک‌های تسطیح ژئودتیک تعیین شده است. هدف ورمونت هارن ارتقا یا بهبود کیفیت شبکه مرجع ژئودزی برای ارائه چارچوبی برای متراکم کردن کنترل ژئودزیکی آن است.

استراتژی دوربرد

الزامات برای کنترل ژئودزیکی و روشی که در آن کنترل ژئودزی ایجاد می‌شود، همچنان ادامه دارد، با پیشرفت در فن‌آوری‌های نقشه‌برداری و عمران تغییر می‌کند. استراتژی دوربرد این است که بهره‌برداری از پیشرفته‌ترین فن‌آوری برای برآوردن الزامات کنترل زمین‌شناسی VAOT به عنوان تا حد امکان کارآمد و مقرون به صرفه باشد.

استراتژی پروژه

بناهای تاریخی کنترل ژئودتیک معمولاً با هدف استفاده از آنها برای چندین سال تنظیم می‌شوند. صرف‌نظر از نوع پروژه کنترل ژئودزی، بناهای تاریخی معمولاً دائمی هستند و در کنار جاده قرار می‌گیرند تا با وسیله نقلیه به راحتی قابل دسترسی باشد. برای پروژه‌های متراکم‌سازی، بناهای تاریخی در امتداد جاده‌های اصلی متمرکز شده‌اند و به‌طور گسترده‌تر در مناطق دور افتاده قرار دارند. بناهای تاریخی کنترل ژئودتیک مجموعه‌ای برای پروژه‌های حمل‌ونقل فردی در نزدیکی پروژه تنظیم شده‌اند، اما همچنین به این هدف که بخشی از شبکه کنترل ورمونت باشند.

انواع پروژه‌ها

تراکم GPS

هدف اولیه این نوع پروژه ایجاد کنترل افقی در یک جغرافیای خاص منطقه، مانند برلینگتون بزرگ است. به‌طور معمول موقعیت‌های افقی در مرتبه اول ایجاد می‌شوند، مشخصات در حالی که ارتفاعات ارتومتریک مشتق از GPS معمولاً با مشخصات مرتبه سوم مطابقت دارد.

خطوط سطح

با استفاده از تکنیک‌های مختلف تسطیح، خطوط تراز در امتداد راهروهای اصلی اجرا می‌شوند تا شبکه کنترل عمودی را متراکم کنند. هدف اصلی این پروژه‌ها ایجاد ارتفاعات ارتومتریک دقیق، معمولاً مرتبه اول یا دوم است.

بررسی مسیر

بنا به درخواست واحد  مسیر نقشه‌برداری ، واحد نقشه‌برداری ژئودتیک کنترل ژئودتیکی را برای پشتیبانی از پروژه‌های حمل‌و نقل VAOT فراهم می‌کند. به‌طور‌معمول، این پروژه‌ها به‌کنترل افقی و عمودی نیاز دارند. اگر هیچ کنترلی در داخل یا نزدیک منطقه پروژه وجود نداشته باشد، واحد نقشه‌برداری زمین کنترل را با استفاده از GPS برقرار می‌کند.

قرارداد اورتوفوتو

با همکاری برنامه نقشه‌برداری ورمونت، واحد نقشه‌برداری زمین‌شناسی از GPS برای ایجاد کنترل ژئودتیکی مرتبه اول برای پشتیبانی ارتفتوگرافی رقومی استفاده می‌کند. منطقه پروژه معمولاً یک یا دو شهرستان را پوشش می‌دهد. علاوه بر بناهای تاریخی که برای پشتیبانی از عکاسی ارتو قرار گرفته‌اند، بناهای تاریخی دیگری نیز به منطقه پروژه اضافه می‌شوند تا شبکه‌ای متراکم و یکنواخت توزیع‌شده ایجاد کنند.

کنترل زمین برای فتوگرامتری هوایی

در موارد بسیار کمیاب، از واحد بررسی زمین‌شناسی درخواست می‌شود تا کنترلی برای پشتیبانی از فتوگرامتری ایجاد کند.

اطلاعات ژئودتیک

سیستم مدیریت اطلاعات جغرافیایی تعاملی

واحد نقشه‌برداری ژئودتیک پایگاه داده‌ای را نگهداری می‌کند که شامل تمام توصیفات بناهای کنترلی و مختصاتی که ایجاد کرده است. پایگاه داده همچنین شامل مختصات و توضیحات برای کنترل بناهای تاریخی موجود در سیستم مرجع ژئودتیک ملی(NGRS) است. پایگاه داده ساکن است یک پلت‌فرم GIS است و می توان با یک رابط گرافیکی به آن دسترسی داشت. واحد نقشه‌برداری زمین‌شناسی از در ارتباط با سیستم مدیریت اطلاعات ژئودتیک برای ذخیره و دسترسی به اطلاعات استفاده می‌کند.

سیستم مرجع‌ مستمر

واحد بررسی ژئودتیک یک ایستگاه مرجع (CORS)GPS  را در ۱۳۳ خیابان ایالتی در مونپلیه نگه می‌دارد. داده های جمع‌آوری شده از طریق تابلوی اعلانات الکترونیکی یا از طریق اینترنت در دسترس عموم قرار می‌گیرد. کاربران GPS داده‌ها را دانلود می‌کنند و معمولاً از آن برای «تصحیح» داده‌های GPS که در میدان جمع‌آوری کرده‌اند استفاده می‌کنند تا مختصات دقیق‌تری تولید کنند. CORS در شبکه فدرال CORS گنجانده شده است.

خطوط پایه کالیبراسیون ورمونت

در سال ۱۹۹۴، واحد بررسی زمین‌شناسی با همکاری سازمان ملی ژئودتیک برای ایجاد پنج خط پایه کالیبراسیون در ورمونت همکاری کرد. خطوط پایه در South Hero، برلین، Lyndonville، واقع شده است. اسپرینگفیلد و نورث دورست و برای کالیبره کردن وسایل الکترونیکی اندازه‌گیری فاصله استفاده می‌شوند. واحد نقشه‌برداری ژئودتیک خطوط پایه را حفظ می‌کند.

اطلاعات فنی 

واحد نقشه‌برداری زمین‌شناسی اطلاعات کنترلی را در صورت درخواست ارائه می‌کند. اطلاعات شامل توضیحات، مختصات و ارتفاعات بنای تاریخی، داده‌ها و دستورالعمل‌های CORS و اندازه‌گیری‌ها و روش‌های خط پایه کالیبراسیون است. درخواست کنندگان شامل نقشه‌برداران و مهندسین از VAOT، سایر آژانس‌های ایالتی و فدرال، و بخش خصوصی.

مشارکت فدرال

VAOT به حمایت از برنامه مشاور دولتی NGS ادامه می‌دهد. از طریق یک قرارداد تعاونی با NGS، مشاور دولتی در محل، تخصص و آموزش در مورد فعالیت‌های نقشه‌برداری ژئودتیک ارائه می‌دهد. مشاور پروژه‌های نقشه‌برداری ژئودتیک تعاونی را بین VAOT و NGS، سایر آژانس‌های ایالتی و فدرال، و بخش‌خصوصی هماهنگ می‌کند. علاوه بر این، مشاور با VAOT داده‌های یادمان کنترل ژئودزیکی را به NGS ارسال می‌کند تا در سیستم مرجع ژئودتیک ملی گنجانده شود.

اطلاعات ژئودتیک

یکی از وظایف واحد مدیریت نقشه‌برداری زمین‌شناسی، ذخیره و بازیابی اطلاعات ژئودتیکی است. در این زمینه، اطلاعات ژئودزی به مختصات و توصیفات بناهای کنترلی و اطلاعات پشتیبانی مربوطه اشاره دارد. اطلاعات پشتیبانی به مستندات فنی گزارش‌ها و نرم‌افزارهای لازم برای کار با اطلاعات ژئودزیکی اشاره دارد.

مدیریت اطلاعات ژئودتیک

سیستم مدیریت اطلاعات جغرافیایی تعاملی ذخیره‌سازی، مدیریت و بازیابی اطلاعات نقطه کنترل ژئودزی است. دو جزء اصلی Access پایگاه داده و Arcview GIS هستند. از Access برای جمع‌آوری، سازماندهی و قالب بندی اطلاعات ژئودتیک استفاده می‌شود. Arcview برای مشاهده و بازیابی اطلاعات ژئودتیکی استفاده می‌شود.

به‌روز‌رسانی اطلاعات

اطلاعات مختصات و توضیحاتی که از پروژه‌های آژانس جمع‌آوری می‌شود (از جمله اطلاعات اولیه برای پروژه های ارسال شده به NGS) به مدیریت اطلاعات ژئودتیک تعاملی سیستم پس از نهایی‌شدن پروژه اضافه می شود.

داده‌های NGS

با دردسترس قرارگرفتن اطلاعات نقطه کنترل جدید، به Arcview اضافه می‌شود. این معمولاً یک بار در سال انجام می‌شود. برنامه NGS DSX برای استخراج اطلاعات نقطه کنترل لازم استفاده می‌شود.اطلاعات به Access وارد می‌شود، جایی که سازماندهی شده و با اطلاعات اضافی مانند کد fips ترکیب می‌شود. اطلاعات در قالب dBase III به Arcview صادر می‌شود. سپس اطلاعات توضیحات در فهرست کاری Arcview بارگذاری می‌شود.

بازیابی اطلاعات

داده‌های مختصات و توضیحات برای هر دو AOT و NGS از طریق Arcview بر اساس شهر به صورت گرافیکی یا توسط یک جستجوی پایگاه‌داده برای یک علامت خاص بازیابی می‌شوند.

ایستگاه مرجع  مستمر

پیکربندی

VCAP متشکل از یک گیرنده فرکانس دوگانه Trimble 4000SSE است که در یک بازه زمانی ۵ ثانیه‌ای با ماسک ارتفاع ۷ درجه ردیابی می‌شود. داده‌ها در فایل‌های ساعتی وارد می‌شوند و در DAT ، فرمت‌های SSF، RINEX و RAWدردسترس هستند. در پایان هر ساعت، یک تغییر فایل رخ می‌دهد که فرمت، نام، فایل‌ها را فشرده و در ناحیه فایل مناسب ذخیره می‌کند. تمام فایل‌های داده به صورت فشرده فرمت با پسوند ZIP. ذخیره می‌شوند.

ذخیره‌سازی داده‌ها

فایل‌های داده معمولاً حداقل به مدت ۳۰ روز به صورت آنلاین در دسترس هستند و پس از آن حذف می‌شوند. داده‌ها قبل از حذف بایگانی نمی‌شوند و بنابراین قابل‌بازیابی نیستند. کاربران تشویق می‌شوند که داده‌ها را در اسرع‌وقت بارگیری کنند.

اطلاعات فنی

واحد نقشه‌برداری زمین‌شناسی اطلاعات فنی مربوط به موضوعاتی مانند ژئودزی، سیستم‌های مختصات، روش های بررسی و تجهیزات نقشه‌برداری هستند. پرسنل واحد نقشه‌برداری زمین‌شناسی و مشاور NGS به درخواست‌های اطلاعات فنی از طرف خصوصی بخش و سازمان‌های دولتی پاسخ می‌دهند.

کلیدواژه: هوش مکانی، نقشه برداری،ژئودتیک، ونوس نصیرفام، زمین‌شناسی، تعیین موقعیت، توپوگرافی، فاصله الکترونیکی، اندازه‌گیری زاویه، داده‌های NGS