تاریخچه نقشه برداری و کاربرد پهپاد1

تاریخچه تجهیزات نقشه برداری:

در قرن ۱۸ و ۱۹ هنر نقشه برداری با سرعت بیشتری پیشرفت کرد.

در ضمینه تجهیزات نقشه برداری نیز همین طور است.

نیاز به نقشه ها و موقعیت مرزهای ملی باعث شد انگلیس و فرانسه نظرسنجی های گسترده ای انجام دهند که نیاز به مثلث بندی دقیق داشت.

بنابراین نقشه برداری ژئودزیکی آغاز شد.

نقشه برداری ژئودزیک ایالات متحده توسط یک کنگره در سال ۱۸۰۷ تأسیس شد.

در ابتدا وظیفه آن انجام بررسی های هیدروگرافی و تهیه نقشه های دریایی بود. بعداً فعالیتهای آن گسترش یافت و شامل ایجاد بناهای کنترل در سراسر کشور شد.

افزایش ارزش اراضی و اهمیت مرزهای دقیق، به همراه تقاضا برای پیشرفت های عمومی در کانال ، راه آهن، نقشه برداری را در موقعیتی برجسته ای قرار داد.

اخیراً ، حجم وسیعی از ساخت و سازهای عمومی نیاز به زیر مجموعه های متعدد زمین با پیشنه بهتر دارد

و تحقیقات ناشی از زمینه های اکتشاف و بومی شناسی منجر به یک برنامه پیمایشی پیشرفته خواهد شد.

نقشه برداری همچنان نشانه ای از پیشرفت در توسعه و استفاده از منابع زمین است.

تجهیزات نقشه برداری تهران

اولین وسایل و ابزارهای نقشه برداری:

پیشرفت توسعه تجهیزات نقشه برداری در تاریخ ، به گذشته های دور باز می گردد.

قدیمی ترین وسایل مورد استفاده در تعیین مسافت های مورد نیاز در ساختمان خانه ، آبرسانی ، تقسیم املاک زمین و همچنین در تعیین مناطق مربوط به املاک زمین.

احداث جاده ها ، کانالها ، ساختمانهای اجاره ای چند منظوره و مواردی از این دست به اندازه گیری های نسبتاً دقیقی احتیاج دارند و از این رو در توسعه ابزارها و روش های اندازه گیری نقش داشته اند.

در بابل و مصر ، مسافتی با تجهیزات مسطح از قبیل نخ ، میله و بند ناف ، ۳۰۰۰ سال قبل از مسیح شناخته شده بود.

مشاهده اینکه یک جسم سنگین که از یک رشته آویزان شده است باعث می شود رشته به صورت عمود بر زمین آویزان شود ، به راحتی ساخته می شود.

این مشاهدات باعث شد که شاقول عمودی به اولین ابزار نقشه برداری تبدیل شود.

تجهیزات مشابهی ۳۱۰۰ قبل در چین مشاهده شده است. شاقول عمودی و سطح آب توسط چینی ها و مصریان مورد استفاده قرار گرفته است.

شاقول عمودی و سطح آب به طور ذاتی جهت حرکت نیروی گرانش به عنوان جهت مرجع را تعیین می کنند،مسیری که در بیشتر موارد اندازه گیری نقشه برداری نقش تعیین کننده ای دارد.

تا سال ۲۶۰۰ قبل از میلاد ، مصریان اولین ابزارهای نقشه برداری را ایجاد کردند:

از جمله این ابزارها وزنه شاقولی ، سطح مربعA ، سطح T و گروما (مورد استفاده برای زوایای گوشه).

شاقول عمودی باعث می شد تا کارگربتواند قضاوت تصویری دقیق تری در مورد حقیقت سطح افقی داشته باشد.

شاقول های اولیه سنگی بودند و شکل آنها ، اگرچه غالبا تخم مرغی شکل بودند ، اما ظاهرشان چندان اهمیتی نداشت.

این ساده ترین ابزارهایست که از ۴۴۰۰ سال پیش باقی مانده اند.
اختراع سطح روان و آغاز انقلابی که امکان تولید این سطح را با دقت و به صورت ارزان فراهم می آورد ، سقوط ابزارهای لوله کشی باستانی را آغاز کرد.

برای ایجاد افق ستون و افق واقعی ،ابزار سطح روان ، ابزاری بهتری بود.استفاده از آن سریعتر و آسانتر بود.اما همچنان یک چیز وجود دارد که سطح روان نمی تواند به راحتی انجام دهد و آن انتقال یک نقطه دقیق از یک ارتفاع به نقطه دیگریست.

شاقول عمودی هنوز ابزاری ضروری در ساخت و سازهای مدرن است.

استانداردهای اولیه طول، مبتنی بر اندازه گیری اعضای بدن بود.

مکعب فاصله، از آرنج تا نوک انگشت می بود، در حالی که واحدهای کف پا ، کف دست و انگشت خود توضیحاتی دارند.

در میان اولین اقدامات طول ، طول پا (قدم) بود که به طور قابل توجهی از منطقه به منطقه ای دیگر متفاوت بود و در دو اندازه مشترک رخ داده است.

اولین طول پا (قدم) از پایه ۲۴۶ تا ۲۵۲ میلی متر بر اساس قدم های غیرقانونی مرد است.

طول قدم های دوم ۳۳۰ تا ۳۳۵ میلی متر اندازه گیری می کند و بر اساس اندازه گیری دست (وجب) می باشد.

واحدهای دیگر از رومی ها ، ساکسون ها ، آنگلاها و جوت ها گرفته شده اند .( rod )

میله، furlong (واحد درازا مساوی با یک هشتم میل) و زمین همه از مبدا ساکسون ها هستند.

این مایل توافق بین مایل انگلیسی قدیمی مسیحی فرانسوی و میلیریای رومی است.

قطب نما مغناطیسی:

قطب نما مغناطیسی یکی از مهمترین ابزارهاو تجهیزات نقشه برداری در تاریخ این رشته است.

قطب نما احتمالاً توسط چینی ها در زمان سلسله کوین (۲۲۱-۲۰۶ قبل از میلاد) اختراع شده است.

فروشندگان ثروتنمد چینی برای ساخت تابلوهای ثروتی خود از کانی های سنگی استفاده کردند (ماده معدنی متشکل از اکسید آهن که خود را در جهت شمال و جنوب تراز می کند)
سرانجام شخصی متوجه شد که آهنربا اشاره بهتری به جهت های واقعی می کنند و به اولین قطب نما منجر شد.

آنها قطب نما را بر روی یک صفحه مربع که دارای مارک هایی برای نقاط اصلی و صورت های فلکی بود طراحی کردند.

سوزن اشاره گر، یک وسیله قاشقی شکل آهکی بود و دارای یک دسته بود که همیشه به سمت جنوب اشاره می کرد.

سوزن های مغناطیسی که به جای نشانگرهای قاشق به عنوان نشانگر جهت استفاده می شدند،

در قرن ۸ میلادی ، دوباره در چین مورد استفاده قرار گرفتند،

و بین سال های۸۵۰ تا ۱۰۵۰ به نظر می رسید که آنها به عنوان وسایل ناوبری کشتی ها متداول شده اند.

اولین کسی که ثبت شده است از قطب نما به عنوان یک کمک ناوبری استفاده کرده است

ژنگ او (۱۳۷۱-۱۴۳۵) ، ازشهری به نام یونان در چین است ، که بین سالهای ۱۴۰۵ و ۱۴۳۳ هفت سفر اقیانوسی انجام داد.

نقشه برداری مستعمره – قطب نما و زنجیره ای:

از زمان استعمار، نقشه برداری با استفاده از یک قطب نما و “زنجیر” انجام می شد.

متداول ترین زنجیر نقشه برداری با طول ۶۶ پا (فوت) بوده و از ۱۰۰ حلقه زنجیر تشکیل شده است.

هر پیوند برابر با ۱۰۰/۱ یک زنجیر یا ۹۲/۷ اینچ است.

این واحدهای اندازه گیری هنوز هم در بسیاری از کارهای قدیمی و در صحن دادگاه که به ثبت رسیده اند میتوانید پیدا کنید.

نوارهای اندازه گیری مدرن فولادی و فایبرگلاس که توسط نقشه برداران استفاده می شوند ،

همچنان به عنوان “زنجیر” شناخته شده اند تا از این روش های اولیه تحقیق استفاده کنند.

سایر واحدهای اولیه اندازه گیری “میله” یا “قطب” نامیده می شدند ،

که برای هر واحد ۱۶٫۵ پا (فوت) را نشان می داد.

قطب نما یا بر روی سه پایه یا یک ستون به نام “Jacob Staff”. نصب می شد .

این ابزارهای نقشه برداری اولیه خیلی دقیق نبودند ،اما در روزهایی که ارزش زمین ۵۰ سنت در هکتار یا کمتر بود ، کافی بودند.

سرانجام استفاده از قطب نما جای خود را به رفت و آمد و زنجیر به نواری فولادی داد.

در حالی که قطب نما معمولاً تنها قادر به اندازه گیری جهت مغناطیسی یک خط به نزدیکترین درجه یک چهارم بود،یک رفت و آمد زنجیری قادر به اندازه گیری زاویه های بین خطوط به کمتر از یک دقیقه قوس است.

نوار فولادی که معمولاً ۱۰۰ یا ۲۰۰ پا طول دارد و در صدها فوت مدرج شده است ،صحت قابل توجه بیشتری نسبت به زنجیر Gunter نشان می دهد.

تجهیزات نقشه برداری پیشرفته:

تجهیزات نقشه برداری تبریز

Erathostenes ، ۲۲۰۰ سال پیش در اسکندریه ،با اندازه گیری طول قوس روی سطح زمین و زاویه مربوطه در مرکز زمین ، دور زمین را تعیین کرد.

این زاویه به طور غیر مستقیم با استفاده از Gnomon اندازه گیری شد.
Heron of Alexandria 2100 سال پیش کتابی مبتنی در زمینه نقشه برداری عملی نوشت.

او در این کتاب ابزاری را به نام Dioptra توصیف کرده است.
شکل زیر بازسازی مطابق با توضیحات Heron را نشان می دهد.

برای رؤیت ، یک قانون بینایی وجود دارد که سطح لوله آب به آن وصل شده است.

در میان چیزهای دیگر ، می توان زاویه بین جهت ها به ستاره ها با Dioptra را اندازه گیری کرد.

در اصل مانند تئودولیت عمل می کند و مجهز به گیره و پیچ های حرکت کند است.

Heron اهداف مختلفی را که این وسیله می تواند در خدمت داشته باشد ذکر می کند و خاطرنشان می سازد که تراز کردن یک تونل از هر دو انتها با چنین ابزار دقیق مشکلی نخواهد داشت.

Heron همچنین برای اندازه گیری مسافت ، چرخ اندازه گیری نیمه اتوماتیک ساخت.

وسیله نقشه برداری به نام Dioptra

حدود ۵۰ سال پیش از آن ، Hipparch از نایکا ، که به دلیل مشاهدات گسترده و دقیق ستاره اش مشهور بود ،طالع بینی را اختراع کرده بود که به عنوان پیشرو تئودولیت شناخته می شود.

تقریباً ۳۰۰ سال بعد ، بطلمیوس چهار ربع ، مدرج از یک دایره را توصیف کرد.

رومی ها نقش کمی در توسعه ابزارهای نقشه برداری داشتند ، اما آنها دانش مربوط به سازها را از خاورمیانه به اروپا منتقل کردند.

در دوره میانه

در قرون وسطی پیشرفت کمی در ایجاد ابزارهای جدید و بهتر صورت گرفته است.

با این وجود در آلمان ، از آب برای استفاده در نقشه برداری، استفاده شده است.

دوره ۱۵۰۰-۱۹۲۰

وسایل مربوط به قرن های شانزدهم و هفدهم بسیار شبیه به ابزارهای مورد استفاده در ۱۷۰۰ سال قبل بودند.

آنها شامل میله هایی بودند که معمولاً از چوب ساخته می شدند، برای اندازه گیری مسافت ها ، تیرهای صلیبی برای تنظیم زاویه های مناسب ، سطح لوله های آب و چهارگوشه ها.

)Snelliusهلند) مخترع مثلثی (۱۶۱۵( ، زاویه هایی را با چهار قطعه اندازه گرفت و همینطورPicard )فرانسه( نیز این کار را هنگامی که مثلث را در امتداد نصف النهار پاریس از Sourdon ، به Malvoisine که جنوب پاریس است، انجام داد.

ربع پیکار (شکل زیر) برای مشاهده دقیق (۷۰۷-۱۶۶۹) به یک تلسکوپ مجهز شده بود.

در دو سفر ژئودزیکی ، یکی به لاپلند ، سوئد ،۱۷۳۷/۱۷۳۶ و دیگری به پرو ، ۱۷۴۱/۱۷۳۵، چهارکارها تجهیزات اندازه گیری زاویه و میله ها تقریبا ۹/۷۴ متر طول (۵ انگشت پا) برای اندازه گیری خط پایه استفاده شد.

این سفرها توسط آکادمی علوم فرانسه سازماندهی و ارسال شد.

آنها هدفشان حل اختلاف بین نیوتنی ها و کاسینی ها بود.

نیوتنی ها اظهار داشتند که مطابق اثر نیروی گرانشی و گریز از مرکز ، بیضوی چرخشی در قطب های آن مسطح می شود.

برخلاف آن ، کاسینیان از اندازه گیری ژئودزیکی که محور اصلی بیضوی همزمان با محور چرخشی زمین است مشتق شده بودند.

بنابراین ، اختلاف به دلیل عدم دقت اندازه گیری کافی در آن زمان ایجاد شده بود.
Gemma Frisius از هلند (۱۵۰۸-۱۵۵۵) ، جدول سطح تراز را اختراع کرد.

قوانین دیدن در قرن نوزدهم توسط یک alidade تلسکوپی جایگزین شد.

نقشه برداری با استفاده از جدول سطح تراز روش اصلی نقشه برداری برای مدت طولانی بود. از اواسط قرن نوزدهم ، ترازیابی بیشتر برای استفاده در نقشه برداری در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گرفت.

امروزه ، فتوگرامتری تقریباً تنها روشی است که برای تهیه نقشه های اساسی استفاده می شود.

بعد از ۱۹۰۰ (تجهیزات نقشه برداری مکانیکی)

در اوایل دهه ۱۹۲۰ ، انواع جدیدی از وسیله ها ساخته شد.

در ابتدای این قرن ، ابزارهای نقشه برداری از دقت بالایی برخوردار بودند ، اما در مقایسه با ابزارهای امروزی ، از نظر شکل و سنگینی بسیار بزرگ بودند.

آنها بسیار ناخوشایند بودند ، به خصوص وقتی که ابزار و وسایل جانبی آن باید توسط نقشه بردار و دستیار منتقل بشود.

دقت محدود دستگاه های نقشه برداری و خواندن دایره توسط روال های مناسب ، غالباً وقت گیر بوده و باید جبران شود.

تلاش برای بهبود در ساخت سازهای با وزن سبک تر و فرم جمع و جور تر ، و معرفی دستگاه های دقیق تر خواندن و بهره برداری از امکانات نوری خواندن دایره عمودی و افقی در همان میکروسکوپ متمرکز شده بود.

علاوه بر این ، با هدف پایدارتر ساخت ابزارها با توجه به تنظیم و محافظت از قطعات حساس ابزارها در برابر گرد و غبار و رطوبت بهتر انجام شد.

کمک های اساسی در نوسازی ابزارهای نقشه برداری توسط طراح ابزارهای سوئیسی Heinrich Wild (1951-1877) انجام شد.

وی با همکاری شرکت کارل زایس ، جنا ، در سال ۱۹۰۸ فوکوس داخلی را معرفی کرد.

ابتدا با استفاده از یک لنز مثبت و بعداً از یک لنز منفی ، این امکان را برای ساخت تلسکوپ های رؤیت با دقت بالا با طول کوتاه فراهم کرد.

مهمترین ویژگی های متداول انواع جدید تئودولیت ها عبارتند از:

– محور استوانه ای آزیموت
– لنزهای فوکوس داخلی
– حباب خواندن همزمان
– سه پایه بدون پیچ و مهره
– میکرومتر شیشه موازی
– میکرومترهای نوری متوسط خواندن
– مدرج ساخته شده از شیشه
سایر پیشرفتهای نوری و مکانیکی معرفی شده عبارتند از:
– شاقول نوری
– اپتیک بهتری برای هر چیز با پوشاندن سطوح نوری
– نوار زیرزمینی Invar
– فشار سنج با دقت بالا با سیستم کاهش لبه نوری برای اندازه گیری اختلاف فاصله و ارتفاع
– سطوح خود تراز
– فهرست خودکار برای خواندن دایره عمودی
– ژیروتئودولیت ها
– خواندن دایره دیجیتال
– فشار سنج الکترونیکی
– سطح با پرتو لیزر دوار

بسیاری از تئودولیت های امروزی به شدت تحت تأثیر ایده های اصلی Wilds قرار دارند و انواع مختلف از نظر استاندارد برای نوع مورد نظر دارای شکل و اندازه استاندارد هستند.

به طور متوسط ، وزن یک تئودولیت مدرن از جمله سه پایه و بسته بندی ۶۰ درصد از وزن قدیمی ها کمتر است و زمان لازم برای اندازه گیری نیز ۶۰ درصد کاهش یافته است.

در جدول مروری بر صحت های اندازه گیری و تسطیح زاویه ارائه شده است.

 وسایل و تجهیزات نقشه برداری امروزه (دیجیتالی)

ابزارهای مدرن نقشه برداری مورد استفاده در نقشه برداری
ابزار اندازه گیری از راه دور الکترونیکی (EDM)
توتال استیشن ها

سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS)
ترازیاب اتومانیکی

۱– ابزار اندازه گیری از راه دور الکترونیکی (EDM):

اندازه گیری مستقیم فاصله ها و جهت آنها با استفاده از ابزارهای الکترونیکی که به فرستادن ، بازتاب و دریافت امواج نور یا امواج رادیویی متکی هستند می توان بدست آورد.

آنها به طور گسترده به سه نوع طبقه بندی می شوند:

الف – ابزارهای موج مادون قرمز

این ابزارها فاصله ها را با استفاده از امواج مادون قرمز تعدیل شده با دامنه اندازه گیری می کنند.

در انتهای خط ، منشورهای نصب شده روی هدف برای بازتاب امواج استفاده می شوند.

این ابزارها سبک و اقتصادی هستند و برای اندازه گیری های زاویه ای می توانند بر روی تئودولیت ها نصب شوند.

دامنه چنین ابزرهایی ۳ کیلومتر و دقت حاصل از آن ۱۰ میلی متر خواهد بود.

DISTOMAT DI 1000 این یک EDM کاملاً سبک و فشرده است،

به خصوص در ساخت و ساز و سایر کارهای مهندسی عمران ، که در آن اندازه گیری های مسافت کمتر از ۵۰۰ متر است ، بسیار مفید است.

برای اندازه گیری فاصله ، باید به سادگی ابزار را به بازتابنده اشاره دهید ، یک کلید را لمس کنید و نتیجه را بخوانید.

ب – ابزارهای موج نور

Geodimeter ابزاری است که براساس انتشار امواج نور مدوله شده کار می کند ، توسط E. Bergestand از سازمان زمین شناسی سوئد با همکاری تولید کننده سوئدی تهیه شده است.

این ابزار برای مشاهدات شبانه مناسب تر است و برای بازتاب امواج به یک سیستم منشور در انتهای خط نیاز دارد.

اینها ابزارهایی هستند که مسافت ها را بر اساس انتشار امواج نور مدوله شده اندازه گیری می کنند.

دقت چنین ابزاری بین ۰٫۵ تا ۵ میلی متر که در کیلومتر فاصله دارد و دامنه آن نزدیک به ۳ کیلومتر است.

ج – ابزارهای مایکروویو

این ابزارها از امواج رادیویی با فرکانس بالا استفاده می کنند.

این ابزارها در اوایل سال ۱۹۵۰ در آفریقای جنوبی توسط دکتر وادلی اختراع شد.

دامنه این ابزارها تا ۱۰۰ کیلومتر است و در طول روز و همچنین شب ممکن است مورد استفاده قرار بگیرد.

Tellurometer:

این EDM است که از امواج رادیویی با فرکانس بالا (میکرو موج) برای اندازه گیری مسافت استفاده می کند.

این دستگاه قابل حمل است و می توان با باتری ۱۲ تا ۲۴ ولت کار کرد. برای اندازه گیری مسافت ، دو Tellurometers لازم است که یکی در هر انتهای خط با دو نفر دارای مهارت بالا مستقر می شود تا بتواند مشاهدات را انجام دهد.

یکی از ابزارها به عنوان واحد اصلی و دیگری به عنوان واحد از راه دور استفاده می شود.

دوربین توتال استیشن Total Station:

فروش دوربین توتال استیشن:

Total Station یک ابزار الکترونیکی سبک ، کم حجم و کاملاً یکپارچه است

که توانایی EDM و یک ابزار اندازه گیری زاویه ای مانند تئودولیت را در هم می آمیزد.
توتال استیشن می تواند کارهای زیر را انجام دهد:
اندازه گیری فاصله
اندازه گیری زاویه ای
پردازش داده ها
نمایش دیجیتال از جزئیات نقطه
ذخیره داده ها به عنوان یک کتاب الکترونیکی

ویژگی های مهم Total Station:

کنترل صفحه کلید :

تمام عملکردها توسط صفحه کلید عامل کنترل می شوند.

صفحه دیجیتال :

صفحه مقادیر فاصله ، زاویه ، ارتفاع و مختصات نقطه مشاهده شده را نشان می دهد ، جایی که بازتابنده (هدف) در آن نگهداری می شود.

ارتفاع جسم از راه دور :

ارتفاعات برخی از اشیاء غیرقابل دسترسی مانند برج ها را می توان مستقیماً خواند. ریزپردازنده ارائه شده در ابزار ، تصحیح انحنای زمین و میانگین انکسار را بطور خودکار اعمال می کند.

برنامه Traversing :

مختصات بازتابنده و زاویه یا بلبرینگ روی بازتابنده قابل ذخیره سازی است و می توان برای تنظیم بعدی ابزار مورد استفاده قرار بگیرد.

تنظیم جهت و فاصله از مسافت :

هر زمان که جهت خاص و مسیری افقی را برای تعیین مکان بر روی زمین با استفاده از یک هدف وارد کنید

ابزار زاویه ای را نشان می دهد که از طریق آن باید تئودولیت نوری را بفرستد

و نور باید بگوید که رفلکتور در کجا قرار بگیرد.تجهیزات نقشه برداری leica .

سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS)

سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) توسط وزارت دفاع ایالات متحده ساخته شده است

و سیستم ناوبری با زمان و متغیر سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS NAVSTAR) یا به سادگی GPS نامیده می شود.

بخش فضایی ساختار سیستم تعیین موقعیت GPS

برای این منظور نیروی هوایی ایالات متحده ۲۴ ماهواره را در ارتفاع ۲۰۲۰۰ کیلومتری بالاتر از سطح زمین مستقر کرده است.

ماهواره ها به گونه ای قرار گرفته اند ، حداقل چهار ماهواره از هر نقطه روی زمین قابل مشاهده است.

کاربر برای یافتن موقعیت هر نقطه در زمین به یک گیرنده GPS نیاز دارد.

دریافت سیگنال های دریافت شده از ماهواره را پردازش می کند و موقعیت (طول و عرض جغرافیایی) و ارتفاع یک نقطه را با اشاره به داده محاسبه می کند.

لوازم نقشه برداری GPS

ترازیاب اتوماتیک:

ترازیاب اتوماتیک یک ابزار تراز کننده مخصوص است که در نقشه برداری مورد استفاده قرار می گیرد و حاوی خط دید نوری است که حتی اگر وسیله ای کمی کج باشد ، بینایی یا خط برخورد را حفظ می کند.