دانلود تحقیق نقشه‌برداری

فصل اول: کلیات نقشه‌برداری
نقشه‌برداری و نقشه
نقشه‌برداری علمی است که ریاضیات عملی را با فنون اندازه‌گیری و هنر ترسیم توأم نموده و به وسیله آن قطعاتی از سطح زمین را با کلیه عوارض آن در روی صفحه افقی نمایش می‌دهد.

پس نقشه تصویر افقی منطقه‌ای با مقیاس کوچک بر روی یک صفحه می‌باشد.
واضح است که برای نشان دادن عوارض در روی یک صفحه احتیاج به یک سری عملیات و اندازه‌گیری‌ها است که به طور کلی به سه دسته تقسیم می‌شود که عبارتند از:
1.

عملیات صحرائی: شامل شناسائی و بازدید اولیه انتخاب اولیه رئوس کار و ایستگاه‌های اندازه‌گیری اندازه‌گیری طولها و زوایا.
2.

محاسبات: انجام محاسبات لازم با توجه به اندازه‌گیریهای به دست آمده.
3.

تهیه نقشه: انتقال اندازه‌گیریهای انجام شده روی صفحه با توجه به محاسبات حقیقی و مقیاس مورد درخواست.
تقسیم‌بندی کلی نقشه‌برداری
علوم نقشه‌برداری یا topographie در حالت کلی به دو رشته اساسی تقسیم می‌شود که عبارتند از:
الف توپولوژی topologie که مربوط به کیفیت تشکیل زمین می‌شود و از بحث ما خارج می‌باشد.
ب توپومتری topometrie که مربوط به فنون اندازه‌گیری و تعیین فرم ظاهری زمین می‌باشد.
اهمیت و موارد استفاده نقشه‌برداری
نقشه‌برداری یکی از قدیمی‌ترین تکنیک‌های مورد استفاده بشر بوده و از آن برای تعیین حدود و اراضی استفاده می‌کرده‌اند و چنانکه می‌دانید این دانش‌ امروزه در کلیه امور مهندسی رخنه کرده، که از آن‌جمله می‌توان نقشه‌برداری برای:
عملیات ساختمانی ایجاد راهها و شاهراهها و راههای آهن ایجاد پل‌ها تونلها نهرها سدها تأسیسات و منابع آبی امور کشتیرانی کشاورزی مهندسی معادن زمین‌شناسی جنگل‌داری و حتی حفظ آثار باستانی و تشخیص جرائم در تصادفات رانندگی را نام برد.

فصل دوم
یادآوری قوانین مثلثاتی
برای آشنایی بیشتر با مفاهیم مربوط به نقشه‌برداری از 2 رکن اصلی: طول و زاویه تشکیل شده است.

در اینجا به این قوانین و تئوریها می‌پردازیم.
دایره مثلثاتی از چهار ناحیه تشکیل شده است و به شرح زیر است:
دایره مثلثاتی از چهار ناحیه تشکیل شده است و به شرح زیر است: چهار پارامتر اصلی عبارتند از: 1.

sin 2.

Cos 3.

tan.g 4.

Cot.g سه تعریف درجه‌ای داریم شامل درجه، گراد و رادیان که: درجه = D گراد = G رادیان = R کمیتی به نام داریم که برابر 14/3 (N) می‌باشد.

نکته: اگر نخی به طول N داشته باشیم، تبدیل به دایره کنیم بعد طول نخ را تقسیم بر محیط کنیم، عددمان برابر 14/3 می‌باشد.

محیط دایره اگر دایره را از مرکز به 360 قسمت تقسیم کنیم هر قسمت یک درجه است.

و اگر یک دایره را به 400 قسمت تقسیم کنیم، هر قسمت یک گراد است.

هر دایره است.

روابط بین 3 پارامتر اشاره شده (گراد، رادیان، درجه) به صورت زیر است: مثال: چند گراد و چند رادیان است: نمایش زاویه روابط بین Sin ، Cos، tan و Cot شکل زیر مفروض است، طول OA شعاع دایره است که برابر رواحد است.

زاویه دایره را در نقطه A قطع کرده است، از A خطی موازی Sin یا Cos رسم می‌کنیم و نقاط B و C بوجود می‌آید.

در مثلث OAB داریم: هرچه کوچکتر باشد Sin کوچکتر و بالعکس Cos بزرگتر خواهد شد.

خطای نسبی مربوط به تعداد دفعات اندازه‌گیری و همچنین مربوط به خطای دستگاه می‌باشد و به شرح زیر است.

خطای نسبی تمرین طول AB برابر است با 25.400 و می‌خواهیم آن را با یک متر فلزی 25 m که خطای متوسط هر دهانه آن است، اندازه بگیریم مشخص کنید برای اینکه برسیم، چند بار باید اندازه‌گیری کنیم؟

عدد ثابت خطا چون پایه اندازه‌گیری‌ها به حواس انسان منتهی است و در ضمن چون ساختمان وسایل اندازه‌گیری به علت دقت محدود انسان کامل نیست لذا اندازه‌گیری‌های حاصله به مقدار مطلق خود نمی‌رسند و این نواقص غیر قابل اجتناب باعث می‌شود که مقدار اندازه‌گیری حقیقت محض نباشد.

اگر اندازه حقیقی کمیتی برابر a و مقدار اندازه‌گیری شده آن کمیت برابر باشد (e و یا ) را خطای اندازه‌گیری آن کمیت می‌گویند (به عبارت دیگر خطا عبارتست از میزان تفاوت بین مقدار حقیقی و مقدار اندازه‌گیری شده) علامت یا e مثبت و یا منفی است.

پیدا کردن جهت آن در بیشتر موارد امکان‌پذیر نیست.

اشتباه بایستی توجه داشت که خطا با اشتباه کاملاً متفاوت است و اشتباه در اثر عدم دقت عامل یا نقص مشخص دستگاه صورت می‌گیرد (که در نقشه‌برداری به هیچ وجه مجاز نیست) لذا برای دوری از اشتباه بایستی کار متکی بر کنترل باشد (در نقشه‌برداری کار بدون کنترل مطابق با کار غلط است) این کنترل ممکن است به دو صورت انجام گیرد: 1.

کنترل به طریقه مستقیم: آن است که عمل را دو بار تکرار نمائیم، ولی بهتر است روش اندازه‌گیری را تغییر دهیم.

2.

کنترل به طریقه غیر مستقیم: در این طریقه نتیجه را ممکن است از طرق دیگر مانند محاسبه و یا اندازه‌گیری اجزای دیگر به دست آورد.

عوامل ایجاد کننده خطا 1.

ساختمان اسباب اندازه‌گیری 2.

شرایط جوی و ساعات کار (از قبیل سردی و گرمی ـ شب و روز و ...) 3.

روش کار 4.

عامل (کننده کار) مقدار خطا متوسط هندسی برابر خواهد بود با: تعداد دفعات اندازه‌گیری M تعداد دهانه‌ها یا تقسیمات N خطای معیار یا استاندارد دستگاه خطای نسبی اگر برای کمیتی مانند m خطای e منظور شود نسبت را خطای نسبی می‌گویند و آنرا به نمایش می‌دهند.

بایستی توجه داشت در محاسبه خطای نسبی اکثراً به جای e مقدار را قرار می‌دهند.

مثال 1 ـ طولی برابر 10 km با یک متر 50 متری که خطای متوسط هر دهنه آن برابر است.

دو بار اندازه گرفته شده است.

خطای نسبی این اندازه‌گیری چقدر می‌باشد؟

اگر برای دقت بیشتر، هر طرف نوار چهار بار قرائت می‌گردید در این صورت خطای نسبی چقدر می‌بود؟

(خطای قرائت هر طرف نوار برابر فرض شده است) حل: تعداد دهنه در حالت دوم چون هر طرف نوار را چهار بار قرائت کردیم پس و از طرفی چون دو طرف نوار را قرائت کرده‌ایم، در نتیجه مقدار خطا برابر خواهد بود با: مثال 2 ـ طول را با یک نوار فلزی 25 متری که خطای متوسط هر دهنه آن برابر است می‌خواهیم اندازه‌گیری کنیم.

مشخص کنید برای رسیدن به دقت این طول را بایستی چند بار اندازه‌گیری کنیم.

حل عدد ثابت فصل سوم: اندازه‌گیری فاصله طرق مختلف اندازه‌گیری فاصله اندازه‌گیری فاصله عملی است که در نقشه‌برداری دائماً مورد استفاده قرار می‌گیرد و طبق تعریف نقشه بایستی فواصل اندازه‌گیری شده روی زمین به صورت افقی باشد و یا اینکه با محاسبات لازم طولهای اندازه‌گیری شده غیر افقی را تبدیل به طول افقی نمود.

برای اندازه‌گیری فاصله بر حسب دقت و سرعت مورد لزوم و یا نوع برداشت از وسایل و روشهای گوناگون استفاده می‌شود، که به طور کلی به سه دسته یا طریقه زیر که هر کدام نیز دارای چندین روش‌اند تقسیم می‌شود.

1.

اندازه‌گیری فاصله به طریقه مستقیم 2.

اندازه‌گیری فاصله به طریقه غیر مستقیم 3.

اندازه‌گیری فاصله به طریقه امواج رادیوئی و نورانی اندازه‌گیری فاصله به طریقه مستقیم در این طریقه فاصله دو نقطه را با طول معینی که اندازه و معیار آن از قبل تعیین شده است مستقیماً طی نموده و مقایسه می‌شود.

در این طریقه با توجه به دقت مورد درخواست ممکن است از وسایلی مانند قدم، طناب، متر انوار و غیره استفاده شود که در این روش از نظر دقت وسایل مورد استفاده به سه دسته کم‌دقت، دقت معمولی و دقیق تقسیم می‌شود که ذیلاً چند نمونه از آنها ذکر می‌شود.

اندازه‌گیری فاصله با وسایل کم‌دقت 1.

اندازه‌گیری فاصله توسط قدم: قبل از شروع به اندازه‌گیری بایستی عامل یا کننده کار قدم‌های خود را با قدمهای استاندارد شده خود بسنجد، برای اینکه در شمارش قدم‌ها اشتباهی رخ ندهد ممکن است از وسایلی مانند قدم‌شمار (پاس‌متر) و یا پدومتر که به جای تعداد قدمها مستقیماً فاصله پیموده شده را می‌دهد استفاده شود.

از این روش در تهیه کروکی و یا تعیین فواصل تقریبی نقاط استفاده می‌نمایند و دقت اندازه‌گیری توسط قدم حدود می‌باشد.

اندازه‌گیری فاصله با وسایل دقت‌متوسط 1.

زنجیره مساحی: از مفتولهای فلزی به طول 20 الی 25 سانتیمتر ساخته شده و به وسیله حلقه‌های فلزی به هم مربوط می‌شود و از پلاکهای مختلف برای نشان دادن محل دسیمتر و متر استفاده می‌شود.

دقت این وسیله حدود می‌باشد.

متر پارچه‌ای و یا پلاستیکی: که امروزه نوع پلاستیکی بیشتر مورد استفاده است برای اندازه‌گیری فواصل کوتاه این وسیله مناسب می‌باشد.

دقت این وسیله بین الی می‌باشد بنابراین برای اندازه‌گیری‌های دقیق زیاد مورد استفاده نیست زیرا که تغییر طول آنها در مقابل کشش و عوامل جوی مانند گرما و سرما برای نوع پلاستیکی و اثر رطوبت برای نوع پارچه‌ای زیاد است.

3.

نوارهای فلزی (مترهای فلزی): که متداولترین وسیله اندازه‌گیری در نقشه‌برداری می‌باشد و در طولهای مختلف ساخته می‌شوند.

و دقت آنها بستگی به روش اندازه‌گیری داشته و معمولاً می‌توان به دقت دست یافت.

در شرایط خاص با رعایت و محاسبه خطاها و همچنین رعایت اصول مترکشی می‌توان به دقت نیز رسید.

اندازه‌گیری فاصله با وسایل دقیق متر انوار یا سیم انوار یا مفتول انوار: این وسیله از آلیاژی به نام انوار (Invar) که ترکیبی از نیکل و فولاد است ساخته می‌شود که ضریب انبساط طولی آن در مقابل گرما خیلی ناچیز (حدود ) است و برای اندازه‌گیری باز (Base) نقشه‌برداری و ژئودزی مورد استفاده است و در حالتی که دقت‌های لازم و شرایط کار خوب اجرا شود دقت این وسیله به می‌رسد ولی نوارکشی با این وسیله نسبتاً سخت بوده و حتماً بایستی نوار را روی سه‌پایه‌ای که دو تا وزنه به آن آویزان است قرار داد و عمل مترکشی را انجام داد.

طول این نوار معمولاً 24 متر می‌باشد.

اصول مترکشی چون اندازه‌گیری فاصله به طریقه مستقیم متر فلزی همواره مورداستفاده است، بنابراین نکاتی را در این مورد بررسی می‌نمائیم.

وسایل لازم برای یک اکیپ مترکشی 1.

متر فلزی 2.

تعداد مورد نیاز ژالون (ژالون میله‌ای است از چوب یا فلز به قطر 3 الی 4 سانتیمتر معمولاً به طول 2 الی 5/2 متر که متناوباً به رنگ قرمز و سفید رنگ‌آمیزی شده است) معمولاً 3 تا 4 ژالون برای مترکشی مورد نیاز می‌باشد.

شاقول و یا تراز بغل میر 2 عدد 4.

میخ چوبی یا فیش مساحی به اندازه کافی 5.

چکش 6.

دفتر یادداشت فواصل 7.

وسایل تعمیر متر (شامل روکش اتصال ـ سوراخ‌کن ـ میخ و پرچ و پرچ‌کن) 8.

نیروسنج و دماسنج برای کارهای دقیق طریقه عملی اندازه‌گیری به وسیله متر مترکشی در مراحل زیر انجام می‌گیرد: 1.

امتدادگذاری: فاصله‌های زیاد را به وسیله متر نمی‌توان یکباره اندازه گرفت لذا با به کار بردن میخ‌های چوبی و ژالون آنها را به طولهای کوچکتر (انتخاب این طولها تابع وضعیت توپوگرافی زمین است) تقسیم نموده به طوریکه کلیه میخ‌ها در یک راستا قرار داشته باشند (البته بایستی توجه داشت که از ژالونها برای در امتداد قرار دادن میخها استفاده می‌کنند و این عمل را ممکن است با چشم و یا دیگر وسایل نقشه‌برداری مثل تئودولیت انجام داد).

علامت‌گذاری روی میخ‌های چوبی کوبیده شده (علامت‌گذاری برای این است که اندازه‌گیری بین دو علامت میخ انجام گیرد.

قرائت نوار 4.

یادداشت مترکشی در زمین‌های شیب‌دار و ناهموار مترکشی در زمین‌های شیب‌دار و ناهموار به یکی از دو صورت زیر انجام می‌گیرد: الف: مترکشی به صورت افقی.

در این طریقه فاصله بین دو نقطه امتدادگذاری را متناسب با شیب زمین انتخاب نموده سپس به کمک ژالون یا شاقول به صورت افقی اندازه‌گیری می‌شود (با بالاو پائین بردن متر حالتی پیدا می‌شود که کوتاه‌ترین فاصله می‌باشد).

(شکل 3ـ4) در این حالت چون به علت کوچک بودن دهنه ممکن است در عمل اشتباهی رخ بدهد و یا مجموع خطا مقدار زیادی شود روی این اصل در عضی از حالات از نوار شکسته استفاده می‌شود یعنی به فرض اگر از A تا نقطه 1 برابر a متر شود بین نقطه 1 و 2 را طوری اندازه‌ می‌گیرند که مبدأ به جای صفر متر a متر باشد و همینطور الی آخر تا اینکه بتوان از تمام طول نوار استفاده نمود.

ب.

اندازه‌گیری در امتداد شیب: در این حالت متر به موازات شیب کشیده شده و زاویه شیب توسط شیب‌سنج و یا زاویه‌یاب اندازه‌گیری می‌شود و از رابطه می‌توان طول افقی را به دست آورد.

می‌توان مراحل فوق را در شش مرحله خلاصه کرد: 1.

امتدادگذاری 2.

علامت‌گذاری 3.

کشیدن نوار 4.

شاقولی‌کردن 5.

قرائت 6.

یادداشت خطا در مترکشی چنانکه قبلاً نیز ذکر شد خطا به 4 عامل بستگی دارد که عبارتند از: ساختمان، وسیله اندازه‌گیری، شرایط جوی، روش کار و عامل کار که می‌توان آنها را به صورت زیر نیز بیان نمود.

خطای دستگاهی 2.

خطای طبیعی (شرایط جوی و ...) 3.

خطای عامل و روش کار که آن را خطای انسانی می‌گویند.

با توجه به مراحل سه‌گانه خطا، خطاهای مترکشی را ذکر می‌نمائیم.

خطای دستگاهی این خطا گاهی افزونی و گاهی نقصانی است.

یعنی خطا تدریجی بوده و جهت آن همواره یکی است و معمولاً در مورد کم و یا زیاد شدن طول نوار پیش می‌آید و مقدار خطای دستگاهی متر از فرمول زیر محاسبه می‌شود: که در این فرمول تصحیح طولی برای یک متر، طول اسمی نوار و طول فعلی (حقیقی نوار) است.

مقدار تصحیح برای L متر اندازه‌گیری