|
|
Dr. Sárközy Ferenc: Térinformatika
Földi eljárások a pontok helyzetének meghatározására.
Ebben a részben megismerkedünk
- a térbeli helymeghatározó elemekkel, és a meghatározásukra
szolgáló műszerekkel és módszerekkel,
- a magassági alapponthálózat sűrítésével,
- a vízszintes alappontsűrítési technológiákkal,
- a részletmérési módszerekkel, ezen belül
- a derékszögű koordinátaméréssel,
- a poláris koordinátaméréssel,
- az elektronikus regisztráló tahimetriával, és
- a szintezést alkalmazó módszerekkel.
A földi vízszintes helymeghatározás két helymeghatározó elem a
vízszintesre redukált szög és a vízszintesre, tengerszintre
és vetületi síkra redukált távolság felhasználásával számítja ki a pont
relatív vízszintes koordinátáit. Háromdimenziós földi meghatározás esetén
harmadik helymeghatározó elemként a magassági vagy zenit szöget használjuk.
A helymeghatározó elemeket meg kell mérni, majd el kell látni
őket a szükséges redukciókkal.
A szögek vízszintes vetületeinek a megmérésére a teodolitok
szolgálnak. Ugyancsak a teodolitok segítségével mérjük az irányok
magassági vagy zenit szögeit.
A 3.7 ábrán szemléltetjük sematikusan a teodolit működési
elvét. A B terepi pontról szemlélve az A és C
terepi pontok ß' szöget zárnak be egymással. Számításainkhoz
azonban nem a térbeli szögre, hanem a vízszíntes síkba vetített ß szögre van
szükségünk. A teodolitot úgy konstruálták, hogy ezt a szöget mérje.
Ezt úgy valósítja meg, hogy a műszer álló tengelye körül, mely
helyesen felállított műszer esetén a B ponton átmenő függőleges
meghosszabbításában helyezkedik el, egy forgórész az u.n. alhidádé
forgatható. Az alhidádéra erősített fekvő tengely körül pedig a távcső
forog a függőleges síkban.
|
Az álló tengelyre merőlegesen egy osztott
kört helyeznek el ezt nevezik limbusznak, mely az alhidádé forgása
közben mozdulatlan helyzetet foglal el. Az alhidádéra mereven szerelt index
az alhidádéval együtt forog az osztott kör fölött. Ha a távcsőben elhelyezett
szálkereszttel beirányozzuk a C pontot , úgy az index
felhasználásával leolvasást tehetünk a vízszintes körön, nevezzük ezt a
leolvasást lC-nek. Hasonlóképpen az A pont beirányzása után
leolvashatjuk lA-t. Nem szorul különösebb
magyarázatra, hogy a vízszintes körön tett két leolvasás különbsége a
térbeli szög vízszintes síkba vetített értéket szolgáltatja, azaz
ß = lC-lA.
|
Mint már említettük a teodolitok alkalmasak
a magassági és zenit szögek meghatározására is. Ezt az teszi lehetővé, hogy a
fekvőtengelyre egy magassági kört ékelnek, melyen egy vízszintes helyzetű indexen
lehet leolvasást tenni. A magassági és zenit szög közötti összefüggést a 3.8
ábra szemlélteti, e
szerint
|
|
.
|
|
|
3.8 ábra -
magassági és zenit szög
|
Nagyon lényeges megjegyeznünk, hogy a
magassági szög és a vízszintes szög között nem csak az a különbség, hogy az első
a függőleges a második pedig a vízszintes síkban helyezkedik el, hanem az is,
hogy a magassági szög abszolút érték abban az értelemben, hogy egyik szárát
mindig a vízszintes alkotja, míg a vízszintes szög relatív érték hisz két
szára tetszőleges irány vízszintes vetülete lehet.
|
A teodolitok igen bonyolult, szabatos,
optikai, finom-mechanikai műszerek, a legkorszerűbb un. elektronikus
teodolitok e mellett még mikroprocesszorokkal és mágneses adattárolókkal is
el vannak látva.
Pontossági szempontból a teodolitokat osztályokba szokás sorolni, melyeket az
ábc nagy betűivel jelölnek. Az általunk tárgyalt feladatokra a B, C esetleg D
osztályú műszerek használhatók. A B osztályú műszerek az u.n másodperc
teodolitok, leolvasóberendezésük felbontóképessége 1". A C osztályban a
megfelelő érték 5", a D osztályban pedig 10".
A 3.9 ábrán egy "hagyományos" azaz nem elektronikus úgynevezett
"optikai" teodolitot mutatunk be, míg a 3.10 ábrán a neki megfelelő
elektronikus teodolitot.
|
|
3.9 ábra -
japán gyártmányú NT 4D márkajelű D osztályú optikai teodolit
|
|
|
3.10 ábra -
japán gyártmányú NE 10 márkajelű D osztályú elektronikus teodolit
|
|
|
3.11 ábra - a
libella függőleges metszete
|
A libella palástja hosszmetszetben kör,
melyen 2 mm. hosszú osztások találhatók. Ha egy osztás két végpontjából
meghúzzuk a hosszmetszetként jelentkező kör sugarait azok metszéspontja
kijelöli a kör középpontját illetve a szabványosan 2 mm hosszű osztáshoz
tartozó középponti szöget. Ezt a szöget nevezik a libella állandójának
és általában -al jelólik.
A 3.9 ábrán felvázoltuk a libella hosszmetszetét. A libellával kapcsolatos
fontos fogalom még a libella tengelye ami nem más mint a beosztás
középpontjában a libellához húzott érintő. Kézenfekvő, hogy ha a buborék
szimmetrikus a beosztás közepére akkor a libella tengelye vízszíntes. A
teodolitok alhidádé libellájának állandója 20"-30".
|
A vízszíntes illetve függőleges helyzetek
létrehozására a teodolitokban libellákat és ingás kompenzátorokat
alkalmaznak. A libella elvileg azonos a minden háztartásban és
különböző iparágakban (építőipar, asztalosipar stb.) sokszor használt
"vízmértékkel". A különbség csak az, hogy a műszerekben használt
libellák szabatos kivitelűek és sokkal érzékenyebbek a háztartásokban
használtaknál. A libellák érzékenysége a szabatos kivitel mellett
állandójuktól függ.
|
Az utóbbi évtizedek legjelentősebb műszerfejlesztései a másik
helymeghatározó elem a távolságok megmérésének tökéletesítésére irányultak. A
fizikai vagy más elnevezéssel elektronikus távmérés csak a 60-as évek második
felétől kezdte meg diadalútját a gyakorlati geodéziában. Napjainkban már nem
képzelhető el semmilyen terepi munka elektronikus távmérő berendezés nélkül.
Meg kell azonban jegyeznünk, hogy önálló távmérő berendezést napjainkban már
alig használnak: a távmérőt vagy ráhelyezik a hagyományos teodolitra, vagy ma
már gyakrabban, az elektronikus teodolittal egybeépítve mint a mérőállomás
egyik funkcióját használják.
A távmérés elve nagyon egyszerű. Felállítják a távmérőt a
távolság egyik végpontján majd a műszer távcsövén keresztül modulált infravörös
fényt bocsátanak ki a távolság másik végpontján található visszaverő prizma
felé. A fényt a visszaverődés után a távcső a vevő fotodiódára fókuszálja. A
fotodióda elektromos jellé alakítja a vett optikai jelet és fázisát
összehasonlítja az éppen kibocsátásra kerülő jel fázisával. A fáziskülönbség a
moduláló frekvencia nagyságától függően távolság értékké transzformálható. Ha a
mérő frekvencia annyira alacsony, hogy a mérő hullám hossza
nagyobb mint a távmérő hatótávolsága úgy a transzformált fáziskülönbség egyben
a távolság nyers értéke is. Ha azonban a nagyobb felbontás, tehát nagyobb
pontosság érdekében rövidebb mérőfrekvenciát alkalmaznak akkor a távolság
meghatározásához több, különböző mérőfrekvencián végrehajtott fáziskülönbség
mérésre van szükség. (A gyakorlatban két megfelelően választott mérőfrekvencián
mérik a fáziskülönbséget, ezen kívül megmérik hogy hányszor fordul elő nulla
fáziskülönbség a közben amikor az egyik mérőfrekvenciáról folyamatosan a másik
mérőfrekvenciára hangolnak).
A vázolt nyers eredmény azonban még további finomításokra
szorul. A jelenleg használatos műszerek mind az alapmérést mind annak bizonyos
korrekcióit automatikusan végzik, bizonyos korrekciókat viszont csak akkor
képesek figyelembe venni a számításban ha megkapják hozzá az operátortól a
szükséges inputot. Vannak műszer típusoktól függően különböző olyan korrekciók
is melyeket az operátornak kell a műszertől függetlenül kiszámolnia.
Minden korszerű műszer automatikusan figyelembe veszi az u.n belső
út méréséből adódó korrekciót valamint a mechanikai konstrukcióból adódó
esetleges külpontosságot. Az operátorra vár azonban valamilyen mértékben a prizma-állandó
figyelembe vétele. A fejlettebb, menü vezérelt rendszerek (ilyenek
általában az u.n. teljes mérőállomások) megkérdezik az operátortól a prizma
állandó értékét, a régebbi mikroprocesszoros rendszereknél nehezen hozzáférhető
mikrokapcsolókkal lehetett beállítani az állandó értékét, az egyszerű
távmérőknél az operátornak önállóan kell elvégezni a korrekciót.
Az elektromágneses hullámok, így az infravörös fény terjedési
sebessége is függ a levegő törésmutatójától. Mivel a
fáziskülönbség hosszá alakítása szintén az aktuális terjedési sebesség
függvénye, így a mért távolság is természetesen függ a törésmutatótól. A
törésmutató figyelembe vételéhez meg kell mérnünk az irányvonalra
átlagosan jellemző hőmérsékletet és légnyomást. A gyakorlatban
általában elég, ha az álláspont környékén kiválasztunk egy árnyékos és szellős
helyet és ott végezzük a mérést. A mért hőmérséklet és légnyomás értékeket
menüvezérelt rendszereknél csak be kell billentyűzni a műszerbe, a hatás
figyelembe vétele automatikusan történik. Mind a korábbi mikroprocesszoros
műszereknél mind a közönséges távmérőknél a mért hőmérséklet és légnyomás
értékekből egy nomogramm tárcsa felhasználásával az operátornak kell
meghatározni a beállítási értékeket, melyeket vagy mikrokapcsolókon vagy
forgatható gomb körskáláján kell beállítani a mérés megkezdése előtt.
A távmérő műszerek a d ferde távolságot mérik, míg
számításainkban mindig a vízszintes távolság, t szerepel. A redukció
egyszerűen számítható mivel
.
A teljes mérőállomások általában rendelkeznek olyan funkció-gombbal, mely
lenyomás esetén a vízszintes távolságot szolgáltatja. Mégis az automatizált
feldolgozás során rendszerint a ferde távolságot és a zenitszöget rögzítjük és
a redukciót a feldolgozó programmal végeztetjük. A tulajdonképpeni távmérők
(néhány külön kompenzátorral ellátott típus kivételével) nem képesek elvégezni
a vízszintesre történő redukálást ezért ezt vagy az operátor vagy a feldolgozó
program kell, hogy végezze. Ehhez azonban meg kell mérnünk teodolittal az
irányzott prizmára menő irány zenitszögét. Ezért kényelmetlen a mérés, ha a
távmérő független a teodolittól.
Bármilyen műszerrel is dolgozzunk a tengerszintre való
redukciót magunknak illetve a feldolgozó programnak kell elvégeznie. A
3.12 ábra alapján felírhatjuk,
hogy
|
|
illetve azonos átalakítások után
|
|
, és mivel M értéke R-hez képest elhanyagolhatóan
kicsiny
|
|
(R=6370 km.) a tengerszintre történő redukció az alábbi
kifejezésből számítható:
|
3.12 ábra - a
tengerszintre redukálás elemei
|
Általában nem hagyhatjuk figyelmen kívül vetületi
korrekciót sem, mellyel minden esetben a feldolgozási fázisban kell a
mérési eredményeket korrigálnunk. A redukció képlete a lokális referencia
rendszertől függ, ha az EOV rendszerben dolgozunk, úgy az
előző részben közölt képlet alapján végezhetjük a számítást.
Konstrukció szempontjából a távmérők három nagy csoportra
oszthatók. Az önálló távmérők villás foglalattal helyezhetők a hüvelyes
műszertalpba (ugyanabba a műszertalpba, melybe a teodolit is helyezhető), az
irányzást dioptra és távcső szolgálja. A legtöbb távmérőt a teodolitokkal
kombináltan használják. A rátét távmérőket megkülönböztetjük a szerint, hogy a
teodolit oszlopaira vagy a távcsövére vannak-e szerelve. Az első esetben a
konstrukció masszívabb, kevésbé károsítja a teodolitot, hátrányos viszont, hogy
mind a teodolittal, mind a távmérővel külön kell irányozni. A távcsőre szerelt
műszerekkel elvileg egyszerűbb a mérés, hátrányuk ugyanakkor, hogy rongálják a
fekvőtengely csapágyait valamint, hogy igen gyakran elállítódik a távcső és a
távmérő párhuzamossága, ami azzal jár, hogy a műszerrel egyáltalán nem lehet
távolságot mérni. A legkorszerűbb konstrukciók közös neve a teljes
mérőállomás (total station) a típus másik kevésbé reklámízű elnevezése:
elektronikus regisztráló tahiméter.
|
3.13 ábra - a
Carl Zeiss művek RegElta tipusú mérőállomása
|
|
|
A műszer tulajdonképpen egy elektronikus
teodolit, egy távmérő, egy mikroprocesszor, egy adatrögzítő és egy
programrendszer kombinációja.
|
Vannak típusok, amelyekben a távmérőt beépítik a teodolit
műszerházába (pld. a 3.13 ábrán látható RegElta esetében), más típusoknál a
távmérő ráépül a távcsőre (nem felette van mint a rátét távmérő, hanem
körbeveszi). Hasonlóképpen az adatrögzítő is lehet beépített vagy különálló, a
műszerhez kábellel kapcsolódó egység. A gyakorlati munka szempontjából a
beépített adatrögzítő sokkal előnyösebb (újabban már nem is gyártanak mást).
A geometriai adatgyűjtéshöz kapcsolódó feladatok szempontjából
még két fontos távmérő paraméterről kell szólnunk: a hatótávolságról és
a pontosságról. Célszerű olyan távmérővel dolgoznunk, mely 2-2.5
km.-ig mér. Azok a távmérők, melyek csak 1 km.-ig illetve 1.5 km.-ig mérnek sok
feladat megoldását megnehezíthetik. Pontossági szempontból nem kell ilyen
igényesnek lennünk mivel a korszerű távmérők lényegében két pontossági
osztályba tartoznak. A pontos távmérők rövid távolságon 0.2 mm. pontosságúak,
korszerű 'közönséges' távmérőknél ez az érték 2.0 mm. Céljainkat teljesen
kielégíti az utóbbiak pontossága, sőt pontossági szempontból megfelelnek azok a
régebbi távmérők is melyek hibája 5 mm körüli érték volt.
Ha figyelemmel vagyunk az alappontok térbeli elhelyezkedésére,
úgy két pont magasságkülönbségét is helymeghatározó elemnek tekinthetjük. A
magasságkülönbségek szabatos meghatározására szolgáló műszert szintező
műszernek nevezzük. A szintező műszer elvi vázlatát a 3.15 ábra tartalmazza.
|
3.15 ábra - a
színtezőműszer elvi vázlata
|
Ha ugyanis a szintező libella tengelye
párhuzamos az irányvonallal (a szálkereszt metszéspontján és az objektív
optikai középpontján átmenő egyenessel), úgy a szintező csavar segítségével a
beosztás közepére hozva a szintező libella buborékát az irányvonal vízszintes
lesz azaz érinti a szintfelületet.
|
A szintező műszer olyan optikai
finommechanikai műszer, mely lehetővé teszi valamely pontban a szintfelület
érintősíkjának kitűzését.
|
A műszerrel magasságkülönbséget úgy határozhatunk
meg, ha a 3.16 ábrán látható elrendezés szerint két függőleges helyzetű
osztott lécet helyezünk el a műszertől egyenlő távolságokra lévő pontokon és
a léceken tett leolvasásokat kivonjuk egymásból.
Ha tehát fenállnak azok a feltételek, hogy dP=dQ és az
irányvonal mindkét leolvasás alkalmával vízszíntes, úgy szemlélet alapján is
belátható, hogy
,
|
|
3.16 ábra - a
magasságkülönbség meghatározása színtezőműszerrel
|
és a Q pont magassága a P pont felett a
kifejezésből számítható.
|
Az egy álláspontból irányozható pontok azonban nem lehetnek
egymástól messze mivel a d műszer-léc távolságok nem haladhatják meg
mérnöki szintezés esetén a 100 métert, szabatos szintezés esetén pedig a 40
métert. Mivel a meghatározandó alappontok ennél mindig messzebb vannak
egymástól ezért a bemutatott képlettel meghatározható magasságkülönbség csak
olyan helymeghatározó elemnek tekinthető melyet a különböző
színtezési technológiák a magassági alappont sűrítésre felhasználnak.
A szintező műszerek osztályozását két szempontból végezhetjük,
ezek a pontosság és a működési elv.
Az első osztályozási szempont alapján megkülönböztetünk mérnöki
szintezőket és szabatos szintezőket.
A második szempont szerint a műszerek három alapvető típusát
említhetjük, ezek a libellás szintezők, kompenzátoros
szintezők, és az automata elektronikus szintező.
A libellás színtezőkben az irányvonalat a
színtező libella felhasználásával tesszük vízszíntessé. A különbözô konstrukciók
abban a módban különböznek ahogy a libella középhelyzetét az észlelő
szemlélheti ( tükörből, az okuláris melletti mikroszkópból, a látómezőbe
bevetített ablakból). Napjainkban libellás színtezőket már nem gyártanak, de
mivel általában tartós konstrukciók még jó néhány évig előfordulhatnak a
gyakorlatban.
|
3.17 ábra -
Zeiss Ni2 kompenzátoros szintezőműszer
|
|
|
3.18 ábra -
Leica NA 2002 elektronikus szintezőműszer
|
|
A kompenzátoros szintezők irányvonalát
valamely ingás optikai-mechanikai szerkezet automatikusan vízszintes helyzetbe
hozza (illetve az észlelő számára indifferensen, azonos leolvasást
eredményező módon vetíti a vízszintes fősugarat a vízszintes szálra), ha a
műszer állótengelyét az észlelő közel függőleges helyzetbe hozza.
|
A csoport előnye abból ered, hogy sokkal gyorsabban lehet létrehozni a közelítő
függőleges helyzetet, mint az érzékeny szintező libellát középre hozni.
Az első Na 2000 típus jelű automata elektronikus
szintezőt 1990-ben bocsátotta ki a svajci Wild gyár, a
korszerűsített műszer típus jele Leica Na 2002. A műszer azzal
könnyíti meg az észlelő munkáját, hogy a lécleolvasást automatikusan végzi. Az
észlelő a három talpcsavar segítségével közel függőleges helyzetbe hozza az
állótengelyt majd beirányozza a vonalkóddal ellátott szintező lécet és megnyom
egy gombot. A lécleolvasás 4 másodperc múlva megjelenik a műszer kijelzőjén és
a lécleolvasás és műszer-léc távolság jegyzőkönyvezhető, illetve adatrögzítőben
tárolható. Bár a műszer jelentős lépés a szintezési technológia
automatizáltsági szintjének közelítésében a vízszintes mérési technológiákhoz,
szélesebb elterjedését több körülmény is gátolja.
Elsőnek említhetjük a technológia kiforratlanságát ami abban
nyilvánul meg, hogy nem elég magát a kérdéses leolvasást szabadon irányozni,
hanem mivel a leolvasás automatikus kialakítása az irányvonal alatt és fölött
1-1 fokos látószögnek megfelelő léctartomány kiértékelésével történik, legalább
is elvileg, e tartományban sem lehet takarás. A svéd geodéták
vizsgálatai szerint elég, ha a kérdéses lécfelület 70 százaléka takarás mentes.
Nagyobb takarás esetén azonban 1 mm.-es hiba is lehet a leolvasásban anélkül,
hogy a műszer ezt jelezné. Valószínű, hogy a gyártó e tapasztalatok figyelembe
vételével úgy fogja továbbfejleszteni a műszert, hogy az a túlzott takarás
esetén hibaüzenetet adjon.
A kombinált vízszintes és magassági részletmérés
gazdaságosabban végezhető elektronikus tahiméterekkel mint elektronikus
szintezőkkel, ezért a szintezési
technológiák alkalmazása jelentős mértékben visszaszorult a magassági alappont
meghatározás és alappont sűrítés területére. Ezek
a feladatok különösen a magassági alappont hálózat létrehozása illetve
karbantartása viszont igen kényesek a pontosságra. Ezért az automata
elektronikus szintező felhasználási területe eléggé leszűkült és nem áll
arányban a műszer viszonylag magas árával.
A másik osztályozási szempontot vizsgálva, a szabatos
szintezőknek azokat a szintezőket nevezzük, melyek libellája
(kompenzátora) nagy érzékenységű (beállási középhibája 0.05"-0.1"),
távcső nagyítása 30-50 szeres, speciális leolvasó-berendezése segítségével 0.01
mm élességű leolvasásra alkalmas különleges invár-betétes lécek
alkalmazása esetén. Az általunk vizsgált feladatok általában nem igénylik
szabatos szintezők igénybevételét.
Színtezési feladatainkhoz
a magassági alappont sűrítés területén mérnöki színtezőket célszerű
használnunk. E műszertípust az alacsonyabb libella (kompenzátor) beállási
pontosság (0.3"-0.5"), a kisebb távcső nagyítás (28 -32) és a
közvetlen lécleolvasás jellemzi. Ez utóbbi azt jelenti, hogy a lécen a
centimétereket fekete-fehér kockákkal jelölik és az észlelőnek meg kell
becsülnie, hogy a vízszíntes szál a kockát hanyadrészben metszi.
A lokális magassági referencia rendszer pontjai bár a lokális
vízszintes referencia rendszer pontjaival azonos sűrűséggel kerülnek
meghatározásra egyelőre fizikailag nem esnek egybe az utóbbiakkal. Ugyanakkor a
térinformatikai rendszerek feltöltésekor az esetek többségében szükségünk van a
felmért részletpontok magasságára is. Mivel a felmérésekhez rendszerint a
vízszintes alappont hálózatot is sűríteni kell és a sűrítést mindig a meglévő
alappontokra támaszkodva kell végrehajtani kézenfekvő, hogy a magassági
alappont hálózat sűrítését azoknak a vízszintes alappontoknak a szintezésével
kezdjük, melyeket a felméréshez, illetve az azt megelőző vízszintes alappont
sűrítéshez felhasználunk. Az esetek többségében a további magassági sűrítést,
a felméréshez hasonlóan, az elektronikus tachiméterek segítségével a trigonometriai
magasságmérés módszerével végezzük.
Az alappont színtezés olyan magassági alappont
sűrítési technológiák összefoglaló elnevezése melyek valamelyikének
kiválasztásával adott hibahatárokon belül meg tudjuk határozni két egymástól egy
műszerállásnál nagyobb távolságra fekvő pont magasságkülönbségét.
Az első problémánk tehát a 3.16 ábrán vázolt elrendezés
kiterjesztése arra az esetre amikor a meghatározandó magasságkülönbség
végpontjai egy műszerállásból már nem szintezhetők. Ez a helyzet vagy azért áll
elő mert a két kérdéses pont távolsága (az összelátási viszonyok figyelembe
vételével) nagyobb mint 200 m. mérnöki szintezés illetve 80 m szabatos
szintezés esetén, vagy azért mert a két pont között olyan nagy a
magasságkülönbség, hogy a pontoktól egyenlő távolságra felállított műszer
vízszintes irányvonala az egyik léc alá és/vagy a másik léc fölé
"lő". A megoldást a 3.19 ábra szemlélteti.
Az ábrán t1 -el jelölt
pont az úgy nevezett kötő pont, melyre csak a magasságkülönbség
továbbadása szempontjából van szükségünk, ezért maradandóan nem
állandósítjuk.
|
|
3.19 ábra -
alappontszíntezés
|
Mérnöki szintezéskor a kötőpontokra gömbölyű
fejű öntöttvas idomtestet u.n. szintező sarut helyezünk, melyet
a léchordó segédmunkás a lécre történt második (hátra) észlelés után felemel
és magával visz. Szabatos szintezésnél az egész szintezési szakaszt
kicövekelik, a műszerálláspontokat egyszerű cövekek, a lécpontokat gömbölyű
fejű szöggel ellátott cövekek jelölik.
|
A mérést a P ismert ponton kezdik, melyre
elhelyezik az első szintezőlécet. Kiválasztják az első műszerálláspontot
olymódon, hogy róla a léc irányozható legyen és ne legyen messzebb P-től
mint az adott pontossági osztályra jellemző műszer-léc távolság (100 m
mérnöki szintezés, 40 m. szabatos szintezés esetén), e mellett arra is
figyelemmel kell lenni hogy a műszer léc távolsággal megegyező távolságra a
szintező saruval jelölt t1 kötőpont a lécleolvasás szempontjából
megfelelő magasságban kitűzhető legyen. Az első műszerállásban elvégzik a
szintezés haladási értelmében "hátra" leolvasást a P
ponton felállított lécre, majd az "előre" leolvasást a t1 kötőpontra.
Ezután a műszer és a hátsó léc tovább megy. A műszer az új álláspontra a léc
pedig a Q pontra. Az észlelő elvégzi a "hátra"
leolvasást a t1 kötőpontra és az "előre" leolvasást a Q
pontra. Ha a vonal tovább folytatódna a t1 pontról segédmunkás
továbbvinné a sarut és lécet a következő kötőpontra és ez mindaddig így
folytatódna amíg az állandósított végpontot el nem érik. A Q
végpont P kezdőpontra vonatkozó magasságkülönbsége ezek után az
alábbi kifejezésből számítható:
,
ahol P és Q a
szintezés kezdő és végpontját, n a műszerálláspontok számát, lji pedig a
lécleolvasásokat jelöli.
A szintezést a különböző hibahatások csökkentése érdekében
általában mind oda mind vissza értelemben végrehajtják. Mivel az oda-vissza
értelemben szintezett vonal zárt vonalnak tekinthető (kezdő és végpontja
azonos) az oda és vissza szintezett magasságkülönbségek összege nullát
kellene hogy adjon. A mérési hibák következtében azonban az összeg
rendszerint nem egyenlő nullával. A nullától való eltérést az oda-vissza
szintezés záróhibájának nevezzük. Mérnöki szintezés esetén a
záróhiba megengedett értéke mm. Szabatos szintezés
esetén a megfelelő hibahatárt a mm. kifejezés szolgáltatja. K
a zárt vonal hossza kilométerben.
A térinformatikai rendszerek feltöltésénél a legpontosabb
magassági adatokat a nagyméretarányú mérnöki felmérések digitális variánsai
igénylik. E feladatok előkészítése során általában mérnöki szintezéssel
határozzák meg a vízszintes sűrítéssel létrehozott új alappontok magasságait.
Kisebb pontossági igényű esetekben a magassági alappontról kiinduló
szintezéssel csak néhány új alappont magasságát határozzák meg, a többi új
alappont magasságának meghatározásához a trigonometriai magasságmérés módszerét
veszik igénybe. Ez azzal az előnyel jár, hogy a mérést ugyanazzal a műszerrel -
elektronikus regisztráló tahiméterrel végezhetik mint magát a felmérést. E
mellett még megemlíthetjük, hogy ez a módszer sokkal gyorsabb és kényelmesebb
mint a szintezés. A módszer hátránya a kisebb pontoság, bár megfelelő
technológia esetén 1 - 2 km.-es távolságig elérhető, hogy a hiba ne haladja meg
jelentősen a mérnöki szintezés hibáját.
az ED távolság maradt, mely az
általában ismeretlen földközeli fénytörés (refrakció) hatására
jön létre. Ha feltételezzük, hogy a
refrakció állandó és bevezetjük a
|
|
refrakció együtthatót, ahol R
|
a Föld görbületi sugara, R' pedig a
refrakció görbe sugara, úgy a magasságkülönbségre a következő képletet
kapjuk:
.
|
A módszer lényegét a 3.20 ábrán
szemléltetjük. A Q pont P ponthoz viszonyított
magasságkülönbségét megkapjuk ha az AE távolságból levonjuk az EQ
távolságot. Mivel a h=AB műszermagasság valamint az l=DQ
ferde távolságot valamint a zenitszöget
az elektronikus tachiméterrel mérjük, a
|
metszéket pedig egyszerűen számolhatjuk,
egyetlen problémaként
|
|
Ha méréseink megkezdése előtt és azok befejezése után ismert magasságú
pontról ismert magasságú pontra irányzunk, úgy a magasságkülönbség képletéből
kiszámíthatjuk a mérési időszakra jellemző k értéket és megjavíthatjuk a
mérési sorozatot. Ez a módszer azonban eléggé kényelmetlen, mivel a javításra
csak az irodai feldolgozás folyamatában kerülhet sor, ezért kisebb pontossági
igények esetén gyakran alkalmazzák azt a módszert, hogy a mérés elején
meghatározott k értékét beállítják az elektronikus tachiméteren, mely
ezzel az értékkel számolja a magasságokat mindaddig, míg újabb meghatározás
után új k-t nem állítanak be. Az hogy milyen sűrűn történik az új
értékek beállítása nagyrészt az időjárás függvénye, de még kedvező (borult)
időben sem célszerű 2 óránál tovább ugyanazzal az értékkel dolgozni.
A földi felmérés módszerei ismert koordinátájú alappontokhoz
képest határozzák meg a részletpontok koordinátáit. A meghatározáshoz arra van
szükség, hogy a részletpontok az alappontokról közvetlenül irányozhatók
legyenek. Az állami alappont hálózat pontjai korlátozott sűrűségük miatt
elvileg sem elégíthetik ki ezt az igényt, ezért van szükség vízszintes alappont
sűrítésre. A sűrített pontokat tehát úgy kell megválasztani, hogy róluk minden
részletpont irányozható legyen. Erre a feladatra a legmegfelelőbb módszer a sokszögelés.
A sokszögelés alapelve igen egyszerű,
lényegében az előző részben ismertetett direkt
művelet (első geodéziai főfeladat) többszöri ismétlésével határozza meg az
új alappontok koordinátáit.
|
3.21 ábra -
sokszögvonal vázlata
|
|
A 3.21 ábra egy sokszögvonal elvi vázlatát
ábrázolja. A, O, N, B, az állami alappont hálózat ismert koordinátájú
pontjait jelöli, 1, 2, i, N-1 pedig a sűrítés során meghatározandó új
pontokat. Mérjük meg az új pontok közötti d01, d12, d2i,
diN-1, dN-1N távolságokat és a törésszögeket a
vonal ismert kezdő és végpontján valamint a meghatározandó közbenső pontokon.
Az O és B pontok ismert koordinátáiból kiszámíthatjuk a
O1 oldal
irányszöge . Ha figyelembe vesszük,
hogy , vagy általánosítva , úgy egymás után kiszámíthatjuk a
sokszögoldalak irányszögeit
|
.
|
Ez után az irányszögek és távolságok felhasználásával a kezdőpont
koordinátáiból kiindulva sorra számíthatjuk
a sokszögpontok koordinátáit. A számítás végén azt találjuk, hogy az xN, yN koordinátákra
valamint a irányszögre két-két értékünk is van
az egyik érték a mérés feldolgozásából származik a másik pedig az eredeti
ismert koordinátákból. Ha a
megfelelő értékek különbsége (a koordináta-, illetve szögzáróhiba) nem haladja
meg az adott pontosságú sokszögelésre előírt értéket, úgy a mérésünk jó volt a
záróhibákat pedig felhasználhatjuk a koordináták kiegyenlítéssel történő
kiszámításához.
A sokszögelés első, talán legnagyobb szakértelmet igénylő
munkafázisa a szemlélés. E munkafázisban felkeressük a meglévő
alappontokat és kitűzzük az új pontok helyét. Az ismert alappontok felkeresése
azért fontos, mivel igen gyakran a pontok fizikai sértetlensége nem egyezik az
adattári nyilvántartással. Esetenként 30-50 %-os pontpusztulással is
találkozunk. Ebből következik, hogy sokkal több alappont adatait kell kigyűjtenünk
az adattárban mint ahányat a valóságban föl fogunk használni.
Ha az állami alappontok sűrűsége nagyon alacsony (2 km.-nél
nagyobb távolságra vannak egymástól), rendszerint két fokozatban végezzük a
sokszögelést. Az első fokozatban a sokszögpontok átlagos távolsága 600 m. a
második fokozatban 150 m. Az első fokozat pontjait rendszerint kővel
állandósítjuk, míg a második fokozat pontjait cövekek vagy hilti szögek
jelölik.
A tulajdonképpeni mérést végző felmérő brigád
két műszakiból és két - három segédmunkásból áll. A brigád hatékony működéséhez négykerék meghajtású
terepjáró furgonra van szükség. A mérőfelszerelés
vagy rátét távmérővel ellátott teodolitból, vagy napjainkban egyre inkább,
teljes mérőállomásból áll. Az első lépésben a segédmunkások a gépkocsival
felállítanak 4-5 kényszerközpontosító műszertalppal felszerelt statívot, melyek
központosító hüvelyébe tárcsát (A pont, 1 pont) illetve műszert (O
pont) helyeznek (a 2 és 3 pontokon egyelőre nem tesznek semmit a
hüvelybe). A mérnök az O ponton megméri szöget,
és hagyományos műszer esetén a leolvasásokat bediktálja a jegyzőkönyv-vezető
segédmunkásnak, regisztráló műszer esetén pedig a műszerben tárolja. Közben a
másik műszaki vázlatot készít az álláspontról (új álláspont esetén
szalaggal beméri a különböző tereptárgyakhoz), különböző vonaltipussal
megrajzolja az észleléseket (irány, távolság, irány és távolság). Az álláspont
lemérése után az O ponton lévő hüvelybe prizmás tárcsát helyeznek majd a
gépkocsivezető segédmunkás a gépkocsival átviszi az észlelőt az 1 pontra
utána tovább hajt és prizmás tárcsát helyez a 2 ponton lévő hüvelybe. Az
észlelő megméri a d10, d12 távolságokat a zenitszögeket (a hosszak
redukálásához) és a szöget. A jegyzőkönyvezés és
vázlatkészítés az ismertetett módon történik. A vázolt műveletsort mindaddig
ismétlik míg az N pontot is le nem észlelték.
A számítást önálló sokszögvonal esetén közelítő kiegyenlítést
alkalmazva zsebszámítógép segítségével már a terepen is elvégezhetjük. Ha
azonban regisztrálást alkalmazunk egyszerűbb a számítást a feldolgozó
programmal (pld. GEOPROFI, GEMINI) végeztetni. Sokszöghálózat
esetén a számítást mindenképpen programmal végezzük.
Gyakran előfordul, hogy csak egy-két új pont
meghatározására van szükségünk (pld. a sokszögvonal kezdő,- és végpontját
akarjuk meghatározni első lépésben), ilyenkor eredményesen alkalmazhatjuk az előmetszés,
hátrametszés vagy a háromszögmérés módszerét (3.22
ábra).
Az előmetszés során két ismert
koordinátájú ponton állítjuk fel a szögmérő műszert. Az A állásponton
megmérjük az AP és AB irányokat és különbségükként kiszámoljuk
az szöget. A B állásponton
hasonlóképpen határozzuk meg a szöget. Ezek után
a P pont keresett koordinátái már egyszerűen számíthatók. Először
kiszámoljuk-t
és dBA-t. Ezután a
szinusz-tétel felhasználásával kiszámítjuk
a keresett
|
|
távolságot.
|
Figyelembe véve, hogy
, a keresett koordináták a következő kifejezésekből nyerhetők:
.
A háromszögmérés mindössze annyiban
különbözik az előmetszéstől, hogy az új ponton is felállunk és a háromszög
mindhárom szögét megmérjük. Az elkerülhetetlen mérési hibák következtében a
három szög összege általában eltér 180 foktól, ezt az eltérést ez esetben is
záróhibának nevezzük. A záróhiba harmadával megjavítjuk az
és szögeket és ezután a számítást az
előmetszéssel azonos módon végezzük.
.
|
|
3.22 ábra -
pontkapcsolások
|
A hátrametszés során az
ismeretlen pontot használjuk álláspontnak és három ismert pontra (ezek
általában magas pontok: templomtornyok, gyárkémények stb.) irányzunk. A
mérési eredményként kapott és
szögek valamint az ismert pontok koordinátáinak felhasználásával meglehetősen
bonyolult számítások eredményeképpen jutunk az új pont keresett
koordinátáihoz.
|
Ezért ajánlatos a
hátrametszés számítását geodéziai feldolgozó program segítségével elvégezni.
Arra az esetre, ha ilyen program nem áll rendelkezésre a 3.23 ábra jelöléseinek
felhasználásával bemutatunk egy viszonylag egyszerű, zsebszámológép
felhasználásával megoldható számítást
|
A
feladat megoldásához az A, B, C pontok ismert koordinátáiból kiszámoljuk a irányszögeket (a fordított
irányok irányszögeit pedig egyszerűen úgy kapjuk meg, hogy az eredeti irányok
irányszögeit 180 fokkal megváltoztatjuk) és a dAB, dAC, dCB
távolságokat.
|
Az irányszögek ismeretében kiszámítjuk az
ismert pontokat összekötő irányok által bezárt szögeket: .
Ezek után vezessük be a következő jelöléseket:
A megoldáshoz szükséges szöget ezután az
alábbi kifejezésből nyerjük:
.
Most már csak arra van szükségünk, hogy
kiszámítsuk a
|
|
irányszöget és a
|
|
távolságot.
|
A szög a 3.23
ábra tanulsága szerint egyszerűen számítható, mivel
|
|
Figyeljük
|
meg, hogy ha a szög
kisebb mint 180 fok (a P pont az AB egyenes "alatt" van),
értéke negatív.
A végeredményt, a P pont keresett
koordinátáit a direkt feladat
képleteibe való behelyettesítés után az alábbi kifejezésekből számítjuk:
Részletmérési módszerek
A tömeges helyzeti adatgyűjtést a különböző
részletmérési módszerek realizálják. E módszereket többféle szempontból is
csoportosíthatjuk. Ha az osztályozás alapja a fölmérés végterméke, úgy kataszteri
felmérésről, mérnöki felmérésről és topográfiai felmérésről
beszélünk.
A tiszta kataszteri felmérés az ingatlanok
jogi határait hivatott rögzíteni. Alapkoncepciója abból indul ki, hogy a
telkek folyamatosan borítják a föld felszínét. Ebben a felfogásban a
felmérés tárgyai egymással határos zárt poligonok. Az elemi területekből
nagyobb összefoglaló objektumok (tömbök, belterület, külterület, község, megye
stb.) képezhetők. A tiszta kataszteri felmérés digitális reprezentációja nem
igényel bonyolult rétegbeosztást sem, a legfőbb rétegképző elvet a telkek
földhasznosítási jellege szolgáltatja. Feltehetőleg abból a gyakorlati
tapasztalatból kiindulva, hogy a kizárólag jogi határokat tartalmazó térképek
szinte semmire sem használhatók a legtöbb országban még ha fel is tüntetik a
jogi határokat a kataszteri térképek tartalmát valós objektumokkal is bővítik.
Nagy Britanniában és részben a kiterjedt volt angol gyarmatbirodalomban tilos a
jogi elméleti határok rögzítése és a térkép csak az általános határokat tartalmazza
(lsd. 1.3.2 ), amennyiben azok tereptárgyak (kerítések, sövények), vagy csak
olyan valódi tereptárgyakat tartalmaz, melyektől számított méretek a
földnyilvántartási vázlaton a telek határait meghatározzák. Magyarországon a
tereptárgyak és jogi határok együttes ábrázolását az Egységes Országos
Térképrendszer földmérési alaptérkép alrendszere hivatott megvalósítani.
A kataszteri térképek méretaránya függ a
telkek átlagos nagyságától, és a kérdéses ország hagyományaitól. Hazánkban
városokban 1:1000 (kivételesen 1:500), falvakban 1:2000, külterületen 1:4000. A
kataszteri térképek általában nem tartalmaznak magasságokat. Ez alól a szabály
alól kivételt képeznek a hazai 1:4000-es földmérési alaptérképek,
melyekre átmásolják az 1:10 000-es topográfiai térképek domborzatát.
A mérnöki felmérések a tervezés céljaira
készülnek. Az a feladatuk, hogy felhasználásukkal a műtárgyak a legjobban
illeszkedjenek a terephez. Ebből következik, hogy a mérnöki felmérés során nem fordítanak figyelmet az elméleti
vonalakra, hanem csak azt mérik föl ami ténylegesen a terepen található. A magassági viszonyok rögzítése különösen fontos a tervezés
szempontjából. A mérnöki felmérések méretaránya a műtárgy méreteitől és
jellegétől függően 1:500 és 1:2000 között változik. A térinformatika
szempontjából különösen nagy jelentősége van a megvalósulási
felméréseknek. Törvényi előírás, hogy amikor egy földfeletti műtárgy
elkészül körvonalairól 1 m.-es talajszínt feletti magasságban, az objektum
jellegének megfelelő méretarányban, felmérést kell készíteni. Fontos szabály,
hogy a földalatti objektumok mindenek előtt a különböző közmű vezetékek
felmérését pedig még betemetésük előtt el kell végezni. A fentiekből
következik, hogy a megvalósulási felmérések tárgya mind pont-, mind vonal-,
mind terület-típusú objektum lehet.
A topográfiai felmérések eredményei a
méretaránytól függően vagy geodéziai térképek (1:500 - 1:1000) vagy topográfiai
térképek (1:5000 - 1:100 000). Mindkét térkép típus a földfelszín mesterséges
és természetes objektumait ábrázolja azzal a különbséggel, hogy míg a geodéziai
térképeken minden síkrajzi objektum a térkép méretarányában kerül ábrázolásra,
addig a topográfiai
térképek bizonyos kis alapterületű objektumokat méretarányukon felüli
egyezményes jelekkel ábrázolnak, és az áttekinthetőség érdekében ha két jel
valódi helye olyan közel van egymáshoz, hogy takarnák egymást a kevésbé fontos
jelet eltoltan ábrázolják.
A magasságokat a hagyományos analóg térképek általában szintvonalak
segítségével ábrázolják a digitális állományok a magassági információt Digitális Magasságmodell
formájában tárolják.
Míg a geodéziai térkép jellegű topográfiai felmérések
lényegében azonosak a nagyméretarányú mérnöki felmérésekkel és tervezési
felhasználásra készülnek addig a topográfiai térképek felhasználása sokkal
változatosabb: kiterjed a honvédelem, technika, igazgatás, tudomány és kultúra
számtalan területére. Egész Európára kész a legalább 1:25000 méretarányú
rendszeresen felújított térképmű, hazánkban közel állunk az 1:10000-es korszerű
térképmű elkészüléséhez.
A térinformatika számára a térképi méretarányok
átlényegülnek felbontássá illetve helyzeti pontossággá. Ha pld. tudjuk,
hogy a felmérés felbontása 1 m., akkor térinformatikai műveleteink
megjelenítését nem célszerű 1:10000 -nél nagyobb méretarányban végrehajtani. Másfelől,
ha a digitális állományt az 1:10000 -es topográfiai térkép szkenneléséből
állítottuk elő, úgy térinformatikai műveleteink eredményeit indokolatlan
1:25000 -nél nagyobb méretarányban megjelenítenünk.
Míg a kataszteri, geodéziai térképeket, mérnöki
nagyméretarányú felméréseket általában földi módszerekkel készítjük, addig a
topográfiai térképeket méretaránytól függően a légi fotogrammetria vagy az ürtávérzékelés
szolgáltatja. A topográfiai térképek részleges felújítására eredményesen
használhatók az ürhelymeghatározó (GPS) technikák.
Visszatérve a földi módszerekre ezek osztályozását
további szempontok szerint is elvégezhetjük. A térinformatika szempontjából
talán a legfontosabb szempont, hogy miként történik a mérési eredmények
rögzítése: kézi úton jegyzőkönyvben vagy automatikusan adattárolóban.
Másik osztályozási szempont az lehet hogy milyen helymeghatározó elemeket
szolgáltat a mérés. Végül fontos lehet gyakorlati szempontból, ha a módszereket
az igényelt felszerelés szempontjából osztályozzuk. Az alábbiakban ismertetendő
módszereknél igyekszünk figyelemmel lenni valamennyi szempontra, ezért
esetenként a figyelmetlen olvasónak úgy tűnhet hogy ugyanarról a módszerről
kétszer is szólunk.
Tárgyalásunk célja a térinformatikai rendszerek
adatfeltöltésének vizsgálata ezért csak azokra a módszerekre leszünk
figyelemmel melyek alkalmasak tömeges adatnyerésre.
Derékszögű
koordinátamérés
Ezt a módszert használták az esetek döntő
többségében a múlt század második felében megindult kataszteri felmérésekben. A
módszer előnye, hogy rendkívül egyszerű és olcsó felszerelést igényel, hátránya
a nagy élőmunka szükséglet valamint az hogy a mérési eredmények regisztrálása
hatékonyan nem automatizálható. Azt sem szabad figyelmen kívül hagynunk, hogy a
módszer csak kifejezetten sík terepen használható, mivel ferde terepen a
szögprizmában nem látható egyszerre a vonal két végét jelző kitűzőrúd s így a
talppontkeresés nem oldható meg.
A mérőbrigád optimális összetétele: két műszaki és hat
segédmunkás. A felszerelés egy 50 m.-es mezei szalagból, két kézi szalagból
(20-50 méteres), hat kitűzőrúdból egy készlet jelzőszögből és egy kettős
szögprizmából áll.
A módszer lényegét a 3.24 ábra segítségével tekinthetjük át:
Első lépésként a műszakiak bejárják a
terepet, kijelölik az objektumok bemérendő pontjait, erre elsősorban
telekfelmérésnél van nagy szükség, amikor a telek határok töréspontjait
gyakran bonyolult eljárás keretében kell a helyszínen azonosítani, felkeresik
az alappontokat és megvizsgálják, hogy nincs e szükség további alappontsűrítésre
a felméréshez.
|
|
3.24 ábra -
derékszögű koordináta mérés mérési jegyzete
|
|
Szükség esetén elvégzik az alappont sűrítést, majd elkészítik
a mérési jegyzet alapjául szolgáló rajzot, mely tartalmazza az
alappontokat valamint a felmérendő objektumokat. Mivel az objektumokat mindig
töréspontjaikkal mérjük fel lényeges, hogy minden töréspont rajta legyen a
rajzon és hogy az alappontokat összekötő egyenesekről a majdani mérési
vonalakról minden részletpontra a mérési vonalra merőlegesen rálátás legyen. A
rajzot olyan méretarányban kell készíteni, hogy a mérési eredmények
(távolságok) beírására kellő hely maradjon.
A mérés azzal kezdődik, hogy a segédmunkások kifeszítik a
mezei szalagot az első alapponttól kezdődően az első és második alappont által
meghatározott mérési vonalba. A szalag végeit jelzőszögekkel rögzítik, a mérési
vonal végpontjaira pedig kitűzőrudakat helyeznek el. Egy - egy segédmunkás a
vonal jobb illetve bal oldalán felkeresi a bemérendő pontokat. Az egyik műszaki
a szögprizmával sorra megkeresi a felmérendő részletpontok talppontjait a
mérési vonalon és leolvassa az abszcissza értékeket a mezei szalagon. Minden
abszcisszához tartozik egy ordináta érték, melyet két-két segédmunkás mér kézi
szalaggal az alapvonal jobb és bal oldalán. A jegyzetvezető technikus
koordinálja a segédmunkásokat és beírja a leolvasott abszcissza és ordináta
értékeket a mérési jegyzetbe. A jegyzet készítés formai szabályai megfigyelhetők
a 3.24 ábrán. A töréspontok bemérése után - ellenőrzésként - bizonyos
részletpontokat (pld. az épület oldalait) össze is mérnek.
A hagyományos feldolgozás során még a terepi irodában
mérethelyesen felrakják az alappontokra támaszkodva a derékszögű méretek
segítségével az objektumokat, ezt a munkarészt hívják mérési vázlatnak.
Számítógépes feldolgozás esetén a GIS szoftverek COGO moduljai
segítségével valósítják meg a pontok bevitelét és koordinátaszámítását. Az
objektumok létrehozását a mérési jegyzetre támaszkodva az EDIT
modulokban végzik. A mérési jegyzetre azért van szükség a szerkesztésnél is
mivel ez tartalmazza az összekötési információt. Gyakran végzik a térképezést a
közismert rajzi szoftverben az AUTOCAD-ban ilyenkor célszerű a bevitelt
és szerkesztést külön e célra készült AUTOLISP program segítségével
vezérelni.
Poláris
koordinátamérés
A módszert a következő pontban szereplő
tachimetriától csak a hagyományokon alapuló kataszteri szemlélet különbözteti
meg. Arról van ugyanis szó, hogy amint azt a 3.25 ábrán is szemléltetjük, lehetőségünk
van az objektumot határoló töréspontokat poláris rendezőikkel is meghatározni.
Elvileg tehát ha felállunk az alappontokon egy teodolittal és megmérjük a
pontokra menő irányok szögét az alapvonallal úgy megkapjuk a pontok helyzetét a
relatív rendszerben meghatározó szögeket, ha pedig egy szalaggal megmérjük a
pontok alapponttól mért távolságait is, úgy mindkét poláris rendező
rendelkezésünkre áll.
|
3.25 ábra -
mérési jegyzet poláris méréshez
|
|
A valóságban azonban ezt a módszert ebben a
formájában tömegesen szinte sohasem használták, mivel a teodolit a
szögprizmához képest mindig igen drága eszköz volt, ugyanakkor a szalaggal
történő távolságmérés gazdaságosan csak rövid távolságra végezhető. Így nem lehet kihasználni a teodolitoknak
azt az előnyét hogy ellentétben a szögprizmákkal nagy távolságra is pontos
szögértékeket szolgáltatnak (pontosabban, a szögprizmák a talppontkeresésnél
csak jelentős hibával tűzik ki a merőlegest s ez nagyobb távolságon már
jelentős lineáris eltérést ad, míg a teodolitok szögmérési hibája olyan
alacsony, hogy jelentős távolságon sem eredményez jelentős lineáris
eltérést).
|
A módszer azonban nagyon hatékony lehet ha a távolságokat
elektronikus távmérőkkel mérjük, vagy még jobb ha műszerként teljes mérőállomást
(total station-t) használunk. Igen ám, de ha így mérünk, úgy a magassági
szögeket is mérnünk kell a távolságok vízszintes redukciójához. Ez pedig azt
jelenti, hogy a magasságkülönbségek meghatározását is elvégezhetjük
gyakorlatilag ugyanazokkal a mérési eredményekkel amelyekre a vízszintes értelmű
meghatározáshoz szükségünk volt, mindössze az álláspont műszermagasságát és az irányzott
pont jelmagasságát kell még pótlólagosan feljegyeznünk. Ezért ezt a módszert a
tisztán vízszintes meghatározást biztosító poláris méréstől megkülönböztetendő
tachimetriának hívják.
Mi nem tartjuk indokoltnak ugyanazon módszer különféle névvel
illetését attól függően, hogy mérési eredményei közül mit hasznosít a
feldolgozásban ezért a továbbiakban az általános módszer, a korszerű
tachimetria, kissé részletesebb ismertetésére térünk át.
Elektronikus
regisztráló tahimetria
A feladatot napjainkban már szinte kizárólag
teljes mérőállomás segítségével oldjuk meg. A korszerű mérőállomások 500-2500
méteres körön belül alkalmasak a felmérésre. A műszerek mind a mérési
eredményeket mind a mért pontok jellegkódjait belső memória kártyán, ritkábban
külső adatgyűjtőben tárolják.
A mérés előkészítése során első feladatunk a mérendő
objektumok jellegkódjainak kidolgozása. A jellegkódnak alkalmasnak kell
lennie arra, hogy besorolja az objektumot valamely fedvénybe, leírja az objektum
típusát, megadja a típuson belüli helyét és utaljon az objektum osztályára.
Például egy ásott kút esetében alkalmazhatjuk a következő kódot: vkut1oe, ahol
v a fedvény (vízrajz) mutatója, kut az objektumtípus neve, 1 pld. azt jelöli,
hogy a szóbanforgó kút ásott és 15-20 m. mély, oe pedig arra utal, hogy a kút
önálló pontobjektum. A további feldolgozás szempontjából külön figyelmet
érdemelnek azok a pontok, melyeket mind síkrajzi mind magassági értelemben
figyelembe kell venni. Ezeknél a pontoknál kettős objektumkódot kell
alkalmaznunk, mely lehetővé teszi, hogy a feldolgozó program most már a
megfelelő kóddal mind a síkrajzi, mind a magassági állományba bemásolja e
pontokat. A kialakított kódtáblázatot célszerű olyan formátumban kinyomtatni,
hogy a terepen kényelmesen lehessen használni. Az előkészítés folyamán a
kódokat bevisszük a műszer "verem" memóriájába ahonnan az észlelések
rögzítésekor elő lehet hívni (és nem kell a terepen hosszadalmasan bebillentyűzni).
Az előkészítés másik terméke a terep bejárása során
készített mérési jegyzet - alap és ha magassági felmérést is végzünk az idomváz.
E rajzi termékeket célszerű régi térképek vagy légifényképek megfelelő
méretarányra hozott (nagyított vagy kicsinyített) másolatain elkészíteni. A
mérési jegyzet - alapon feltüntetjük az objektumok felmérendő töréspontjait és
az objektum kódokat olyan méretarányban, hogy a pontok mellé sorszámaik
kényelmesen elférjenek. Ha régi térképeket vagy fényképeket használunk különös
figyelmet kell fordítanunk a megszűnt objektumok törlésére és az új objektumok
pótlására. Az idomvázon a domborzat törésvonalait tüntetjük fel a
gerincvonalakat, völgyvonalakat, lejtőátmeneti vonalakat, ezen kívül a jellemző
helyeken feltüntetjük a terepen haladó vízszinteseket és a rájuk merőleges
esésvonal irányokat.
Az előkészületek során megvizsgáljuk az alappont ellátottságot
és szükség esetén az ismert módszerekkel új alappontokat hozunk létre. Bár
elvileg meg van a lehetőség a felmérés és alappont sűrítés időbeli
összekapcsolására, a gyakorlati tapasztalatok azt látszanak alátámasztani, hogy
megnyugtatóbb a két mérési fázist időben különválasztani és csak akkor
elkezdeni a részletes felmérést amikor az alappontok koordinátái már ismertek.
A mérőbrigád két műszakiból és két három segédmunkásból
áll. A segédmunkások botra szerelt prizmákkal, rádió adó-vevőkkel és kisebb
méretarányú felmérés esetén (1:4000 és kisebb) járművel (bicikli, motorbicikli,
terepjáró) vannak felszerelve. Az egyik technikus kezeli a műszert, a másik
vezeti a rajzokat és irányítja a segédmunkásokat.
A műszer kezelője a pontra állás után megméri a műszermagasságot,
a hőmérsékletet és légnyomást, inicializálja a vízszintes és magassági köröket
és elvégzi az alapbeállítást. Ezután regisztrálja az álláspont adatait és megkezdi
a mérést. Mivel feltételezésünk szerint az alappontok koordinátái a felmérés
megkezdése előtt már ismertek célszerű azokat még az előkészítés stádiumában
bevinni az adattárolóba. Az első mérés a vízszintes kör tájékozását
eredményezi. Ha a koordináták be vannak táplálva a kezelő a megfelelő billentyűk
lenyomásával és a pontszámok bebillentyűzésével behívja az álláspont
koordinátáját majd a tájékozó alappont koordinátáját (BS), beirányozza a
tájékozó ponton elhelyezett jelet és a tájékozási függvény gombjának a
lenyomásával tájékozza a vízszintes kört. Mivel a tájékozási művelet
végrehajtása független a rögzítéstől célszerű a tájékozó pontot ismét
megirányozni és a leolvasást rögzíteni.
Ezután kerül sor a részletes felmérésre. A vázlatvezető
rádión elküldi a prizmásokat a soron következő pontokra, ahonnan megérkezésük
után jelentkeznek, bemondják, hogy hol vannak és bediktálják a prizma
magasságot. A műszerkezelő beirányozza a prizmát megkérdezi a vázlatvezetőtől a
jelmagasságot és pontkódot, egyezteti a pont sorszámát és elvégzi a
regisztrálást. Célszerű azt a regisztrálási maszkot választani mely az eredeti
mérési eredményeket regisztrálja. A vázlatvezető beírja a mérési jegyzetbe vagy
az idomvázba a műszerkezelővel egyeztetett pontszámot (ha a síkrajz szegényes
lehetséges egyesített mérési jegyzet és idomvázlat vezetése is). A vázolt
feladatokat valamennyi álláspontnak kijelölt alapponton megismétlik. Különös
figyelmet kell fordítani arra, hogy ne felejtsük el minden állásponton
regisztrálni az állásponti adatokat.
Az irodai feldolgozás során első lépésként a regisztrált
adatokat kell bevinnünk a számítógépbe. Memória kártyára történő belső
rögzítésnél ez kétféle képen is történhet: kártyaolvasó segítségével vagy a műszerbe
csatlakozó kábelen keresztül. A külső adatrögzítőt ugyancsak a kábellel
csatlakoztatjuk a számítógép soros portjára.
Magát az átvitelt vagy valamelyik geodéziai feldolgozó program
megfelelő modulja kezdeményezi (pld. GEOPROFI) vagy a műszer
szállítójától kapott programot kell előbb installálnunk a számítógépünkön és
annak futtatásával érjük el az átvitelt. A geodéziai programok jelentősége
abban van, hogy segítségükkel ki tudjuk számolni a pontok koordinátáit.
Ahhoz, hogy a felmérés eredményeiből digitális síkrajzi
térképet állítsunk elő valamely rajzoló szoftvert kell igénybe vennünk.
Számtalan ilyen szoftverrel találkozunk a piacon, de nemzetközi szempontból
nézve a legelterjedtebb általános rajzoló szoftver az AUTOCAD illetve a
digitális térképezéshez készített speciális rajzoló szoftver a MicroStation.
A két szoftver között a térképkészítés szempontjából az a leglényegesebb
különbség, hogy a térképi vonalak, szimbólumok, felirat és keretkialakítás az AUTOCAD-ben
bonyolultabb programozási munkát igényel mint a MicroStation-ban. Az
AUTOCAD programozási nyelve az Autolisp, míg a MicroStation az
úgynevezett UCML (User CoMmand Language)(Felhasználói PaRancs Nyelv)-ben
programozható. Hazánkban különösen kataszteri térképezésre előszeretettel
használják az ITR térképszerkesztő programot is.
A geodéziai feldolgozó program segítségével
kiszámítottuk a pontok koordinátáit és a kódok felhasználásával
különválasztottuk a tisztán magassági pontokat a síkrajzi pontoktól. Ha egy
részletpont mind magassági mind síkrajzi értelemben felhasználásra kerül, úgy
azt mind a két pontlistába be kell másolni, de a síkrajzi listából magasságra
utaló kódját, a magassági listából pedig síkrajzi kódját el kell hagyni.
A magassági adatokból némelyik geodéziai feldolgozó
program (pld. a GEMINY) digitális magasságmodellt illetve szintvonalas
térképet generál. Szerényebb képességű geodéziai program esetén a magassági
pontfájlt valamely DEM vagy TIN modullal rendelkező GIS
szoftverrel (pld. ArcInfo) esetleg a földtudományok terén igen elterjedt SURFER
nevű szintvonal rajzoló programmal dolgoztatjuk fel.
A síkrajzi adatokat rendszerint a rajzoló programokban
editáljuk. Ehhez mindenek előtt arra van szükség, hogy az ASCII fájlokat
bevigyük a rendszerbe mégpedig olymódon, hogy a kódoknak megfelelően a pontok
különböző rétegekre kerüljenek, a pontszámok (külön rétegen) a pontok mellé
kerüljenek, a pontokat pedig jellegüknek megfelelő szimbólumok jelöljék. Ha a
végterméken a pont jellege nem igényel külön szimbólumot akkor a szerkesztést
segítendő olyan körökkel jelöljük, melyek egy külön rétegen helyezkednek el s így
a szerkesztés befejezése után törölhetők.
A szerkesztést a mérési jegyzet segítségével hajtjuk
végre, a lehetőség szerint maximálisan kihasználva az adott rajzi rendszerben
rejlő topológiát. Azaz ha például az objektumunk zárt sokszög úgy az AUTOCAD
szoftver használata esetén a 'pline' paranccsal végezzük az összekötést mivel
így a későbbi formátum transzformációt sok buktatótól kímélhetjük meg.
Az elkészült térképet rajzológépen rajzoljuk ki. Ha nem célunk
a papír térkép előállítása, hanem kizárólag a GIS rendszer
adatfeltöltése, úgy végleges szimbólumokat, feliratokat a rajzoló rendszerben
nem alkalmazunk, hanem csak az összekötéseket végezzük el és az állományt DXF
formátumba transzformálva bevisszük a GIS-be.
Színtezést
alkalmazó módszerek
Az egyetlen többé-kevésbé teljes, főként szintező
műszerrel végrehajtott részletfelmérési eljárás a négyzethálós terület szintezés.
A módszer lényegét a 3.26 ábra segítségével mutatjuk be.
A felmérendő területet 200x200 m.-es nagy
négyzetekre osztjuk távmérő és teodolit segítségével. A nagy négyzetek
sarokpontjait 50-60 cm.-es keményfa cövekekkel jelöljük. Valamely alappont sűrítési
eljárással meghatározzuk két sarokpont koordinátáit, majd alappont szintezéssel
beszintezzük az egyik alappontot.
Ezután alappont szintezést hajtunk végre a sarokpontok által alkotott zárt
poligonban. A lécleolvasásokat feljegyezzük a hálózat vázlatrajzára. A
részletmérés megkezdése előtt a soron lévő nagy négyzet egyik oldalán
kimérjük a kis négyzetek megkívánt oldalhosszát (az ábrán 20 m.) és kitűzőrudakkal
megjelöljük. Egy másik sor kitüzőrudat is elhelyezünk az előzőekkel
párhuzamosan a nagy négyzet határaitól 5-10 m.-re. A műveleteket
megismételjük a nagy négyzet egyik az előzőre merőleges oldalán.
Az előkészületek után tizenegy segédmunkás szintezőléccel beáll az első kis
négyzetsor sarokpontjaira illetve a nagy négyzet két sarokpontjára. A beállás
a két-két kitűzőrúd segítségével a kis négyzet sarokpontok fizikai jelölése
nélkül is megvalósítható. A szintező műszert a nagy négyzet közepén állítják
fel, és minden lécen leolvasnak.
|
|
3.26 ábra -
négyzethálós szintezés mérési elrendezése
|
|
Ezután a lécesek előre mennek a kis négyzetek következő
oldaláig és a folyamat mindaddig ismétlődik míg valamennyi nagy négyzet összes
kis négyzete sorra nem kerül.
Hagyományos feldolgozás esetén a lécleolvasásokat a
négyzetháló rajzán rögzítik, automatikus feldolgozás esetén terepi adatrögzítő
használata a célravezető. Ebben az esetben a lécleolvasás mellett rögzíteni
kell a nagy négyzet sorszámát és a kis négyzetek sor és oszlop indexét is. A
módszert nagy magassági pontossága miatt elsősorban öntözési-lecsapolási feladatok
tervezési térképeinek előállításához használják. A módszer szélesebb
elterjedését nagymértékben akadályozza, hogy gazdaságtalanabb a tahimetriánál,
kevéssé alkalmas az automatizált adatrögzítésre és feldolgozásra és nem
alkalmas a síkrajz szabatos rögzítésére.
A hagyományos mérnöki tervezésben általánosan használt hossz-keresztszelvény
szintezésnek nincs jelentősége a térinformatikai rendszerek helyzeti
adatokkal való feltöltésében.
Megjegyzéseit
E-mail-en várja a szerző: Dr Sárközy Ferenc
Az oldal a szerző engedélyével, a GIS Figyelő által formailag módosított változat.
|
|