ترازیابی شعاعی چیست؟ | مراحل اجرا و پر کردن گزارش کار — به زبان ساده

ترازیابی شعاعی یا ترازیابی نقاط پراکنده یکی از روش‌های ترازیابی مستقیم (هندسی) است که برای رسم پروفیل طولی مسیر جاده، راه‌آهن، کانال و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این نوشتار، به معرفی گزارش کار ترازیابی شعاعی و نحوه پر کردن آن می‌پردازیم.

ترازیابی چیست؟

«ترازیابی» (Levelling)، یکی از عملیات‌های پرکاربرد در نقشه‌برداری است که به منظور تعیین ارتفاع ژئودتیک نقاط یا به عبارت دیگر، اندازه‌گیری اختلاف ارتفاع نقاط مجهول نسبت به یک نقطه معلوم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فیلم مجموعه آموزش نقشه برداری و فتوگرامتری – مقدماتی تا پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

این عملیات توسط تجهیزاتی نظیر ترازیاب، شاخص و سه‌پایه اجرا می‌شود. ترازیابی در بسیاری از پروژه‌های عمرانی، معدنی و زمین‌شناسی کاربرد دارد.

کاربرد ترازیابی چیست؟

ترازیابی در تمام مراحل تکمیل پروژه‌های عمرانی از نقشه‌برداری اولیه تا پیاده‌سازی نهایی (پیکتاژ) قسمت‌های مختلف سازه کاربرد دارد. این عملیات در ساخت ساختمان، راه، راه آهن، پل، سد، کانال، تونل، فرودگاه و دیگر پروژه‌های عمرانی و معدنی مور استفاده قرار می‌گیرد. مهم‌ترین کاربردهای ترازیابی عبارت هستند از:

• کنترل عملیات خاکی، پایش گودبرداری و اجرای سازه نگهبان
• تخمین و برنامه‌ریزی عملیات‌های مختلف
• پیاده‌سازی کف پروژه به منظور شروع ساخت، پیاده‌سازی و تعیین تراز ارتفاعی فونداسیون و صفحه ستون‌ها (برای پروژه‌های ساختمانی)
• رسم نقشه توپوگرافی به منظور تعیین بهترین مسیر یا محل اجرای پروژه
• کنترل ارتفاعی قسمت‌های مختلف ساختمان یا سازه‌های دیگر

روش های ترازیابی کدام هستند؟

روش‌های مختلفی برای ترازیابی نقاط وجود دارند. از پرکاربردترین روش‌های ترازیابی می‌توان به ترازیابی مستقیم (هندسی)، غیر مستقیم (مثلثاتی)، بارومتریک (فشارسنجی) و GPS اشاره کرد. از بین این موارد، روش هندسی یا مستقیم از رواج بیشتری برخوردار است.

ترازیابی هندسی چیست؟

ترازیابی مستقیم یا هندسی، یکی از متداول‌ترین روش‌های ترازیابی است. در این روش، اختلاف ارتفاع بین دو نقطه به صورت مستقیم و با قرائت ارتفاع‌ها آن‌ها نسبت به یک تراز افقی اندازه‌گیری می‌شود. ترازیابی هندسی روش‌های مختلفی دارد که از پرکاربردترین آن‌ها می‌توان به ترازیابی تدریجی و شعاعی اشاره کرد. در صورتی که فاصله بین دو نقطه بر روی زمین زیاد باشد یا به دلایل دیگری نظیر وجود موانع، ترازیابی از روی یک ایستگاه ثابت امکان پذیر نباشد، ترازیابی تدریجی مورد استفاده قرار می‌گیرد (تصویر زیر).

ترازیابی شعاعی چیست؟

ترازیابی نقاط پراکنده یا ترازیابی شعاعی، یکی از روش‌های مستقیم ترازیابی در نقشه‌برداری است. این روش، با قرار دادن تجهیزات ترازیابی (دوربین و سه پایه) بر روی یک نقطه ثابت با مختصات مشخص (بنچمارک) و قرائت ارتفاع نسبی چندین نقطه انجام می‌شود.

فیلم آموزش مبانی نقشه برداری عمومی General Surveying در فرادرس

کلیک کنید

کاربرد اصلی ترازیابی شعاعی، اندازه‌گیری اختلاف ارتفاع نقاط نزدیک به هم است. این نوع ترازیابی، اغلب در نقشه‌برداری مسیر (جاده، خط لوله، کانال و غیره) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تفاوت بین ترازیابی تدیجی و ترازیابی شعاعی چیست؟

هنگام مقایسه نمای جانبی ترازیابی تدریجی و شعاعی، ممکن است در ابتدا تفاوت چندانی بین این دو روش قائل نشوید. با دقت بیشتر متوجه خواهید شد که در هر ایستگاه ترازیابی شعاعی، خط قراول‌روی از چندین شاخص عبور کرده است. به عبارت دیگر، در هر ایستگاه، ارتفاع نسبی چندین نقطه، بدون تغییر دادن محل دوربین برداشت شده است.

این نکته، در دید از بالای ترازیابی شعاعی به خوبی قابل درک است. در ترازیابی شعاعی، برخلاف ترازیابی تدریجی، نیازی به جابجایی مکرر دوربین بین قرائت عقب و جلو نیست. به همین دلیل در این روش، قرائت‌های دیگری با عنوان قرائت وسط یا میانی برداشت می‌شوند. البته در ترازیابی شعاعی با توجه به طول ترازیابی، احتمال قرار دادن دستگاه بر روی چندین ایستگاه و ترازیابی چندین دهانه مختلف وجود دارد. تعداد دهانه‌ها در این حالت برابر با تعداد ایستگاه‌ها خواهد بود.

کاربرد ترازیابی شعاعی چیست؟

ترازیابی شعاعی کاربرد گسترده‌ای در نقشه‌برداری راه، راه‌آهن، کانال و خطوط انتقال فاضلاب دارد. در این پروژه‌ها، رسم پروفیل طولی مسیر الزامی است. به همین دلیل، باید اختلاف ارتفاع نقاط مختلف را در فواصل مشخص برداشت و پروفیل طولی مسیر را رسم کرد. ترازیابی شعاعی یا «ترازیابی مقطعی» (Profile Levelling)، بهترین گزینه برای این کار است.

در ترازیابی شعاعی، نقطه مرجع توسط خطوط قراول‌روی به تمام بلندی‌های اطراف محدوده وصل می‌شوند. به این ترتیب، چند مثلث مانند تصویر بالا به وجود می‌آید. این مثلث‌ها برای تعیین فواصل افقی به کار می‌روند.

تجهیزات مورد استفاده در ترازیابی شعاعی چه هستند؟

تجهیزات مورد استفاده در ترازیابی شعاعی نیز مانند دیگر روش‌های ترازیابی هستند. از تجهیزات مورد نیاز برای اجرای این ترازیابی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دستگاه ترازیاب: انواع دوربین‌های نقشه‌برداری ساده تا پیشرفته یا ترازیاب‌های دستی
• سه پایه: برای نصب دوربین و تراز کردن محل قرارگیری آن
• شاخص: میله مدرج برای قرائت ارتفاع
• تجهیزات اندازه‌گیری فاصله: متر، زنجیر مساحی یا لیزر تخمین فاصله
• دفتر یادداشت: ثبت قرائت‌ها

ترازیابی شعاعی چگونه انجام می‌شود؟

ترازیابی شعاعی طی چندین مرحله شامل انتخاب یک نقطه با مختصات مشخص (بنچمارک) به عنوان ایستگاه اول، یادداشت قرائت عقب، قرائت‌های میانی و قرائت جلو انجام می‌گیرد. در صورت نیاز به ادامه برداشت، ایستگاه جدید انتخاب و فرآیند قبلی تکرار می‌شود.

فیلم آموزش هندسه دیفرانسیل برای عمران و نقشه برداری در فرادرس

کلیک کنید

انتخاب نقطه مرجع مناسب برای ترازیابی شعاعی

انتخاب نقطه مرجع (ایستگاه برداشت) برای ترازیابی شعاعی کار دشواری نیست. این نقطه باید امکان قراول‌روی مستقیم (افقی) به نقاط مورد نظر (عقب، میانی و جلو) را فراهم کند. در واقع، ایستگاه باید به گونه‌ای باشد که بتوان بیش از دو قرائت را از آن محل انجام داد. در ترازیابی شعاعی، ایستگاه می‌تواند در داخل یا خارج از محدوده نقاط مورد نظر قرار داشته باشد.

• ایستگاه داخلی یا ایستگاه مرکزی: در این حالت، باید تمام مثلث‌های به وجود آمده را اندازه‌گیری کنید.
• ایستگاه خارجی یا ایستگاه جانبی: در این حالت، یکی از قله‌ها به عنوان نقطه 0 در نظر گرفته می‌شود. به این ترتیب، تعداد مثلث‌ها برابر با تعداد اضلاح محدوده منهای دو خواهد بود.

قرائت در ترازیابی شعاعی

در ترازیابی شعاعی، اولین و آخرین نقطه برداشت شده از یک ایستگاه به عنوان قرائت‌های عقب (BS) و جلو (FS) در نظر گرفته می‌شوند. تمام قرائت‌های بین این دو، قرائت‌های وسط هستند. به این ترتیب، دوربین بر روی ایستگاه اول (با مختصات معلوم) قرار می‌گیرد. نقشه بردار، دوربین را تراز می‌کند و به سمت نقطه اول نشانه می‌رود. یکی از کارکنان، شاخص را به صورت عمود بر روی نقطه اول نگه می‌دارد. نقشه بردار، عدد روی شاخص را به عنوان قرائت عقب یادداشت می‌کند. سپس، شاخص به نقطه بعدی منتقل شده و قرائت آن نقطه انجام می‌شود. هنگام تغییر جهت دوربین برای قرائت نقطه‌های بعدی نباید زاویه عمودی آن تغییر کند. به عبارت دیگر، تمام قرائت‌های یک ایستگاه باید در یک خط افقی انجام گیرند.

در صورتی که امکان قرائت بیشتر در محدوده ترازیابی وجود نداشته باشد، دوربین به ایستگاه بعدی منتقل شده و سپس، نقطه نهایی قرائت شده در ایستگاه قبلی، دوباره و این بار به عنوان قرائت عقب برداشت می‌شود. این نقطه با عنوان نقطه تغییر ایستگاه یا «Turning Point» شناخته می‌شود. فرآیند ترازیابی تا قرائت تمام نقاط مورد نظر در بازه ترازیابی ادامه می‌یابد. در نهایت، آخرین نقطه به عنوان قرائت جلو برداشت می‌شود.

پر کردن جدول ترازیابی شعاعی

پر کردن جدول ترازیابی، از مهمترین مراحل تکمیل گزارش کار ترازیابی شعاعی است. به منظور تعیین ارتفاع نقاط مختلف، ابتدا باید ستون‌های جدول ترازیابی را پر کرد. تصویر زیر، نمونه‌ای از یک جدول ترازیابی در گزارش کار ترازیابی شعاعی را نمایش می‌دهد. در این جدول، نقاط شروع و تعویض ایستگاه با حروف و نقاط وسط با اعداد مشخص شده‌اند.

یادداشت قرائت در جدول ترازیابی شعاعی

به منظور یادداشت قرائت‌ها در جدول ترازیابی شعاعی به خاطر داشته باشید که بنچمارک یا نقطه اول (A) فقط دارای قرائت عقب، نقطه تعویض ایستگاه (B) دارای قرائت‌های عقب و جلو و نقطه آخر (۶) فقط دارای قرائت جلو است. البته در مثال این مقاله، تنها یک نقطه برای تعویض ایستگاه وجود دارد. در برخی از موارد، عملیات ترازیابی با چندین ایستگاه انجام می‌گیرد. در فاصله بین ایستگاه‌ها، قرائت‌های میانی یادداشت می‌شوند. جدول زیر، نمونه‌ای از قرائت‌های ترازیابی شعاعی را نمایش می‌دهد.

همان‌طور که در جدول بالا مشاهده می‌کنید، نقطه تعویض ایستگاه B دارای قرائت عقب و جلو است و قرائت وسط ندارد. این قرائت‌ها برای محاسبه ارتفاع نقاط به کار می‌آیند.

محاسبه ارتفاع در جدول ترازیابی شعاعی

محاسبه ارتفاع نقاط مختلف در جدول ترازیابی شعاعی، با استفاده از اختلاف ارتفاع قرائت‌های مختلف انجام می‌گیرد. اختلاف ارتفاع دو نقطه متوالی، از تفاضل قرائت‌های آن دو نقطه به دست می‌آید. توجه داشته باشید که ارتفاع نقطه مبنا در ایستگاه اول مشخص است. با جمع اختلاف ارتفاع نقطه میانی اول با نقطه مبنا، ارتفاع اولین نقطه میانی محاسبه می‌شود. این کار تا محاسبه ارتفاع آخرین نقطه در ایستگاه آخر ادامه می‌یابد. تصویر زیر، جدول ترازیابی پر شده برای مثال این مقاله را نمایش می‌دهد.

در هنگام محاسبه اختلاف ارتفاع و ارتفاع نقطه تعویض ایستگاه، باید از قرائت وسط نقطه قبل (۲) و قرائت جلو نقطه تعویض ایستگاه (B) استفاده کرد. برای محاسبات نقطه بعدی (۳)، قرائت عقب نقطه تعویض ایستگاه و قرائت میانی نقطه مورد نظر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در نهایت، ارتفاع تمام نقاط مورد نظر به دست می‌آید.

گزارش کار ترازیابی شعاعی برای رسم پروفیل طولی مسیر

ترازیابی شعاعی یکی از مراحل رسم پروفیل طولی مسیر است. در واقع، اطلاعات به دست آمده از این ترازیابی، امکان رسم مقطع طولی، عرضی و توپوگرافی مسیر اجرای پروژه را فراهم می‌کند.

فیلم آموزش مبانی نقشه برداری عمومی General Surveying در فرادرس

کلیک کنید

مراحل کلی موجود در گزارش کار ترازیابی شعاعی عبارت هستند از:

• میخکوبی: به منظور تعیین نقاط برداشت
• تنظیم جدول میخ‌کوبی: برای یادداشت مشخصات و قرائت‌ها
• ترازیابی شعاعی: جهت انجام قرائت‌ها
• محاسبات: تعیین اختلاف ارتفاع و فواصل افقی
• رسم پروفیل: با مقیاس ارتفاع به طول 1 به ۱۰

نکات کاربردی در ترازیابی شعاعی

به منظور اجرای بهتر ترازیابی شعاعی، نکات زیر را به خاطر داشته باشید:

• پیش از شروع ترازیابی، محدوده را بررسی و محل مورد نظر برای برداشت را علامت‌گذاری کنید. در ترازیابی برای پروژه‌های خط لوله، به خاطر داشته باشید که لوله‌ها قرار است درون ترانشه جانمایی شوند. در صورت امکان، هنگام علامت‌گذاری، از موانعی که لوله‌گذاری را دشوار می‌کنند، اجتناب کنید.
•  تمام نقاط تغییر ایستگاه، قرائت‌های عقب، وسط و جلو را علامت‌گذاری کنید. این کار، بررسی مجدد قرائت‌ها را ساده‌تر می‌کند.
• در صورت بزرگ بودن مقدار خطاها در محاسبات، برداشت را تکرار کنید. اجرای مجدد برداشت بهتر از رخ دادن مشکل هنگام اجرای پروژه است.
• از صحت فواصل افقی اطمینان حاصل کنید. اندازه‌گیری فاصله با قدم برداشتن می‌تواند خطای زیادی را در پی داشته باشد.
• از تمام فعالیت‌های ترازیابی، یادداشت‌برداری کنید.

اهمیت یادداشت برداری در ترازیابی شعاعی چیست؟

یادداشت‌برداری یکی از مهم‌ترین پیش نیازهای پر کردن صحیح گزارش کار ترازیابی شعاعی و دیگر فعالیت‌های نقشه‌برداری است. بسیاری از اشتباهات، اغلب به دلیل عدم یادداشت‌برداری دقیق و کافی رخ می‌دهند. به همین دلیل، همیشه باید از یک دفتر یادداشت برای نوشتن قرائت‌ها و توضیحات دقیق مربوط به هر یک استفاده کرد.

علاوه بر یادداشت قرائت‌ها و توضیحات، رسم شکل تقریبی محل برداشت نیز می‌تواند بخ یادآوری ویژگی‌های مهم نقاط کمک کند. ترسیمات باید ویژگی‌های برجسته محدوده نظیر خانه‌ها، رودخانه‌ها، تپه‌ها و درختان را نمایش دهند. به علاوه، مشخص کردن جهت شمال نیز خوانایی یادداشت‌ها و ترسیمات را بهبود می‌بخشد.