اعمال المساحة والتوتل ستيشن

المساحة او الرفع المساحي هو وسيلة لإجراء قياسات دقيقة وواسعة النطاق نسبيًا لأسطح الأرض، يتضمن تحديد بيانات القياس، وتقليل البيانات وتفسيرها إلى شكل قابل للاستخدام، وعلى العكس، إنشاء موضع وحجم نسبي وفقًا لمتطلبات القياس المحددة، وبالتالي فإن لأعمال المساحة والرفع المساحي وظيفتين متشابهتين لكن متعاكستين:

(1) تحديد الوضع النسبي الأفقي والرأسي، مثل ذلك المستخدم في عملية رسم الخرائط.

(2) إنشاء علامات للتحكم في البناء أو للإشارة إلى حدود الأرض.

لقد كانت أعمال المساحة والرفع المساحي عنصرًا أساسيًا في تطوير البيئة البشرية لعدة قرون لدرجة أن أهميتها غالبًا ما تُنسى، إنه مطلب ضروري في تخطيط وتنفيذ كل أشكال البناء تقريبًا، كان المسح ضروريًا في فجر التاريخ، ولم يكن من الممكن تنفيذ بعض أهم الاكتشافات العلمية لولا المساهمة في المسح، استخداماته الحديثة الرئيسية في مجالات النقل، والبناء، وتخصيص الأراضي، والاتصالات.

باستثناء التفاصيل الصغيرة للتقنية واستخدام أداة أو اثنتين من الأدوات اليدوية الصغيرة مثل الرفع المساحي بالشريط، فإن أعمال المساحة والرفع المساحي هي نفسها في جميع أنحاء العالم، الأساليب هي انعكاس للأدوات، المصنعة بشكل رئيسي في فرنسا وألمانيا واليابان والصين وسويسرا، الأدوات المصنوعة في اليابان مماثلة لتلك المصنوعة في الغرب (اجهزة الرفع المساحي).

تاريخ أعمال المساحة والرفع المساحي

من المحتمل جدًا أن تكون أعمال المساحة والرفع المساحي قد نشأت في مصر القديمة، تم بناء هرم خوفو في الجيزة حوالي 2700 قبل الميلاد، وطوله 755 قدمًا (230 مترًا) وارتفاعه 481 قدمًا (147 مترًا)، إن تربيعها شبه الكامل واتجاهها بين الشمال والجنوب يؤكدان قيادة المصريين القدماء في أعمال المساحة والرفع المساحي، تم العثور على أدلة على شكل من أشكال مسح الحدود منذ عام 1400 قبل الميلاد في الوديان والسهول الخصبة في أنهار دجلة والفرات والنيل.

تظهر الألواح الطينية للسومريين سجلات قياس الأراضي وخطط المدن والمناطق الزراعية القريبة، تم الحفاظ على حجارة الحدود التي تشير إلى قطع الأراضي، هناك تمثيل لقياس الأرض على جدار مقبرة في طيبة (1400 قبل الميلاد) يُظهر رجال السلاسل في الرأس والخلف يقيسون حقل حبوب بما يبدو أنه حبل به عقدة أو علامات على فترات منتظمة، يتم عرض الأشخاص الآخرين، اثنان من العقارات المرتفعة، حسب ملابسهم، من المحتمل أن يكون ناظرًا للأرض ومفتشًا لأحجار الحدود.

هناك بعض الأدلة على أنه بالإضافة إلى الحبل الموسوم، استخدم المصريون قضبان خشبية لقياس المسافة، لا يوجد سجل لأي أدوات قياس زاوية في ذلك الوقت، ولكن كان هناك مستوى يتكون من إطار خشبي عمودي على شكل حرف A مع شاقول مدعوم في قمة A بحيث يتدلى سلكه بعد مؤشر أو مؤشر، على الشريط الأفقي.

يمكن وضع الفهرس بشكل صحيح من خلال وضع اجهزة الرفع المساحي على دعامتين على نفس الارتفاع تقريبًا، ووضع علامة على موضع السلك، وعكس الحرف A، ووضع علامة مماثلة، في منتصف المسافة بين العلامتين سيكون المكان الصحيح للمؤشر، وهكذا باستخدام اجهزة الرفع المساحي البسيطة مثل الرفع المساحي بالشريط، تمكن المصريون القدماء من قياس مساحات الأرض، واستبدال أركان الممتلكات المفقودة عندما غطى النيل العلامات بالطمي أثناء الفيضانات، وبناء الأهرامات الضخمة بأبعاد دقيقة.

استخدم الإغريق شكلاً من أشكال الخط اللوغاريتمي لتسجيل المسافات التي تجري من نقطة إلى أخرى على طول الساحل أثناء القيام برحلاتهم البطيئة من نهر السند إلى الخليج الفارسي حوالي 325 قبل الميلاد، جلب التجار العرب البوصلة المغناطيسية إلى الغرب في القرن الثاني عشر الميلادي، تم تقديم الإسطرلاب من قبل الإغريق في القرن الثاني قبل الميلاد، جهاز لقياس ارتفاعات النجوم، أو زاوية ارتفاعها فوق الأفق، يتخذ شكل قوس متدرج معلق من سلك يدوي، تم توجيه المؤشر المحوري الذي تحرك فوق التدرجات إلى النجمة، لم يتم استخدام الأداة للمسح البحري لعدة قرون، وبقيت مساعدة علمية فقط.

من المحتمل أيضًا أن يكون الإغريق قد نشأوا في استخدام groma، وهو جهاز يستخدم لتحديد الزوايا القائمة، لكن المساحين الرومان جعلوه أداة قياسية، وهي مصنوعة من صليب خشبي أفقي يتمحور حول المنتصف ومدعوم من الأعلى، من نهاية كل من الأذرع الأربعة علق راسيا، من خلال الرؤية على طول كل زوج من الحبال الشاقولية بدورها، يمكن إنشاء الزاوية اليمنى، يمكن ضبط الجهاز إلى زاوية قائمة دقيقة من خلال ملاحظة نفس الزاوية بعد تدوير الجهاز حوالي 90 درجة، بتحريك أحد الحبلين ليأخذ نصف الخطأ، سينتج عن ذلك زاوية قائمة كاملة.

حوالي 15 قبل الميلاد قام المهندس المعماري الروماني والمهندس فيتروفيوس بتركيب عجلة كبيرة ذات محيط معروف في إطار صغير، بنفس طريقة تركيب العجلة على عربة يدوية؛ عندما يتم دفعها يدويًا على طول الأرض، فإنها تسقط تلقائيًا حصاة في حاوية عند كل دورة، مما يعطي مقياسًا للمسافة المقطوعة، كان في الواقع أول عداد المسافات.

يتألف مستوى الماء إما من حوض أو أنبوب مقلوب لأعلى عند الأطراف ومملوء بالماء، في كل طرف كان هناك مشهد مصنوع من شقوق أفقية ورأسية متقاطعة، عندما كانت هذه تصطف فوق مستوى الماء مباشرة، حددت المشاهد خط مستوى دقيق بما يكفي لتحديد درجات القنوات الرومانية، يقال إن الرومان استخدموا طاولة الطائرة عند وضع نظامهم للطرق الرائع.

وهو يتألف من لوحة رسم مثبتة على حامل ثلاثي القوائم أو أي دعامة ثابتة أخرى ومن مسطرة - عادة مع مشاهد لهدف دقيق (العداد) للأشياء المراد تعيينها - يتم رسم الخطوط على طولها، كان أول جهاز من اجهزة الرفع المساحي قادر على تسجيل أو تحديد الزوايا، التعديلات اللاحقة للطاولة المستوية كانت مرفقة بوصلات مغناطيسية.

كانت الجداول المستوية مستخدمة في أوروبا في القرن السادس عشر، وقد مارس المساحون مبدأ الرسم التثليث والتقاطع، في عام 1615، قاس عالم الرياضيات الهولندي ويليبرورد سنيل قوسًا من خط الزوال عن طريق التثليث الآلي، وفي عام 1620 طور عالم الرياضيات الإنجليزي إدموند غونتر سلسلة مسح، والتي حلت محلها فقط الشريط الفولاذي الذي بدأ في أواخر القرن التاسع عشر.

أسفرت دراسة علم الفلك عن تطوير أجهزة لقراءة الزاوية تعتمد على أقواس ذات نصف قطر كبير، مما يجعل هذه الأدوات كبيرة جدًا للاستخدام الميداني. مع نشر الجداول اللوغاريتمية في عام 1620، دخلت أدوات قياس الزوايا المحمولة حيز الاستخدام. كانت تسمى الآلات الطبوغرافية أو المزواة، تضمنت أذرع محورية للرؤية ويمكن استخدامها لقياس الزوايا الأفقية والرأسية. ربما تم تضمين البوصلات المغناطيسية في البعض.

تم دمج مقياس الورنية، وهو مقياس إضافي يسمح بقراءات أكثر دقة (1631)، ومجهر الميكرومتر (1638)، والمشاهد التلسكوبية (1669)، ومستويات الروح (حوالي 1700) في المزواة بحلول عام 1720 تقريبًا، تم تطبيق شعر Stadia لأول مرة بواسطة جيمس واط عام 1771، أدى تطوير محرك تقسيم الدائرة حوالي عام 1775، وهو جهاز لتقسيم الدائرة إلى درجات بدقة كبيرة، إلى تحقيق أحد أعظم التطورات في طرق المسح، حيث أتاح إجراء قياسات الزاوية باستخدام أدوات محمولة أكثر من ذلك بكثير بدقة مما كان ممكنا في السابق.

يمكن القول إن المسح الحديث قد بدأ في أواخر القرن الثامن عشر، كان من أبرز الإنجازات المبكرة للمساحين القياس في تسعينيات القرن التاسع عشر لخط الزوال من برشلونة، إسبانيا، إلى دونكيرك، فرنسا، بواسطة مهندسين فرنسيين، جان ديلامبر وبيير ميتشين، لإنشاء الوحدة الأساسية للنظام المتري للقياس.

تم إدخال العديد من التحسينات والتحسينات في جميع أدوات المسح الأساسية. وقد أدى ذلك إلى زيادة دقة وسرعة العمليات وفتح إمكانيات لتحسين الأساليب في الميدان. بالإضافة إلى تعديل الأدوات الموجودة، تم إدخال تغييرين ثوريين في رسم الخرائط والمسح: المسح التصويري، أو رسم الخرائط من الصور الجوية (حوالي 1920)، وقياس المسافة الإلكترونية، بما في ذلك اعتماد الليزر لهذا الغرض وكذلك للمحاذاة (في الستينيات)، تشمل التطورات التكنولوجية المهمة التي بدأت في أواخر القرن العشرين استخدام الأقمار الصناعية كنقاط مرجعية للمسوحات الجيوديسية وأجهزة الكمبيوتر الإلكترونية لتسريع معالجة وتسجيل بيانات المسح.

الرفع المساحي وقياس الزوايا والمسافات

ربما تكون قد رأيت مساحين يعملون في الخارج، على سبيل المثال، عند إعادة تنظيم الطرق السريعة أو بناء مشاريع سكنية جديدة، غالبًا ما يقوم أحد المساحين بتشغيل معدات على حامل ثلاثي القوائم بينما يحمل آخر قضيبًا بعيدًا وغالبا ما تجدهم أيضا يعملون على الرفع المساحي بالشريط، ما يفعله المساحون ومعداتهم هو قياس الزوايا والمسافات بعناية، والتي يمكن من خلالها حساب المواضع والارتفاع، سنناقش بإيجاز هذه المعدات ومنهجيتها، دعونا أولاً نلقي نظرة على الزوايا وكيف تنطبق على المسح.

على الرغم من أن البوصلة القياسية يمكن أن تمنحك تقديرًا تقريبيًا للزوايا، فإن المجال المغناطيسي للأرض ليس ثابتًا والأقطاب المغناطيسية، التي تتحرك ببطء بمرور الوقت، لا تتوافق تمامًا مع محور دوران الكوكب؛ نتيجة لهذا الأخير، يختلف الشمال (الجغرافي) الحقيقي والشمال المغناطيسي. علاوة على ذلك، يمكن أن تصبح بعض الصخور ممغنطة وتحدث شذوذًا محليًا دقيقًا عند استخدام البوصلة.

لهذه الأسباب، يعتمد مساحو الأراضي على عمليات العبور (أو ما يعادلها الأكثر حداثة، والتي تسمى المزواة) لقياس الزوايا، يتكون العبور من تلسكوب لرؤية الأشياء المستهدفة البعيدة، وعجلتا قياس تعملان مثل منقلة لقراءة الزوايا الأفقية والرأسية، ومستويات الفقاعات للتأكد من أن الزوايا صحيحة، جهاز المزواة هو في الأساس نفس الأداة، إلا أنه أكثر تعقيدًا إلى حد ما وقادرًا على الحصول على دقة أعلى، في أجهزة المزواة الحديثة، يتم استبدال بعض الأجزاء الميكانيكية بالإلكترونيات.

عندما يقيس المساحون الزوايا، يتم الإبلاغ عن الحسابات الناتجة عادةً إما على أنها سمت أو محامل، المحمل هو زاوية أقل من 90 درجة داخل ربع تحدده الاتجاهات الأساسية، السمت هو زاوية بين 0 ° و360 ° تقاس في اتجاه عقارب الساعة من الشمال. "الجنوب 45 درجة شرقًا" و "135 درجة" هما نفس الاتجاه المعبر عنه كمحمل وسمت.

قياس المسافات والرفع المساحي بالشريط

لقياس المسافات، استخدم مساحو الأراضي ذات مرة شرائط معدنية بطول 100 قدم متدرجة في مئات من القدم وكانت تلك التقنية تسمى الرفع المساحي بالشريط، تم قياس المسافات على طول المنحدرات في مقاطع أفقية قصيرة، يمكن للمساحين المهرة تحقيق دقة تصل إلى جزء واحد في 10000 (خطأ 1 سم لكل مسافة 100 متر). تضمنت مصادر الخطأ عيوبًا في الشريط نفسه، مثل مكامن الخلل؛ تغيرات في طول الشريط بسبب درجات الحرارة القصوى؛ والأخطاء البشرية مثل السحب غير المتسق، مما يسمح للشريط بالابتعاد عن المستوى الأفقي، والقراءات غير الصحيحة.

منذ الثمانينيات، سمحت أجهزة قياس المسافة الإلكترونية (EDM) للمساحين بقياس المسافات بشكل أكثر دقة وكفاءة مما يمكنهم من خلال الرفع المساحي بالشريط، لقياس المسافة الأفقية بين نقطتين، يستخدم أحد المساح أداة EDM لإطلاق موجة طاقة باتجاه العاكس الذي يحمله المساح الثاني، يسجل EDM الوقت المنتهي بين انبعاث الموجة وعودتها من العاكس، ثم يحسب المسافة كدالة للوقت المنتهي (ليس بخلاف ما تعلمناه عن نظام تحديد المواقع العالمي!). يمكن استخدام أجهزة EDM النموذجية قصيرة المدى لقياس مسافات تصل إلى 5 كيلومترات بدقة تصل إلى جزء واحد في 20000، وهي ضعف دقة التسجيل.

تجمع الأدوات المسماة إجمالي المحطات بين قياس المسافة الإلكترونية وقدرات قياس الزاوية للمزواة في وحدة واحدة، بعد ذلك سننظر في كيفية استخدام هذه الأدوات لقياس المواضع الأفقية فيما يتعلق بشبكات التحكم القائمة.