نقشه برداری توسط گیرنده مولتی فرکانس

کاربرد های  GNSS گیرنده مولتی فرکانس در مهندسی نقشه برداری و عمران

امروزه سامانه ناوبری جهانی (GNSS) به عنوان ابزاری کارآمد جایگاه ویژه ای را در عرصه علوم مهندسی به خود اختصاص داده است، تعیین دقیق موقعیت، سرعت، قابلیت اطمینان بالا تا حد زیادی مدت زمان کار نقشه بردار را کوتاه کرده و باعث افزایش بهره وری گردیده است.

با استفاده از گیرنده مولتی فرکانس، نقشه برداری با دقت بالاتری صورت گرفته و به تبع آن نقشه تهیه شده از معابر، خیابانها، جاده ها، کوه یا رودخانه ها و منابع دیگر نیز به صورت دقیق انجام می شود که چنانچه این اطلاعات در سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS ذخیره شوند، میتوان از قابلیت های این سامانه جهت تجزیه و تحلیل های متفاوت استفاده نمود که امروزه استفاده از دستگاه GNSS به همراه سیستم GIS برای استفاده بهتر از منابع و پیاده سازی سیستم های پشتیبان تصمیم گیر کاربرد فراوان دارد.

در گذشته برای نقشه برداری و قراول‌روی به مکانهایی با ارتفاع بالا نیاز بود تا با استقرار در آن بتوان نسبت به برداشت نقاط و عوارض و نقشه برداری اقدام نمود ولی با وجود دستگاه جی پی اس این امکان فراهم شده که با فواصل بیشتر، ایستگاهها را مستقر کرده و دیگر محدودیت های خط دید جهت قراول‌روی ایستگاهها، وجود نداشته باشد.

گیرنده GNSS در نقشه برداری سواحل و آبراه ها نیز کاربرد دارد. این تکنولوژی علاوه بر تولید نقشه های دقیقتر هیدورگرافی به دریانوردان برای تغییرات عمق و خطرهای احتمالی در زیر آب، در مواقع لزوم هشدار می دهند. سازندگان پل ها و سکوهای نفتی نیز از جی پی اس برای بررسی های دقیق تغییرات هیدروگرافی استفاده می کنند.

فارغ از استفاده گسترده GNSS در بخش های نظامی یکی دیگر از کاربردهای غیر نظامی بحث کاربرد آنها در تعیین جابه‌جایی شبکه های میکروژئودزی است. در این کاربرد به اندازه گیری و رفتارسنجی شبکه های میکروژئودزی سازه های حساس مانند سد پرداخته می شود. به منظور سنجش میزان حرکات هر سازه چندین نقطه پیرامونی و نقطه نشانه در محدوده و روی سازه به صورت پیلارهای بتنی ساخته می شود سپس نسبت اندازه گیری دقیق آنها در بازه‌های زمانی اقدام و تغییرات ثبت و محاسبه خواهدشد.

نقشه برداران می توانند با گیرنده GNSS در کوله پشتی و یا با سوار کردن آن بر روی وسایل نقلیه، فرآیند جمع آوری اطلاعات دقیق و سریع را انجام دهند، که برخی از این سیستم ها به صورت بی سیم با گیرنده های مرجع به منظور ارائه مستمر اطلاعات مورد نیاز تصحیح خطا در ارتباط هستند که این امر باعث افزایش دقت به صورت بر خط خواهد شد که سطح بهره وری اکیپ های نقشه برداری را بسیار افزایش می دهد.

امروزه سامانه ناوبری جهانی (GNSS) به عنوان ابزاری کارآمد جایگاه ویژه ای را در عرصه علوم مهندسی به خود اختصاص داده است، تعیین دقیق موقعیت، سرعت، قابلیت اطمینان بالا تا حد زیادی مدت زمان کار نقشه بردار را کوتاه کرده و باعث افزایش بهره وری گردیده است.

گیرنده های GNSS مولتی فرکانس انقلاب عظیمی در تعیین موقعیت عوارض طبیعی و مصنوعی ایجاد کرده و با توجه به کارایی و دقت آن روز بهروز شاهد گسترش کاربردهای آن در امور مختلف زندگی خود هستیم. کاربردهای آن در نقشه برداری ، ژئودوزی ، تعیین جابجایی و تغییر شکل پوسته زمین و ابنیه فنی و ناوبری وسایط نقلیه هوایی ، دریای ، زمینی و… است.

  1. از مزایای استفاده از گیرنده مولتی فرکانس می توان به موارد زیر اشاره کرد:
  2. صرفه جویی در زمانِ تعیین موقعیت ایستگاه ها
  3. توانایی انجام کار در هر شرایط آب و هوایی و استفاده از آن در شب یا روز
  4. توانایی ارتباط همزمان با چند ماهواره و تعیین موقعیت آنی با دقت بسیار بالا وجود دارد.

با توجه به نکات یاد شده برتری با GNSS در فواصل کوتاه و بلند نسبت به روشهای زمینی روشن است.

از جمله کاربردهای این سیستم می توان موارد زیر را نام برد.

  1. نقشه برداری کنترل ژئودتیکی
  2. تلفیق با سیستمهای اطلاعات جغرافیایی
  3. نقشه برداری املاک یا کاداستر
  4. مسایل ژئو دینامک
  5. مسایل مهندسی و کنترل دقیق
  6. ناوبری دقیق درخشکی، ژئودزی
  7. فتوگرمتری و سنجش از دور
  8. بکارگیری GPS در استخراج معادن
  9. ناوبری

GNSS یک سیستم چند منظوره است که از تلفیق آن با یک سیستم مختصات و مجموعه ای از اطلاعات جغرافیایی، یک نقشه ایجاد می شود و ترکیب آن با نقشه عملیات ناوبری را آسان می سازد .GNSS  همواره با یک نقشه رقومی ، یک سیستم اطلاعات جغرافیایی و یک ارتباط رادیویی در مجموع یک سیستم دستور و کنترل را بوجود می آورد.

 

نقشه برداری کنترل ژئودتیکی

یکی از وقت گیرترین و پر هزینه ترین کارهای نقشه برداری است که با استفاده از GNSS می توانیم در زمان کمی انجام دهیم:

  1. بررسی و تجزیه و تحلیل شبکه های
  2. ترمیم و بهبود شبکه های موجود و با گسترش آنها
  3. تعیین ارتفاع و تعیین ژئویید
  4. ایجاد یک گروه جدید از نقاط کنترل با دقت مطلوب

البته بیشتر در شبکه های ژئودتیکی مسطحاتی می توان از GNSS و با روش استاتیک استفاده کرد تا دقت مطلوب حاصل گردد.

تلفیق GNSS  و سیستم های اطلاعات مکانی GIS

سالهاست که این تفکر ایجاد شده که GNSS و GIS  فقط در کنار هم معنی می دهند و هر یک قابلیت های دیگری را تایید و تکمیل می کند. با گذر صنعت GIS از گردآوری داده ها به نگهداری داده ها پیوند این دو فن آوری گستر خواهد یافت. گرچه GIS در گردآوری اطلاعات ارزش و کارایی خود را ثابت کرده است اما از این به بعد گردآوری و نگهداری اطلاعات تواماً انجام خواهد گردید .GNSS  این اطمینان را به متخصصان GIS  می دهد که داده ها دقیقتر و سریعتر در اختیار آنان قرار گیرد. همچنین GPS ابزار قوی برای پشتیبانی سیستم های اطلاعات جغرافیایی GIS است. با در نظر گرفتن دقت های مورد نظر GNSS اطلاعات پیوسته ای از موقعیت نقاط در تمام مقیاس های مورد نیاز ارایه می کند.

کاربردهای مهندسی و کنترل دقیق

یکی از پر کاربردترین ابزار برای کارهای مهندسی نقشه برداری به شمار میرود. از آنجا که فواصل بین نقاط در اینکاربرها کوتاه است. میتوان با روشهای معمول GNSS به دقتهای در حد میلی متر دست یافت برخی از کاربردها ی GNSS در این زمینه به شرح زیر است:

الف- تعیین نقاط کنترل ژئودینامیکی برای کارتوگرافی،GNSS، فتوگرمتری، مطالعات ژئوفیزیکی، تعیین موقعیت در هیدروگرافی.

ب- کنترل پیوسته حرکات هدف مورد نظر با اندازهگیری مداوم:

  1. نشست زمین( مثلاً مناطق معدنی یا محل استخراج آبهای زیر زمینی)
  2. ریزش دیواره ها و رانش کوه ها
  3. ساخت سد و بررسی بستر آنها
  4. نشست سازه هایی نظیر سدها وپلها
  5. نشست ساختمانها

ج- پیاده کردن شبکه های محلی برای کنترل پروژهای مهندسی در:

  1. پیاده کردن و خط دهی به دستگاه های حفاری در تونلها
  2. ایجاد شبکه های ساخت پل و سد
  3. ساخت جاده و بزرگراه ها
  4. آبراه ها

هیدروگرافی

کاربرد هیدروگرافی GNSS به دلیل تعیین موقعیت آنی وپیوسته که با دقت بسیار زیاد صورت میگیرد بسیار وسیع وبسرعت در حال توسعه است. برای مثال امروزه در هیدروگرافی برای تعیین موقعیت لحظه ای قایق که در هرلحظه عمق را از عمقیاب می خواند ازGPS استفاده میشود.

برحسب دقتهای مورد نیاز میتوان سه حالت زیر را در این کاربردها ذکر کرد:

  1. ناوبری دقیق در آبهای ساحلی
  2. تعیین موقعیت کشتی
  3. موقعیت و سرعت در اندازه گیریهای کوچک مقیاس

ب: دقت متوسط) حدود 1 تا 11 متر در موقعیت با سرعت 11 متر در ثانیه:( هیدروگرافی )

  1. تهیه نقشه قعر دریا برای مقاصد علمی
  2. واسنجی سیستمهای ترانسپورندر)دستگاه کوه یاب دریایی(
  3. تعیین موقعیت سنجشگرها و نمونه گیری از زیر زمین در جستجوی منابع معدنی
  4. پهلوگیری کشتی در اسکله

ج: دقت زیاد(کمتر از 11 متر در موقعیت مختصاتی و ارتقاعی با سرعت 11 متر در ثانیه) – هیدروگرافی دقیق

  1. کنترل حجم رسوبات پشت دریاچه سدها و خوردگی در رودخانه ها و اسکله ها
  2. راهنمایی و کنترل فوری دستگاه استخراج شن و ماسه
  3. پشتیبانی مهندسی ساحلی
  4. کنترل پیوسته و دقیق ارتفاع و صفوف شناور و اسکله ها

 

کاربرد GNSS در فتوگرامتری

بکارگیری GPS در فتوگرامتری در مواردی که نیاز به تعیین موقعیتهای زمینی است به صرفه جویی در وقت و هزینهکمک میکند مانند:

الف: تعیین مختصات دقیق نقاط کنترل زمینی. تعیین این نقاط از طریق روشهای معمول GPSصورت میگیرد که با توجه به دقت مورد نیاز در تعیین مختصات نقاط از گیرنده های مختلف و روشهای مطلوب استفاده میشود.

ب: هدایت و ناوبری هواپیماهای فتوگرامتری)نقشه برداری هوایی( که در بیشتر موارد از حالت تفاضلی و ارتباط رادیویی کمک گیرند.

ج: تعیین مختصات و توجیه صفحه استقرار سنجشگر

این مورد که حالت خاصی از تعیین موقعیت دوربین به منظور استفاده در مثلث بندی هوایی است اهمیت خاصی دارد.

کاربرد GNSS  در مهندسی معدن

شرکت زغال سنگ آمریکای شمالی برای موقعیتهای چشمگیر خود در کاهش هزینه های عملیاتی سالانه در معادن جنوب تگزاس مدیون سیستم نوین کنترل ماشین با سیستمGNSS  است. در این معادن سیستم جدید بکار گرفته شده است اساس کار این سیستم بر کنترل ماهواره ای وسایل نقلیه قرار دارد. با استفاده ازGNSS رانندهای بلدوزر بدون استفاده از تجهیزات نقشه برداری قادرند ماشین و تیغه انرا کنترل نمایند.

با استفاده از سیگنالهای GNSS ارسالی ماهواره سیستم تعیین موقعیت GNSS که دقت ترازیابی آن در حد سانتی متر است همزمان موقعیت قرارگیری وسایل نقلیه و تیغه های آنها را با توجه به طراحی اولیه می توان مشاهده وتعیین نمود.

با مقایسه وضع موجود با طراحی اولیه،رسیدن به وضعبت بهینه خاکبرداری یا خاکریزی را با هدایت وسیله نقلیه وتیغه آن در جهت های مناسب به سادگی امکان پذیر می سازد.

 

کاربرد GNSS در کاداستر

تعریف کاداستر از نظر فدراسیون بین المللی کاداستر( FIG) چنین تعریف شده است : سیستمی که وضعیت املاکملکی )غیر منقول( یک منطقه را مشخص می کند بطوری که تمام اطلاعات اندازه  و محدوده زمین و نحوه ثبت  خصوصیات ملک در آن مشخص باشد.

در نقشه برداریهای ثبتی و با توجه به شهری بودن و متراکم بودن عوارض و هم دقت بالا و سرعت عمل می تواند رای اضافه کردن نقاطی با فواصل کوتاه) از 1تا 11 کیلومتر( جهت متراکم سازی شبکه ها استفاده شود. مشکل اصلی در این نوع عملیات وجود ساختمانها، درختها، پلها ونظایر آنها است که باعث عدم دریافت امواج توسط گیرنده می شود. این موانع بیشتردر مناطق شهری ودرنقشه برداریها املاک ومستقلات مشهود است. در صورت چنین موانعی باید نقاطی را که می توان با  GNSS تعیین موقعیت نمود انتخاب و موقعیت بقیه نقاط را با استفاده از زاویه یاب و طول یاب معمولی بدست آورد. البته باید دقت کرد که زاویه Cut of angle گیرنده را طوری تعریف کرد که خطای چند مسیری کمترین تاثیر را بر روی مشاهدات داشته باشد. استفاده از رو ایست- رو را درحالتی که مانعی وجود نداشته باشد و در غیر اینصورت از روش ایستایی سریع می توان استفاده کرد.

در این کاربرد ژئودینامیکی باید موارد زیر را مورد بررسی قرار داد.

  • تحلیل حرکتهای منطقه ای پوسته زمین
  • کنترل محلی دقیق تغییر شکل و نشست زمین
  • تحلیل حرکتهای قاره ای صفحات پوسته و تغییر شکل آنها در مقیاس زمین. دستگاه های بستیار پیشترفته نقشه برداری از قبیل سیستم هایGNSS/GPS و توتال استیشن های دقیق موجب برداشتت سریع ودقیق مشتخصات خواسته شده در امور ثبتی میگردند. سپس اطلاعات جمع آوری شده در ابزارهای قدرتمند نظیر کنترلرها و یا نرم افزارهای دفتری پیشترفته مورد پردازش قرار می گیرد