التسوية

📅 آخر تحديث: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 13 صور
الموسوعة الحرة
يتم تثبيت حامل ثلاثي خشبي يحمل جهاز تسوية بصري بإحكام على الأرض.

التسوية ( أو تحديد الارتفاع ) هي فرع من فروع المسح ، وتهدف إلى تحديد أو التحقق من أو قياس ارتفاع نقاط معينة بالنسبة إلى مرجع. تُستخدم على نطاق واسع في الجيوديسيا ورسم الخرائط لقياس الموقع الرأسي بالنسبة إلى مرجع رأسي ، وفي مجال الإنشاءات لقياس فروق الارتفاع بين عناصر البناء. في الطباعة الضوئية ، يُستخدم المصطلح نفسه في خطوة معايرة آلة الطباعة الضوئية لقياس أو معايرة ارتفاع سطح الرقاقة بالنسبة إلى مرجع.

التسوية البصرية

علامات الاستاد على شعيرة متقاطعة أثناء النظر إلى عصا أو مسطرة تسوية مترية . تقع العلامة العلوية عند 1500  مم والسفلى عند 1345  مم؛ المسافة بين هاتين العلامتين هي 155  مم، مما يعطي مسافة إلى المسطرة تبلغ 15.5  مترًا.

يستخدم التسوية البصرية ، والمعروفة أيضًا بالتسوية الروحية والتسوية التفاضلية ، جهاز تسوية بصريًا يتكون من تلسكوب دقيق مزود بشعيرات متقاطعة وعلامات قياس المسافة . تُستخدم الشعيرات المتقاطعة لتحديد نقطة التسوية على الهدف، بينما تُستخدم علامات قياس المسافة لتحديد المدى؛ وتكون نسب قياس المسافة عادةً 100:1، وفي هذه الحالة يمثل المتر الواحد بين علامات قياس المسافة على عصا التسوية (أو القضيب  ) مسافة 100 متر من الهدف.

تُثبّت الوحدة كاملةً عادةً على حامل ثلاثي القوائم ، ويمكن للتلسكوب الدوران بحرية 360 درجة في مستوى أفقي. يقوم المساح بضبط مستوى الجهاز عن طريق ضبط تقريبي لأرجل الحامل الثلاثي، ثم ضبط دقيق باستخدام ثلاثة براغي تسوية دقيقة على الجهاز لجعل مستوى الدوران أفقيًا. ويتم ذلك باستخدام ميزان تسوية مركزي مدمج في قاعدة الجهاز.

إجراء

رسم تخطيطي يوضح العلاقة بين عصا قياس مستوية، أو قضيبين، موضحين بالرقمين 1 و3. خط الرؤية المستوي هو 2.

ينظر المساح عبر عدسة التلسكوب بينما يحمل مساعده مسطرة تسوية عمودية مدرجة بالبوصات أو السنتيمترات. تُوضع مسطرة التسوية عموديًا باستخدام ميزان تسوية، بحيث تكون قاعدتها على النقطة المراد قياس استوائها. يُدار التلسكوب ويُضبط بؤرته حتى تصبح مسطرة التسوية مرئية بوضوح في شعيرات التقاطع. في حالة استخدام ميزان تسوية يدوي عالي الدقة، يتم ضبط المستوى بدقة باستخدام برغي الارتفاع، وذلك باستخدام ميزان فقاعي عالي الدقة مثبت على التلسكوب. يمكن رؤية هذا الميزان بواسطة مرآة أثناء الضبط، أو يمكن عرض طرفي الفقاعة داخل التلسكوب، مما يضمن أيضًا دقة استواء التلسكوب أثناء عملية المسح. أما في حالة استخدام ميزان تسوية أوتوماتيكي، فيتم ضبط الارتفاع تلقائيًا بواسطة موشور معلق بفعل الجاذبية، طالما أن التسوية التقريبية دقيقة ضمن حدود معينة. عند الوصول إلى الاستواء، تُسجل قراءة تدريج مسطرة التسوية عند شعيرات التقاطع، وتُوضع علامة تعريفية في موضع استواء مسطرة التسوية على الجسم أو الموقع المراد مسحه.

تتمثل الإجراءات النموذجية لرسم مسار خطي للمناسيب من نقطة مرجعية معلومة فيما يلي: يُثبّت الجهاز على بُعد 100 متر (110 ياردات) من نقطة ذات ارتفاع معلوم أو مفترض. يُمسك مسطرة عموديًا على تلك النقطة، ويُستخدم الجهاز يدويًا أو آليًا لقراءة مقياس المسطرة. يُعطي هذا ارتفاع الجهاز فوق نقطة البداية (نقطة القراءة الخلفية)، ويُمكّن من حساب ارتفاع الجهاز (HI) فوق النقطة المرجعية. ثم تُمسك المسطرة على نقطة مجهولة، وتُؤخذ قراءة بنفس الطريقة، مما يسمح بحساب ارتفاع النقطة الجديدة (نقطة القراءة الأمامية). الفرق بين هاتين القراءتين يساوي التغير في الارتفاع، ولهذا تُسمى هذه الطريقة أيضًا بالتسوية التفاضلية . يُكرر الإجراء حتى الوصول إلى نقطة الوجهة. من الممارسات الشائعة إما إجراء دورة كاملة للعودة إلى نقطة البداية، أو إغلاق المسار عند نقطة ثانية معروفة الارتفاع. يضمن فحص الإغلاق الحماية من الأخطاء في العملية، ويسمح بتوزيع الخطأ المتبقي بالطريقة الأكثر احتمالاً بين المحطات.

تُزوّد ​​بعض الأجهزة بثلاثة شعيرات متقاطعة تُتيح قياس مسافات الرؤية الأمامية والخلفية بالوحدات القياسية. كما تُتيح هذه الشعيرات استخدام متوسط ​​القراءات الثلاث (التسوية ثلاثية الأسلاك) للتحقق من الأخطاء ولحساب متوسط ​​خطأ الاستيفاء بين العلامات على مقياس المسطرة. ويمكن أيضًا استخدام حسابات المسافة الناتجة لتعويض الأخطاء الناجمة عن عدم انتظام قراءات الرؤية الأمامية والخلفية.

النوعان الرئيسيان للتسوية هما التسوية الأحادية، كما سبق شرحه، والتسوية المزدوجة (التسوية باستخدام قضيبين). في التسوية المزدوجة، يأخذ المساح قراءتين أماميتين وقراءتين خلفيتين، ويتأكد من تساوي الفرق بين القراءتين الأماميتين والفرق بين القراءتين الخلفيتين، مما يقلل من نسبة الخطأ. [ 1 ] تكلفة التسوية المزدوجة ضعف تكلفة التسوية الأحادية. [ 2 ]

تغيير المستوى

عند استخدام جهاز التسوية البصري، قد تقع نقطة النهاية خارج نطاق القياس الفعال للجهاز. وقد توجد عوائق أو تغيرات كبيرة في الارتفاع بين نقطتي النهاية. في هذه الحالات، يلزم إجراء عمليات ضبط إضافية. يُستخدم مصطلح "التدوير" للإشارة إلى تحريك جهاز التسوية لأخذ قياس الارتفاع من موقع مختلف.

لضبط مستوى التسوية، يجب أولاً أخذ قراءة وتسجيل ارتفاع النقطة التي يقع عليها قضيب القياس. مع إبقاء قضيب القياس في نفس الموقع تمامًا، يُنقل مستوى التسوية إلى موقع جديد حيث يظل قضيب القياس مرئيًا. تُؤخذ قراءة من الموقع الجديد لمستوى التسوية، ويُستخدم فرق الارتفاع لإيجاد الارتفاع الجديد لمسدس التسوية. تُكرر هذه العملية حتى اكتمال سلسلة القياسات.

يجب أن يكون جهاز التسوية أفقيًا للحصول على قياس صحيح. لذلك، إذا كان تقاطع الشعيرات الأفقية للجهاز أدنى من قاعدة المسطرة، فلن يتمكن المساح من رؤية المسطرة والحصول على قراءة. عادةً ما يمكن رفع المسطرة حتى ارتفاع 25 قدمًا، مما يسمح بضبط جهاز التسوية أعلى بكثير من قاعدة المسطرة.

التسوية المثلثية

مسح أثري باستخدام محطة رصد شاملة من نوع Leica TPS1100 على مسكن من العصر الحديدي في يتربي ، السويد .

الطريقة القياسية الأخرى للتسوية في أعمال البناء والمسح تُسمى التسوية المثلثية ، وهي الطريقة المُفضلة عند تسوية عدة نقاط انطلاقًا من نقطة ثابتة واحدة. يتم ذلك باستخدام محطة رصد شاملة ، أو أي أداة أخرى لقراءة الزاوية الرأسية (زاوية سمت) للمسطرة، ويُحسب التغير في الارتفاع باستخدام الدوال المثلثية (انظر المثال أدناه). عند المسافات البعيدة (عادةً 1000 قدم فأكثر)، يجب مراعاة انحناء الأرض وانكسار موجة الجهاز في الهواء أثناء القياسات (انظر القسم أدناه).

صياغة التسوية المثلثية

مثال: جهاز عند النقطة أ يقرأ إلى مسطرة عند النقطة ب زاوية سمت أقل من 88°15'22" (درجات، دقائق، ثوانٍ قوسية ) ومسافة ميل تبلغ 305.50 قدمًا دون مراعاة ارتفاع المسطرة أو الجهاز، يتم حسابها على النحو التالي:

cos(88°15'22")(305.5)≈ 9.30  قدم،

وهذا يعني تغيراً في الارتفاع يبلغ حوالي 9.30 قدم بين النقطتين أ و ب. فإذا كانت النقطة أ على ارتفاع 1000 قدم، فإن النقطة ب ستكون على ارتفاع حوالي 1009.30 قدم، لأن خط المرجع (0 درجة) لزوايا السمت يكون مستقيماً لأعلى باتجاه عقارب الساعة دورة كاملة، وبالتالي فإن قراءة الزاوية الأقل من 90 درجة (أفقية أو مسطحة) تعني النظر لأعلى وليس لأسفل (والعكس صحيح بالنسبة للزوايا الأكبر من 90 درجة)، وبالتالي ستكتسب ارتفاعاً.

الانكسار والانحناء

يعني انحناء الأرض أن خط الرؤية الأفقي عند الجهاز سيرتفع فوق سطح كروي كلما زادت المسافة. قد يكون هذا التأثير ضئيلاً في بعض الحالات عند مسافات تقل عن 100 متر. الزيادة في ارتفاع الخط المستقيم مع المسافة D هي:

د2+R2-R≈د22R≈0.0785 م(د بالكيلومترات)2≈0.0239 قدم(د/1000 قدم)2{\displaystyle {\sqrt {D^{2}+R^{2}}}-R\approx {\frac {D^{2}}{2R}}\approx 0.0785{\text{ m}}(D{\text{ in km}})^{2}\approx 0.0239{\text{ ft}}(D/1000{\text{ ft}})^{2}}

حيث R هو نصف قطر الأرض.

يكون خط الرؤية أفقيًا عند الجهاز، ولكنه ليس خطًا مستقيمًا بسبب انكسار الضوء في الغلاف الجوي . ويؤدي تغير كثافة الهواء مع الارتفاع إلى انحناء خط الرؤية نحو الأرض.

التصحيح المشترك للانكسار والانحناء هو تقريبًا: [ 3 ]

Δحمهـتهـرs=0.067دكم2{\displaystyle \Delta h_{meters}=0.067D_{km}^{2}}أوΔحوهـهـت=0.021(دوت1000)2{\displaystyle \Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}}

لإجراء أعمال دقيقة، يجب حساب هذه التأثيرات وتطبيق التصحيحات اللازمة. في معظم الأعمال، يكفي الحفاظ على مسافات الرؤية الأمامية والخلفية متساوية تقريبًا بحيث تتلاشى تأثيرات الانكسار والانحناء. يُعد الانكسار عمومًا المصدر الأكبر للخطأ في التسوية. بالنسبة لخطوط التسوية القصيرة، تكون تأثيرات درجة الحرارة والضغط ضئيلة في الغالب، ولكن تأثير تدرج درجة الحرارة dT/dh قد يؤدي إلى أخطاء. [ 4 ]

حلقات التسوية وتغيرات الجاذبية

بافتراض دقة القياسات، إذا كان مجال جاذبية الأرض منتظمًا تمامًا والجاذبية ثابتة، فإن حلقات التسوية ستغلق دائمًا بدقة:

∑أنا=0نΔحأنا=0{\displaystyle \sum _{i=0}^{n}\Delta h_{i}=0}

حول حلقة. في مجال الجاذبية الحقيقي للأرض، يحدث هذا تقريبًا فقط؛ في الحلقات الصغيرة النموذجية للمشاريع الهندسية، يكون إغلاق الحلقة ضئيلاً، ولكن في الحلقات الأكبر التي تغطي مناطق أو قارات، لا يكون كذلك.

بدلاً من اختلافات الارتفاع، فإن اختلافات الجهد الجيوديسي تغلق حول الحلقات:

∑أنا=0نΔحأنازأنا،{\displaystyle \sum _{i=0}^{n}\Delta h_{i}g_{i},}

أينزأنا{\displaystyle g_{i}}يمثل هذا المعامل الجاذبية عند فاصل التسوية i . بالنسبة لشبكات التسوية الدقيقة على نطاق وطني، يجب دائمًا استخدام الصيغة الأخيرة.

Δدبليوأنا=Δحأنازأنا {\displaystyle \Delta W_{i}=\Delta h_{i}g_{i}\ }

ينبغي استخدامها في جميع الحسابات، مما ينتج عنه قيم الجهد الجيوديسيدبليوأنا{\displaystyle W_{i}}بالنسبة لمعايير الشبكة.

يُطلق على التسوية عالية الدقة، وخاصة عند إجرائها على مسافات طويلة كما هو الحال في إنشاء وصيانة المراجع الرأسية ، اسم التسوية الجيوديسية .[ 5 ]

الآلات الموسيقية

الآلات الموسيقية الكلاسيكية

طُوِّرَ جهاز التسوية المائل (Dumpy Level) على يد المهندس المدني الإنجليزي ويليام غرافات ، أثناء مسحه لمسار خط سكة حديد مُقترح يربط لندن بدوفر. ونظرًا لصغر حجمه، وبالتالي متانته وسهولة نقله، يُعتقد خطأً أن التسوية المائلة أقل دقة من أنواع التسوية الأخرى. صحيح أن التسوية المائلة تتطلب عددًا أقل من نقاط الرؤية، وبالتالي عددًا أكبر، إلا أن هذا النقص يُعوَّض بجعل نقاط الرؤية الأمامية والخلفية متساوية.

كانت تصاميم التسوية الدقيقة تُستخدم غالبًا في مشاريع التسوية الكبيرة التي تتطلب دقة فائقة. وتختلف هذه التصاميم عن غيرها من أجهزة التسوية باحتوائها على أنبوب تسوية دقيق للغاية، بالإضافة إلى آلية ضبط دقيقة لرفع أو خفض خط الرؤية، بحيث يمكن جعل علامة التصويب تتطابق مع خط على مقياس المسطرة دون الحاجة إلى أي استيفاء.

مستوى تلقائي

تستخدم أجهزة التسوية الأوتوماتيكية مُعَوِّضًا يضمن بقاء خط الرؤية أفقيًا بعد أن يُسوّي المُشغِّل الجهاز تقريبًا (في حدود 0.05 درجة). يتكون المُعَوِّض من موشورات صغيرة مُعلَّقة بأسلاك داخل هيكل الجهاز، ومتصلة ببعضها على شكل بندول. يسمح هذا بدخول أشعة الضوء الأفقية فقط، حتى في الحالات التي لا يكون فيها تلسكوب الجهاز عموديًا تمامًا. [ 6 ]

يُجهز المساح الجهاز بسرعة، ولا يحتاج إلى إعادة ضبط مستواه بدقة في كل مرة يُصوّب فيها على قضيب في نقطة أخرى. كما يُقلل من تأثير أي هبوط طفيف في الحامل الثلاثي، بحيث يقتصر على مقدار الحركة الفعلية بدلاً من تأثير الميل على مسافة الرؤية. ولأن مستوى الجهاز لا يحتاج إلى تعديل إلا مرة واحدة لكل عملية إعداد، يستطيع المساح قراءة أي عدد من القياسات الجانبية بسرعة وسهولة بين الدورات. ويُستخدم ثلاثة براغي لضبط مستوى الجهاز، بدلاً من أربعة براغي كانت تُستخدم في أجهزة التسوية التقليدية.

مستوى الليزر

تُصدر أجهزة التسوية بالليزر [ 7 ] شعاعًا مرئيًا و/أو قابلًا للكشف بواسطة مستشعر على عصا التسوية. يُستخدم هذا النوع على نطاق واسع في أعمال البناء، ولكنه غير مناسب لأعمال التحكم الدقيقة. ومن مزاياه إمكانية قيام شخص واحد بعملية التسوية بشكل مستقل، بينما تتطلب الأنواع الأخرى وجود شخص أمام الجهاز وآخر يمسك عصا التسوية.

يمكن تركيب المستشعر على آلات نقل التربة للسماح بالتسوية الآلية .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ إيرا أوزبورن بيكر (1887). التسوية: البارومترية، والمثلثية، والروحية . دي. فان نوستراند. ص 126. التسوية الفردية . 
  2. ↑ غاي بومفورد (1980). علم المساحة ( الطبعة الرابعة). مطبعة كلارندون . ص 204. ISBN   0-19-851946-X.انظر: علم المساحة .
  3. ↑ ديفيس، فوت، وكيلي، نظرية وممارسة المسح، 1966، ص 152
  4. ↑ غاي بومفورد (1980). علم المساحة ( الطبعة الرابعة). أكسفورد: مطبعة كلارندون . ص 222. ISBN   0-19-851946-X.انظر: علم المساحة .
  5. ↑ الولايات المتحدة. وزارة الدفاع (1973). مسرد مصطلحات رسم الخرائط والجيوديسيا . مكتب الطباعة الحكومي الأمريكي. ص 98. تاريخ الاسترجاع : 11 سبتمبر 2023 . 
  6. ^ الغيلاني ، تشارلز (2010). المسح الأولي: مقدمة في علم الجيوماتكس ( الطبعة الثالثة عشرة). بيرسون. ص 90 – 91. ISBN   978-0-13-255434-3.
  7. ↑ جون س. سكوت (1992). قاموس الهندسة المدنية . سبرينغر ساينس + بيزنس ميديا . ص 252. ISBN  0-412-98421-0.