چنانچه تعدادی نقطه روی زمین ایجاد کرده و توسط خطوط فرضی این نقاط را به ترتیب به هم وصل کنید ، در این حالت یک چند ضلعی روی زمین ایجاد می‌شود. حال اگر با استفاده از روش‌های دقیق نقشه برداری طول اضلاع این چند ضلعی و همچنین همه زوایای رئوس آن اندازه گیری شود ، به این عمل پیمایش گویند.
پیمایش
معمول‌ترین و متداول‌ترین روش در تعیین مختصات نقاط نقشه برداری ، پیمایش می‌باشد.
چنانچه تعدادی نقطه روی زمین ایجاد کرده و توسط خطوط فرضی این نقاط را به ترتیب به هم وصل کنید ، در این حالت یک چند ضلعی روی زمین ایجاد می‌شود. حال اگر با استفاده از روش‌های دقیق نقشه برداری طول اضلاع این چند ضلعی و همچنین همه زوایای رئوس آن اندازه گیری شود ، به این عمل پیمایش و به نقاط ایجاد شده ایستگاه پیمایش گویند.
در واقع پیمایش یکی از روش‌های تعیین مختصات دو بعدی نقاط می‌باشد که در آن با استفاده از نقاط معلوم و انجام مشاهدات زمینی بین نقاط مجهول (اندازه گیری طول و زاویه) و در نهایت انجام یک سری محاسبات می‌توان مختصات نقاط مجهول را در سیستم مختصات نقاط معلوم به دست آورد.
در پیمایش برای اینکه بتوان سیستم مختصات دو بعدی مورد نظر را مشخص نمود ، به حداقل دو نقطه با مختصات معلوم (یک نقطه با مختصات معلوم و یک امتداد معلوم) در آن سیستم مختصات نیاز می‌باشد. با این معلومات می‌توان مبدا سیستم و جهت محورهای آن را مشخص کرد.
البته در مواقعی این سیستم مختصات را می‌توان کاملا فرضی اختیار کرد ، یعنی مختصات نقطه اول و همچنین ژیزمان ضلع اول را فرضی در نظر گرفت.
در شکل مختصات نقاطی که با مثلث مشخص شده‌اند معلوم است و نقاط 2 تا 4 نقاط مجهول‌اند که به روش پیمایش مختصات آنها در این سیستم مختصات مشخص می‌شود.
انواع پیمایش
پیمایش معمولا به دو حالت باز و بسته تقسیم بندی می‌شود:
پیمایش باز: اگر پیمایش از یک نقطه با مختصات معلوم و یا مفروض شروع و به نقطه‌ای با مختصات مجهول (نامعلوم) پایان یابد ، به آن پیمایش باز می‌گویند.
به دلیل نبودن رابطه ریاضی از قبل معلومی بین اجزای پیمایش باز ، کنترل درستی اندازه گیری‌ها بدون تکرار اندازه‌گیری‌ها امکان پذیر نیست ، بنابراین از آن در کارهایی که نیاز به دقت بالایی دارند استفاده نمی‌شود.
پیمایش بسته: در دو حالت زیر پیمایش را بسته می‌گویند:
1- پیمایش از یک نقطه با مختصات معلوم (مفروض) شروع شود و به همان نقطه ختم گردد (حلقوی).
به چند ضلعی بسته که در این حالت ایجاد می شود پلیگون می‌گویند.
2- پیمایش از یک نقطه با مختصات معلوم شروع شود و به نقطه دیگری با مختصات معلوم برسد. به این حالت پیمایش آنتنی (اتصالی) می‌گویند.
بهترین حالت برای پیمایش آنتنی زمانی است که دو نقطه با مختصات معلوم در ابتدا و همچنین دو نقطه با مختصات معلوم در انتهای پیمایش موجود باشد. زیرا در این حالت پیمایش هم از لحاظ سمت (آزیموت) و هم از لحاظ موقعیت قابل کنترل است.
در صورت امکان نقاط معلوم از شبکه‌ای با درجه بالاتر انتخاب می‌شود.
از پیمایش بسته حلقوی معمولا در مناطقی که طول و عرض منطقه تقریبا مساوی است استفاده می‌شود. همچنین در مناطقی که نقاط با مختصات معلوم در دسترس نیست می‌توان با فرضی گرفتن مختصات نقطه اول از این نوع پیمایش استفاده کرد. البته این حالت فقط برای نقشه برداری مناطق کوچک کاربرد دارد.
مراحل پیمایش
پیمایش را می‌توان به سه مرحله کلی زیر تقسیم بندی کرد:
الف) شناسایی
ب) اندازه گیری و مشاهدات پیمایش
ج) محاسبات
الف) شناسایی
در این مرحله گروه شناسایی با مراجعه مستقیم به محلی که قرار است پیمایش انجام شود ، منطقه را شناسایی کرده و محل ایستگاه‌های پیمایش را انتخاب و علامت‌گذاری و مستحکم می‌کنند و در نهایت از موقعیت نقاط موجود یک کروکی تهیه می‌کنند.
محل ایستگاه‌های پیمایش بنا به هدفی که از پیمایش دنبال می‌شود انتخاب می‌شوند.
به عنوان مثال چنانچه هدف برداشت توپوگرافی منطقه و تهیه نقشه باشد ایستگاه‌های پیمایش را طوری در نظر می‌گیرند که از آنها بتوان بیشترین جزئیات محدوده مورد نظر را برداشت کرد ؛ جنانچه هدف از پیمایش پیاده کردن نقشه یک مسیر باشد محل ایستگاه ها را طوری در نظر می‌گیرند که از آنها بتوان اجزای مسیر مورد نظر(محور مستقیم راه و نقاط ابتدا و راس و انتهای قوس) را با دقت بالایی پیاده کرد.
در هر حال رعایت موارد زیر برای انتخاب محل ایستگاه‌های پیمایش ضروری است:
- از هر ایستگاه به ایستگاه قبلی و بعدی باید حتما دید برقرار باشد ، ولی نیاز نیست که از یک نقطه به همه نقاط پیمایش دید برقرار باشد.
- زمینی که در آن ایستگاه پیمایش ساخته می‌شود باید مستحکم و پایدار باشد ، بنابراین زمینهای نرم و سست و کنار رودخانه و نهرها جای مناسبی برای ایستگاه پیمایش نیست.
- ایستگاه‌های پیمایش باید از دور به خوبی دیده شوند ، بنابراین زمینهای مسطح و مرتفع مکان مناسبی برای نقاط پیمایش بوده و زمینهای پوشیده از بوته و علف‌های وحشی مکان مناسبی برای آنها نیست.
- برای کاهش خطای سانتراژ (دوربین و منشور) در اندازه گیری زاویه ، تا حد امکان طول اضلاع پیمایش بلند در نظر گرفته شود.
- در پیمایش ، تعداد ایستگاه‌ها نباید کمتر از 4 ایستگاه باشد.
در مناطق کوچک و پیمایش‌هایی که از آنها برای اهداف کوتاه مدت استفاده می‌شود می‌توان از میخ‌های چوبی یا فولادی حدود 25-20 سانتی‌متری برای نشانه گذاری و تثبیت ایستگاه‌های پیمایش استفاده کرد ، ولی زمانی که پیمایش برای پروژه‌های بلند مدت و زمان‌بر از قبیل ایجاد بزرگراه‌ها و سدها استفاده می‌شود باید ایستگاه‌ها را طوری مستحکم کرد که برای مدت طولانی محل آنها ثابت بوده و تخریب نشوند.
ب) اندازه گیری ها و مشاهدات پیمایش
پس از ایجاد و استحکام نقاط پیمایش ، گروه نقشه‌بردار به محل مراجعه کرده و با توجه به کروکی و نام نقاط طول افقی همه اضلاع و همچنین زاویه افقی همه راس‌های پیمایش مورد نظر را اندازه‌گیری کرده و در فرم‌های موجود ثبت می‌کنند. همچنین لازم است که ژیزمان یکی از اضلاع پیمایش (که معمولا ضلع اول می‌باشد) نیز اندازه گیری شود.
طول‌ها با استفاده از یک طولیاب و به صورت رفت و برگشت و زوایا هم به وسیله یک زاویه‌یاب ثانیه‌ای و در چند کوپل (معمولا دو کوپل) اندازه‌گیری می‌شوند. در صورت استفاده از توتال استیشن ، اندازه گیری زاویه‌ها و طول‌ها به طور همزمان انجام می‌شود.
در کارهای دقیق مثل نقشه‌برداری تونل و مترو برای محاسبه آزیموت ضلع اول از وسیله‌ای به نام ژیروسکوپ استفاده می‌شود. این دستگاه قادر است آزیموت حقیقی یک امتداد را با دقت 20 ثانیه اندازه گری نمایند. اما در کارهای معمولی و زمینهای محدود می‌توان آزیموت مغناطیسی ضلع اول را با ژیزمان آن یکی در نظر گرفته و با استفاده از یک تئودلیت مغناطیسی (مثل T0) آن را با دقت چند دقیقه اندازه‌گیری کرد.
قرائت کوپل
در نشانه‌روی‌ها اگر لمب قائم دوربین طرف چپ عامل قرار گرفته باشد ، اصطلاحا دایره به چپ یا لمب به چپ و اگر طرف راست عامل باشد ، دایره به راست می‌گویند. برای اینکه نشانه‌روی از حالت دایره به چپ به حالت دایره به راست مبدل شود ، بایستی تلسکوپ دوربین به اندازه 180 درجه چرخانده شود که این عمل را پلانژه کردن می‌گویند. طبیعی است برای نشانه‌روی مجدد ، آلیداد دوربین نیز بایستی 180 درجه دوران داده شود ، در نتیجه حالت دایره به چپ و دایره به راست یک نشانه‌روی با هم +180 تفاوت دارند ( خطاهای دستگاهی و عملیاتی است).
وقتی امتدادی در دو حالت دایره به راست و چپ نشانه‌روی و قرائت شود ، عمل را قرائت کوپل می‌گویند که از روش‌های متداول در نقشه‌برداری و ژئودزی است. این روش علاوه بر کنترل قرائت‌ها ، خطاهایی مانند خطای کلیماسیون و خطای خارج از مرکزی لمب افقی و ... را بطور عملی حذف می‌نماید.
زاویه‌هایی که در پیمایش اندازه‌گیری می‌شوند ، معمولا زاویه به راست (ساعتگرد) هستند. زاویه به راست در محاسبات پیمایش همواره مثبت در نظر گرفته می‌شود. منظور از زاویه به راست ، زاویه‌ای است که یک امتداد نسبت به امتداد قبل ، در جهت حرکت عقربه‌های ساعت (جهت راست) می‌سازد.
بنابراین برای آنکه امتداد قبل مشخص باشد باید هنگام مشاهدات زاویه ، یک جهت برای حرکت و پیمایش روی ایستگاه‌ها در نظر گرفته شود.
فرض کنید پیمایش به صورت حلقوی (چند ضلعی بسته) باشد ، چنانچه جهت حرکت پیمایش مطابق شکل سمت چپ در جهت عقربه‌های ساعت (ساعتگرد) انتخاب شود ، زاویه به راست ، زاویه‌های خارجی چند ضلعی بسته خواهد بود و در حالتی که جهت حرکت در خلاف عقربه‌های ساعت (پاد ساعتگرد) انتخاب شود در این حالت زاویه به راست ، زوایای داخلی چند ضلعی بسته خواهد بود (شکل سمت راست).
هنگام محاسبه ژیزمان اضلاع پیمایش و انتقال ژیزمان ، زاویه به راست رئوس همواره مثبت در نظر گرفته می‌شود.
در محاسبه ژیزمان اضلاع برای پیمایش باز ، همانند حالتی که در پیمایش بسته گفته شد ، از روی جهت حرکت پیمایش و همچنین جهت محاسبات می‌توان زاویه به راست را تعیین کرد.
در شکل زیر حرکت ساعتگرد است ، و با توجه به جهت زوایای قرائت شده ، زوایای بالایی زاویه به راست هستند که در محاسبات ژیزمان با علامت مثبت قرار داده می‌شوند.
اما چنانچه جهت پیمایش و محاسبات پاد ساعتگرد باشد ، در این حالت زوایای پایینی زاویه به راست هستند و در رابطه ژیزمان ، باید با علامت مثبت قرار داده شوند.
ج) محاسبات پیمایش
برای شروع محاسبات لازم است مختصات یکی از ایستگاه‌های پیمایش (معمولا نقطه اول) و همچنین ژیزمان یکی از اضلاع پیمایش (معمولا ضلع اول) معلوم باشد.
در صورتی که این معلومات در دسترس نباشد ، روش متداول و ساده این است که مختصات نقطه اول و همچنین ژیزمان ضلع اول را اختیاری در نظر گرفت. در این حالت مختصات نقاط در یک سیستم محلی و کاملا اختیاری و نسبت به فرض‌هایی که گرفته می‌شود به دست می‌آیند.
به شکل زیر دقت کنید ، مختصات نقطه A در هر دو حالت (0 ، 0) در نظر گرفته شده ولی ژیزمان ضلع AB در حالت دوم به اندازه 90 درجه تغییر کرده است.
همانطور که می‌بینید این کار مانند این است که کل پیمایش را به اندازه 90 درجه در جهت عقربه‌های ساعت حول نقطه A دوران داده‌ایم که این خود باعث تغییر مختصات سایر نقاط می‌گردد.
انواع خطا در پیمایش
به طور کلی خطاها را در پیمایش می‌توان به سه دسته تقسیم بندی کرد:
1- خطای اندازه گیری زاویه
2-خطای اندازه گیری طول
3- خطای سانتراژ دوربین و رفلکتور
برنامه تحت اکسل محاسبات انواع پیمایش (کلیک کنید)
برخی از ویژگی‌های برنامه
- محاسبه حالت‌های مختلف انواع پیمایش به صورت خودکار
- محاسبه خطای بست زاویه‌ای پیمایش
- محاسبه حداکثر خطای مجاز بست زاویه‌ای
- محاسبه خطای بست مسطحاتی پیمایش
- محاسبه حداکثر خطای بست مسطحاتی
- محاسبه دقت عملیات پیمایش
- نمایش پیام‌های کنترل صحت محاسبات