رسم نیمرخ (پروفیل طولی) با استفاده از دوربین نیوو (Nivo) در اکسل

رسم نیمرخ (پروفیل طولی) با استفاده از دوربین نیوو در اکسل

تاریخ انتشار

آذر 1403

آخرین به‌روزرسانی

شهریور 1405

آموزش‌های مرتبط

آموزش اکسل ویژه مهندسین عمران

فایل‌های تکمیلی

دارد

مدرس آموزش

مهندس سید محمد صادق آل‌محمد

مهندس عمران

کارشناس ارشد ژئوتکنیک

۱- آنچه در این آموزش خواهیم خواند…

پروژه‌ای که قصد داریم در این آموزش، به آن بپردازیم، رسم نیمرخ (پروفیل طولی) با استفاده از دوربین نیوو در اکسل می‌باشد. این کار در دو مرحله انجام می‌شود. مرحله اول شامل مراحل صحرایی و مرحله دوم شامل مراحل دفتر فنی است. در مرحله صحرایی سه عملیات مسیر‌یابی، مترکشی و ترازیابی باید انجام شود و در مرحله دفتر فنی اقدامات تعیین فاصله افقی، تعیین اختلاف ارتفاع نقاط، محاسبه مقادیر خطا و تعدیل آن‌ها و رسم نمیرخ انجام می‌گیرد. در جدول زیر ابزار‌های مورد نیاز برای عملیات صحرایی را مشاهده می‌کنید.

رسم نیمرخ (پروفیل طولی) با استفاده از دوربین نیوو (Nivo) در اکسل - رسم نیمرخ (پروفیل طولی) با استفاده از دوربین نیوو در اکسل - سیویل ژئوتک

۲- مراحل صحرایی

۱-۲- مسیریابی

مسیریابی به دو روش قابل انجام است. روش اول به‌وسیله سه ژالون و روش دوم به‌وسیله دوربین و دو ژالون انجام می‌شود. ما در اینجا به بررسی روش دوم می‌پردازیم.

برای این‌کار ابتدا دوربین در ابتدای مسیر مستقر می‌گردد. سپس انتهای مسیر ژالون به‌صورت عمود قرار داده می‌شود. بعد از آن بین دوربین و ژالون، ژالون دیگری را در فواصل مختلف ایستگاه گذاری قرار داده و از در یک امتداد بودن دوربین و ژالون‌ها اطمینان حاصل شود. پس از آن ایستگاهی که ژالون سوم قرار دارد میخ کوبی می‌شود و تا انتها به همین ترتیب پیش می‌رویم. در این روش فاصله ایستگاه‌ها ۳۰ الی ۵۰ متر باشد (full station). در نقاطی مانند تغییر شیب‌ها محل‌های تقاطع و … نقاط اجباری داریم (plus station). حتما مشخصات هر میخ روی آن ثبت شود. فواصل نقاط اجباری ضریبی از فاصله در حالت نرمال باشد زیرا که به رسم راحت‌تر پروفیل کمک می‌کند.

۲-۲- مترکشی

مترکشی به دو روش قابل انجام است. روش اول با استفاده از متر معمولی یا متر لیزی و روش دوم با استفاده از ترازیاب نیوو انجام می‌شود. ما در اینجا به بررسی روش دوم می‌پردازیم.

برای تعیین فاصله با دوربین نیوو، پس از مسیر یابی باید دوربین در ابتدای مسیر مستقر ‌شود. سپس شاخص در ایستگاه‌های مختلف به‌صورت عمود قرار داده شده و به شاخص قراول روی می‌کنیم و مقدار تار بالا (Upper hair یا به اختصار U.H) و تار پایین (Lower hair یا به اختصار L.H) قرائت می‌شود.

بنابراین فاصله دوربین تا ایستگاه مورد نظر حاصل می‌شود. با توجه به اینکه شاخص ۴ متر است زمانی که با توجه به فاصله دوربین امکان قرائت نباشد یا اینکه تار بالا و پایین بالاتر از عدد روی شاخص باشد مجبور به جابجایی دوربین هستیم. اگر دوربین جابجا نشود فواصل حاصل شده در ایستگاه ها به صورت تجمعی می‌باشد. همچنین برای محاسبه میزان خطا عملیات به‌صورت رفت و برگشت انجام می‌شود و دقت این روش ۱۰ سانتی‌متر است.

روش خواندن تارهای رتیکول دوربین نیو از روی شاخص نیز در تصویر زیر مشخص است برای فهم بهتر می‌توانید از ویدیو همین آموزش کمک بگیرید.

۳-۲- ترازیابی غیر مستقیم

برای ترازیابی از روش ترازیابی شعاعی استفاده می‌کنیم. برای این کار دوربین را خارج مسیر و نزدیک نقطه شروع با ارتفاع مشخص قرار می‌دهیم. دلیل قراردادن دوربین خارج مسیر این است که نقاط بیشتری قابل قرائت باشد. سپس شاخص روی نقطه شروع به‌صورت عمود قرار داده شود. به شاخص قراول روی کرده و مقدار تار وسط به عنوان قرائت عقب (Back Sight یا به اختصار B.S) قرائت می‌گردد. دوربین حرکت داده نمی‌شود و شاخص به ایستگاه بعد انتقال داده شده و تار وسط به‌عنوان قرائت جلو (Front Sight یا به اختصار F.S) قرائت می‌گردد.

در این روش اولین قرائت قرائت عقب و آخرین قرائت قرائت جلو و قرائت‌های بین این دو قرائت میانی (Intermediate Front Sight یا به اختصار I.F.S) می‌باشد. زمانی که نیاز به جابه‌جایی دوربین باشد به ایستگاه قبل قراول رفته و قرائت عقب یادداشت شود. برای محاسبه میزان خطا عملیات به‌صورت رفت و برگشت انجام می‌شود.

۳- مراحل دفتر فنی

۱-۳- تعیین فاصله افقی

با استفاده از اطلاعات برداشت شده از مراحل صحرایی و با کمک رابطه زیر، فاصله افقی بین دو نقطه را تعیین می‌کنیم.

𝐷=(𝑈.𝐻−𝐿.𝐻)×100

همانطور که گفتیم دقت این روش ۱۰ سانتی‌متر یا به عبارتی ۰/۱ متر است به عنوان مثال با رابطه بالا داریم:

𝐷=(1.598−1.486)×100=0.112×100=11.2 𝑚

توجه کنید مقدار ۰.۲ از ۱۱.۲ متر، که یک رقم اعشار است، دقت محاسبات را نشان می‌دهد.

برای محاسبه دقت نسبی (precision ratio) مراحل کار نیز می‌توان از رابطه زیر استفاده نمود.

P.R=\frac{\left|\text{اندازه گیری برگشت – اندازه گیری رفت}\right|}{\text{میانگین اندازه گیری رفت و برگشت}}

حال جدول پیکتاژ را با کمک اکسل ترسیم می‌کنیم. ابتدا سه جدول رسم می‌کنیم. جدول اول برای تعیین فاصله افقی بین دو نقطه در مسیر رفت، جدول دوم برای تعیین فاصله افقی بین دو نقطه در مسیر برگشت و جدول سوم برای محاسبه دقت نسبی است. در دو جدول اول مقادیری که از صحرا برداشت شده است در آن ثبت می‌شود و در یک ستون آن با استفاده از رابطه D که در بالا بررسی شد، مقدار فاصله محاسبه می‌شود. در جدول سوم نیز با کمک رابطه P.R دقت نسبی محاسبه می‌شود. برای مشاهد نحوه وارد کردن روابط با استفاده از سلول‌ها به فایل اکسل و یا آموزش ویدیویی مراجعه کنید.

حال به سراغ رسم جدول پیکتاژ می‌رویم. برای این کار یک جدول با چهار ستون نیاز دازیم. ستون اول شماره میخ، ستون دوم فاصله دو میخ، ستون سوم فاصله از مبدا و ستون چهارم برای کروکی و یادداشت استفاده می‌شود. ستون فاصله میخ را که با استفاده از ستون مقادیر فاصله (D) در جدول مرحله قبل کامل می‌کنیم. ستون فاصله از مبدا نیز به صورت جمع تجمعی ستون فاصله دو میخ به کمک تابع SUM رسم می‌گردد.

۲-۳- تعیین اختلاف ارتفاع نقاط

برای محاسبه ارتفاع دوربین از رابطه زیر استفاده می‌کنیم.

𝐻.𝐼=𝐸𝐿𝑒_𝐴+𝐵.𝑆

برای محاسبه ارتفاع نقاط مجهول از دو رابطه زیر کمک می‌گیریم. رابطه سمت راست برای حالتی است که از نقاط کمکی استفاده می‌کنم.

𝐸𝐿𝑒_𝐵=𝐻.𝐼−𝐹.𝑆

𝐸𝐿𝑒_𝐵=𝐻.𝐼−𝐼.𝐹.𝑆

برای کنترل صحت عملیات نیز از رابطه زیر استفاده می‌شود. در واقع قدرمطلق تفاضل مجموع قرائت عقب و جلو باید برابر قدر مطلق اختلاف ارتفاع نقطه شروع و پایان باشد.

\left|\mathrm{\Sigma B}.S-\mathrm{\Sigma F}.S\right|=\left|{ELe}_B-{ELe}_A\right|

با رابطه زیر نیز شیب خط پروژه محاسبه می‌شود.

\text{درصد شیب}=\frac{∆h_{AB}}{D_{AB}}×100

در این روابط H.I ارتفاع دوربین، ELe ارتفاع نقطه مورد نظر، B.S قرائت عقب، F.S قرائت جلو، I.F.S قرائت میانی می‌باشد.
حال جداول مربوطه برای رسم نیمرخ را ایجاد می‌کنیم. برای این کار از یک جدول هفت ستونه استفاده می‌کنیم.

در ستون اول شماره ایستگاه را می‌نویسیم. ستون دوم به صورت جمع تجمعی فواصل که قبلا محاسبه شد (جمع تجمعی D) خواهد بود. ستون سوم، چهارم و پنجم مقادیر برداشت شده از قرائت‎های صحرایی است. ستون ششم و هفتم نیز ارتفاع دوربین و ارتفاع نقاط با کمک روابط بالا محاسبه می‌شود. همچنین در یک جدول نیز می‌توان با استفاده از رابطه صبحت شده در بالا صحت عملیات و همچنین شیب خط پروژه را بررسی نمود. برای مسیر برگشت نیز همین عمل انجام می‌شود.

۳-۳- محاسبه مقادیر خطا و تعدیل آن‌ها

ترازیابی از نظر دقت به چهار نوع تقسیم می‌شود و در هر حالت با یک رابطه مقدار دقت کار معین می‌شود. در جدول زیر می‌توانید انواع این حالات را مشاهده کنید. در این روابط L طول مسیر ترازیابی برحسب کیلومتر می‌باشد.

۱) ترازیابی درجه I و II ژئودزی

\varepsilon\left(mm\right)=\pm(2-3)(mm)\sqrt L

۲) ترازیابی درجه II

\varepsilon\left(mm\right)=\pm12(mm)\sqrt L

۳) ترازیابی با دقت معمولی

\varepsilon\left(mm\right)=\pm25(mm)\sqrt L

۴) ترازیابی با دقت تقریبی

\varepsilon\left(mm\right)=\pm100(mm)\sqrt L

در این پروژه از میان روابط بالا ترازیابی درجه دو را انتخاب می‌کنیم. حال باید مقدار قدرمطلق تفاضل ارتفاع نقطه مورد نظر در حالت رفت و برگشت از مقدار حاصل شده در این رابطه (ε) کوچکتر یا مساوی باشد. اگر این اتفاق حاصل شد می‌توانیم به سراغ تعدیل و سرشکنی خطا برویم اما اگر این رابطه برقرار نبود باید مراحل قرائت‌های صحرایی دوباره انجام شود.

\left|h_A-h_{A\prime}\right|\le\varepsilon

برای تعدیل خطا و سرشکنی از رابطه زیر کمک می‌گیریم. در این رابطه n (تعداد گام) تعداد فواصل بین ایستگاه‌هاست.

\text{مقدار تصحیح}=\pm\frac{\left|h_A-h_{A\prime}\right|}{n}

برای سرشکنی باید ترازیابی یا بین دو نقطه که ارتفاع آن مشخص است انجام شود یا اینکه به صورت رفت و برگشت باشد. اگر ارتفاع نقطه، در حالت برگشت کمتر از ارتفاع رفت بود مقدار تصحیح به صورت جمع تجمعی به ارتفاع نقاط اضاف شود و اگر بیشتر بود کم شود.
حال در اکسل روابط بالا را در یک جدول تشکیل داده و مقدار تصحیح معین می‌شود. در این روابط رادیکال به کمک تابع SQRT نوشته می‌شود.

محاسبه مقادیر خطا و تعدیل آن‌ها در ترازیابی با اکسل

حال در یک جدول پنج ستونه مانند زیر مقادیر شماره ایستگاه، فاصله از مبدا، ارتفاع نقاط، مقدار تصحیح به صورت جمع تجمعی و ارتفاع تصحیح شده را می‌نویسیم. در این حالت ارتفاع نقطه شروع در حالت برگشت بیشتر از حالت رفت بوده پس مقدار تعدیل از ارتفاع‌ها کم می‌شود.

۴-۳- رسم نمیرخ

با استفاده از ارتفاع و فواصل نقاط می‌توان براساس یک مقیاس مناسب پروفیل طولی را رسم نمود. همچنین خط پروژه باید براساس شیب استاندارد آن رسم شود. اگر هدف رفتن از نقطه A به B با حفظ ارتفاع این دو نقطه باشد این دو نقطه را به هم وصل کرده و معادله خط نوشته می‌شود که شیب آن برابر شیب پروژه است. اما اگر هدف بهترین خط باشد باید Best line کشیده شود. برای رسم پروفیل بهتر است از نرم افزار CIVIL 3D استفاده شود که مقیاس پروفیل دقیق باشد. اما با اکسل نیز به صورت تقریبی قابل رسم است. خط پروژه با رنگ قرمز و خط پروفیل با رنگ مشکی نمایش داده می‌شود.

حال در اکسل برای رسم نمودار از منوی Insert و سپس Charts اقدام می‌کنیم. می‌توانید روش کلی نحوه رسم نمودار را در آموزش رسم نمودار خمش و برش تیر در اکسل مشاهده کنید. در نمودار زیر خط پروژه، پروفیل طولی و بهترین خط گذرنده قابل مشاهده است.

رسم نیمرخ (پروفیل طولی) با استفاده از دوربین نیوو در اکسل

حال برای اینکه نمودار ما مقیاس مناسبی داشته باشد به روش زیر عمل می‌کنیم.

به کمک جدول زیر اگر اختلاف ارتفاع ۵/۴ متر و فاصله ۲۷۰ متر در مقیاس ۱/۱ باشد. حال اگر مقیاس ارتفاع را ۱/۹۰ و مقیاس فاصله را ۱/۹۰۰ در نظر داشته باشیم. با استفاده از یک نسبت و تناسب میتوان مقدار ارتفاع و فاصله را در این مقیاس محاسبه نمود.

حال از منوی Insert با روشی که در ویدیو شرح داده شده و با ابعادی که محاسبه شد یک مستطیل رسم می‌کنیم و ابعاد نمودار را طوری تنظیم می‌کنیم که نقاط ابتدایی و انتهایی پروفیل روی گوشه‌های مستطیل قرار بگیرد. بنابراین نمودار پروفیل طولی (نیم رخ) ما با مقیاس مناسب رسم می‌گردد.

۴- مراجع

نوبخت، شمس. (۱۳۹۲). نقشه برداری. ویرایش سی و هفتم. انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران

دانلود فایل اکسل رسم نیمرخ (پروفیل طولی) با دوربین نیوو

فرمت فایل

zip

حجم فایل

۱.۴ مگابایت

کد آموزش

۳۱۳-۰۰۲-۰۰۲

برای تسلط بیشتر بر این مبحث و یادگیری کامل‌تر مطالب، پیشنهاد می‌کنیم دوره جامع ویدیویی مرتبط با این موضوع را مشاهده کنید. این دوره با آموزش‌های کاربردی و مثال‌ها و تمرین‌های متنوع، مسیر یادگیری و تسلط شما را ساده‌تر می‌کند.