Ugrás a tartalomhoz

Topográfia 7., Topográfiai felmérési technológiák I.

Mélykúti Gábor (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

7.2 Felmérési technológiák

7.2 Felmérési technológiák

A topográfiai térkép tartalma szempontjából négy fő részből áll: a síkrajz, a domborzatrajz, a névrajz és a keretrajz. A felmérési munkák szempontjából ezek közül a síkrajzzal és a domborzatrajzzal kell foglalkoznunk. A síkrajz és domborzatábrázolás mind a megjelenési formákban, mind a meghatározásukhoz alkalmazható mérési módszerekben alapvető különbségeket mutatnak. A megjelenítési módszerek, a síkrajz alaprajszerű jelkulcsos ábrázolása, valamint a domborzatábrázolás alapvetően szintvonalas ábrázolási módszere az utóbbi évszázadban gyakorlatilag nem változott. Jelentős és folyamatos változáson mentek viszont keresztül a felmérési módszerek. A felmérési módszerek alapvetően két fő csoportba sorolhatók:

  • a helyszíni felmérések, melyek során a méréseket közvetlenül a terepen végezzük, és

  • a fototopográfiai eljárások , melyek során a térképezés túlnyomó részét fotogrammetriai mérésekkel, kisebb részét terepi munkával végezzük el.

A helyszíni felmérés történhet:

  • numerikus eljárással (tahimetria), vagy

  • grafikus (mérőasztalos) eljárással.

A fototopográfiai eljárásoknak három klasszikus módszere alakult ki, a:

  • kombinált eljárás, a

  • differenciált eljárás, és az

  • univerzális eljárás.

Az elektronika és számítástechnika fejlődésével kialakult új mérési és feldolgozási módszereket digitális jelzővel látjuk el, melyek lehetnek helyszíni felmérési-, fotogrammetriai-, egyéb adatnyerési- és adatfeldolgozási eljárások is.

A különböző technológiákról az 2. táblázat ad áttekintést, és a következő fejezetekben részletesebben is tárgyaljuk őket.

7.2.1 Topográfiai térképezés szemlélete

A II. világháború után a polgári topográfiai térképezési munkát a kedvezőtlen technológiai adottságok mellett kezdetben nehezítette és lassította, hogy a felmérők döntő többségének a nagyméretarányú, kataszteri térképezésben volt tapasztalata, holott a topográfiai térképkészítés egészen más terepszemléletet követelt meg. A topográfiai térképkészítés felmérési munkáinak sajátossága a nagyméretarányú, geodéziai térképezési módszerekkel szemben:

  • a terep domborzati viszonyait is mindig térképezni kell, a változatos magasságmérési módszerek alkalmazására az egész térképezendő területen, felületszerűen szükség van,

  • a kisebb térképezési méretarány kisebb pontossági követelményeket támaszt, (a nagyon pontos, aprólékos részletmérés eredménye eltűnik a kisméretarányú térképen, a ráfordított munka kárba vész, és a kezdetben alkalmazott numerikus felmérési módszer nem is segített ennek a problémának az időben történő érzékelésére, hiszen a térképszerkesztés csak a terepi munkát követően, az irodában történt meg),

  • a nagy területre kiterjedő, kevésbé részletes felmérési munkák és a kisebb pontossági követelmények egyszerűbb, hatékonyabb technológiák alkalmazását igénylik,

  • a topográfiai térképnek nemcsak geometriai feltételeket kell kielégítenie, hanem a terep, a táj jellegét is vissza kell tükröznie, ezért a közvetlenül a terepen (pl. grafikus felméréssel, légifényképek terepi minősítésével) készített térképek, illetve a terepi ellenőrzések szerepe megnő.

7.2.2 Grafikus felmérés eszközei és módszerei

A helyszíni, terepi mérések legrégibb módszere a grafikus felmérés. A grafikus felmérés lényege, hogy a mérési eredményeket már a terepen, közvetlenül a felmérési térképlapra szerkesztjük fel és a méréssel egyidejűleg, folyamatosan rajzoljuk a térképet. Jegyzőkönyvbe csak azokat a műszer-, vagy lécleolvasásokat rögzítjük, melyek segítségével a mérés közben számításokat kell végeznünk ahhoz, hogy az irányzott pont térbeli helymeghatározó adatait megkapjuk.

A grafikus felmérés fő funkciói:

  • a vízszintes iránymérés grafikusan, egy rajztáblára rögzített rajzlapon,

  • a távolság meghatározása a kiválasztott irányban távméréssel,

  • az irányzott pont és az álláspont magasságkülönbségének meghatározása szintezéssel, tahiméteres, vagy trigonometriai magasságméréssel.

A grafikus felmérés előnyei:

  • a térkép közvetlen terepi szemlélet alapján, a helyszínen készül,

  • jól lehet ötvözni a fotogrammetriai módszerek eredményeivel.

A grafikus felmérés hátrányai:

  • a mérési munka lassúbb, mint a numerikus felmérés,

  • a mérési eredményeket csak a térkép őrzi grafikus formában,

  • érzékenyebb az időjárásra, mint a numerikus eljárás.

A grafikus felmérési módszer a topográfiai térképezés ősi módszere. Az első mérőasztalt Praetorius 1590-ben szerkesztette meg, mely segítségével vízszintes irányokat lehetett grafikusan meghatározni. Az irányzáshoz dioptrát használtak. A dioptra, a két végén egy egyszerű irányzó berendezéssel – függőleges réssel, vagy szállal – ellátott vonalzó. A poláris koordináta másik elemét a távolságot mérőlánccal, lépéssel, vagy becsléssel határozták meg, a távolságtól függően. Azonban később látni fogjuk, hogy csupán grafikus iránymetszéssel is nagyon jó pontmeghatározást lehet végezni (pl. előmetszés, oldalmetszés, hátrametszés). A dioptrát az 1800-as évek első felében már távcsőre cserélték, a nagyobb hatótávolság és a pontosabb irányzás érdekében.

7-1. ábra Dioptra és távcsöves vonalzó

A grafikus felmérési módszer közvetlen kapcsolatot biztosít a felmérendő terep és a térkép között, hiszen a mérőasztalra rögzített rajzlapon a munka előrehaladtával a terep vízszintes vetületű képe rögtön a kívánt méretarányban jelenik meg. A terep és a készülő térkép együttes szemlélésével közvetlenül megállapíthatók az eltérések, hiányosságok, és a térképi tartalom helyben kiegészíthető.

Felmerülhet a kérdés, miért tanuljuk még a grafikus felmérés módszereit? Hiszen a digitális helyszíni és fotogrammetriai eljárások sokkal hatékonyabbak és pontosabbak. Azért ismertetjük a grafikus felmérés módszereit,

  • mert a ma korszerű digitális felmérési módszerek egyike sem biztosítja azt a közvetlen terep – térkép kapcsolatot a munka során, mint a grafikus felmérés,

  • ennek a módszernek az alkalmazásával lehet legjobban megismerni a topográfiai ábrázolásmód és terepszemlélet sajátosságait,

  • ennek kapcsán lehet a legjobban érzékelni a méretarányból adódó ábrázolási nehézségeket, kifejezésmódot, hiszen a tereptárgyakat már a mérés pillanatában rajzi jelekkel kell kifejezni,

  • az alkalmazható mérési módszerek szemléletesek, egyszerű geometriai szerkesztésekre épülnek, rögtön kiderül, ha valamelyik adat hiányzik, hiszen nem tudjuk a pontot felszerkeszteni a térképre,

  • a mérés kreativitást tételez fel, pontról pontra megválasztható a legalkalmasabb pontmeghatározási módszer,

  • a mérőasztal felszerelés működése egyszerű, robusztus, igazi „terepes” műszer, nem függ külső körülményektől (nem merül le az akkumulátora, nem telik meg a memória, nem tűnik el a műhold, nem kódolják le az adást, stb.), segítségével közvetlenül előállítható a végtermék, a térkép.

Tehát összefoglalva, a TOPOGRÁFIA megismerésére, megértésére, (megszeretésére), még ma is a grafikus felmérés a legalkalmasabb módszer, függetlenül attól, hogy a topográfiai térképek előállításában a mérőasztalokat már nem használjuk.

A méréseket szemléltető ábrákon a vízszintes iránymérések szerepét a meghatározási tervben is alkalmazott jelölések mutatják.

7.2.3 Mérőasztal felszerelés ismertetése

A grafikus felmérés eszköze a mérőasztal felszerelés, melynek fő részei:

  • mérőasztal,

  • tahiméteres vonalzó,

  • távmérő léc.

7-2. ábra MOM mérőasztalfelszerelés

A mérőasztal részei:

  • műszerállvány,

  • középszerkezet, és

  • rajztábla

  • szelencés libella,

  • tájoló.

A középszerkezet a műszerállvány és a rajztábla között helyezkedik el, segítségével lehet a rajztáblát a műszerállványhoz erősíteni, vízszintessé tenni, függőleges tengely körül elforgatni és rögzíteni munka közben . A rajtáblát akkorára készítették, hogy egy térképszelvény elférjen rajta (~50*50 cm2). A szelencés libella segít a rajzasztal vízszintessé tételében. A tájoló segítségével lehet a rajtábla tájékozását elvégezni, ha más, pontosabb módszert nem tudunk alkalmazni (pl. erdőben, völgyekben fordulhat ez elő).

A tahiméteres vonalzó , a tulajdonképpeni mérőműszer, egy irányzó és mérő berendezéssel ellátott vonalzó. Lehetővé teszi a vízszintes és magassági értelmű irányzást, a távolság- és magasságkülönbség mérést. Szabadon elhelyezhető a rajztáblán, tetszőleges irányba állítható. Fő részei:

  • a vonalzó, egy hozzá erősített oszlopon

  • a magassági kör és

  • a távcső.

7-3. ábra Középszerkezet

A műszeroszlop biztosítja, hogy a távcső vízszintes irányvonala és a vonalzó mindig együtt mozog, ugyanabba az irányba mutat. A távcsővel megirányzott tereppontok irányát a vele együtt mozgó vonalzó éle jelöli ki a rajzlapon. Ez a grafikus iránymérés .

A távcső a vonalzó irányára merőleges vízszintes tengely körül forgatható, így magassági értelmű irányzásra is alkalmas. A távcső a magassági körön keresztül kapcsolódik a műszeroszlophoz. A magassági kör és a távcső szállemeze együtt több funkciót is betölt:

  • magassági szögleolvasás,

  • távolságmérés,

  • magasságkülönbség mérés.

7-4. ábra MOM gyártmányú tahiméteres vonalzó

A mérések elvégzése, a magassági körön és a távmérő lécen tett leolvasások , valamint ezek segítségével a vízszintes távolság és magasságkülönbség számítása az alkalmazott tahiméter típusától függ. (A MOM által gyártott mérőasztal felszereléseknél a tangens-tahiméter és a diagram-tahiméter változatokat alkalmazták. A tankönyvben a mérésekre mutatott példáknál a diagram-tahiméter alkalmazását mutatjuk be.)

A vonalzóra egy csúsztatható léptékvonalzó helyezhető fel, ennek segítségével lehet a mért távolságot a vonalzó éle mentén, azaz megirányzott pont irányában, a rajzlapra felszerkeszteni.

7-5. ábra Vízszintes irányok funkcióinak jelölései

7.2.4 Mérőasztal felállítása

A mérőasztal felállítása az a folyamat, melynek során a mérőasztal felszerelést egy ismert helyzetű állásponton mérőképes állapotba hozzuk. Ez a meghatározás két kérdést vet fel, az egyik, hogy grafikus felmérésnél mit tekinthetünk ismert helyzetű pontnak, a másik, mikor lesz mérőképes állapotban a műszerünk?

Grafikus felmérés esetén ismert helyzetű a pont akkor, ha a

  • terepen egyértelműen azonosítható, és a

  • térképlapra fel van szerkesztve a képe.

Az ismert helyzetű pontokat a térképlapon tűszúrással jelöljük meg. Köré rajzoljuk a pont jelét (nullkör, háromszög), és megírjuk a számát, vagy nevét és a magasságát.

A mérőasztal felszerelés akkor van mérőképes állapotban, ha a mérőasztal:

  • az álláspont felett áll (pontra állás),

  • vízszintes, és

  • tájékozva van (tájékozás).

Először a középszerkezetet a szívcsavarral rögzítjük a műszerállványhoz, majd ráhelyezzük a rajztáblát, és ezt szintén a középszerkezethez rögzítjük a három erre szolgáló csavar segítségével. A rajztáblára rögzítjük a mérettartó alapra erősített, előkészített térképlapot. (Ezt a felmérési munka megkezdése előtt, általában csak egyszer, de akkor nagyon jól végezzük el. Nem vesszük le naponta a térképlapot a rajztábláról, mert annak mozdulatlansága igen fontos követelmény a terepi mérés és rajzolás közben.)

A pontra állás azt jelenti, hogy a mérőasztal úgy helyezkedik el a terepi pont fölött, hogy a terepi pont függőlegese átmegy a pontnak a térképlapra felszerkesztett képén. A pontra állást egy villásvetítő segítségével lehet pontosan elvégezni, hogy elkerüljük a külpontos mérést. Erre azonban csak nagyméretarányú felméréskor van szükség. Az 1:10 000 méretarányú térképezésnél a rajzon 0,1 mm a terepen 1 méternek felel meg. Az álláspont felszerkesztett képe sem lehet ennél kisebb, tehát a pontra állásnál elegendő, ha a terepi pont a rajztábla azon része alatt helyezkedik el, ahol a pont felszerkesztett képe található. A műszerállvány segítségével a rajztáblát olyan magasra állítjuk, hogy azon kényelmesen rajzolni is tudjunk, és úgy rögzítjük (tapossuk a végeit a talajba), hogy mérés és rajzolás közben ne mozduljon el, ne süllyedjen tovább.

A mérőasztal vízszintessé tételét a rajztáblára helyezett szelencés libella és a középszerkezeten található talpcsavarok segítségével végezzük el. A rajztábla vízszintessé tételét – a helyes vízszintes iránymérésen túlmenően – azért célszerű gondosan elvégezni, mert a részletpontok mérésekor minden esetben magassági értelmű mérést is kell végezni, ehhez pedig a magassági kör indexlibelláját be kell állítani. Ha a rajtábla vízszintes, akkor ez a művelet sokkal kevesebb időt igényel.

Mérőasztal tájékozása során a rajztábla függőleges tengely körüli forgatásával biztosítjuk, hogy térképre felszerkesztett geodéziai koordináta rendszer párhuzamos legyen a terepi, a valódi geodéziai koordináta rendszerrel. Ebben az esetben a terepen az álláspontból a különböző tereppontokra menő irányok és a térképen az álláspont képéből a megfelelő tereppontok képeihez húzott irányok szintén párhuzamosak egymással.

A rajztábla tájékozását kétféleképpen végezhetjük el:

  • ismert pontról ismert pontra történő tájékozással,

  • tájoló segítségével.

Ismert pontról ismert pontra történő tájékozás végrehajtása.

Az egyik ismert állásponton pontra állunk a mérőasztallal és vízszintessé tesszük a rajztáblát. A mérőműszer vonalzójának élét az A álláspont képe és a másik ismert B pont képe mellé illesztjük. A rajzasztalt a középszerkezet segítségével addig forgatjuk előbb durván, majd a paránycsavarral finoman, amíg a távcsőben a másik ismert B pontot a függőleges szállal pontosan meg nem irányoztuk. Ebben az esetben a távcső irányvonala a terepen, a vonalzó éle a térképen megy át egyidejűleg a két kiválasztott ponton. Tehát a terepi és a neki megfelelő térképi irány egymással párhuzamos. Ezzel a rajzasztal tájékozását elvégeztük. Ettől kezdve, amíg ezen a ponton mérünk, ügyelnünk kell a rajztábla mozdulatlanságára! Ezt részletmérés közben célszerű többször ellenőrizni.

A tájékozás elvégzéséhez mindig a leghosszabb irányt válasszuk. A tájékozó irány mindig hosszabb legyen, mint a meghatározandó irányok. A tájékozást mindig ellenőrizzük le egy másik ismert pont segítségével. Ennek elvégzéséhez emeljük fel a műszert, és helyezzük vissza úgy az asztalra, hogy a vonalzó éle az álláspont és a másik ismert pont képére illeszkedjen. Ha a tájékozás jó, akkor a távcsőbe nézve a másik ismert pontot a szálkereszt függőleges vonalán fogjuk látni.

7-6. ábra Tájékozás ismert pontról ismert pontra

Tájékozás végrehajtása tájoló segítségével.

A mérőasztal tájékozására a tájolót akkor használjuk, amikor az álláspontunkról nem látunk másik ismert pontot, nem ismerjük az álláspontunk helyét a térképen, vagy a tájékozáshoz felhasznált két pont a térképen közel van egymáshoz (t < ~10 cm).

A tájolóval történő tájékozást elő kell készíteni, meg kell határozni a tájolóállást , melyet kétféle módon végezhetünk el:

  1. A tájolóállás meghatározásának egyik módja, hogy tájékozzuk az asztalt ismert ponton ismert pontra, majd a tájoló élét egy kiválasztott É-D irányú térképi vonalhoz illesztjük, és leolvassuk a tájoló állását. Ezt a jegyzőkönyvbe felírjuk. A térkép öt különböző pontján elvégezzük ezt a műveletet, és a kapott értékek számtani középértékét fogadjuk el tájolóállásnak.

  2. A tájolóállás meghatározásának egy másik módszere, hogy az asztal ismert pontról ismert pontra történő tájékozása után úgy helyezzük el a tájolót a térkép keretvonalán kívül, hogy az iránytű pontosan 0-ra mutasson. Ekkor a tájoló éle mellett egy ceruzavonalat húzunk. Ezt több állásponton leellenőrizzük.

A tájékozás végrehajtása tájoló segítségével ezek után a két esetnek megfelelően úgy történik, hogy:

  1. A tájoló élét a kiválasztott É-D irányú vonalhoz illesztjük, a rajztáblát először durván, majd a paránycsavar segítségével finoman addig forgatjuk, amíg az iránytű a korábban meghatározott tájolóállás értékre nem mutat.

  2. A tájoló élét a keretvonal mellé húzott vonalra illesztjük, a rajztáblát először durván, majd a paránycsavar segítségével finoman addig forgatjuk, amíg az iránytű a 0-ra nem mutat.

Tájolóval végzett munka közben ügyeljünk arra, hogy semmilyen vastárgy (kulcs, zsebkés), elektromos vezeték, stb. ne legyen a közelben.

7.2.5 Mérések diagram-tahiméteres mérőasztal felszereléssel

A tahiméterek segítségével elvégezhető mérések:

  • vízszintes iránymérés,

  • távolságmérés,

  • magasságkülönbség mérés.

A vízszintes iránymérés a tahiméteres vonalzók segítségével minden esetben grafikusan történik.

A távolság és magasságkülönbség méréshez a diagram-tahiméterrel a meghatározandó pontra függőlegesen felállított távmérő lécen, és a magassági körön elhelyezett diagramokon, esetleg a magassági szögbeosztáson leolvasásokat kell tenni, és a lécleolvasás különbségekből számíthatók a kívánt értékek.

A távcsővel az irányzást mindig úgy hajtjuk végre, hogy az irányzott pont a függőleges szál és az alapkör metszéspontjába kerüljön. Az alapkör helyzetét a lécen leolvassuk. A leolvasások előtt minden esetben ellenőrizzük az index libella beállítását!

A vízszintes távolság meghatározásához a 100-as, vagy a 200-as szorzóállandójú távmérőszál és a függőleges szál metszéspontjában olvasunk le a lécen.

A műszerhorizont és az alapszállal megirányzott pont közötti magasságkülönbség meghatározásához pedig a +10, +20, +50, vagy a -10, -20, -50 szorzóállandójú magassági diagramok és a függőleges szál metszéspontjában olvasunk le a lécen. Ez a tahiméteres magasság mérés.

A diagramszálnál és az alapkörnél tett lécleolvasások különbségét szorozva a megfelelő diagram értékkel, megkapjuk a keresett mennyiséget. A lécleolvasásokat mindig mm egységben végezzük el, és akkor az eredményt méter egységben kapjuk meg helyesen.

A diagram-tahiméterrel az irányzott pont magassági szögét is leolvashatjuk a látómező alján futó beosztáson. Ezt használhatjuk a trigonometriai magasságméréshez .

A 7-7. ábra szerint a leolvasások és a számított távolságok, ill. magasságkülönbségek:

7-1. táblázat - Leolvasások diagram tahiméterrel és a számított távolságok és magasságkülönbségek

a lécleolvasás helye

leolvasás a szállemezen

leolvasás a lécen

számítás

eredmény

alapkörön

a

0000

100-as távmérőszálnál

100

0230

100*(0230-0000) =

23,0 m

200-as távmérőszálnál

200

0115

200*(0115-0000) =

23,0 m

-20-as magassági szálnál

-20

0245

-20*(0245-0000) =

-4,90 m

-50-es magassági szálnál

-50

0098

-50*(0098-0000) =

-4,90 m

magassági szög

-12° 00’

tg(-12° 00’)*23,0 =

-4,89 m


A magasságmérések megkezdése előtt a műszerhorizont abszolút magasságát mindig meg kell határozni. Ezt kétféleképpen tehetjük meg:

  1. Az ismert magasságú állásponttól megmérjük a rajztáblára helyezett műszer fekvőtengelyének a magasságát ( műszermagasság ), és ezt hozzáadjuk az álláspont tengerszint feletti magasságához.

  2. A műszerhorizont magasságát egy ismert magasságú pontról határozzuk meg úgy, hogy műszerrel magasságmérést végzünk erre a pontra, és a mért magasságkülönbséget levonjuk az irányzott pont ismert magasságából. (A mérés történhet vízszintes helyzetű távcsővel (szintezéssel), vagy trigonometriai magasságméréssel.)