تاریخچه نقشه برداری را میتوان در حفاریهای باستانی منطقه بین النهرین یافت .همچنین ایران و روم باستان از دیگر قطبهای نقشه برداری هستند. امروزه به لطف تکنولوژی، نقشه برداری با استفاده از دوربین های بسیار دقیق انجام میشود.
در امور مهندسی جهت تعیین موقعیت سهبعدی اجسام، تصاویر آنها را در صفحات افقی و عمودی رسم میکنند . با مشخص بودن موقعیت در صفحات افقی و عمودی، وضعیتشان را در فضای سهبعدی متوجه میشوند. لذا دستگاههای اندازهگیری نقشهبرداری باید قابلیت این را داشته باشند که زوایایی را در صفحات افقی و عمودی اندازهگیری کنند و نخستین شرط برای اجرای این کار، ایجاد صفحات افقی و عمودی در فضا است.
دسته بندی دوربین های نقشه برداری
به طور اجماعی دوربینهای نقشه برداری به دو دسته ترازیاب و زاویه یاب تقسیم میشوند . دوربینهای نیوو دوربینهای مخصوص ترازیابی و تئودولیت مخصوص زاویه سنجی هستند.
در طی سال های اخیربا پیشرفت تکنولوژی این دو نوع دوربین با هم ترکیب شدهاند . به صورت یک دوربین به نام توتال استیشن در بازار عرضه میشوند.دوربین توتال استیشن هر دوی این دو دوربین را شامل میشود .میتوان همزمان کار ترازیابی و زاویه سنجی را با آن انجام داد.همچنین دارای دو نوع دیجیتال و اپتیکی است.
دوربین تئودولیت (Theodolite camera)
دوربین تئودولیت همانطور که گفته شد، در تعیین زاویه و همینطور فاصله کاربرد دارد. این دوربین هم مانند دوربین نیوو شامل خود دوربین، تراز و سه پایه است. دوربین تئودولیت هم شامل عدسی شیئی و عدسی چشمی است که دارای تارهای رتیکول عمود بر هم هستند. در پایین دوربین هم تراز کروی برای تراز کردن آن تعبیه شده است. سه پایه دوربین هم شامل سه پایه که در زمین فرو میروند و دو تراز لوبیایی برای تراز کردن سه پایه با افق به کار میروند.
نحوه کار با دوربین تئودولیت
ابتدا یک نقطه که به تمامی نقاط اشراف دارد را به عنوان ایستگاه قرار میدهیم و سه پایه را در آن تراز میکنیم و دوربین را روی آن قرار میدهیم، سپس آن را نیز تراز میکنیم.
فردی به همراه ژالن و میر (شاخص) را به نقاط مورد نظر میفرستیم و پس از تراز کردن میرو ژالن به وسیله تراز نبشی اقدام به قراول روی نقطه مورد نظر میکنیم.
دوربین نقشه برداری نیوو(new mapping camera)
دوربین نیوو برای اندازه گیری اختلاف ارتفاع بین دو نقطه و تعیین ارتفاع نقاط مختلف استفاده میَشود. دوربین نیوو شامل دوربین، تراز دوربین و سه پایه است.
دوربین نیوو از دو عدسی شیئی و چشمی تشکیل شده است. بر روی عدسی شیئی دو تار به نام رتیکول قرار دارد که بر هم عمود هستند. در صورت تراز بودن دوربین با خط افق، کاملا افقی و عمودی هستند.
تراز هم شامل یک تراز کروی است و سه پایه هم شامل سه پایه متحرک و دو تراز لوبیایی در طرفین است. در وسط سه پایه هم یک شاغول کوچک به منظور اطمینان از عمودی بودن سه پایه قرار دارد.
طرز کار با دوربین نقشه برداری نیوو
ابتدا نقطهای را به عنوان ایستگاه در نظر گرفته که اشراف خوبی به نقاطی که باید اندازه گیری شود داشته باشد. سه پایه باید در محل محکم شود. با استفاده از دو تراز لوبیایی روی آن، سه پایه تراز شود. پس از تراز کردن سه پایه، باید دوربین را روی آن فیکس کرده و سپس دوربین تراز شود.
پس از آن فردی با یک ژالن و میر به نقاط مورد نظر میرود و آنها را با استفاده از تراز نبشی موازی با خط افق قرار میدهد. باید دوربین را روی میر متمرکز کرده و هر عددی که در تقاطع دو تار رتیکول قرار گیرد را یادداشت کند.
سپس فاصله زمینی بین نقطه و دوربین را با استفاده از متر لیزری یا هر متر در دسترس دیگری اندازه میشود. این عمل را باید برای همه نقاط انجام داد.
دوربین توتال استیشن(Total station)
این دوربین از ترکیب دو دوربین نیوو و تئودولویت به دست میآید. با استفاده از دوربین توتال میتوان هم زمان به اندازه گیری ارتفاع، زاویه و فاصله افقی پرداخت. دوربینهای توتال در ابتدا به صورت اپتیکی عرضه میشدند. ولی امروز انواع دیجیتال آنها به بازار آمده است که کار نقشه برداری را به روزتر و آسان تر از گذشته کرده است.
مهندسان با توجه به تجربه معتقدند که کار با دوربینهای اپتیکی به مراتب بهتر و دقیق تر از دوربین های دیجیتال است.از این رو هنوز در مناطقی در دنیا از دوربین های اپتیکی استفاده میشود . توتال استیشن های مجهز به لیزر دارای دقت و سرعت بالاتری نسبت به سایر توتال استیشن ها می باشد.برای یک نقشه برداردقت و سرعت از اهمیت بسار بالایی برخوردار است زیرا سرعت بالا باعث کاهش زمان عملیات و در نتیجه کاهش چشمگیر هزینه ها می شود.
دوربینهای دیجیتال این مزیت را دارند که پس از انجام عملیات نقشه برداری میتوان یک خروجی از دادههای مورد نظر تهیه کرد و سپس با استفاده از نرم افزارهای نقشه برداری اقدام به تهیه نقشه کرد. دراین صورت کارا بسیار سریعتر از تهیه نقشه به صورت دستی انجام میشود.
انواع مدل های دوربین های نقشه برداری
اسکنر لیزری
اسکنر لیزری در گروه دوربین های توتال استیشن روباتیک است که بدون نیاز به رفلکتور می تواند با سرعتی بالایی نقاط محیط اطراف را نقشه برداری میکند.این دوربین توسط کامپیوتر هدایت میشود.
کمپانی ریگل از کشور اتریش پیشتاز ترین شرکت در زمینه تولید و توسعه اسکنر در دنیا می باشد. آخرین نمونه تولید شده توسط این کمپانی مدل Z۴۲۰i می باشد. این دوربین بیشتر در زمینه مستند نگاری میراث فرهنگی کاربرد دارد .
دوربین لایکا نوا
توتال استیشن لایکا نوا (درعلم نجوم نوا به معنی ستارهای که نور آن به طور ناگهانی زیاد شده و پس از چند ماه به حالت اول بازمیگردد) یک راهکار پیشرفته بوسیله تکنولوژی امروزی برای اندازه گیری است. و کیفیت و دقت غیر قابل رقابتی را برای طیف کاربردهای مختلف فراهم می کند.
اندازه گیری در یک کارگاه ساختمانی، محاسبه حجم، مانیتورینگ و میکروژئودزی سد ، پل یا تونل، ذخیره کردن صحنه تصادف با عکاسی دیجیتال، اسکن کردن نمای یک سازه همگی را میتوان توسط توتال استیشن لایکا نوا انجام داد.
تئودولیت مکانیکی ویلد
دوربین نقشه برداری ولید , دقیق ترین تئودولیت ساخت کمپانی ویلد-لایکا می باشد. این تئودولیت از نوع مکانیکی و دارای لمب گرادی و ساخت کشور سوئیس می باشد.
ترازیاب نیوو فویف
نیوو یا ترازیاب خودکار و دقیق FOIF ترازیابی اتوماتیک و نسبت به دوربین مشابه آن که ترازیاب لایکا می باشد، دارای قیمتی به مراتب پایین تر که با بزرگنمایی 32 برابری عدسی، می توان در پروژه های ترازیابی ، مانیتورینگ های ژئودتیکی، پروژه های عمرانی و ساختمانی و همچنین راه سازی از آن استفاده کرد.
در صورتی که از میکرومتر مخصوص (FS1) استفاده شود، می توان دقت تخمین ارتفاع را به 0.01 میلیمتر نیز رساند . به این ترتیب از آن در ترازیابی های درجه 2 و همچنین پروژه های صنعتی که نیاز به دقت بالایی دارند، استفاده کرد. نکته قابل توجه این است که دوربین شرکت FOIF دارای دکمه جداگانه ریست کردن وضعیت کمپانساتور می باشد.
حرف آخر
دوربینهای نقشه بردرای به طور کلی به دو نوع ارتفاع سنج و زاویه سنج تقسیم میشوند که با نامهای نیوو و تئودولیت در بازار عرضه میشوند. به منظور راحتی و سرعت در انجام کار دوربین سومی از ترکیب دو دوربین نام برده شده ساخته شده که به نام توتال استیشن شناخته میشود. شرکتهای مختلفی از جمله شرکتهای آمریکایی، آلمانی، سوئیسی و کرهای اقدام به تولید دوربینهای نقشه بردرای میکنند. امروزه دوربینهای توتال دیجیتال به بازار آمدهاند که کار نقشه بردرای را با استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری بسیار سریعتر و راحتتر کرده است.