HOSSZMÉRÉS, TÁVMÉRÉS Geometriai és fizikai távolságmérés Budapest 2016. június Földmérési és Távérzékelési Intézet HOSSZ FIZIKAI MENNYISÉG MÉRTÉKEGYSÉG: MÉRŐSZÁM: MÉRÉS ALAPEGYSÉGE MENNYISÉG ALAPEGYSÉGHEZ VISZNYÍTOTT NAGYSÁGA 4,5 m 4,5 mérőszám; m mértékegység 2 1
MÉRTÉKEGYSÉG Emberi testrészek méretei: hüvelyk, arasz, könyök, öl, láb kéznél vannak pontatlan 1 öl ~ 1,9 m 1 (bécsi) négyszögöl ~3,6 m 2 1 magyar katasztrális hold = 1600 (bécsi) négyszögöl = 5754,66 m 2 (ekével egy nap alatt felszántható terület) 3 öl сажень [szazseny]) 213,36 cm - bécsi öl - 189,6 cm - királyi öl - 3,126 m Forrás: http://www.nyest.hu/hirek/oroszmertekegysegek 4 2
MÉTER RENDSZER Párizs délkör 40 milliomod része (1799) "méter" a görög "metron" szóból ered, és mértéket, távolságot jelent Minden időkre, minden népnek A méter a hosszúság mértékegysége, jele az m, nagyságát a fénynek vákuumban mért sebessége mint természeti állandó alapján állapítjuk meg, amely pontosan 299 792 458, és mértékegysége a m/s (BAY ZOLTÁN) 5 HOSSZMÉRÉS - TÁVMÉRÉS Hosszmérés: Két pont közötti távolságot közvetlen méréssel határozzuk meg - szalag Távmérés: Olyan elemek mérése, melyből távolságot lehet számítani tahimetrálás, gyorsmérés 6 3
TÁVOLSÁG MEGHATÁROZÁS GEODÉZIA: két pont közötti távolságon a pontokat összekötő egyenes szakasz vízszintes vetületének a hosszát értjük Egy távolság két műveletből áll a két pont közötti ún. ferde (valódi) távolság megméréséből mért távolságnak a vízszintesre való redukálásából 7 HOSSZMÉRÉS ESZKÖZEI mérőléc Mérőszalag (vaskeretes, fogantyús, dobozos) Mérőrúd 8 4
KOMPARÁLÁS Mérőszalag valódi hosszának meghatározása: Névleges hossz tényleges hossz - komparáló alapvonalon - húzóerő, hőmérséklet figyelembe vétele (acél hőtágulási együtthatója) 10 5
ALAPFELÜLETI TÁVOLSÁG A gyakorlatban nem α magassági szöget, hanem a szalagfekvések végpontjainak Δm magasságkülönbségét ismerjük. - 11 TÁVMÉRÉS Geometriai távmérés Két pont közötti távolság hosszmérés nélküli meghatározása 1674 Germinanio Montonári olasz feltaláló eljárását már a dioptriás szinetező műszereken alkalmazták (teodolit 1740 1750) Gyors mérés Eszközei: tahiméter műszer tahiméter léc Fizikai távmérés 12 6
GEOMETRIAI TÁVMÉRÉS ε - távmérőszög b - alapvonal, vagy bázis d keresett távolság A megoldáshoz a bázis és a távmérőszög ismerete szükséges Az egyik állandó, a másikat mérjük 13 GEOMETRIAI TÁVMÉRÉS változó alapvonalú - állandó távmérőszögű állandó alapvonalú - változó távmérőszögű távmérők és távmérési eljárások. Alapvonal, bázis elhelyezkedése belső bázis magán a műszeren van külső bázis a műszertől távol, a mérendő távolság végpontján van 14 7
TAHIMÉTER Legegyszerűbb tahiméter : Teodolit, távcsövében vízszintesés alatt egyenlő száltávolságra, még egy egy vízszintes szál állandó száltávolságú, irányszálas tahiméter Reichenbach féle szálak 15 állandó száltávolságú, irányszálas tahiméter 16 8
Redukáló tahiméterek Közvetlen vízszintes távolság: Tangens tahiméter Diagram tahiméter 17 ÁLLANDÓ ALAPVONALÚ (VÁLTOZÓ TÁVMÉRŐSZÖGŰ) TÁVMÉRŐ Alapvonal = bázisléc - vízszintes szelencés libella - merőleges a mérendő távolságra irányzó dioptra + vetítő Távmérőszög teodolittal mérjük 18 9
FIZIKAI TÁVMÉRÉS Elektromágneses sugárzás - hullámhossz tartománya nagyon széles, ebből a geodézia csak két szűk sávot használ fel: mikrohullámú- vagy rádiótávmérésnek fénytávmérésnek (elektrooptikai távmérés) 19 FIZIKAI TÁVMÉRÉS mikrohullámú- vagy rádiótávmérésnek a centiméteres hullámhosszú rádióhullámokat (1-10 cm) fénytávmérésnek (elektrooptikai távmérés) a mikrométeres hullámhosszú látható fény vagy a hozzá közeli infravörös tartományba eső hullámok 100 méternél nagyobb távolságon +/- 2-3 milliméter középhiba előkészítést nem igényel időtartama mindösszesen néhány másodperc IDŐMÉRÉSES; FÁZISMÉRÉSES 20 10
ELEKTROOPTIKAI TÁVMÉRÉS 21 FÁZISMÉRÉSES TÁVMÉRÉS 22 11
FÁZISMÉRÉSES TÁVMÉRÉS 23 LÉGKÖR HATÁSA a) Energiaveszteség - mérhető legnagyobb távolságot befolyásolja b) hullám terjedési sebességére, melyet, mint távolság korrekciót, mint meteorológiai redukciót veszünk figyelembe. 24 12
ELŐNYÖK - HÁTRÁNYOK Rádióhullámok Előny párában, ködben, esőben is lehetőség van nagy távolság megmérésére (50 km). Nem szükséges szigorú összelátás a távolság kezdő és végpontján elhelyezett műszerek között, csak közelítően kell a két műszert egymás felé irányozni Hátrány rádióhullámok az elektromosan vezető felületekről visszaverődnek, így több esetben nehéz megállapítani, hogy a közvetlen egyenesen, vagy egy tört út menti távolságot két végponton elhelyezendő berendezéseknek közel azonos felépítésűnek kell lenni. 25 ELŐNYÖK - HÁTRÁNYOK Elektrooptikai távmérők Az elektrooptikai távmérők esetén a kibocsátott sugárzás az infravörös (nem látható fény) tartományba esik. Ennek terjedési tulajdonságai jól megegyeznek a látható fény tulajdonságaival, ezért az infravörös sugárzás jelvesztesége is hasonló a látható fényéhez Előny visszaverő berendezésként elég egy passzív prizma is Hátrány.Közvetlen összelátás szükséges a két végpont között, azonban. A mérést zavarja, ha a mérési program alatt valami (pl. falevelek, autó, járókelők stb.) megszakítja az összelátást. 26 13
LÉZERTÁVMÉRŐ - az adó és a vevő egy helyen van - a lézerhullám visszaverődési idejét és interferáló képességét használjuk ki távolságmérésre- minél nagyobb a távolság a mérendő test, anyag és a mérőberendezés között, annál nagyobb a visszaverődési idő. - A visszaverődési időből meghatározható a mérendő tárgy távolsága és pozíciója - mivel a radarhullámok levegőben való terjedési sebessége ismert. 27 TÁVMÉRÉS HIBAFORRÁSAI Műszer hibája kalibráció Alapvonalon történő meghatározás - geodéziai úton meghatározott vonalak, melynek egy egyenesben lévő pontjainak távolságát szabatosan (néhány tizedmilliméterre) meghatározták. Az alapvonalak hossza 5-800 métertől 1-2 km-ig terjed. A pontokat különleges állandósítással, általában pillérekkel valósítják meg. Egy alapvonalon általában 5-7 pillért helyeznek el. Meteorológiai javítás műszer a hőmérséklet és légnyomás értékek megadása után automatikusan képezi azt, és figyelembe veszi a távmérési eredmény képzésénél Refrakció - fénytörés A távmérőműszer a távolságot a kezdő és végpont között, a refrakció által meghatározott ív mentén méri. Azonban úgy értelmezzük, mint a két pont közötti húr mellett mért távolságot. Eltérésük tíz km- nél rövidebb távolságok esetén elhanyagolható. 28 14
TÁVMÉRÉS REDUKCIÓI Komparálási javítás Meteorológiai javítás hőmérsékleti javítás Ferdetávolság - vízszintesre redukálása Vízszintes távolság geoidra Vetületi redukció Föld gömbnek képzelt felületéről áttérjünk a számítás síkjára. attól függ, hogy milyen vetületi rendszert használunk. Magyarországon - Egységes Országos Vetületi rendszer (EOV) 29 ALAPFELÜLETI TÁVOLSÁG 30 15
ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK Mi a hossz? Mi a hosszmérés és a távmérés közötti különbség? Milyen távmérési típusok hangzottak el? Melyek a távmérés hibaforrásai? 31 ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK Mi a hossz? FIZIKAI MENNYISÉG MÉRTÉKEGYSÉG: MÉRÉS ALAPEGYSÉGE MÉRŐSZÁM: MENNYISÉG ALAPEGYSÉGHEZ VISZNYÍTOTT NAGYSÁGA 4,5 m 4,5 mérőszám; m mértékegység 32 16
ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK Mi a hosszmérés és a távmérés közötti különbség? Hosszmérés: Két pont közötti távolságot közvetlen méréssel határozzuk meg - szalag Távmérés: Olyan elemek mérése, melyből távolságot lehet számítani tahimetrálás, gyorsmérés 33 ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK Milyen távmérési típusok hangzottak el? Geometriai távmérés - tahimetria változó alapvonalú - állandó távmérőszögű állandó alapvonalú - változó távmérőszögű távmérők és távmérési eljárások. Alapvonal, bázis elhelyezkedése belső bázis magán a műszeren van külső bázis a műszertől távol, a mérendő távolság végpontján van Fizikai távmérés 34 17
ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK Melyek a fizikai távmérés hibaforrásai? Műszer hibája kalibráció Alapvonalon történő meghatározás - geodéziai úton meghatározott vonalak, melynek egy egyenesben lévő pontjainak távolságát szabatosan (néhány tizedmilliméterre) meghatározták. Az alapvonalak hossza 5-800 métertől 1-2 km-ig terjed. A pontokat különleges állandósítással, általában pillérekkel valósítják meg. Egy alapvonalon általában 5-7 pillért helyeznek el. Meteorológiai javítás műszer a hőmérséklet és légnyomás értékek megadása után automatikusan képezi azt, és figyelembe veszi a távmérési eredmény képzésénél Refrakció - fénytörés A távmérőműszer a távolságot a kezdő és végpont között, a refrakció által meghatározott ív mentén méri. Azonban úgy értelmezzük, mint a két pont közötti húr mellett mért távolságot. Eltérésük tíz km- nél rövidebb távolságok esetén elhanyagolható. 35 FORRÁS http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0027_ged11/ch01 s03.html http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0027_ged5/ch01s 04.html Dr, Balázs László, Szentesi András: Földméréstan II. Mezőgazdasági kiadó 36 18