YÜKSEKLİK ÖLÇMELERİ 2017-KTU

Transkript

1 YÜKSEKLİK ÖLÇMELERİ 2017-KTU

2

3 2.Trigonometrik Nivelman:

4

5

6

7

8

9

10

11

12 GEOMETRİK NİVELMAN Nivelman aletleri incelik yönünden 4 grupta ele alınabilir. 3- Yüksek İncelikli Nivolar Bu tür nivolar, III. Derece nivelman ölçümlerinde, yüzey nivelmanında, hacim hesapları için yapılan enine ve boyuna kesitlerin çıkarılmasında kullanılır. İnceliği ±1 2 mm, dürbün büyütmeleri ve düzeç duyarlıkları arasındadır. Düzeçleri genellikle çakıştırma prizma sistemlidir. Kompensatörlü nivolarda küresel düzeç duyarlığı 10 civarındadır. Kompensatörün ortalama yataylama hatası ±0,5 kadardır. 4- Çok Yüksek incelikli Nivolar Bu aletler I.ve II. derece nivelman ağlarının ölçümünde, köprü, baraj, vb. yapılardaki deformasyon ölçmelerinde kullanılır. İnceliği 0.5 mm, dürbün büyütmeleri ve düzeç duyarlıkları 5-10 arasındadır. Düzeçleri, çakıştırma prizma sistemli olup görüntüleri, genellikle okülere yansıtılır. Bu tip aletlerde yatay açı bölüm dairesi yoktur. Ölçmelerde çift bölümlü ve payandalı invar miralar kullanılır. Gözlem çizgileri kama şeklindedir. Düzlem paralel camlı mikrometre düzenleri vardır. Kompensatörlü olanlarda Kompensatörün hassasiyeti 0.2 dir.

13 Yapıları Bakımından Nivelman Aletleri Günümüzde kullanılan nivolar, yapıları ve çalışma sistemleri açısından; 1. Sabit Dürbünlü nivolar 2.Eğim vidalı nivolar 3. Kompensatörlü (otomatik) nivolar 4. Sayısal (elektronik sayısal) nivolar 5. Lazer nivoları

14 Sabit Dürbünlü nivolar Yapıları Bakımından Nivelman Aletleri Dürbün, dürbün taşıyıcısına sabit olarak bağlanmıştır. Düzeç kabarcığı tesviye vidaları ile ortalanır

15 Eğim Vidalı Nivolar Yapıları Bakımından Nivelman Aletleri Eğim vidalı nivolarda dürbün, bir eğim vidası yardımıyla bir miktar aşağı-yukarı hareket ettirilebilir. Aletin gözlem ekseni (NN), düzeç ekseni (DD), düşey ekseni (VV) ve küresel düzeç ekseni (KK) olmak üzere dört ekseni vardır. Silindirik düzeç dürbünün yan tarafında olup, güneş ışınlarına karşı korunmalıdır. Düzeçler optik çakıştırmalı olup, görüntü oküler yanındaki büyütece yansıtılmıştır. Ölçüme başlamadan önce, alet küresel düzeç yardımıyla kabaca yataylanır. Her mira okumasından önce silindirik düzecin kabarcığı eğim vidası yardımıyla ortalanır.

16 Kompensatörlü (Otomatik) Nivolar Yapıları Bakımından Nivelman Aletleri Kompensatörlü nivoların dürbünlerinde gözlem doğrultusunu otomatik olarak yatay duruma getiren düzenler bulunmaktadır. Bu aletlerde gözlem ekseninin otomatik olarak yataylanmasını sağlayan düzen; düzeç ve kompensatör sisteminden oluşmaktadır. Küresel düzeç değişik tip aletlerde 8-15 arasında bir yataylama inceliğine sahipse kompensatör otomatik olarak faaliyete geçer. Kompensatör yatay doğrultuyu sağlayan mekanik bir düzendir. Doğru bir ayarlama yapıldığında gözlem çizgilerinin kesişme noktası, odak noktası ile çakışır. Eğer dürbün α kadar yukarı doğru eğikse, görüntü yine odak noktasında fakat s = f α kadar yukarıda oluşur. Görüntü noktası, gözlem çizgilerinin kesişme noktasından yukarıdadır. Görüntüyü gözlem çizgilerinin kesişme noktasına indirmek için, noktadan gelen ışınlar odak noktasının önünde a uzaklıkta bulunan K noktasındaki ayna veya prizma sistemi ile f α = a β olacak şekilde β açısı kadar saptırılırlar.

17 Sayısal (Elektronik Sayısal) Nivolar Yapıları Bakımından Nivelman Aletleri Bu aletle, özel olarak yapılmış barkodlu bir miranın görüntüsü, sayısal görüntü işleme ve korelasyon yöntemine göre değerlendirilmektedir. Burada insan gözünün görevini, sıralı dedektörler üstlenmişti (Uzel, Gülal 1997). Sayısal nivo ile yapılan nivelman, verileri işleyen ve depolayan programlar ve kontrol hesaplamaları ile desteklenmiştir Sayısal nivoların yapısı, bir sayısal kamera ile bir Kompensatörlü nivonun kombinasyonu ilkesine dayanır. Sayısal nivolar, optik ve mekanik yapı elemanları bakımından normal nivolara benzer ve klasik optik nivo olarak da kullanılabilir. Sayısal nivo ile yükseklik ölçümlerinin yanı sıra, 1-2 cm incelikle mira ile nivo arasındaki uzunluklar da ölçülebilmektedir.

18

19

20 Yapıları Bakımından Nivelman Aletleri Lazer Nivoları Klasik jeodezik yöntemlere pasif gözlem ışınları egemendir. Yani gözlemci, hedefi dürbünün gözlem çizgileriyle çakıştırır. Lazer tekniği ile aktif hedef ışınlarının yararları ortaya çıkar. Mühendislik ölçmelerinde lazer ışınlarının yönlendirilmesi çok önemlidir. Görülebilir lazer ışınları bir doğrultu boyunca yayılır ve bunlar uygulamada nivelman için uygundur. Düşey yönlendirmede lazer çeküllemesi ele alınabilir. Lazer ışınları, silindirsel mercekler yardımıyla yelpazelenebilir ve böylece uzayda arzu edilen konumda düzlem oluşabilir. Lazer nivoları, geometrik nivelmanda geri ve ileri okuma aralıklarını 50 metreden 100 metreye kadar çıkarmıştır (Uzel, 1984). Lazer nivolarının oluşturdukları doğrultu ve düzlemler.

21 Yapıları Bakımından Nivelman Aletleri Lazer Nivoları Günümüzde yararlanılan merkezleme dedektörleri, kısa mesafelerde lazer ışığının enerji merkezini büyük bir incelikle saptayabilmektedir. 100 metreden daha uzakta, merkezleme inceliği hızla düşmektedir. Dedektörler, bir referans çizgisi ile lazer ışık spotunun merkezi arasındaki aralığı 0.01 mm incelikle ölçebilir ve bunu sayısal olarak verir. Bunun için klasik nivelmanda kullanılan miraya benzer özel biçimli bir mira kullanılır ve buna bir dedektör bağlanır Çekül lazerleri Dönen Lazerler Boru Hattı Lazerleri Lazer nivosu ve mira üzerinde okuma

22 Optik Mikrometreli Nivolar Yapıları Bakımından Nivelman Aletleri Yüksek incelikli nivelman aletlerinde gözle yapılan mm tahminleri yeterli değildir. Bu amaçla kullanılan nivolar, ek bir düzenle donatılmışlardır. Objektif önüne takılan paralel yüzlü cam plakanın hareket ettirilmesi ile hedef (gözlem) noktasından gelen ışınlar, bir mira bölümünün tamamı (genellikle 1 cm) kadar kendisine paralel olarak kayabilmektedir. Düzeç kabarcığı ortalanmış bir aletle, gözlem çizgileri ile miranın bir sonraki bölümü arasında kalan parçayı ölçmek mümkün olmaktadır. Gözlem doğrultusunun mira bölüm çizgisine kadar kaydırılması bir mikrometre vidasının döndürülmesi ile sağlanmaktadır. Mikrometre vidasının dönme miktarı, cam bir skala üzerine aktarılmakta ve skala üzerinde milimetreler, milimetrenin onda birleri doğrudan doğruya okunabilmekte ve milimetrenin yüzde birleri de tahmin edilmektedir.

23 Nivelman Miraları Mira, noktaların nivelman düzleminden olan uzaklığını ölçmek için kullanılan,fırınlanmış ahşaptan ya da metalden yapılmış cetvellerdir. Bazı ahşap miralarda,eğilmeyi önlemek için miranın arka tarafına veya yan taraflarına destek parçaları eklenir. Miranın alt uç kısmına çelikten yapılmış bir parça eklenir. Miranınbölümlemesi bu levhanın alt kısmından başlar. Nivelman miraları tek parçalı,katlanabilir ya da sürgülü olabilirler. Uzaktan iyi seçilebilmeleri için 1 metrelik ara ile siyah-beyaz ve kırmızıbeyaz şeklinde bölümlendirilmiştir. Miralar, genellikle 4 m uzunluğunda ve cm bölümlüdür. 2 adet tutamağı olan miraların düşeyliğini sağlayabilmek için, bir küresel düzeçle donatılmışlardır. Hassas nivelmanda kullanılan miralar ise, 3 m boyunda tek parçalı olup 1 cm ya da yarım cm aralıklarla bölümlendirilmiştir. Bu miralar ahşaptan olup, bölümlendirmeler ahşap üzerine yerleştirilen invar şerit üzerine yapılmıştır ve tam düşey tutulabilmeleri için de payandalarla desteklenmiştir. Kullanılmadıkları zaman bir kutu içinde korunurlar.

24 Nivelman Miraları Nivelman miralarının boyları, sıcaklık ve nemin etkisiyle zamanla değişebilir. Bu nedenle miraların boyları sık sık bir normal metre ile ya da komparator aletiyle karşılaştırılarak kontrol edilmelidir.

25 Mira Altlıkları (Mira Pabucu, Mira Çarığı) Sağlam olmayan zeminlerde ve hassasiyet aranan nivelman işlerinde, miraların çökmesini önlemek, geri ve ileri okumalarda mira döndürülürken yüksekliğin değişmemesi için kullanılan pik demirden yapılmış bir alettir. Ortasında küresel başlı bir çıkıntı vardır. Mira bu çıkıntıya tutulur. Ayrıca toprağa iyi gömülebilmesi için üç sivri ayağı vardır. Yumuşak zeminde üzerine basılarak toprağa sağlamca oturması sağlanır. Taşınmasını kolaylaştırmak amacıyla bir kulpu vardır.

26 Miraların Kontrolü Miralarda şu hatalar olabilir: 1. Düzeç Hatası: Düşey olarak duran miranın yanına bir çekül asılır ve mira çekülün ipine paralel olarak tutulur. Mira düzecinin kabarcığı ortada değilse düzeç hatası vardır. Bu hata düzeç ayar vidalarıyla giderilir. 2. Bölümleme Hatası: Basit miralarda iyi bir cetvel ile, invar miralarda komparatorlar yardımıyla mira bölümleri kontrol edilebilir. Özenle yapılmış basit miralarda bölüm hatası ± 0.1 mm den, invar miralarda ise ± 0.03 mm den fazla olmamalıdır. 3. Bölüm Başlangıç Hatası: Bu hata bölümlemenin, miranın tam yere konulan ucundan başlamamasından ileri gelir. Bu hata geri ve ileri okumalarda etkisiz hale gelir. Ancak geri ve ileri okumalarda değişik miralar kullanılıyorsa bölüm başlangıç hatası, yükseklik farkına etki eder. Hatanın saptanması için farklı yükseklikte birkaç noktaya, örneğin bir merdivenin basamaklarına mira altlıkları konur ve iki mira ayrı ayrı tutularak nivo ile okumalar yapılır. Aynı noktalara ait okumalar arasındaki fark bölüm başlangıç hatasıdır. Çeşitli noktalar için bulunan hataların ortalaması alınarak hata miktarı belirlenir. Bu hatanın etkisini ortadan kaldırmak için, ölçmelere hangi mira ile başlanmışsa, ölçümler yine aynı mira ile bitirilmelidir.

27 Miraların Kontrolü 4. Mira Tabanının Eğiklik Hatası: Mira tabanındaki çelik levhanın alt yüzeyinin mira bölüm çizgisine tam paralel olmamasından ileri gelir. Bu hatanın belirlenmesi için mira ucundaki çelik levha ortadan itibaren sağa ve sola doğru eşit parçalara bölünüp işaretlenir. Bir mira altlığına işaretlenen noktalar ayrı ayrı tutularak nivo ile okumalar yapılır. Okumalar arasında fark varsa hata var demektir. Hatanın etkisiz duruma getirilmesi için mira altlığı üzerine daima miranın ortası tutulmalıdır. 5. Katlanma Yeri Hatası: Kalitesiz miralarda görülen bir hatadır. Mira açıldığı zaman katlanan parçalar arasında hiç boşluk kalmamalıdır. Ayrıca katlanma noktasından ön ya da arkaya doğru kırılmamalıdır.

28 Nivelman Ağları Yükseklikleri nivelman yoluyla belirlenmiş noktaların oluşturduğu ağlara nivelman ağları denir. Nivelman ağları değişik incelikle belirlenmiş nivelman geçkilerinden meydana gelir.

29 TÜRKİYE ULUSAL DÜŞEY KONTROL AĞI (TUDKA-99) Türkiye de düşey kontrol Nivelman Ağı ile ilgili çalışmalar 1935 yılında başlamıştır. Ana karayolları ve demiryolları boyunca km de bir oluşturulan nivelman noktaları arasındaki ölçmeler, Akdeniz Karadeniz ve ege denizindeki mareograf ist. bağlı olarak gidiş dönüş yapılmıştır. Yapılan hesaplamalarda mareograf ist. arasındaki yükseklik farklılıkları nedeniyle, ülke nivelman ağının başlangıcı Antalya daki mareograf ist. seçilmiştir. TUDKA-99; TUDKA-92 ye (Ayhan ve Demir, 1999) yeni ölçüler dahil edilerek geliştirilen nivelman ağının dengelenmesiyle oluşturulmuş olup nokta, km ve 213 geçkiyi (nivelman hattını) kapsamaktadır. TUDKA-99 dengelemesi jeopotansiyel sayılar ile yapılmış, düşey datum Antalya mareograf istasyonunda 36 yıllık ölçülerin aritmetik ortalaması ile elde edilen ortalama deniz seviyesi ile tanımlanmış, tüm noktalarda jeopotansiyel sayı, Helmert ortometrik yüksekliği ve Molodensky normal yüksekliği belirlenmiştir. Dengeleme sonunda nokta yükseklik duyarlıklarının başlangıç noktası olan Antalya Mareograf İstasyonundan uzaklaştıkça arttığı ve cm arasında değiştiği bulunmuştur (Demir, 1999) Demir C.,1999. Türkiye Ulusal Düşey Kontrol Ağı-1999 (TUDKA-99). HGK İç Rapor No: Jeofniv ,Jeodezi Dairesi Başkanlığı, Ankara

30

31 Nivelman Ağlarının Derecelendirilmesi 15 Temmuz 2005 te Bakanlar Kurulu nca onaylanarak yürürlüğe giren Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliği ne göre Türkiye Ulusal Düşey Kontrol (Nivelman) Ağı ve bu ağa dayalı olarak oluşturulan düşey kontrol ağlarının derecelendirilmesi aşağıdaki gibidir: I. Derece Nivelman Ağı ve Noktaları: Ülke Nivelman Ağı ve Noktaları II. Derece Nivelman Ağı ve Noktaları: Ülke Nivelman Ağı ve Noktaları III. Derece Nivelman Ağı ve Noktaları: En çok 40 km uzunluğundaki luplarla üst dereceli ağlara dayalı sıklaştırma ağları ve noktaları. Ana Nivelman Ağı IV. Derece Nivelman Ağı ve Noktaları: I., II. ve III. Derece noktalara dayalı en çok 10 km uzunluğundaki luplarla (halkalarla) sıklaştırma ağı ve noktaları. Ara Nivelman Ağı V. Derece Nivelman Ağı ve Noktaları: Poligon ve tamamlayıcı nivelman ağı ve noktaları

32 Ana nivelman ağı, proje alanını kapsayacak şekilde, çevresi 40 km yi aşmayan luplar biçiminde düzenlenir. Nivelman geçkileri hassas geometrik nivelman yapılabilecek yollar üzerindeki C3 ve daha yüksek dereceli noktalar ve poligon noktaları ile bölgede önceden tesis edilen nivelman ağlarının yüksek dereceli noktalarını içerecek şekilde seçilir. Geçki üzerindeki nokta sıklığı en çok 1.5 km olmalıdır. Seçimi yapılan noktalar için bir seçim kanavası düzenlenir. Seçim kanavası onaylandıktan sonra, yeni noktalar tesis edilir ve röperlenir. Ara nivelman ağı, başı ve sonu ana nivelman ağı noktalarına bağlı toplam uzunluğu 10 km'yi geçmeyen nivelman geçkileri veya en az iki ana nivelman noktasını içeren ve toplam uzunluğu 10 km yi geçmeyen luplar biçiminde plânlanır. Geçki üzerindeki nokta sıklığı 750 m m olmalıdır. Seçimi yapılan ana nivelman noktaları, seçim kanavasında gösterilir. Yardımcı nivelman noktaları, Proje alanı içinde, her dereceden nivelman noktalarının yoğunluğu yerleşim bölgelerinde ortalama m aralıklarla ve diğer bölgelerde ortalama m aralıklarla olmalıdır. Bu yoğunluğu yeterince sağlamak için yardımcı nivelman noktaları (RS) tesis edilir. Bu noktalar seçim kanavasında gösterilir.

33 Nivelman Kapanma Hataları Nivelman kapanma hataları, bağlantı nivelmanı, ana ve ara nivelman ağındaki yükseklik farklarının belirlenmesinde, gidiş-dönüş nivelmanı yapılır ve gidiş-dönüş nivelmanıyla yükseklik farkının ± 1.5 mm/km veya daha iyi duyarlıkla belirleyebilen nivo ve miralar kullanılır. Yardımcı nivelman noktalarının yükseklikleri, ana ve ara nivelman noktalarına bağlı nivelman geçkilerinde gidiş-dönüş nivelmanı ile olabildiğince poligon noktalarından geçilerek belirlenir. Bu nivelmanda, gidiş-dönüş nivelmanıyla yükseklik farkını ± 2.5 mm/km veya daha iyi doğrulukla belirleyebilen nivo ve miralar kullanılır. Nivelman yolunun uzunluğu bağlantı noktaları arasındaki geometrik uzunluğun 2 katını geçemez.

34

35 Nivelman Noktalarının Tesisi Yerleşim alanları dışında (kırsal kesimde) ve sağlam bina, köprü gibi yapıların bulunmadığı durumlarda nivelman noktaları, şekil 2.21a daki biçim ve özelliklerde zemin tesisi olarak yapılır. Yerleşim alanlarında ise, binaların sağlam temel duvarlarına ya da kolonlarına, sağlam duvar ve yapıların uygun yerlerine şekil 2.21b deki biçim ve özelliklerde duvar tesisi olarak yapılır.

36 Mira Okuma Mira Okuması 2427

37 Nivoların Kontrolü ve Eksen Koşulları Nivolarla ölçmelere başlamadan önce nivoların, kontrol edilmeleri gerekir. Hatalı bir aletle yapılan ölçmelerin hiçbir işe yaramayacağı açıktır. Böyle bir durumla karşılaşmamak için nivoların belli aralıklarla kontrol edilmeleri gerekir. Aynı şekilde ilk defa kullanılacak aletlerin eski veya yeni olmasına bakılmaksızın kontrol edilmeleri gerekir. Eksen koşullarına geçmeden önce nivoların yatay gözlem çizgisinin yatay olup olmadığının kontrolünü ele alalım.

38 Nivoların Yatay Gözlem Çizgisinin Yataylığının Kontrolü Alet ayarlanarak düşey eksen tam düşey duruma getirildikten sonra yatay gözlem çizgisinin bir ucu, arazide net ve keskin görünen bir noktaya yöneltilir. Sonra dürbün yatay yönde yavaş yavaş döndürülerek yatay gözlem çizgisi üzerindeki noktanın, çizginin öteki ucuna kayması sağlanır. Eğer nokta, yatay çizgi üzerinden ayrılmadan hareket ediyorsa, yatay gözlem çizgisinin yatay olduğu anlaşılır. Eğer nokta, yatay gözlem çizgisinin diğer ucuna alındığında çizgiden ayrılmış ise ayrılma miktarı hatanın iki katıdır. Hata, gözlem çizgileri ayar vidası yardımıyla giderilir. Yatay gözlem çizgisinin yatay duruma getirilmesi genellikle yandaki ayar vidasının (3 numaralı) gevşetilerek gözlem çizgilerinin, kayma miktarının yarısı kadar döndürülmesiyle sağlanır. 1 ve 2 numaralı vidalar, gözlem çizgilerinin aşağı yukarı kaydırılması içindir. Mira okumaları, gözlem çizgilerinin kesiştiği yerden yapılırsa bu hata etkisiz kalır.

39 Nivolarda Eksen Koşulları Küresel düzeç ekseni, düşey eksene paralel olmalıdır ( KK // VV ).

40 Nivolarda temel koşul, gözlem ekseninin yatay olmasıdır. (NN // DD) Bu koşul, eğim vidalı nivolarda; gözlem ekseni, düzeç eksenine paralel olmalıdır (NN // DD) biçiminde ifade edilirken otomatik (kompensatörlü) nivolarda; gözlem ekseni, kompensatörün çalışma alanı içinde yatay olmalıdır biçiminde ifade edilir. Bu koşulun kontrolü ve sağlanması şu şekilde yapılabilir:

41 Nivolarda temel koşul, gözlem ekseninin yatay olmasıdır. (NN // DD) okumasının yapılması gerekirdi.

42 Hatanın giderilmesi için gözlem çizgileri, A noktasında a2 değeri okununcaya kadar kaydırılır. Gözlem çizgilerinin kaydırılması, eğim vidalı nivolarda eğim vidası döndürülerek yapılır. Bu durumda silindirsel düzeç kabarcığı kayacaktır; kayan düzeç kabarcığı da düzeç ayar vidaları yardımıyla ortalanır. Kompensatörlü nivolarda gözlem çizgilerinin kaydırılması farklı aletlerde değişik şekillerde olabilir. Bazı aletlerde gözlem çizgileri kaydırılmak suretiyle, bazılarında objektifin önündeki prizmatik bir camın döndürülmesiyle, bazılarında ise Kompensatörün ayar vidası ile bazılarında da optik eksen üzerindeki bir prizmanın kaydırılmasıyla sağlanır. En iyisi, kontrol edilen nivonun kullanım kitapçığında belirtildiği şekilde gözlem çizgilerinin kaydırılmasıdır. Kontrol için işlem, değişik alet yüksekliklerinde tekrarlanır.

43 KAYNAKLAR 1- Halil Erkaya, Yükseklik ölçmeleri ders notları, YTÜ. 2-Demir C.,1999. Türkiye Ulusal Düşey Kontrol Ağı-1999 (TUDKA-99). HGK İç Rapor No: Jeofniv ,Jeodezi Dairesi Başkanlığı, Ankara