Ανάλυση της μέτρησης μήκους χωρίς ανακλαστήρα και μελέτη του προσδιορισμού της θέσης σημείων στο χώρο

Abstract

Αντικείμενο της εργασίας είναι η διερεύνηση των δυνατοτήτων των γεωδαιτικών σταθμών, οι οποίοι μετρούν μήκη χωρίς τη χρήση ανακλαστήρα (Reflectorless), κατά τον προσδιορισμό της θέσης σημείων σε εφαρμογές υψηλής ακρίβειας. Η εργασία αποτελείται από έξι κεφάλαια: Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται αναλυτικά η λειτουργία των reflectorless γεωδαιτικών σταθμών. Δίνονται ιστορικά στοιχεία σχετικά με την εξέλιξη των γεωδαιτικών σταθμών καθώς και τα χαρακτηριστικά της μέτρησης μηκών με ακτινοβολία laser όλων των τάξεων. Το κεφάλαιο επικεντρώνεται στις δύο μεθόδους που χρησιμοποιούν σήμερα τα όργανα αυτά για τη μέτρηση μηκών χωρίς τη χρήση ανακλαστήρα και στη μεταξύ τους σύγκριση αλλά και στη νέα μέθοδο που συνδυάζει και αξιοποιεί τα πλεονεκτήματα των δύο χρησιμοποιούμενων μεθόδων. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με την καταγραφή των κυριότερων γεωδαιτικών σταθμών που χρησιμοποιούνται σήμερα και των χαρακτηριστικών τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται οι μέθοδοι προσδιορισμού της θέσης σημείων, οι οποίες χωρίζονται σε μεθόδους προσδιορισμού υψομετρικών διαφορών (3η διάσταση) και σε μεθόδους προσδιορισμού θέσης στο επίπεδο ή στο χώρο (2 και 3 διαστάσεις αντίστοιχα), όπου και αναλύονται η ακρίβεια κάθε μεθόδου και οι παράγοντες που την επηρεάζουν. Γίνεται εκτεταμένη ανάλυση της μεθόδου της Τριγωνομετρικής Υψομετρίας Ακριβείας (ΤΡΥΑ) για τον προσδιορισμό υψομετρικών διαφορών προσιτών και απρόσιτων σημείων, η οποία χρησιμοποιείται στην πρώτη εφαρμογή με reflectorless γεωδαιτικούς σταθμούς (μέτρηση του υψομετρικού δικτύου του γηπέδου Καραϊσκάκη). Στο τρίτο κεφάλαιο αναπτύσσεται η εφαρμογή της συγκεκριμένης μεθόδου στη μέτρηση του υψομετρικού δικτύου του Γηπέδου Καραϊσκάκη. Το δίκτυο μετράται και συνορθώνεται καταλήγοντας έτσι στα υψόμετρα των σημείων ελέγχου. Πραγματοποιείται σύγκριση σε συγκεκριμένες υψομετρικές συνδέσεις που είχαν μετρηθεί σε προηγούμενη εργασία με τη διαδικασία της ψηφιακής γεωμετρικής χωροστάθμησης. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύεται διεξοδικά η διαδικασία μέτρησης μιας γερανογέφυρας στο χώρο της Χαλυβουργικής. Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται με τη μέθοδο των πολικών συντεταγμένων. Σκοπός της παρούσας εφαρμογής είναι η διερεύνηση των ακριβειών που επιτυγχάνονται με τη μέθοδο των πολικών συντεταγμένων (σε σχέση με τη μέθοδο της εμπροσθοτομίας που παραδοσιακά χρησιμοποιείται σε παρόμοιες εφαρμογές) και η καταλληλότητά της για τον έλεγχο των προδιαγραφών ασφαλείας της γερανογέφυρας. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναπτύσσεται η διαδικασία προσδιορισμού της θέσης απρόσιτων σημείων (συγκεκριμένα ενός καλωδίου μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος). Αναπτύσσεται η διαδικασία της γεωμετρικής τεκμηρίωσης του καλωδίου και η διερεύνηση προσαρμογής σε αυτό πολυωνυμικής καμπύλης, αλλά και η σύγκριση μεταξύ δύο διαφορετικών μετρήσεων σε διάστημα 3 μηνών. Τέλος, το έκτο κεφάλαιο αποτελεί τον επίλογο της εργασίας, καθώς αναφέρονται σε αυτό τα τελικά συμπεράσματα σχετικά με τη χρήση των reflectorless γεωδαιτικών σταθμών στις τρεις εφαρμογές που αναπτύχθηκαν, γίνεται μια ανακεφαλαίωση και αξιολόγηση των εργασιών και δίνονται ενδεικτικά ορισμένες προτάσεις για περαιτέρω χρήση των αποτελεσμάτων.

In the first chapter the operation of the modern reflectorless total stations is presented extensively. Historical elements with regard to the development of total stations, as well as the characteristics of the distance measurement using laser radiation are given. The chapter is focused in both used methods for the distance measurement by the total stations. The methods are compared. A brand new method that combines the advantages of the two previous methods is described. The chapter ends with a detailed list of the today widely used total stations including their characteristics. In the second chapter some of the classical methods for the points’ coordinates determination are described. Methods for the height determination (3rd dimension) and for 2D and 3D determination are referred. The precision of each one and the factors that affect them are also analyzed. Extensive analysis of the method of the Accurate Trigonometric Heighting (ATH) for the determination of the height differences between accessible or/and inaccessible points is attained. The precision of the intersection method is also analyzed. The third chapter presents the use of the method of ATH for the vertical control network of the Karaiskaki Stadium. The network is measured and adjusted. The heights of the control points are calculated. The results are evaluated in reference to the precision succeeded and the time needed. Comparisons between specific height differences that had been measured using spirit levelling in a previous work is carried out. The fourth chapter deals with the process of the measurement of a crane. The method of polar coordinates is used. The aim of the present application is the investigation of the precision could achieved using the polar coordinates’ method (instead of the intersection method that is traditionally used in similar applications) and its appropriateness for the control of the safety specifications of the crane. In the fifth chapter the process for the determination of the position of the inaccessible points of an electric power transportation cable is developed. The process of the geometric documentation of the cable and the investigation of the best polynomial fitting curve are analyzed. Finally, in the last chapter (6th) the conclusions and the proposals that were came out by this work are presented.