Εφαρμογή του προτύπου ISO 17123-4 σε εσωτερική βάση. Δημιουργία ευέλικτης εξωτερικής βάσης μετρολογικού ελέγχου μηκών

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εφαρμογή του ISO 17123-4 σε εσωτερική βάση ελέγχου μηκών. Διευρύνεται επίσης, η δυνατότητα δημιουργίας ευέλικτης εξωτερικής βάσης ελέγχου οργάνων μέτρησης μηκών και στη διακρίβωση ολοκληρωμένων γεωδαιτικών σταθμών. Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται μια ιστορική αναδρομή στην εξέλιξη της Μετρολογίας, από το αρχαιότερο διατηρημένο πρότυπο μήκους στη Μεσοποταμία το 4000 π.Χ. μέχρι το ενιαίο σύστημα μονάδων (S.I), την εμφάνιση του GPS και την ίδρυση διάφορων μετρολογικών οργανώσεων. Δίνεται ο ορισμός της επιστήμης της Μετρολογίας και αναλύονται οι τομείς δραστηριότητάς της, με έμφαση στη Γεωδαισία. Καταγράφονται, επίσης, οι ορισμοί μετρολογικών εννοιών, σχετικών ή μη με τη γεωδαισία. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αρχικά, γίνεται μια ιστορική αναδρομή στα γεωδαιτικά όργανα μέτρησης μηκών, δίνοντας περισσότερη σημασία στους ολοκληρωμένους γεωδαιτικούς σταθμούς. Για τους οποίους τελευταίους, γίνεται η περιγραφή τους, ενώ αναφέρονται οι μέθοδοι μέτρησης μηκών και οι διορθώσεις που γίνονται στα μετρούμενα μήκη. Τέλος, αναφέρονται οι περιπτώσεις κατά τις οποίες απαιτείται να γίνεται διακρίβωση των ολοκληρωμένων γεωδαιτικών σταθμών. Στο τρίτο κεφάλαιο, γίνεται η ανάλυση του ISO 17123-4. Περιγράφονται αναλυτικά οι απαιτήσεις, οι μέθοδοι και οι έλεγχοι που αναφέρονται σε αυτό. Στη συνέχεια του κεφαλαίου, γίνεται μια περιήγηση σε βάσεις μετρολογικού ελέγχου σε χώρες του εξωτερικού αλλά και στην Ελλάδα. Στο τέταρτο κεφάλαιο, περιλαμβάνονται οι διαδικασίες εφαρμογής του προτύπου ISO 17123-4 στην υπόγεια μετρολογική βάση της Σχολής Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Περιγράφονται ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε, οι διαδικασίες που ακολουθήθηκαν, τα αποτελέσματα που προέκυψαν και οι έλεγχοι που διενεργήθηκαν. Στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται μια απλή ολοκληρωμένη διαδικασία ίδρυσης και μέτρησης μιας ευέλικτης εξωτερικής βάσης μετρολογικού ελέγχου μηκών, σύμφωνα με τις απαιτήσεις του ISO 17123-4. Περιγράφονται ο τρόπος επιλογής του χώρου, ο εξοπλισμός, οι μετρήσεις και οι επιλύσεις με τη μέθοδο του ISO και με τη Μέθοδο Ελαχίστων Τετραγώνων. Στο έκτο κεφάλαιο, το οποίο είναι και το τελευταίο, συγκεντρώνονται όλα τα συμπεράσματα, οι παρατηρήσεις και οι διαδικασίες που προέκυψαν κατά τη διάρκεια εκπόνησης της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Τέλος, γίνονται προτάσεις για περαιτέρω έρευνα σε σχέση με τον μετρολογικό έλεγχο των ολοκληρωμένων γεωδαιτικών σταθμών.

The object of this diplomatic thesis is the examination of ISO 17123-4 applied to the metrological control of existed internal bases. Also, the ability of constructing a flexible outdoor base for the control of distance measuring instruments is expanded to the verification of total stations. During the process of this work a strong effort has been made to simplify and interpret the procedure described in ISO 17123-4, so it can be more understandable to Surveying Engineers. In chapter one, a historical retrospection is done, concerning the evolution of metrology, starting from the older maintained length standard in Mesopotamia (4000 B.C.) and ending in the united Unit System (S.I.), the appearance of the GPS system and the foundation of several metrological organizations. Also, the definition of Metrological Science is being mentioned along with its sections, with emphasis to the section of Geodesy. In the second chapter, initially, geodetic instruments of length measurement are being described. Total stations are analyzed, while the methods of length measurement and the corrections needed are mentioned. Finally, there is a reference to all the cases when a total station is requires verification. The third chapter is focused on ISO 17123-4. All requirements, methods and controls mentioned in it are analyzed. Further on, in this chapter, there is a reference to characteristic metrological bases of controlling length-measuring instruments located in Greece or abroad. The forth chapter, includes the processes of measuring the interior metrological base that belongs to the School of Rural and Surveying Engineering of National Technical University of Athens. There is a description of the equipment used, of the steps of the process followed while measuring, of the results taken and of the controls that were held afterwards. This first procedure is of big importance, because it was the first time since 1979 that measurements concerning the interior metrological base of School of Rural and Surveying Engineering have been held and the results are highly valuable. Also, during the proceeding of the measurements mentioned total station TDM5000 Leica and CCR 1.5″ were used combined for the first time. In the fifth chapter, a simple but complete process of founding an exterior base of metrological control is described, according to the instructions and requirements of ISO 17123-4. Also, the reasons of choosing the specific location that was finally used, the equipment used and the results taken are analyzed. After the end of this procedure, it can be said that a flexible exterior base of length - measuring instruments has more benefits than a stable one. This is because the construction of a stable base has a bigger cost than this of a flexible one. On the other hand, the use of a flexible base, after the first time, needs only seven tripods. In the sixth and final chapter, all conclusions made during the process of this diplomatic thesis are assembled. At last, proposals for future research concerning the metrological control of total stations are being done.