Διερεύνηση σύγχρονων γεωδαιτικών μεθόδων πιστοποίησης των γεωμετρικών χαρακτηριστικών δεξαμενής κολύμβησης ολυμπιακών διαστάσεων

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η διερεύνηση σύγχρονων γεωδαιτικών μεθόδων μέτρησης για την πιστοποίηση πισίνων ολυμπιακών διαστάσεων με σκοπό την πρόταση μιας πιο εύχρηστης και ακριβούς μεθοδολογίας. Η έρευνα που πραγματοποιήθηκε αναπτύσσεται στα παρακάτω κεφάλαια ως εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο, αρχικά, παρατίθενται κάποια βασικά στοιχεία που αφορούν την παγκόσμια ομοσπονδία κολύμβησης (FINA), καθώς και το πλαίσιο των κανόνων που τη διέπει. Διαπιστώνεται, ακολούθως, που έγκειται η σημασία της πιστοποίησης των ολυμπιακών διαστάσεων πισίνων και αναφέρονται οι προδιαγραφές που πρέπει να πληρούνται. Τελικά, αναλύονται διεξοδικά οι προτεινόμενες από την ομοσπονδία μεθοδολογίες: η μία βασίζεται στον υπολογισμό της απόστασης με τον νόμο των συνημιτόνων και η άλλη με τη χρήση ηλεκτρονικής μετροταινίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο, ορίζεται το θεωρητικό υπόβαθρο εφαρμογής των τεσσάρων εναλλακτικών μεθοδολογιών μέτρησης της πισίνας. Θα εφαρμοστεί ο νόμος των συνημιτόνων με ολοκληρωμένο γεωδαιτικό σταθμό με δυνατότητα μέτρησης μήκους χωρίς τη χρήση ανακλαστήρα, ενώ, θα πραγματοποιηθούν μετρήσεις με τη μέθοδο πολικών συντεταγμένων, με χωροεικονογεωδαιτικό σταθμό και με laser scanner. Τέλος, γίνεται μια πρώτη εκτίμηση των αβεβαιοτήτων της απόστασης που αναμένεται να προκύψουν, από την πρώτη και δεύτερη μεθοδολογία, για διαφορετικής ακρίβειας όργανα, ώστε να διαπιστωθεί τι ακρίβειας όργανο απαιτείται. Στο τρίτο κεφάλαιο, περιγράφεται αναλυτικά η εφαρμογή όλων των προτάσεων. Αναγνωρίζεται, το πεδίο μετρήσεων, που είναι μια ολυμπιακών διαστάσεων πισίνα στις αθλητικές εγκαταστάσεις του Εθνικού Αθλητικού Κέντρου Νεότητας Αγίου Κοσμά. Παρουσιάζεται ο απαιτούμενος εξοπλισμός για την εφαρμογή των ισχυουσών και προτεινόμενων μεθοδολογιών, και αναπτύσσεται λεπτομερώς για κάθε μια, η διαδικασία των μετρήσεων, της επεξεργασίας στα προβλεπόμενα λογισμικά και της εξαγωγής των ζητούμενων παραγώγων και αποτελεσμάτων με τις αντίστοιχες αβεβαιότητές τους. Τέλος, ακολουθεί η επίλυση προσαρμογής των βέλτιστων επιπέδων στα τοιχώματα της πισίνας, ώστε να ελεγχθεί η καθετότητα και παραλληλία τους. Στο τέταρτο κεφάλαιο, συγκρίνονται τα αποτελέσματα της εφαρμογής του νόμου των συνημιτόνων με αυτά των προτεινόμενων μεθοδολογιών για επίπεδο εμπιστοσύνης 95%, ώστε να διαπιστωθεί αν τελικά αυτά είναι ίδια. Ελέγχεται αν η συγκεκριμένη πισίνα πληρεί τις προδιαγραφές που ορίζει η ομοσπονδία κολύμβησης, και έπειτα, αξιολογούνται οι μεθοδολογίες με κριτήρια το χρόνο που απαιτείται για την διεξαγωγή και την επεξεργασία των μετρήσεων, την ακρίβεια και την πληρότητα αυτών, τα παράγωγα που προκύπτουν και το κόστος τους. Στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν με την ολοκλήρωση της διπλωματικής εργασίας, και προτείνεται η βέλτιστη μεθοδολογία πιστοποίησης.

The subject of this diploma thesis is to explore modern methods of measuring and certifying competition pools in order to define a more useful and accurate method. The overall work is presented in five chapters: The first chapter deals with the basic standards and the objectives of the international swimming federation (FINA) supporting the significance of pool certification. The facilities rules referred to the geometric elements of an Olympic sized swimming pool, are analyzed and finally, FINA’s proposed methods are presented. The one is based upon measuring length with a laser device and the other one calculates the horizontal distance lane using the cosine rule. The second chapter sets the theoretical background adjustment of five alternative measuring methods. Particularly, the measurement accomplishment was based, firstly, upon the application of cosine rule using a reflectorless total station, secondly, using the polar coordinate method, then a spatial imaging station, a laser scanner and finally, a handheld laser tape. Furthermore, an a priori estimation of distance accuracy presumably arises from the first and second measuring methodologies by using instruments of different accuracies, leading to the choice of the proper instrument. The third chapter describes the applications of the above mentioned methods. The competition pool that the measurements carried out is located in the Athletic Youth Center of Agios Kosmas. The required instrumentation is presented for the implementation of the existing and proposed methods. All measurements, the data processing and the final calculations of the lane lengths with their uncertainties are developed in detail. In the end, a least square solution is realized in order to define the optimal planes, in the end walls of the pool, and check if they are parallel and form right angles to the swimming course and to the surface of the water. In the fourth chapter, comparisons are made between the results of the cosine rule method (FINA’s) to those of the proposed methods for confidence level 95%. Additionally, the dimensional standards of the specific pool are crosschecked and an evaluation of all methods is realized. The final chapter reveals the conclusions of all thesis research, and the optimal proposal for measuring and certifying competition pools is given. Particularly, after evaluating all methods in criteria associated with the time needed for measuring and processing the data, the accuracy and completeness of measurements, their derivatives and their costs, the polar coordinate method is, finally, suggested.