ما هي افضل الطرق لحساب Scale factor الخاص بالتوتال ستاشن

[أسامة محمد]

الاخوة الاعزاء

ان الموضوع الذي اود طرحه هو غاية في الاهمية و مفيد لكل العاملين في مجالات المساحة. فالمعروف ان المعظم يستخدم جهاز ال GPS في عملية انشاء و استحداث نقاط التحكمControl Points لمعظم المشاريع الهندسية المختلفة من اجل ان يتم إستخدامها من قبل مستخدمي اجهزة المحطة المتكاملة Total Station ولكن يجب ان يتم حساب Scale Factor عند كل نقطة و إدخاله في جهاز المحطة المتكاملة لتجنب اية فروقات. فما اريده هو كيفية حساب هذا المعامل Scale Factor .

شاكرا للجميع حسن التعاون

[جمعة داود]

السلام عليكم
هذا الموضوع مشروح بكل تفاصيله في منتدي الهندسة المساحية في الرابط:
http://surveying.ahlamontada.com/t394-topic

والنقاط الرئيسية في هذا الموضوع يمكن ايجازها في:

.Scale Factor أو معامل القياس (للمسافات) هو النسبة العددية بين مسافتين علي نظامين مختلفين. فمثلا لو قست مسافة معينة علي الارض باعتبار أن الارض سطح مستوي ثم قست هذه المسافة اخذا في الاعتبار أن الارض سطح كروي (أو البسويد) فأن معامل القياس = المسافة الاولي / المسافة الثانية.... ولذلك فهو غالبا قريب جدا من القيمة واحد.

في المراجع الجيوديسية Datums فمعامل القياس هو النسبة (الكسر) العددي بين مسافة مقاسة علي الالبسويد و المسافة الحقيقية المقابلة لها علي الطبيعة. في المراجع القديمة (مثل هلمرت و هايفورد) كان هناك أفتراض أو اعتقاد أنه لا يوجد فرق بين كلا المسافتين و بالتالي فأن قيمة معامل القياس = 1 تماما ، بينما في المراجع الجيوديسية الحديثة (مثل WGS84) فأن القيمة تكون قريبة من 1 لكنها لا تساوي الواحد نفسه.

معامل القياس أيضا مهم جدا عند التحويل بين المراجع الجيوديسية ، وخاصة للاجابة علي السؤال: اذا حسبت أو قست مسافة علي WGS84 فكم المسافة المقابلة لها علي هلمرت 1906 مثلا؟ يجب أن أعرف قيمة معامل القياس بين المسافات علي هذين المرجعين ، لذلك فأن معامل القياس يعد واحد من عناصر التحويل - السبعة - المطلوب تحديدهم بين أي مرجعين جيوديسين حتي يمكن تحويل الاحداثيات من مرجع لاخر.

كذلك في المحطات الشاملة - التوتال استاشن - فمعامل القياس يجب تحديده لتحويل المسافة التي يقيسها الجهاز الي المسافة المقابلة اذا قستها فعلا علي الطبيعة ، وغالبا فأن قيمته تكون محددة لكل جهاز بناءا علي مواصفاته الفنية (وخاصة نوع الاشارة أو الموجة المستخدمة في قياس المسافانت لكل جهاز) ... وغالبا فأن معظم أجهزة التوتال استاشن يكون في دليل تشغيلها قيمة معامل القياس لكل مسافة أقوم بقياسها وكذلك تختلف - هذه القيمة - باختلاف درجة الحرارة و الضغط و الرطوبة في الموقع أثناء القياس (لكن للاسف غالبا مستخدمي التوتال استاشن لا يلتفتون لهذه المعلومات ويدخلون قيمة تقريبية ثابتة لمعامل القياس وهو خطأ شائع ويظهر تأثيره فعلا في المسافات الكبيرة). ومعظم الاجهزة الحديثة وخاصة الدقيقة منها - دقة 1" في الزوايا ودقة 3 مللي للمسافات - تسمح بتغيير قيمة معامل القياس في كل مرحلة من مراحل العمل ، وربما تكون الاجهزة متوسطة الدقة لا تسمح بذلك لان تأثير تغيير معامل القياس سيكون بسيط جدا وأقل من دقة الجهاز نفسه.

___________________________


أما عن الاختلاف بين قياسات الجي بي اس والتوتال استاشن. هناك سببين وراء تلك المشكلة:

(1) أن هناك بعض مستخدمي الجي بي اس يأخذ الاحداثيات الناتجة أو المسافات بين النقاط - كما هي - ويحاول العمل بها بالتوتال استاشن فيجد فرق بين قيم الاحداثيات أو المسافات دون أن يدري أن هذه القياسات تعتبر ثلاثية الابعاد three-diemnsional أي علي مجسم الارض بينما التوتال استاشن مبنية علي نظرية عمل المساحة المستوية أو الاحداثيات ثنائيىة الابعاد two-dimensional أي يجب أولا اسقاط الاحداثيات من المجسم الي المستوي map projection

(2) أما السبب الثاني فيواجه المستخدمين الاكثر خبرة والذين يقومون بعمل اسقاط احداثيات فعلا للحصول علي احداثيات أفقية E and N لكنهم يجدوا فروقات أيضا ! والسبب في هذه الحالة هة التشوه الناتج عن الاسقاط ذاته (كما قلنا سابقا أن التشوه = صفر عند خط الطول الاساسي لشريحة الاسقاط zone ثم يبدأ في الزيادة ليصل الي أقصي قيمة عند أطراف الشريحة)...... هذا عن أسباب المشكلة.


أما عن حلول المشكلة فكلها حلول تطبيقية - ليست صحيحة بنسبة 100% من وجهة النظر العلمية - لكنها تؤدي الغرض وتحاول الغاء فروق الاحداثيات و المسافات بين الجي بي اس و التوتال استاشن وخاصة عند العمل في مشروع يستخدم كلا التقنيتين فمثلا أثبت نقاط ثوابت رئيسية control station باستخدام الجي بي اس بينما سيتم الرفع التفصيلي باستخدام التوتال استاشن فاذا بدأت باحداثيات أول نقطة (من الجي بي اس) ورصدت النقطة الثانية وحسبت احداثياتها من التوال استاشن سأجد فرق كما قلت أنت في رسالتك يكون في حدود عدة ديسيمترات.

الطريقة الاولي: في حالة الالتزام بنظام اسقاط معين للمشروع ولا بد من العمل بنوع محدد من الاحداثيات: مثلا لو عندي مشروع و سأقوم بتوقيعه علي خرائط بنظام UTM ويجب الالتزام باحداثيات نقاط ثوابت قديمة في منطقة العمل .... هنا يقوم البعض بتغيير قيمة scale factor داخل التوتال استاشن - عدة مرات في عدة محاولات - حتي يحصل علي احداثيات النقطة الثانية من التوتال استاشن = نفس احداثياتها من الجي بي اس ... هو قام بتغيير قيمة المسافة التي يحسبها التوتال استاشن (التي تعتمد علي قيمة معامل القياس) حتي تناسب المسافة التي حصل عليها من احداثيات الجي بي اس .... وبالتالي تصبح هذه القيمة لمعامل القياس هي التي تصلح لباقي الارصاد أو الرفع المساحي الذي سيتم بالتوتال استاشن لباقي المشروع ....... لكن أحيانا يواجه مستخدمي هذه الطريقة مشكلة أخري في حالة أن المشروع كبير وممتد في اتجاه معين ... مثلا مشروع خط مياه أو خط أنابيب طوله أكبر من 10-15 كم وبه عدد من نقاط الجي بي اس وليس نقطتين فقط ! هنا يكون الحل بحساب أكثر من قيمة لمعامل القياس بحيث يكون هناك قيمة لكل جزء من المشروع بين كل نقطتين جي بي اس ! هذه تجارب عملية قام بها البعض وأتت بنتائج ممتازة فعلا.

الطريقة الثانية: وهي علميا صحيحة 100% لكن تستخدم فقط في حالة العمل في مشروع لا يلزم المستخدم بالتوقيع علي خرائط قديمة أو بنظام محدد من الاحداثيات .... أي بتعبيرات المساحة أني أقوم بانشاء نظام احداثيات (صفر مخصوص كما يطلق عليه في مصر) خاص بهذا المشروع فقط .... تعتمد هذه الطريقة علي انشاء نظام اسقاط map projection system خاص بي ، ويكون خط طوله الاساسي central meridian هو خط الطول المتوسط لمنطقة المشروع .... بمعني لو مشروعي يمتد من خط طول 40.4 شرقا الي خط طول 40.8 شرقا فأختار الخط المتوسط = 40.6 ليكون هو خط الطول الاساسي لنظام الاسقاط الجديد الذي سأنشأه ... بينما باقي عناصر الاسقاط لن تكون مؤثرة والافضل تركها كما في نوع اسقاط UTM العالمي....... هذه الخطوة ستجعلني أنشئ نظام اسقاط الاحداثيات بحيث يكون التشوه distortion = صفر في منتصف منطقة العمل ولن يصل الي أي قيمة مؤثرة عند أطراف المنطقة بحيث تكون المسافة بين أي نقطتين جي بي اس = نفس المسافة لو قستها بالتوتال استاشن (يمكن حدوث فرق ملليمترات فقط لو منطقة العمل لا تتجاوز 50-100 كم)..... لكن - مرة أخري - الاحداثيات التي سأحصل عليها من هذه الاسقاط أو هذه الطريقة هي احداثيات خاصة بهذا المشروع ولا يمكن مقارنتها أو توقيعها علي خرائط لها أي نظام احداثيات اخر لنفس المنطقة.

هذا و الله أعلي و أعلم..

[أسامة محمد]

بارك الله فيك دكتورنا الفاضل....

الحالة التي اتكلم عنها هي العمل ضمن منطقة ما و بنظام إسقاط معين....

فمثلا لقد رأيت في أحد المشاريع و هو عبارة عن مشروع شارع و بطول كبير اكثر من 300 كم ...فالشركة المنفذة استلمت من شركة المساحة نقاط تحكم موزعة على طول المشروع كل 3 كم و هذه النقاط تم رصدهابواسطة GPS و تم تسليم المقاوليين احداثيات النقاط بالنظام المحلي بالاضافة الى Scale Factor عند كل نقطة. و على ما أذكر ان احد الاخوة ٍالك نفس السؤال في احد المواقع الاخرى و اخبرته ان الشركة التي قامت برصد نقاط التحكم هي التي تقوم بحساب معامل مقياسScale Factor
فسؤالي هو كيف تمت حساب هذه المعاملات عند كل نقطة و هل قامت شركة المساحة بحساب هذه المعاملات عن طريق التجربة بإدخال اكثر من قيمة للمعامل حتى نصل للقيمة الاصح.


مع الشكر و جزاك الله عنا كل خير

[نورالدين احمد]

شكرا اخ اسامة لاثارة هذا الموضوع والتساؤل المفيد والف شكر للدكتور جمعة علي الافادة القيمة.