2011. február 12., szombat

Geodéziai felmérés erdőterületen

A terepi felmérési munkák szükségességének elbírálása, az alkalmazandó eszközök és eljárások megválasztása az alapadatok és az általános bejárás során szerzett tapasztalatok birtokában mindig a tervező mérnök feladata és felelőssége. A kiválasztott mérőeszköz nemcsak a felvételezés pontosságát, hanem a méréstechnikát, az eredmények feldolgozását és a teljesítményt is egyszerre rögzíti. Ezért nem mindig a legpontosabb mérőeszköz (mérőállomás) a leghatékonyabb a feladat szempontjából.
Az erdővel borított területen problémát jelent még az irányértékek tájékozása, ezért nem meglepő, hogy a busszola teodolit alkalmazása erdőtömbön belüli (belső) felmérések esetében még mindig megengedett. A tájoló teodolitok ugyanis olyan szögmérő műszerek, amelyek az Am mágneses vagy az Af földrajzi azimut mérését teszik lehetővé, elkerülhetővé téve ezzel az irányértékek tájékozását, ill. azt, hogy tájékozó irányokra legyen szűkség. Ebből következik, hogy alkalmazásuk elsősorban fedett terepen (erdőben), esetleg földalatti méréseknél (bányák, metró) indokolt. A mágneses és a földrajzi északi irányok mindenhol a rendelkezésünkre állnak. A tájoló teodolitok között megkülönböztetjük az Am mágneses azimut közvetlen mérésére alkalmas busszola teodolitokat és az Af földrajzi azimut közvetlen mérésére szolgáló giro-, vagy pörgettyűs teodolitokat.

Wild T0 busszola-teodolit

Az erdőmérnöki gyakorlat hagyományos földi terepi mérőműszere a busszola teodolit, a giroteodolitok erdőmérnöki gyakorlatban való alkalmazására Magyarországon is voltak, de méretei és a hosszadalmas mérési eljárás miatt az erdészeti alkalmazásban nem tudott elterjedni. Az elterjedést nem indokolta a giroteodolitok busszola teodolitoknál jóval nagyobb pontossága sem, az erdőmérnöki gyakorlat ezt nem igényelte (Bácsatyai, 2002).
A busszola teodolitok szerepét fokozatosan átvették a mérőállomások az erdőgazdálkodás gyakorlatában is. Ezekkel az eszközökkel ugyanis jóval pontosabban lehetséges a terepi felvételezés elvégzése és a hibák kiszűrése is jóval egyszerűbb, mint a busszola teodolitok esetében. Hátrányok, hogy jóval bonyolultabb és kényesebb mérőeszközök, mélyebb geodézia jártasságot igényelnek és szükséges az irányértékek tájékozása, energiaellátásuk még mindig nem teljesen megnyugtató. Mérőállomással csak szakszerű személyzet képes hatékony munkavégzésre.

A hagyományos "mérőcsomag"

A legújabb fejlesztések az elektrotechnikában már lehetővé tették olyan szenzorok megalkotását, amelyek a geodéziai mérések szempontjából is kielégítő pontossággal határozzák meg a mágneses azimut szögértéket. A lézeres távméréssel összekapcsolva pedig megszületett a "tájoló teodolitok" legújabb generációja.

Az erdőmérnök új mérőeszköze: TruPulse 360B

A TruPulse lézeres távolságmérőt a Laser Technology gyártja és fejleszti. A cég központja az Egyesült Államokban, Colorado állam Centennial városában található. A bemutatásra kerülő modell (TruPulse 360B) alapját a TruPulse 200 képezte, amely először 2006-ban került piacra. Ez a modell vízszintes és ferde távolságot, két pont közötti távolságot (hiányzó háromszögoldal), dőlésszöget, és három méréssel magasságot tudott mérni. Az eszköz jó alapot képezett a további fejlesztésekhez. A későbbi verzió már Bluetooth vezeték nélküli adatátvitelre is képes lett (TruPulse 200B). A Laser Technology nem sokkal ezután szabadalmaztatott egy digitális iránytű technológiát (TrueVector), amely parányi mérete mellet már megbízhatóan volt képes mérni a mágneses északhoz képesti irányszöget (Am). Így már nem volt akadálya annak, hogy megszülessen minden idők legkisebb „busszola-teodolitja”, a TruPulse 360B! A jelenleg elérhető modellek:
  • TruPulse 200
  • TruPulse 200B
  • TruPulse 360
  • TruPulse 360B
A TruPulse 360 egy olyan maroknyi mérőeszköz, amely gyorsan és közvetlenül szolgáltatja a szükséges távolságokat és szögadatokat a koordinátageometria számításokhoz. Mindezt úgy teszi, hogy nincs feltétlenül szüksége műszerállványra mivel akár szabadkézből is történhet a mérés.

A TruPulse 360 DEMO-t itt tekinthető meg

A műszer ferdeségét a beépített szenzorok automatikusan kompenzálják. A mérőeszköz rendkívül kompakt és robusztus kialakítású. Kifejezetten terepi mérésre és térinformatikai adatgyűjtésre készült. A mérés az irányzás elvégzése után egyetlen gomb megnyomásával végrehajtható. Az eredmények jól látható kijelzőn közvetlenül leolvashatóak vagy PDA-ra küldhetőek.

A legfontosabb műszaki paraméterek

Közvetlenül mérhető adatok:
  1. Távolság: vertikális (VD), horizontális (HD) és ferde távolság (SD)
  2. Magassági szög (INC) fok és százalék dimenzióban
  3. Magasság meghatározás (fa, épület, oszlop, stb.) három mérésből
  4. Mágneses északkal bezárt szög (Azimut, AZ) fok dimenzióban
  5. Hiányzó háromszögoldal meghatározása (ML) két mérésből
Legközelebbi, Legtávolabbi, Folyamatos és Szűrő mód: többféle mérési mód, amelyek lehetőséget nyújtanak egyes célpontok kiválasztására vagy kihagyására, és a lehető legpontosabb mérést biztosítják, bármilyenek is legyenek a terepviszonyok.

A TruPulse 360 mérési lehetőségei

Műszaki jellemzők:
  • Méretek: 12 cm × 5 cm × 9 cm
  • Súly: 220 gr
  • Mértékegységek: Láb, jard, méter, fok és lejtszázalék
  • Távolság mérés tartománya: 1000 m reflektáló felület nélkül és 2000 m reflektáló felület alkalmazása esetén
  • Magassági szög tartománya: ±90°
  • Azimut szög tartománya: 0° - 359,9°
Mérési pontosság:
  • Távolság mérés: 0 és 100 m között tipikusan ±10 cm, felette ±30 cm a hiba, jó minőségű cél esetén
  • Magassági szög: ±0,25°
  • Azimut szög: ±1,00°
Tápellátás:

A TruPulse mérőeszközök egyik legnagyobb előnye, hogy két ceruzaelem szükséges csupán a tápellátás biztosításához. Ez valódi mérési körülmények között 40000 mérést tesz lehetővé folyamatos bekapcsolás mellett bluetooth nélkül, bluetooth esetén 30000 méréssel számolhatunk.


MobileMapper 6 és Trupulse 360

Amellett, hogy önálló eszközként is sokra hivatott, kiegészítőként is jól alkalmazható GNSS mérésekhez. Csatlakoztatható soros porton (RS232) keresztül vagy bluetooth-szal a különféle kézi adatgyűjtő rendszerekhez, okos telefonokhoz, PDA-khoz, netbook-okhoz, stb.
A TruPulse 360B mérőeszköz minden joggal követelhet helyet magának a kisebb pontosságigényű feladatok körében, mivel rendkívül gyors és hatékony mérést tesz lehetővé. Kezelése végtelenül egyszerű, amely kielégítő pontossággal társul a geodézia számítások szempontjából is. Jóval több, mint a hagyományos busszola-teodolit (lézeres távmérő) így minden olyan területen ahol a hagyományos mérőeszköz alkalmazhatónk minősült a TruPulse 360B is megállja a helyét.

A TruPulse mérőrendszer

Eddig csak magával a TruPulse eszközzel foglalkoztunk, pedig hatékony alkalmazásához szükséges még pár kiegészítő tartozék beszerzése is. Az egyik legfontosabb az adatgyűjtő eszköz, amely lehet PDA, okostelefon, NetBook vagy akar egy tablet is. A lényeg az, hogy tartalmazzon Bluetooth modult vagy támogassa az RS232 protokollt.

Komplett mérőrendszer

Ezután szükség lesz még egy állványra, amin elhelyezzük magát a műszert és az adatgyűjtőt, ez lehet egy- vagy háromláb kialakítású. Célszerű még alkalmazni egy GPS vevőt is, ha lehetséges. Így a mért poláris pontok egyből abszolút koordinátákat vehetnek fel, de ennek hiányában helyi rendszerben is dolgozhatunk, aminek a kezdőpontját mi magunk határozzuk meg.

Reflektáló felület és TruPulse tartókonzol (kiegészítők)

Ahhoz, hogy a gyakorlatban sikeresen alkalmazhassuk a TruPulse 360B mérőeszközt, fontos, hogy az eszköz megfelelően kalibrálva legyen. Ez azt jelenti, hogy a mérési helyen észak felé fordulva kalibráljuk a kompasz modult, lásd a lenti videón:



Sikeres kalibráció után az eszköz máris kész a mérésre. De ne legyünk ilyen gyorsak, ugyanis itt van még a deklináció kérdése is. Hogy mi is az a deklináció? A mágneses elhajlás vagy más néven mágneses deklináció a mágneses és a földrajzi Északi-sark közötti szögbeli eltérés fokokban kifejezve.

A deklináció értelmezése

A TruPulse belső iránytűje figyelembe tudja venni a helyi mágneses elhajlást, ha megadjuk az értékét. A beállított szögértékkel korrigálja a mért azimut szöget. A várható deklináció mértékét deklinációs térképekről vehetjük le, mint amilyen ezek is itt:
Az igazság az, hogy célszerű, ha a deklinációt nullának állítjuk a TruPulse eszközön belül és csak a mérés befejeztével a mérési adatok benti feldolgozása során számolunk vele. Ennek több oka is van. Először is célszer a deklinációt pontosan meghatározni és nem modellből levenni az értékét, másrészt a TruPulse eszköznél is értelmezhető a busszola-teodolitok 0 osztáshibája.

TruPulse 360, reflektáló felület mint cél (ismert magasságon)

Ez régen azt jelentette, hogy a mágneslemezre erősített vízszintes kör 0 osztása nem a mágneses északi irányba, hanem egy attól csekély mértékben eltérő irányba áll be. A deklináció és a 0 osztáshiba együttesen terheli a TruPulse mérési eredményeit, ezért tájékozási állandónak is nevezhetjük.

A mérés végrehajtása

A terepen a mérés mindig egy ismert pontról indul. Az álláspont koordinátáját meghatározhatjuk GPS vevővel, vagy helyi rendszerben dolgozunk.

t: vízszintes távolság (HD), alfa szög: északi iránnyal bezárt szög (Azimut, AZ)

A TruPulse 360B lézertávmérővel az álláspontról mérünk a pont objektumokra (részletpontok). Mivel az álláspont koordinátáit meghatároztuk a GPS vevő segítségével a pont objektumok létrehozhatók a távmérő által szolgáltatott vízszintes távolság (HD) és az Azimut (AZ) ismeretében. A poláris mérés két paramétere (HD, AZ) Bluetooth kapcsolaton keresztül jut el az adatgyűjtőre, amelyen a feldolgozó szoftver fut. A felmért részletpontok később álláspontként szolgálhatnak, így haladva előre az egyik pontról a másikra, egészen addig amíg minden szükséges pontot be nem mértünk. Ha minden állásponton visszamérünk az előző álláspontra is, akkor a mért Am (azimut) szögértékek ellenőrzésére lehetőségünk nyílik.


A bemutatott mérési módszer támogatására készítettem egy célszoftver aminek a Pocket Surveyor v1.0 nevet adtam. A program automatikusan fogadja a TruPulse eszköz által küldött NMEA szerű mondatokat és megjeleníti a mérési eredményeket. A program képernyőképe itt látható:

Pocket Surveyor v1.0

A program elkészítésére azért volt szükség, mivel abban az időben amikor először kerültem kézközelbe a TruPulse 360B-vel még a piacon nem volt elérhető olyan program amely mint busszola-teodolitként gondolt volna rá és nem csupán egy okos lézeres távmérőként. Ezért a hatékony és gyors részletpontmérést egyik piaci szoftver sem támogatta akkor még.

TruPulse-os részletmérés


Erdei út mérése TruPulse 360-nal

Nagy előnye ennek a hagyományos mérőállomással való méréssel szemben, hogy a sűrű növényzet ellenére csak kevés helyen van szükség irtásra, mivel minimális „zöld falon” kell a jelnek áthatolnia. Ezért erdőben ideális a használata.

Tovább is van, mondjam még?!

Ha valakinek nem lenne elegendő az a pontosság amit a TruPulse 360 belső kompasza tud, nos annak sem kell lemondania erről a maroknyi csodáról. Ugyanis itt van a MapStar Compass Module II.


A kompasz modul vízhatlan alumínium házban foglal helyet. Működési ideje 15 óra, amit 2 db ceruzaelem (AA) mellet képes hozni. A modul az azimut szög számításánál automatikusan kompenzálja a külső hőmérsékletből és a műszer ferdeségéből eredő hibákat. A legfontosabb adatok a modulról:
  • Méretek: 31 x 5 x 3 cm
  • Tömeg: 570 g
  • Pontosság: +/- 0,3 fok
  • Ismételhetőség: +/- 0,1 fok
  • Felbontás: 0,1 fok
  • Kommunikáció: RS232
  • Adatformátum: NMEA 0183
  • Ár: $ 1,500.00
Láthatjuk, hogy TruPulse 360 kompaszához képest ez a modul jóval pontosabb és megbízhatóbb szögmérést tesz lehetővé, igaz ennek meg is kell fizetni az árát. Minden esetre kompakt mérete és alacsony energiaigénye kiváló terepi eszközzé teszi és jól párosítható a TruPulse 200 távmérővel (nincs belső kompasz).



Mindenképpen érdemes még megemlíteni az Criterion RD 1000 Relaszkópot ami tulajdonképpen a Bitterlich-féle tükrös relaszkóp modernizált változata. Segítségével meghatározható a faegyedek átmérője, a mért átmérő magassága, valamint támogatja a mintakörös felvételezést is. További információk itt.




Felhasználási területek
  1. Nyiladékok és határok felmérése.
  2. Belső úthálózat, közelítőnyomok felmérése.
  3. Patakok, magaslesek, szórók, tűzrakhelyek, táborhelyek, stb. felmérése.
  4. Famagasság meghatározás, törzstérképezés.
  5. Műtárgyak, vezetékoszlopok, egyéb objektumok bemérése.
  6. Elérhetetlen vonal ill. távolság meghatározás pl. két fa közötti
  7. Terep felvételezése, terepmodell pontosításhoz vagy tervezéshez.
  8. Semlegesvonal nyomozás.
Forgalmazók

A TruPulse lézer távmérő viszonylag könnyen beszerezhető hazánkban is. Az első hivatalos viszonteladó a Navicom-Plusz Bt. volt, ma már viszont a DigiTerra Kft. forgalmazza az eszközt. A külföldiek közül a csehországi Field-Map mindenképpen megér egy misét.

2 megjegyzés :

  1. Klassz összefoglaló!

    Dolgozzunk a folytatáson!

    VálaszTörlés
  2. Krisz (PC Guru):
    Szia Péter, - nagyon jó kis cikk.
    (Véletlen dobódtam ide.)
    Javaslatom:
    A Pocket Surveyor helyett egy ütősebb nevet kéne kitalálni, mert már sokan elsütötték -- a világhálón keress rá.
    Legyen mondjuk PrimSurv - ez szabad és benne van a Príma-szerű jelző:)

    VálaszTörlés