نقشه و نقشه برداری
نقشه، نمایش هندسی مجموعه ای از نقاط با مقیاس معلوم روی کاغذ (یا هر چیز دیگر) است.
مجموعة عملیاتی را که برای تعیین و یا نمایش موقعیت نسبی نمودها و عوارض واقع بر سطح زمین یا نزدیک به سطح زمین، اعم از مصنوعی یا طبیعی ، با اندازه گیریهای فاصله ها، زوایا و امتداد تعدادی نقطه نسبت به هم یا نسبت به نقاط دیگر، موسوم به نقاط کنترل انجام می گیرد و در اغلب موارد به تهیه نقشه برای استفاده های مختلف می انجامد «نقشه برداری» گویند.

در اصطلاح، هر اندازه ای را که برای این تعیین موقعیت به دست می آورند، یک برداشت می نامند. کاری که از نتیجة علم نقشه برداری و ترسیم نقشه (کارتوگرافی ) به منظور اندازه گیری مشخصات جغرافیایی و سازماندهی اطلاعات جغرافیایی و سازماندهی اطلاعات جغرافیایی و انتشار و نمایش داده ها و کاربرد داده ها به دست می آید ژنوماتیک (مهندسی جغرافیا) گویند.
انواع نقشه برداری
نقشه برداری را به دو گونة کلی تقسیم می کنند : ژنودتیک (ژئودزی) و مستوی.
نقشه برداری ژئودتیک . شاخه ای از ریاضیات کاربردی است که برای تعیین دقیق شکل و اندازه زمین ، به خصوص برای اندازه گیری و مشاهده موقعیت نقاط و مکانی که کرویت زمین در نظر باشد به کار می رود.

نقشه برداری هوایی . نقشه را از عکسهایی تهیه می کنند که به کمک دوربینهای خاص، از محل مورد نظر برداشته می شود. در تصویر کردن جزئیات از عکس بر نقشه، به مقیاس معین اصول پرسپکتیو را به کمک ابزارهای خاص به کار می برند.
وسایل نقشه برداری
وسایل مختلفی برای برداشتهای نقشه برداری و اندازه گیری فاصله وزاویه و اختلاف ارتفاع به کار می رود که بر حسب دقت، مقیاس و هدف از نقشه برداری، وضعیت منطقه و نوع و روش نقشه برداری مختلف و متفاوت اند. در این فصل به معرفی کلی وسایل اصلی نقشه برداری می پردازیم و در فصلهای بعدی ضمن شرح کار نقشه برداری، از آنها و کار با آنها به تفصیل بیشتر بحث می کنیم.
وسایل عمومی

میخها . میخها چوبی یا آهنی هستند. میخهای چوبی در سطح زمین یا دیواره ها یا سقف تونلها کوبیده می شوند. این میخها را معمولاً به شکل گوه می تراشند.
میخهای آهنی که در زمینهای سنگی و یا تخته سنگهای بزرگ و آسفالت و غیره به کار می روند و بنا بر وضعیت خاص زمین در ابعاد کوچک و بزرگ وجود دارند.

ژالون . میله ای فلزی یا چوبی است که به فواصل نیم متر به رنگهای سفید و قرمز مشخص شده تا از دور قابل رویت باشد. طول ژالون ۲ متر و قطر آن حدود ۳ سانتیمتر است. (شکل ۲ – ۱).
پاره ای از ژالونها به گونه ای ساخته شده اند که به هم متصل می شوند و طولهای متفاوتی را به وجود می آورند. ژالون را باید کاملاً عمود کوبید. ژالون علاوه بر علامت گذاری، برای تعیین امتداد مستقیم بین دو نقطه نیز به کار می رود. در انتهای ژالون یک فلز نوک تیز برای فرو کردن آن در زمین نصب شده است.

چتر دوربین . این وسیله را برای حفاظت از دوربین نقشه برداری در برابر حرارت آفتاب و غیره به کار می برند. (شکل ۲-۲).
پرچم . برای تعیین محل نقطه و امکان نشانه روی از محلهای بسیار دور، از پرچم به رنگهای سفید و یا قرمز استفاده می کنند (شکل ۲-۳). انتخاب این رنگها به دلیل امکان تشخیص بهتر آنها از راه دور است.
نقاط کنترل یا نقاط مبنا (نشانگاه) . جسم یا نقطة مرجع ثابتی است به ارتفاع معلوم، برای کارهای اساسی ، که باید از نقاط دائمی استفاده شود، از نشانه های بتونی به شکل هرم ناقص و به ابعاد ۶۰*۲۰*۲۰ میلیمتر که در میان آن میله های فلزی کار گذارده شده است، استفاده می کنند. (شکل ۲ – ۴).

سه پایه انواع سه پایه را در شکل ۲ – ۵ می بینیم . برای سوار کردن بسیاری از وسایل چون تئودولیت، ترازیاب، منشور، قطب نما، فاصله یاب، ژالون، گیرنده GPS و غیره به کار می روند.

وسایل اندازه گیری فاصله
نوار اندازه گیری (متر)
تئودولیت با شاخص مدرج (میر)
فاصله یابهای الکترونیکی (دیستومات) مانند تله متر ، تلورومتر، سیستم GPS و…
زنجیر مساحی ، مفتول انوار ، وسایل استادیمتری (فاصله سنجی) و پارالاکتیک مانند تئودولیتها و غیره .
شاخصهای مدرج (میر) . میله هایی هستند به طول ۳ یا ۴ متر که علاوه بر اندازه گیری فاصله، برای تعیین اختلاف ارتفاع هم بهع کار می رود. این شاخصها به فاصله یک متر به رنگهای مختلف قرمز و سیاه مشخص شده اند و اجزای متر، یعنی دسیمتر و سانتیمتر نیز بر آنها تقسیم بندی شده است. این تقسیمها در راستای مستقیم یا معکوس آمده اند. در پشت شاخص مدرج دستگیره ای برای نگه داشتن آن تعبیه شده است و برای قائم نگاه داشتن آن وسیله به نام تراز میر به کار می رود.

میرهایی به نام میرهای بارکد وجود دارد که برای فاصله یابی و نیز تعیین اختلاف در دوربینهای الکترونیکی جدید به کار می رود. در شکل ۲-۶ انواع میر با تراز آنها مشاهده می شود.
منشور (بازتابنده ) . بر دو نوع است یک نوع آنها به نام منشور مساحی برای پیاده کردن زوایایی مانند ۴۵ ، ۹۰، ۶۰، یا ۳۰ درجه به کار می رودو نوع دیگر به نام منشور (بازتابنده ) فاصله یابی است، که با بازتش امواج نوری (مادون قرمز و …) به سوی دستگاه فرستنده در فاصله یابهای الکترونیکی برای تعیین فاصله به کار می رود.

وسایل اندازه گیری زاویه و شیب
شیب سنج . از این وسیله برای اندازه گیری زاویة شیب امتدادها استفاده می شود. شکل ساده این دستگاه از یک خط نشانه روی و یک نقاله تشکیل شده است که وزنه ای شاغول مانند از مرکز نقاله آویزان است. وقتی که خط نشانه در امتداد سطح افق باشد، ریسمان شاغل در مقال عدد صفر نقاله می ایستد و اگر امتداد نشانه روی نسبت به سطح افق انحراف داشته باشد، ریسمان شاغول عددی را بر لبة مدرج نقاله نشان می دهد که معرف زاویة شیب امتداد است.

معمولاً شاغل و قوس مدرج در جعبه ای قرار دارند. طبق همین اصول انواع و اقسام شیب سنجها ساخته می شود. برای استفادة بهتر از شیب سنجها یک قطعه نخ محکم را از دو انتهای نشانة مدرج عبور می دهند و با انطباق آن بر خط شیب، زاویه را برابر با عددی که نوک شاغول بر روی صفحة مدرج نشان می دهد، می خوانند. شکل ۲ – ۷ برخی از انواع شیب سنجها را نشان می دهد.

زاویه یاب (تئودولیت) که در فصل اندازه گیری زاویه دربارة آن توصیح داده شده است.

قطب نمای مغناطیسی
آلیداد
پانتومتر (زاویه سنج افقی بدون دوربین)
وسایل تعیین امتداد
ژالون
پرچم
شاغول که برای تعیین امتد اد خط قائم و همچنین برای قائم نگه داشتن وسایلی نظیر ژالون به کار می رود، از وزنه ای که معمولاً از سرب یا فلز سنگین دیگری است و به انتهای ریسمانی متصل شده تشکیل شده است (شکل ۲ – ۸).
شمشه و تراز . شمشه را که از چوب یا پروفیل فلزی است، معمولاً به طول ۲ متر یا کمتر می سازند و به کمک تراز برای بررسی افقی بودن یک امتداد و همچنین برای اندازه گیری اختلاف ارتفاع یا شیب در فواصل کوتاه به کار می برند. (شکل ۲ – ۹).
آلیداد
قطب نما
تئودولیت که در فصل اندازه گیری زاویه در مورد آن توضیح داده شده است.
گونیای مساحی . وسیلة ساده ای است که برای جدا کردن زاویة قائم (۹۰ درجه) به کار می رود و از بعضی انواع آن بای پیاده کردن زاویه ها، به اندازه های متفاوت (۳۰ درجه ، ۴۵ درجه، ۶۰ درجه و …) استفاده می شود. به طور کلی، سه گونه گونیای مساحی وجود دارد :
گونیای پینول دار مانند گونیای هشت ضلعی ، مخروطی و کروی .
گونیای انعکاسی مانند گونیاها انعکاسی ساده و آینه ای

گونیاهای دیدگانی (منشور دار) که پنج وجهی یا سه وجهی هستند و برای اخراج عمود به کار می روند.
دستگاه ژیروسکوپ . چرخ کوچک و سنگیینی است که داخل بلبرینگهای ضد اصطکاک به سرعت زیاد می چرخد و هر تغییر جهت در کج شدن محور دوران دستگاه با گشتاور چرخشی قوی مواجه م شود و در نتیجه محور دستگاه در یک جهت در فضا ثابت می ماند. از این خاصیت برای تعیین جهت شمال جغرافیایی استفاده می شود.
وسایل تعیین اختلاف ارتفاع
ارتفاع سنج
تئودولیت
ترازیاب (نیوو)
آلیداد دوربین دار و تخته سه پایه (شکل ۲ – ۱۰).

وسایل نقشه کشی
مهمترین وسایلی که برای ترسیم نقشه به کار می روند، به قرار زیرند.
پرگار مقیاس . با این وسیله می توان با تغییر طول بازوهای طرفین پرگار ، طولها را از مقایسی به مقیاس دیگر تبدیل کرد (شکل ۲ – ۱۱).
خط کش مقیاس . از این وسیله برای تبدیل مقیاس استفاده می کنند. یک نوع رایج آن، خط کش سه تیغه ای است که شش مقیاس مختلف روی آن نشان داده شده است (شکل ۲ – ۱۲).
نقاله . در انواع کوچک و بزرگ و به شکل نیم دایره و تمام دایره با تقسیم بندی برحسب درجه یا گراد وجود دارد و برای پیاده کردن زاویه بر روی کاغذ به کار می رود (شکل ۲ – ۱۲).
گونیا. در انواع بزرگ و کوچک، برحسب درجه (۴۵ درجه و ۳۰ درجه و غیره) وجود دارد. از گونیا برای کارهای مختلف ، از جمله اخراج عمود استفاده می شود (شکل ۲ – ۱۲)

خط کش T . این وسیله را برای میز نقشه کشی در نظر گرفته اند و از آن برای اخراج عمود و غیره استفاده می شود (شکل ۲ – ۱۲).
متر کشی
برای اندازه گیری فاصله بین دو نقطه A و B ، ابتدا صفر متر را در نقطة A قرار داده و به سمت نقطه B می کشیم . به نحوی که متر کاملاً صاف و کشیده باشد. در موقع قرائت اجزای متر ، باید دقت شود که به طور عمودی به آن نگاه کنیم. در صورتی که طول متر به کار رفته کوتاهتر از فاصلة مورد اندازه گیری باشد، باید با ژالون گذاری و میخکوبی، یا با استفده از نیزه های مخصوص (شکل ۳ – ۴) مترکشی را انجام داد و از جمع بستن فاصلة نقطة ابتدا تا ژالون گذاری (ژالون انتهایی)، طول مورد اندازه گیری را مشخص کرد. نتیجه مترکشی را در فرمهای خاصی ثبت می کنند که نمونه ای از آن در پیوست آمده است.

ژالون گذاری (امتداد گذاری)
وقتی فاصله ای که باید مترکشی شود از اندازة موجود بیشتر باشد، باید امتداد مورد اندازه گیری را ژالون گذاری کرد تا مسیر مترکشی به خوبی مشخص شود و در یک امتداد مستقیم و بدون انحراف باشد. برای این منظور دو ژالون به طور قائم در ابتدا و انتهای فاصلة مورد نظر (مثلاً AB در شکل ۳ – ۵) قرار می دهند، سپس یک نفر از پشت ژالون A به ژالون B نگاه می کند و یک نفر دیگر در این فاصله، یک ژالون را در امتداد عمود بر AB حرکت می دهد تا وقتی که نر اول این ژالون عمود را با ژالونهای A و B در یک امتداد ببیند و با اشاره او را متوقف کند. در این نقاط ژالون یا میخ چوبی، یا نیزه را در امتداد قائم در زمین فرو می برند. قائم بودن ژالون با تراز ژالون و یا به کمک شاغول کنترل می شود. (برای ژالون گذاری دقیقتر می توان از تئودولیت استفاده کرد.)

چنانکه ژالونهای A و B به هم دید نداشته باشند (مانند شکل ۳ – ۵) ، از ژالونهای کمکی C ، D و E (به تعداد لازم) بدین ترتیب استفاده می کنیم که این سه ژالون را در امتدادهای عمود بر AB حرکت می دهیم، به طوری که ژالونهای D و E و B با هم ، و ژالونهای A ، C و D نیز با هم در یک امتداد قرار گیرند. این کار آنقدر تکرار می شود تا بالاخره ژالونهای D و E و C با هم در یک امتداد دیده شوند. در این حالت برای کنترل همراستایی نیاز به سه نفر داریم که در کنار ژالونهای C ، D و E قرار بگیرند.

تعیین محل تلاقی . برای تعیین P یا محل تلاقی دو امتداد AB و CD (شکل ۳ – ۶) خطاها در مترکشی
فرا گرفتن اصول مترکشی کار آسانی است، ولی در عمل مشکلات فراوانی به همراه دارد و امکان خطا و اشتباه در آن فراوان است. مهترین امکانهای ایجاد خطا و اشتباه که موقع اندازه گیری باید به آنها توجه داشت ، به قرار زیرند :
اشتباهها
اشتباه گرفتن نقاط انتهایی قطعه
اشتباه خواندن یا نوشتن اندازه ها
اضافه به حساب آوردن یا از قلم انداختن یک یا چند مقطع در مسیر اندازه گیری
خطاها
۱٫ خطاهای سیستماتیک که عبارند از
(الف) افقی نگرفتن متر
(ب) انحراف در ژالون گذاری، یعنی همراستا نبودن میخهایی که فاصله مورد نظر را به قطعات کوچک تقسیم کرده اند.
(ج) برابر نبودن طول واقعی متر با طول اسمی آن
(د) خطای حاصل از تغییر درجه حرارت، خطای کشش و خطای کمانی بودن نوار که به شرح زیر محاسبه می شوند :
خطای تغییر درجه حرارت. اگر مقدار درجه حرارت در موقع اندازه گیری T و درجه حرارت استاندارد T باشد، خطای حاصل از رابطة زیر به دست می آید :
L = L¬¬¬¬۰ a (T – T 0¬)
که در این فرمول L¬¬¬¬۰ طول استاندارد متر و a ضریب انبساط طولی است. ضریب انبساط فولاد ۱۰  ۵/۱۱ و درجه حرارت استاندارد معمولاً ۲۰ درجه است.
خطای کشش . اگر نیروی کشش استاندارد F0 و نیروی کشش وارد به نوار F باشد، خطای کشش از رابطه زیر به دست می آید :
L =

که در آن S سطح مقطع نوار به سانتیمتر مربع و E ضریب الاستیسیته فولاد برابر ۱۰  ۱۱/۲ کیلوگرم بر سانتیمتر مربه است. نیروی کشش استاندارد برای نوارهای ۲۰ و ۱۰ متری ۵ کیلوگرم و برای نوارهای ۵۰ و ۱۰۰ متری ۱۰ کیلوگرم است.
خطای کمانی بودن نوار . این خطا که با خطای کشش نسبت عکس دارد، در نتیجة وزن نوار و نیروی جاذبه زمین ایجاد می شود. مقدار آن را از رابطة زیر به دست می آورند.
C =

که در آن P ، نیروی کشش وارد به نوار F ، وزن یک متر نوار بر حسب کیلوگرم ، و L طول نوار است.
۲٫ خطاهای اتفاقی که عبارتند از
(الف) خطای مربوط به قرائت اجزای متر
(ب) اثر باد در ایجاد ارتعاش، تکان و … (اعوجاج)
بنابراین هر اندازه گیری را باید چند بار تکرار کرد و با تکرار قرائتها به وسیلة یادداشت کننده، امکان قرائتهای غلط را کم یا حتی حذف کرد. در عین حال متر را نیز باید کاملاً افقی قرار داد و خط دید برای قرائت باید کاملاً قائم باشد.
در نقشه برداری اندازه گیری دو نوع

زاویه لازم است : زاویه افقی و زاویه قائم.
زاویه افقی و روشهای اندازه گیری آن

زاویة افقی زاویه ای است که از تقاطع دو خط در صفحه افقی (صفحة مماس بر سطح تراز) ایجاد می شود. این زاویه را از جمله با روشها و وسایل زیر تعیین می کنند :
۱٫ ترسیم یا زاویه کشی (گونیومتری یا گونیوگرافی) که در آن از آلیداد و تخته سه پایه استفاده می کنند و امتدادها را در محل ، بر صفحه کاغذ رسم کرده و زوایا را از روی آن اندازه می گیرند و یا مستقیماً به کار می برند (شکل ۴ – ۱)
۲٫ محاسبه که به کمک روابط ریاضی موجود بین اضلاع و زوایای مثلث، زاویه مورد نظر را محاسهب می کنند.
۳٫ قطب نما که علاوه بر تعیین شمال مغناطیسی و آزیموت مغناطیسی با آن، زاویة افقی بین دو امتداد را نیز با کسر کردن آزیموت بین دو امتداد OA و OB به دست می آورند.
۴٫ زاویه سنج بدون دوربین

۵٫ سکتسانت که دستگاهی است شبیه نقاله و از آن برای اندازه گیری زاویه ارتفاعی اجسام واقع شده در بالا سطح افق استفاده می شود و بیشتر در دریانوردی کاربرد دارد.
۶٫ فتوگرامتری و استفاده از عکسهای هوایی.
۷٫ اندازه گیری مستقیم یا زاویه یابی توسط زاویه یابها (تئودولیتها).
زاویه یا (تئودولیت)
تئودولیت انواع مختلف دارد که به دلیل تنوع کارخانجات مختلف سازندة آن دارای مدلهای مختلف است؛ اما اساس کار همه زاویه یابها یکسان است. از این وسیله برای اندازه گیری زاویة افقی و زاویة قائم و نیز طول یابی استفاده می شود.
ساختمان تئودولیت
هر تئودولیت اساساً از سه قسمت فوقانی و میانی و زیرین تشکیل شده است.
قسمت فوقانی تئودولیت . دو شاخة فلزی محکم و U مانندی به نام آلیداد است که بر انتهای شاخه های آلیداد محور افقی (TT) تکیه دارد و دوربین نقشه برداری (که بر این محور عمود است) می تواند حول آن دوران کند و از این رو TT را محور چرخش دوربین می نامند (شکل ۴ – ۲) . آلیداد همچنین می تواند حول محور اصلی دستگاه (PP در شکل ۴-۲) دوران کند. برای آنکه بتوانیم محور اصلی دستگاه را در امتداد قائم نیز یک دایرة مدرج به نام «لمب قائم» کنار یکی از شاخه های آلیداد در نظر گرفته شده است که محور TT از مرکز آن می گذرد.

سمت میانی . محفظه ای است که یک دایرة مدرج افقی در آن قرار گرفته است و برای اندازه گیری زاویة افقی به کار می رود. این دایرة مدرج را لمب افقی می نامند و امتداد محور اصلی دستگاه از آن می گذرد.
قسمت زیرین . پایه ای است که برای دو قسمت بالا و دستگاه به وسیلة سه پیچ، به نام پیچها ترازکننده ، که به پایه متصل اند، روی سه پایه حامل تئودولیت تکیه می کند. دستگاه به کمک این پیچها تراز میشود و محور اصلی آن به حالت قائم در می آید. در بعضی از دستگاهها به جای سه پیچ تراز کننده دو صفحه مخصوص

برای تراز کردن به کار برده شده است . در بعضی از زاویه یابها، پایة تراز شونده (ترابراک) می تواند با حرکت یک ضامن از تنة زاویه یاب جدا شود.
محورهای زاویه یاب
هر زاویه یاب سه محور اصلی دارد (شکل ۴ – ۲)
۱٫ محور نوری دوربین. محوری است که از مرکز عدسی چشمی دوربین به مرکز عدسی شیئی دوربین یا از مرکز عدسی شیئی به محل تقاطع تارها رتیکول می گذرد.(OO)
2. محور چرخش، (محور افقی یا محور ثانوی دوربین). محور گردش دوربین حول محور افقی را محور چرخش (TT) می نامند.
۳٫ محور اصلی (محور قائم). محور گردش آلیداد به دور محوری است که به آن PP گویند (شکل ۴ – ۲).

ساختمان زاویه یاب از نظر هندسی باید شرایط زیر را داشته باشد :
۱٫ سه محور دوربین یکدیگر را در یک نقطه قطع کنند.
۲٫ امتداد محور اصلی از مرکز لمب بگذرد.
۳٫ محور نوری دوربین بر محور چرخش آن عمود باشد.
۴٫ محور چرخش دوربین بر محور اصلی دستگاه عمود باشد.

اجزای اصلی دستگاه زاویه یاب
شکل ۴ – ۳ یک نمونه از زاویه یاب است که اساس آن از اجزای زیر تشکیل شده است :
۱٫ دوربین . از دو عدسی همگرا تشکیل شده است، یکی عدسی شیئی (ابژکتیو) که از شئیی مورد قراولروی ، تصویر حقیقی و معکوس می دهد، و دیگری عدسی چشمی (اکولر) که با آن دیده بانی می نمایند. در هر دوربین (تلسکوپ) صفحه ای قرصی شکل تعبیه شده است که سوراخ گرد کوچکی دارد و در آن دو تار بسیار نازک عمود یکدیگر قرار داده اند. این قرص را رتیکول و تارهای آن را تار رتیکول می نامند. (شکل ۴ – ۴).

علاوه بر دو تار عمود رتیکول در روی صفحة رتیکول، در بیشتر دوربینها دو خط هم فاصله از مرکز به موازات خط افقی، برای قرائت فاصله، تعبیه شده است، که آنها را خطوط استادیا می نامند.
۲٫ پیچهای کنترل حرکات . این پیچها بر دو نوع اند، پیچ حرکت افقی که وقتی پیچ حرکت سریع باز باشد می توان آلیداد (بخش U شکل بالای تئودولیت در شکل) را به هر طرف که بخواهیم حرکت دهیم، و وقتی پیچ حرکت سریع بسته باشد، می توان با پیچ حرکت آهسته، حرکت مختصری به

آلیداد داد. پیچ حرکت ارتفاعی، به طوری که برای حرکت دوربین در ارتفاع آهسته، حرکت مختصری به آلیداد داد. پیچ حرکت ارتفاعی، به طوری که برای حرکت دوربین در ارتفاع (حول محور افقی) ، از دو پیچ حرکت سریع و آهسته استفاده می شود. وقتی پیچ حرکت سریع باز باشد حرکت دوربین امکانپذیر است، و وقتی بسته باشد می توان با پیچ حرکت آهسته حرکت مختصری به دوربین؛ حول محور افقی، داد.

۳٫ پیچها تراز کننده یا پیچهای نصب کننده (ترابراک) . منظور از نصب یک دستگاه اندازه گیری، قائم کردن محور دوران کلی آن است. وسیله نصب دستگاه سه پیچ تراز کننده است که یک مثلث می سازند. این بخش در بعضی از دستگاهها از سه شاخه هم طول تشکیل شده است که حامل ستون یا محور قائم دستگاه هستند و در هر شاخه ، یک پیچ نصب شده است، به طوری که نوک این پیچها درست روی رئوس یک مثلث متساوی الاضلاع قرار می گیرند.
در بعضی از دستگاهها نوعی پایه تراز کننده وجود دارد و عمل تراز دستگاه به جای پیچهای تراز کننده با دو صفحه دیسکی شکل (صفحات تراز گر) انجام می شود.
۴٫ تراز استوانه ای. استوانه ای است که جهت تراز قطعی اسباب به کار می رود. این تراز توسط پیچهای تراز کننده انجام می شود. روی بعضی ترازهای استوانه ای، تقسیم بندی برای نمایش

مقدار انحراف تراز استوانه ای وجود دارد (شکل ۴ – ۵) و در جاها یا گودبرداریهای پرشیب که زاویه قائم نقش مهمی در انحراف زاویه ای ایفا می کند، مقدار این انحراف را باید یادداشت و اندازه زاویه را تصحیح کرد. مقدار انحراف تراز نسبت به مرکز تقسیم بندی سنجیده می شود.

نحوة کاربرد زاویه یاب
ایستگاه گذاری
ابتدا سه پایة زاویه یاب را بر روی نقطه ای که عملیات از آنجا شروع می شود و منظور تعیین فاصله و یا قرائت زاویة بین امتدادهای آن است مستقر می کنند و دوربین را بر روی صفحة سه پایه قرار می دهند و به وسیلة پیچ زیر سه پایه، تئودولیت را روی سه پایه محکم می کنند.
سانتراژ کردن (تنظیم به مرکز)

یکی از پایه های سه پایه را محکم کرده و با دو پایة دیگر و نگاه کردن در چشمی شاغول نوری، سه پایه را طوری تنظیم می کنیم که نقطة ایستگاه از وسط تارهای شاغول نوری دیده می شود. سه پایه باید روی زمین مستقر و محکم باشد، به طوری که باد و سایر عوامل، تغییری در آن نداده و آن را جابه جا نکند، البته باید پیچهای سه پایه محکم بسته شده باشد.
تراز کردن
ابتدا با پیچهای تراز کننده، دستگاه را با تنظیم ترازوی کروی (آوردن حباب بین نشانه هایش) تراز می کنیم. سپس، با استفاده از همان پیچها ، به شرحی که در ادامه می آید، حباب تراز استوانه ای را ما بین نشانه هایش می آوریم تا دستگاه به طور دقیق تراز شود که با هر چرخش و دورانی که در حین قرائت طول و زاویه ، تراز دستگاه به هم نخورد.

تراز کردن به این صورت انجام می شود که ابتدا با باز کردن پیچ حرکت سریع افقی، دستگاه را می چرخانیم تا تراز استوانه ای در امتداد دو پیچ تراز کننده قرار گیرد و با پیچاندن این دو پیچ (در جهت مخالف) حباب را ما بین نشانه هایش می آوریم، سپس دستگاه را ۹۰ درجه می چرخانیم و با پیچ سوم حباب را ما بین نشانه هایش می آوریم و بعداً دستگاه را ۱۸۰ درجه می چرخانیم و کنترل می کنیم و مجدداً ۹۰ درجه برای کنترل بعدی می چرخانیم و آن قدر این عمل را تکرار می کنیم تا دستگاه در امتداد محور اصلی دستگاه ، قائم و اصطلاحاً تراز شود.

در هر حال پس از تراز نمودن نباید سانتراژ دستگاه به هم بخورد (نقطة ایستگاه در شاغول نوری در داخل دایرة نشانه دیده شود و یا نوک شاغول روی نقطة ایستگاه باشد)، و گرنه باید عمل را تکرار نمود. ( در صورت جابه جایی مختصر نقطه ایستگاه نسبت به نقطه وسط شاغول نوری بدون به هم زدن سه پایه جابجا می کنیم و عملیات فوق را تکرار می کنیم تا دقیقاً سانتراژ گردد).
در بعضی دستگاهها نوعی پایه تراز کنندة وجود دارد که در آنها عملیات تراز به جای آنکه با پیچهای تراز کننده انجام شود با دو صفحه مخصوص صورت می گیرد (شکل ۴ – ۱۰).
روش تراز کردن با صفحه های یاد شده به طور خلاصه به شرح زیر است :
۱٫ ابتدا، راستای انحراف حباب تراز را نسبت به مرکز تعیین می کنیم.

۲٫ دستگیرة صفحه ها را در امتداد هم به گونه ای قرار می دهیم که راستای آنها نسبت به راستای انحراف حباب تراز عمود باشد.
۳٫ دو دستگیره را به یک اندازه در جهت مخالف حباب تراز می چرخانیم تا حباب تراز به مرکز آید (شکل ۴ – ۱۱).
مزیت این روش آن است که دستگاه را به سرعت می توان تراز کرد. به طوری که افراد مجرب حداکثر تا ۴ ثانیه این ترازکردن را انجام می دهند.
قرائت زاویة افقی و زاویة قائم

در روند قرائت امتداد افقی، پس از نشانه روی دقیق روی نقطة مورد ، برای تعیین زاویة افقی ، از داخل چشمی مربوط به قرائت زوایا، پس از روشن کردن صفحة داخل آن توسط آیینه مخصوص آن، زاویة افقی را از درون کادر مخصوص، بدین ترتیب می خوانیم که ابتدا درجه را قرائت کرده و دقیقه ها و ثانیه های آن را در زیر نشانة آن، و در زیر عدد می خوانیم. در صورتی که منظور قرائت زاویه قائم باشد، به همین ترتیب از درون کادر مخصوص زاویه قائم را می خوانیم.
اندازه گیری زاویه ها

اندازه گیری زاویة افقی . برای اندازه گیری زاویة افقی AOB (شکل ۴ – ۱۲) پس از ایستگاه گذاری روی O ، به ترتیب به دو نقطة A و B نشانه روی کرده و قرائتها لمب افقی مربوط به آنها را یادداشت کرده و از هم کم می کنیم. (توجه کنید که حرکت و درجه بندی لمب افقی در جهت عقربه های ساعت است.)

اندازه گیری زاویة قائم . زاویة قائم با زاویة شیب یک امتداد، زاویه ای است مثل V که این امتداد با صفحة افق می سازد. زاویة سمت رأس یا سرسو یک امتداد، زاویه است مانند Z که نسبت به امتداد قائم، به طرف بالا ایجاد می شود.
زاویة قائم و زاویة راست رأس هر دو با تئودولیت اندازه گیری می شوند. در قرائت لمب قائم، با توجه به تقسیم بندی اجزاء لمب قائم چهار حالت امکان دارد (شکل ۴ – ۱۳).
۱٫ حالت عمودی. در این حالت صفر لمب در راستای خط افقی قرار دارد.

۲٫ حالت سمت رأس . در این حالت صفر لمب در سمت رأس ( ۹۰ نسبت به خط افق) قرار دارد.
۳٫ حالت ارتفاعی . در این حالت تقسیمات لمب به ۴ قسمت ۹۰ درجه ای تقسیم می شوند که صفر آن روی خط افق قرار دارد. اگر شیب به طرف بالا باشد، تقسیمات علامت مثبت و اگر نسبت به سطح افق پایینتر باشد علامت منفی می گردد مانند ۷۵ + درجه تا ۷۵ – .
۴٫ حالت درصد شیب. در این حالت درصد شیب (از صفر تا ۱۰۰ درصد) بیان می شود که در اینجا نیز اگر شیب نسبت به سطح افق به طرف بالا باشد، علامت آن مثبت و اگر به طرف پایین باشد، علامت منفی خواهد بود، مثلاً شیب ۱۰% – یا ۱۰% + .

فاصله یابی با تئودولیت . پس از تراز کردن و سانتراژ و نشانه روی و قرائت زوایای افقی و قائم، در صورتی که بخواهیم می توانیم فاصله را با استفاده از میری که روی نشانه به طور قائم قرار گرفته، مطابق با آنچه که در فصل اندازه گیری غیرمستقیم فاصله گفته شده بخوانیم و سپس آن را تبدیل به افق کنیم. همچنین با اندازه گیری فاصله و زاویة قائم می توان اختلاف ارتفاع نقطه ای که دستگاه را روی آن ایستگاه گذاری و مستقر کرده با نقطه ای که به آن نشانه روی کرده ایم، محاسبه کنیم. به این ترتیب می توان با این دستگاه علاوه بر قرائت زوایای افقی و قائم، طول و اختلاف ارتفاع بین نقطة ایستگاه و نقطة مورد نشانه روی را هم محاسبه کرد.

خطاها در کار با زاویه یاب
خطا در اندازه گیری زاویه به وسیلة زاویه یاب (تئودولیت) به دو صورت، سیستماتیک و اتفاقی ممکن است رخ بدهد.
الف) خطاهای سیستماتیک
۱٫ خطاهای کلیماسیون (همراستایی یا عمودن نبودن محور نوری دوربیت بر محور چرخش آن). برای حذف این خطا باید زوایا را در دو حالت دایره به راست و دایره به چپ (دوران مضاعف) قرائت کرد. در این حالت خطاهای کلیماسیون مختلف العلامت شده و در نتیجه معدل دو قرائت خطای کلیماسیون را صفر می کند.

۲٫ عمود نبودن محور چرخش دوربین بر محور اصلی آن. اثر این خطا در عملیات نقشه برداری قابل اغماض است.