Prof.Dr.Engin GÜLAL'ın notlarından yararlanılmıştır. Alet Bilgisi Prof.Dr.Engin GÜLAL'ın notlarından yararlanılmıştır. Ölçme Tekniği Anabilim Dalı 2000-2001 Öğretim Yılı Güz Yarıyılı

YAPISAL ALET BİLGİSİ 1. Jeodezik Ölçü Aletlerinin Kısımları Düzeçler Dürbünler Sehpalar 2. Doğrultu Ölçme Aletleri (Teodolitler) Teodolitler’in Sınıflandırılması Teodolitler'in Yapısı Teodolit Eksenleri Doğrultu Ölçme Düzeneği Teodolitler'in Kontrolü

YAPISAL ALET BİLGİSİ 3. Uzunluk Ölçme Aletleri Şerit metreler İnvar teller Elektronik Uzunluk Ölçerler 4. Yükseklik Farkı Ölçme Aletleri Nivolar (Sayısal nivo) Miralar 5. Yön Belirleme Aletleri Jiroskoplar 6. Konum Belirleme Aletleri GPS ve GLONASS Alıcıları

Jeodezik Ölçü Aletlerinin Kısımları Düzeçler Ölçü Dürbünleri Sehpalar

Düzeçler Düzeçler: Jeodezik ölçü aletlerinin eksenlerini çekül doğrultusunda veya çekül doğrultusuna dik olmasını sağlayan düzeneklerdir. Jeodezik ölçü aletlerinin eksenlerini çekül doğrultusunda veya çekül doğrultusuna dik olmasını sağlayan düzeneklerdir. Küresel Düzeç (Kaba düzeçleme) Silindirik Düzeç (Hassas düzeçleme) Küresel düzeç: İç yüzü küresel olarak tıraşlanmış dairesel bir cam tüp olup, içi bir kabarcık kalacak şekilde sıvı ile doldurulmuştur. Küresel düzeç sehpa ayaklarını yukarı-aşağı hareketi ile ayarlanır.

Düzeçler Silindirik düzeç: İki ucu kapalı üst iç yüzeyi boyuna kesitte bir daire yayı meydana getiren silindir borudur. Düzecin üst yüzünde 2mm aralıklı taksimatlı bölümler bulunur, bu taksimatlı bölümlere pars adı verilir. 1 2 3 1 ve 2 aynı yönde döndürülür (Her ikisi de içe veya dışa) Sadece 3 döndürülür

Dürbünler Ölçü Dürbünleri İlk olarak 1611 yılında KEPLER tarafından yapılan dürbün objektif ve oküler olmak üzere iki yakınsak mercekten meydana gelmektedir. Objektif Oküler Objektiflerde odak uzaklığı dışındaki bir cismin görüntüsü ters ve küçüktür. Cisim mercekten uzaklaştıkça görüntü odak noktasına yaklaşır.

Dürbünler Dürbünlerde oküler olarak büyüteç görevi yapan yakınsak mercek kullanılır. Dürbün boyu= fobjektif + foküler Yakın mesafelerde cismin görüntüsü okülerin odağına düşmemektedir. Eski aletlerde bu problem oküleri dışa doğru çekmek suretiyle çözülüyordu. Modern aletlerde ise objektif ile oküler arasına kalın kenarlı bir mercek konularak görüntünün okülerin odağına düşmesi sağlanmıştır. Objektif Kalın kenarlı mercek Oküler

Dürbünler Gözlem Çizgileri Ölçü aletlerini istenen hedefe yönlendirmek için dürbünün içerisine gözlem çizgileri adı verilen bir kıl ağı yerleştirilmiştir. Kıl ağının okülerden bakıldığında net görülebilmesi için okülerin odak noktasında bulunması gerekir. Gözlem Çizgileri Dürbün Büyütmesi Bir cisim çıplak göz ile w1 dürbünle w2 açısı altında görünüyorsa dürbün büyütmesi Dürbün büyütmesi: Jeodezik ölçü aletlerinde dürbün büyütmesi 15-30 arasındadır.

Dürbünler Görüş Alanı Dürbün sabit konumda iken dürbünden görülebilen alan görüş alanı olarak tanımlanabilir. a k s

Sehpalar Sehpa, aletin bağlanacağı sehpa başlığı, başlığa bağlı üç ayaktan meydana gelir. Sehpa başlığı Sehpa ayakları hassas ölçülerde kullanılan tek parçalı ayaklar ve taşımayı kolaylaştıran sürgülü ayaklı olarak iki şekildedir. Sürgü ayaklı sehpa Madeni çarık

Doğrultu Ölçme Aletleri Teodolitlerin Sınıflandırılması Teodolitlerin Yapısı Teodolit Eksenleri Bölüm Dairesi Doğrultu Ölçme Düzeneği Teodolitlerin Kontrolü

Teodolitler'in Sınıflandırılması Teodolit:Yatay doğrultu ve düşey açıların ölçülmesinde kullanılır. Teodolitler'in Sınıflandırılması: T0 T1 T2 T3 T4 Takeometre Saniye teodoliti 0.1mgon’a kadar açı ölçer 0.01mgon’a kadar açı ölçer Astronomik ölçü işlerinde kullanılır

Teodolitler'in Yapısı Üst yapı Alt yapı Dürbün Düşey açı dairesi Muylu ekseni Gövde Silindirik düzeç Yatay açı dairesi Düşey eksen yuvası Üç ayak Düşey eksen

Teodolit Eksenleri Düşey eksen Gözlem ekseni Muylu ekseni Düşey Eksen (Asal eksen) Düşey eksen, teodolitin gövdesini taşır ve gövdenin dönme ekseni ile yatay açı dairesinin merkezini birleştirir. Düşey eksen farklı teodolitler de çeşitli şekillerdedir. Eski teodolitler de konik eksen kullanılmaktaydı. Üst yapı alt yapı ile konik bir yatak ile birleştiriliyordu. Yeni teodolitler de ise daha pratik olan ve seri üretime daha uygun olan silindirik eksenler kullanılmaktadır. Eksenler genellikle sertleştirilmiş çelikten yapılmaktadır. Düşey eksen Muylu ekseni Gözlem ekseni

Teodolit Eksenleri Muylu Ekseni Muylu ekseni düşey açı dairesini taşıyan ve dürbünün düşey doğrultuda aşağıya-yukarıya hareket etmesini sağlayan eksendir. Muylu ekseni dürbünün tam ortasından geçmektedir ve dürbünün muylu ekseni etrafında takla atmasını sağlayacak şekilde yerleştirilir. Aletlerde muylu ekseni düşey eksene ve dürbünün gözlem eksenine dik olarak yerleştirilir. Gözlem Ekseni (Kolimasyon ekseni) Objektifin merkezi ile kıl ağının merkezini birleştiren doğrudur.

Bölüm Daireleri Yatay doğrultu bölüm dairesi Doğrultu bölüm daireleri camdan basit teodolitler de metalden imal edilirler. Bölümlendirmede açı birimi grad olup saatin dönme doğrultusundadır. Bölüm dairesinin yarıçapı ne kadar büyükse daha az bölümleme hatası meydana gelir. Bölüm daireleri 60mm ile 100mm arasında olup genellikle 0.5 gon aralıklı bölümlendirilirler. Hassas doğrultu ölçümleri bölümler arası enterpole edilerek okuma mikroskopları yardımı ile gerçekleştirilir.

Bölüm Daireleri Düşey doğrultu bölüm dairesi Düşey bölüm dairesi muylu eksenine diktir ve muylu ekseni bölüm dairesinin merkezinden geçer. Düşey bölüm dairesinde yatay bölüm dairesi gibi yapılır fakat yarıçapı yatay bölüm dairesinden daha küçüktür.

Doğrultu Ölçme Düzeneği 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Elektronik Teodolit Analog 1,2,3,4 Dijital 1,0,1,0 Optik okuma düzeni Sensör Mikro işlemci Mikro İşlemci Klavye Yatay doğrultu sensörü Düşey açı Eğim Program Veri kaydı Seri port Ekran

Elektronik Doğrultu Ölçme A/D Dönüşümü Kod Tarama Yöntemi Sayma Yöntemi Sabit Yöntem Dinamik Yöntem Sayaç

Teodolitler'in Kontrolü Aletsel hatalar, matematiksel tasarımın üretim sırasında tam olarak gerçekleşmemesi veya aletlerin ayarlarının bozulmasından meydana gelmektedir. Bu hatalar; Özel ölçme yöntemleri geliştirerek, Hata sebeplerini belirlemek için ek ölçüler yaparak, Hataları önceden belirleyip düzeltmeler getirilerek indirgenebilir veya etkileri ortadan kaldırılabilir.

Eksen Hataları Teodolit Eksenleri Eksen Şartları Düşey eksen (VV)  Muylu ekeni (HH) Düşey eksen (VV)  Düzeç ekseni (LL) Muylu eseni (HH)  Gözlem ekseni (ZZ) Teodolit Eksenleri

Gözlem Ekseni Hatası Gözlem ekseninin muylu eksenine dik değilse alette gözlem ekseni hatası var demektir. Gözlem Ekseni Hatasının Saptanması: Alet kurulur ve düzeçlenir, En az 100m ileride alet yatayında net olarak görülebilen noktaya gözlem yapılır ve 1 yatay açı okunur, Dürbün takla attırılarak aynı noktaya 2 yatay açısı okunur, 1= 2 200g ise alette hata yoktur, 1 2 200g ise alette c kadar bir gözlem ekseni hatası vardır.

Muylu Ekseni Hatası Muylu ekseninin düşey eksene dik olmamasına muylu ekseni hatası denilir. Muylu Ekseni Hatasının Saptanması: Gözlem ekseni hatası giderildikten sonra bir binanın duvarına alet yatayında yatay bir cetvel asılır, P noktasına gözlem yapılır ve dürbün aşağıya çevrilerek düşey gözlem çizgisinin cetveli kestiği değer a1 okunur, Dürbün takla attırılarak aynı işlem tekrarlanarak cetvelden a2 değeri okunur, a1 a2

Muylu Ekseni Hatası a1 = a2 ise muylu ekseni hatası yoktur, farklı ise kadar muylu ekseni hatası var demektir, Modern aletlerde muylu yatağı kapalı olduğu için bu hata ancak mekanik bir ayarlama ile giderilir. Muylu Ekseni Hatası

Düzeç ekseninin düşey eksene dik olmamasına düşey eksen hatası denilir Düzeç ekseninin düşey eksene dik olmamasına düşey eksen hatası denilir. Bu hata aletsel bir hata değildir; sadece teodolitin iyi kurulup düzeçlenmemesinden ileri gelmektedir. Bu hatadan kaçınmak için aletin düzeçlenmesine özen gösterilmeli ve ölçü esnasında belli aralıklarla düzeçlerin doğru olup olmadığı kontrol edilmelidir. Ayrıca ölçü esnasında aletin düzecini bozacak çarpma, titreşim gibi dış etkilere dikkat edilmelidir. Düşey Eksen Hatası

Gözlem Ekseninin Dışmerkezliği Bir teodolitte gözlem ekseni ile düşey eksen birbirini kesmiyorsa buna gözlem ekseni dışmerkezliği denilir. Gözlem ekseni düşey eksene ne kadar uzak ise alet döndürüldüğünde gözlem ekseni, merkezi bölüm dairesinin merkezi L olmak üzere e yarıçaplı bir daireye teğet kalır. Gözlem Ekseninin Dışmerkezliği Bir noktaya her iki dürbün durumunda gözlem yapıldığında bu hata eşit değerli ve ters işaretli doğrultu sapmaları olarak değerlendirilir. Her iki dürbün durumunda yapılan gözlemlerin ortalaması alınırsa bu hatanın etkisinden arınmış olur.

Uzunluk Ölçme Aletleri Çelikşeritmetreler Elektronik Uzunluk Ölçerler

Uzunluk Ölçme Yöntemleri

Çelik şerit metre Şerit metreler; 13 mm x 0.2 mm kesitinde, Çelik veya invar’dan imal edilmiş, 20m, 30m, 50m, 100m boylarında, Tamamı santimetre bölümlü, ilk desimetreleri mili metrik bölümlenmiştir.

Elektronik Uzunluk Ölçümü EUÖ Yansıtıcı D Detaylı Bilgi Elektronik Ölçmeler Gönderici İmpuls Yöntemi Alıcı Zaman Ölçer İmpuls Mesafe D c=Sinyal hızı t=Zaman Faz Karşılaştırma Yöntemi Faz Ölçer N=Tam dalga boyu sayısı =Artık dalga boyu

Elektro-optik Uzunluk Ölçümü Uzunluk ölçümünde taşıyıcı dalga olarak mikrodalgayı ve ışığı kullanan aletler geliştirilmiştir. Mikrodalga ile çalışan aletler uzun mesafelerde S>20 km için kullanılmaktadır. Mikrodalgalar ışığa göre meteorolojik koşullardan daha çok etkilendiklerinden mikrodalga ile çalışan aletlerle ulaşılabilen uzunluk ölçme doğruluğu ışık dalgaları ile çalışan aletlere göre daha düşüktür. Uygulamada taşıyıcı dalga olarak ışığın kullanıldığı elektro-optik uzunluk ölçerler daha yaygındır.

ELEKTROMAGNETİK UZUNLUK ÖLÇÜMÜ Elektromagnetik dalgalar uzayda her yönde yayılabilen dalgalar olmasına rağmen, elektromagnetik dalganın matematiksel olarak ifade edilebilmesi için sinüsoidal hareket yaptığını varsayılabilir. Şekilde görülen bir A vektörünün w açısal hızı ile hareket ettiğini düşünür ve söz konusu hareketi iki boyutlu bir koordinat sisteminde incelersek, En genel hali ile bir Elektromagnetik dalganın denklemi;

A: Genlik veya maksimum kuvvet olup dalganın yayılma doğrultusundan maksimum ayrılma değeri ile ifade edilir. c: Dalganın ortamda yayılma hızı w: Açısal hız t: Zaman : Başlangıç faz açısı olup t süresinde taranan açı değerine karşılık gelir. f: Dalganın frekansı (birim zamandaki devir sayısı) : Dalga boyu( Dalganın bir tam devir sonucunda almış olduğu yol uzunluğu) T: Dalganın peryodu( bir tam devir için geçen süre) olarak ifade edilebilir. Söz konusu büyüklükler arasında; (1.2) eşitlikleri geçerlidir.

Frekans Birimi Frekans birimi zaman biriminin bir fonksiyonu olarak belirtilse de genelde ; Alman fizikçi Heinrich Hertz (1857–1894)’in adından aldığı Hertz birimiyle adlandırılır. Buna göre; 1 Hertz =1Hz = Saniyede bir devir=s-1 1 Kilo Hertz=1 KHz=1103 Hz 1 Mega Hertz=1 MHz= 1106 Hz 1 Giga Hertz=1 GHz=1109 Hz

Elektromanyetik Spektrum Dalga adı Dalga boyu() m Frekans(f) Hz Elektromanyetik Spektrum X-Işını 1.610-11 6.610-8 1.91019 4.51015 Ultraviyole 1.410-8 3.610-7 2.21016 8.31014 Görünür ışık 7.810-7 8.31014 3.81014 Infrared 3.410-4 3.81014 8.81011 Radyo Dalgaları Extra Yüksek(EHF) 1.010-3 1.010-2 31010 - 31011 Süper Yüksek(SHF) 1.010-1 3109 - 31010 Ultra Yüksek(UHF) 1.010-1 - 1 3108 - 3109 Çok Yüksek(VHF) 1 - 10 3107 - 3108 Yüksek HF (Kısa Dalgalar) 10 - 100 3106 - 3107 Orta MF 102 - 103 3105 - 3106 103 - 104 3104 - 3105 104 - 105 3103 - 3104 105 - 106 3102 - 3103

Elektronik Uzunluk Ölçümü Bu tür uzunluk ölçümünde ölçülecek doğrunun bir ucunda kızılötesi ışın veya elektromanyetik dalgalar yayabilen bir verici, doğrunun diğer ucunda yansıtıcı(reflektör) bulunur. Verici tarafından gönderilen ışın veya dalgalar yansıtıcıya çarptıktan sonra geri gelir ve vericinin içindeki bir alıcı tarafından tekrar alınır.

Modülasyon Jeodezik ölçmeler için en uygun elektromanyetik dalgalar dalga boyu 6 ile 30m arasında olanlardır. Ancak bu dalgalar yeryüzü ve hava tabakaları tarafından çok fazla kırıldıkları ve yansıtıldıkları gibi demet şeklinde bir yöne doğru yöneltilmeleri de zor olduğundan kullanılmalarında güçlüklerle karşılaşılır. Buna karşılık dalga boyları 1 metreden küçük olan elektromanyetik dalgalar; dalga boyları azaldıkça daha az kırıldıkları, havanın nemi tarafından hiç absorbe edilmedikleri ve bir demet halinde yöneltilebildikleri için daha kullanışlıdır. Fakat bunlarında faz ölçümü zordur. Bu iki dalganın her birinin kolaylık sağlayan özelliklerin den beraberce yararlanmak için karıştırılarak kullanılırlar. Bunun için kısa dalga boylu (yüksek frekanslı)dalgalar, uzun dalga boylu (alçak frekanslı) dalgaların taşınması için kullanılır. Yani kısa dalgaların genlikleri veya frekansları, uzun dalgaya uyacak şekilde değiştirirler. Bu işleme Modülasyon adı verilir.

Yüksek frekanslı dalgalarla alçak frekanslı dalgalar birleştirilerek modüle edilmiş dalgalar elde edilir. Şekilde genliği modüle edilmiş dalga görülmektedir.

Elektro-optik Uzunluk Ölçümü Elektro-optik uzunluk ölçümünde göndericiden yollanan elektromanyetik dalga yansıtıcıdan yansır ve alıcıya ulaşır. İki nokta arasındaki mesafe ya sinyalin gidiş dönüş zamanından (impuls yöntemi) ya da alınan sinyalin faz farkından (faz karşılaştırma yöntemi) yararlanılarak belirlenir.

Elektronik Uzunluk Ölçümü Elektromanyetik dalgaların c yayılma hızı çok büyük olduklarından (saniyedeki hızı yuvarlak olarak 300 000 km) t nin çok hassas olarak ölçülmesi gerekir. Bir kenarın uzunluğunu 1.5 cm hassasiyetinde bulabilmek için t zamanını yüz milyonda bir incelikte ölçülebilmelidir. Bu yöntemin adına impuls (vuru) yöntemi denir. Bu yöntemde dalgaların yayım ve alım zamanları aynı hassasiyette tespit edilemediğinden dolayı jeodezik ölçülerde, t zamanının dolaylı ölçüldüğü faz farkını ölçme metodu kullanılır. İmpuls (vuru) yöntemi ise fazla hassasiyet gerektirmeyen uzun kenarların ölçülmelerin de kullanılır.

Elektromanyetik ve Elektro Optik Uzunluk Ölçme Aletlerinin Kullanım Yerleri Elektromanyetik uzunluk ölçme aletlerinin ölçü mesafeleri 50-100km ye kadardır. Bunlar büyük nirengi ağlarının kenar nirengisi şeklinde ölçülmesinde, nirengi kenarlarının ölçülmesinde, uzun kenarlı hassas poligon ağlarında, fotogrametrik alım işlerinde kontrol noktaları tesisinde ve benzeri işlerde kullanılırlar. Bunlarla gece ve gündüz ve hemen hemen her türlü hava şartlarında ölçü yapılabilmesi ölçü işlerinde büyük kolaylık sağlar.

Elektro optik uzunluk ölçme aletlerde ölçü uzaklığı elektromanyetik uzunluk ölçme aletlerine nazaran daha kısa olup ışık kaynaklarının cinslerine göre değişir. En büyük uzaklıklar Laser ışınları ve yüksek basınçlı cıva buharlı lambaları olan aletlerle ölçülür. Bunlarla yaklaşık olarak gündüzleri 5km, geceleri 25-30km ye kadar ölçü yapılabilir. Kızıl ötesi ışın kullanan aletlerle ise 2500-3000m ye kadar ölçü yapmak mümkündür. Bunlar yüksek hassasiyet isteyen hassas poligon kenarlarının, nirengi kenarlarının ölçülmelerinde kullanılırlar. Karşı istasyonda ayrıca bir alete gerek olmadığı ve yalnız reflektörün bulunmasının yeterli olması nedeniyle ölçüler daha kolay yapılır.

Elektromanyetik Uzunluk Ölçme Aletleri Elektro optik uzunluk ölçme aletlerinde taşıyıcı dalga olarak kullanılan ışık çok uzaklara kadar gidemediği için büyük uzaklıkların ölçümünde kullanılmaları mümkün değildir. Bunun yerine, elektromanyetik uzunluk ölçme aletinde, ışık dalgalarının yayılma özelliklerine pek yakın özellikler göstermekle beraber çok uzaklara gidebilen, sis ve yağmur tarafından hemen hemen hiç absorbe edilmeyen çok kısa dalgalar kullanılır. Bu dalgalar genellikle boyları 3 cm (Frekansı 10GHz =1010 Hz ) olan dalgalardır.

Elektronik Uzunluk Ölçümü EUÖ’lerin Sınıflandırılması 2-5 km, yakın mesafe uzunluk ölçerler 15 km, uzak mesafe uzunluk ölçerler Elektronik Uzunluk Ölçümünde Doğruluk 1 . . . 5mm 1 . . . 5x10-6 D Poligon, Kutupsal alım Aplikasyon Sıfır Noktası Hatası Ölçek Hatası 0.2. . . 1mm 0.2 . . . 1x10-6 D Hassas Ölçümlerde Mühendislik Ölçmelerinde Örnek: Doğruluğu 1mm+3ppm olan bir uzunluk ölçer ile ölçülen 1 km uzunluğun doğruluğu ne kadardır ? 1mm+3x1.10-6*S=4mm Elektronik Uzunluk Ölçümü

Yükseklik Farkı Ölçme Aletleri Nivolar

Yükseklik Sistemleri Detaylı Bilgi Yükseklik Ölçmeleri Fiziksel Yeryüzü Jeoid Elipsoit Ortometrik Yükseklik: Çekül doğrultusu boyunca jeoid’den fiziksel yeryüzüne olan mesafedir. Elipsoidal Yükseklik: Elipsoit ile fiziksel yeryüzü arasındaki en kısa mesafedir. Detaylı Bilgi Yükseklik Ölçmeleri

Geometrik Nivelman Nivoların Sınıflandırılması Düşük duyarlıklı nivolar 6mm İnşaatlarda en-boy kesit Yüksek duyarlıklı nivolar 2mm 3.derece nivelman ağları mühendislik yapıları Hassas nivolar 0.5 mm 1. Ve 2. derece nivelman ağları deformasyon ölçüleri

Nivolar’ın Kontrolü V Nivolar da Eksen Şartları: Düşey eksen (VV)  Gözlem ekseni (NN) Düşey eksen (VV)  Düzeç ekseni (DD) Gözlem ekseni (NN)  Düzeç ekseni (DD) D D N N V

Sayısal Nivolar Mira kodu Fotodiyod Resim Değerlendirme 20 %30 açık olmalı Nivo ile mira arası100 m ise bar kodlu miranın 3.5 m’lik kısmı okunur.

Lazerli Nivolar Kullanım Alanları: Yüzey nivelmanı İnşaat aplikasyonu İnşaatlarda geometrik kalite kontrolü İnşaat makinelerinin yönlendirilmesi Lazer nivosu kurulup düzeçlendikten sonra kendi başına çalışabilen bir alettir. Lazer nivosu ile yeni nokta yüksekliklerinin belirlenmesi için bir yüzey oluşturulur. Lazer nivosu ile hem yatay hem de düşey bir yüzey oluşturulabilir. Noktaların yatay yüzeyden olan mesafeleri bir mira yardımıyla belirlenebilir. Lazer süzmesinin mirayı kestiği yer ya gözle ya da otomatik olarak bir dedektör tarafından kaydedilir.

Lazerli Nivolar Lazer süzmesinin yayılma mesafesi 300-500m Doğruluk 5-10mm/100m