نقشه برداری با توتال استیشن؛ قدم به قدم از صفر تا صد

اگر برای اولین بار یک نقشه بردار را درحال برداشت میدانی دیده باشید، یک دوربین روی سه پایه، پیش روی او دیده اید که شاید برای شما سوال شده باشد که این دوربین چیست؟ و چه کاربردی دارد؟
بیایید یک قدم جلوتر برویم، اگر به تازگی وارد رشته نقشه برداری شده اید، با نقشه برداری دوربین توتال استیشن آشنایی دارید. اما این دوربین چیست؟ و چه کاربردی دارد؟

این دستگاه که قلب تپنده پروژه های عمرانی و نقشه  برداری محسوب می شود، شاید در نگاه اول پیچیده و ترسناک به نظر برسد. اما حقیقت این است که یادگیری کار با آن، تنها نیازمند آشنایی با چند مرحله ساده و رعایت کردن ترتیب صحیح انجام کار است.

در این مقاله، قصد داریم بدون ورود به فرمول های پیچیده و اصطلاحات تخصصی سنگین، شما را با فرآیند راه اندازی و برداشت با دوربین توتال استیشن آشنا کنیم. این راهنما به گونه ای طراحی شده است که حتی اگر هیچ تجربه عملی ندارید، پس از مطالعه آن بتوانید یک پروژه ساده برداشت نقاط را به تنهایی انجام دهید.

می خواهیم در این مقاله، فرض را بر این بگذاریم که شما یک دانشجوی ترم اول هستید (و هیچ آشنایی با برداشت نقاط در نقشه برداری ندارید) و این مقاله، اولین تجربه عملی شما از دنیای واقعی نقشه برداری است.

دوربین توتال استیشن چیست و چطور کار می کند؟

توتال استیشن یک دستگاه پیشرفته نقشه برداری است که فاصله، زاویه و ارتفاع نقاط مختلف زمین را با دقت بالایی اندازه گیری می کند. این دستگاه در واقع ترکیبی از یک دوربین تئودولیت (برای اندازه گیری زاویه)، یک فاصله یاب لیزری و یک کامپیوتر کوچک (به عنوان ذهن دوربین) است.

پیش از هر توضیحی، بهتر است با اجزای اصلی توتال استیشن ها آشنا شویم. شناخت این قطعات، به شما کمک می کند هنگام کار با دستگاه، منظور راهنما ها و دستورالعمل ها را به درستی متوجه شوید.

نکته مهم: فراموش نکنید که رفلکتور باید همیشه دقیقاً رو به دستگاه قرار گیرد تا پرتو لیزر به درستی بازتاب شود. در غیر این صورت، دستگاه قادر به اندازه گیری فاصله نخواهد بود.

نقطه قوت اصلی توتال استیشن نسبت به ابزارهای قدیمی تر (مانند تئودولیت و نوار فلزی) در یکپارچگی و سرعت است. در روش های سنتی، نقشه بردار باید زاویه را با تئودولیت، فاصله را با نوار یا فاصله یاب لیزری جداگانه اندازه گیری  میکرد، و سپس این داده ها را دستی در دفترچه ثبت و بعداً با ماشین  حساب به مختصات تبدیل می نمود. توتال استیشن همه این مراحل را در یک دستگاه، در عرض چند ثانیه و با دقتی فراتر از روش های دستی انجام می دهد.

راه اندازی گام به گام توتال استیشن

در این بخش از مقاله سعی داریم تا راه اندازی مرحله به مرحله یک دوربین توتال استیشن را با هم مرور کنیم. توجه کنید که این مراحل را حتما به ترتیب انجام دهید و توجه داشته باشید که هیچ مرحله ای را حتی به بهای سادگی و پیش پا افتاده بودن حذف نکنید.

گام اول: باز کردن و تنظیم سه پایه
   １. سه پایه را از کیف خارج کنید و پایه ها را به اندازه دلخواه باز کنید. ارتفاع مناسب زمانی است که صفحه بالایی سه پایه (که دستگاه روی آن قرار می گیرد) تقریباً هم سطح قفسه سینه شما باشد.
   ２.  پایه ها را به صورت یک مثلث متساوی الاضلاع در اطراف نقطه زمینی که قرار است دستگاه روی آن مستقر شود، قرار دهید (نقطه شاقولی).
   3 . با فشار دادن پایه ها به داخل زمین، از محکم و لرزش نداشتن آنها اطمینان حاصل کنید. سه پایه لرزان، یکی از مهمترین عوامل خطا در نقشه برداری است.
گام دوم: سوار کردن دستگاه روی سه پایه
  １. توتال استیشن را از جعبه خارج کرده و به آرامی روی صفحه بالایی سه پایه قرار دهید.
  ２.  پیچ نگهدارنده زیر صفحه سه پایه را به آرامی سفت کنید تا دستگاه به سه پایه متصل شود. در این مرحله، دستگاه را کاملاً سفت نکنید تا امکان جابجایی جزئی برای تراز کردن وجود داشته باشد.
گام سوم: سنتر کردن دستگاه توتال استیشن (تنظیم دقیق روی نقطه)
هدف از این مرحله، قرار گرفتن محور عمودی دستگاه دقیقاً بالای نقطه زمینی است.
  １. شاقول لیزری یا نوری دستگاه را روشن کنید. در این صورت یک نقطه قرمز یا تصویر دایره ای شکل روی زمین مشاهده خواهید کرد.
  ２.  با جابجا کردن سه پایه (نه دستگاه) سعی کنید نقطه لیزر را دقیقاً روی نقطه زمینی مورد نظر قرار دهید. برای جابجایی، دو پایه از سه پایه را گرفته و به آرامی حرکت دهید. (پایه سوم را به عنوان تکیه گاه ثابت نگه دارید.)
  ３.  بعد از سنتر کردن تقریبی، پایه های سه پایه را مجدداً به زمین فشار دهید تا محکم شوند.به این مرحله از آماده سازی سه پایه دستگاه، سانتراژ کردن هم گفته می شود.

گام چهارم: تراز کردن دستگاه (هم سطح کردن دستگاه)
هدف از این مرحله، افقی کردن صفحه بالایی دستگاه توتال استیشن است تا اندازه گیری ها دقت کافی داشته باشند.
   ۱. به صفحه بالایی دستگاه نگاه کنید. سه پیچ تراز به شکل مثلث مشاهده می کنید. همچنین یک تراز حباب دار (شبیه تراز بنایی) روی دستگاه وجود دارد.
   ۲. با چرخاندن همزمان دو پیچ تراز به سمت داخل یا خارج (به همزمان بودن این عمل توجه کنید)، حباب تراز را به مرکز دایره هدایت کنید.
   ۳. مرحله ۲ را برای جفت پیچ های دیگر نیز تکرار کنید تا حباب در مرکز ثابت بماند.نکته کلیدی: پس از سانتراژ و تراز، دوباره شاقول را بررسی کنید. ممکن است پس از تراز کردن، دستگاه از روی نقطه خارج شده باشد. در این صورت، سنتر و تراز را یک یا دو بار دیگر تکرار کنید تا هر دو شرط به طور همزمان برقرار شوند.

گام پنجم: روشن کردن و تنظیمات اولیه
   1. دکمه روشن/خاموش را فشار دهید. منتظر بمانید تا صفحه نمایشگر روشن شود.
   ۲. با استفاده از صفحه کلید، زبان فارسی یا انگلیسی (بر حسب نیاز) را انتخاب کنید.
   ۳. واحد اندازه گیری را روی متر قرار دهید.
   ۴. یک نام برای پروژه خود تعریف کنید و آن را در حافظه دستگاه ذخیره کنید.

نقشه برداری با دوربین توتال استیشن

فرض کنید می خواهید مختصات سه گوشه از یک زمین کشاورزی مستطیلی را برداشت کنید. نقاط را به ترتیب A، B و C نامگذاری می کنیم. نقطه A را به عنوان پایه دستگاه انتخاب می کنیم.

   1. ایستگاه دستگاه روی نقطه A: دستگاه را دقیقاً بالای نقطه A (با استفاده از شاقول) مستقر و تراز کنید.
   ۲. صفر کردن زاویه افقی: صفحه کلید را طوری تنظیم کنید که زاویه خوانی دستگاه توتال استیشن صفر شود (معمولاً با دکمه  (0 SET) این کار به این معناست که هر نقطه دیگری نسبت به این جهت مرجع اندازه گیری می شود. (همچون خط 0 در یک متر نواری)
   ۳. نشانه روی به سمت نقطه  B: از دستیار خود بخواهید رفلکتور را دقیقاً روی نقطه B نگه دارد، حالا تلسکوپ را به سمت رفلکتور نشانه بگیرید.
   ۴. اندازه گیری و ذخیره مختصات نقطه B: دکمه اندازه گیری (معمولاً MEAS  یا DIST) را فشار دهید. دستگاه فاصله و زاویه را محاسبه کرده و مختصات (شمالی، شرقی و ارتفاع) نقطه B را نمایش می دهد. با زدن دکمه ذخیره (REC یا SAVE) این مختصات در حافظه ثبت می شود.
   ۵. تکرار برای نقطه C: همین فرآیند (نشانه روی، اندازه گیری و ذخیره) را برای نقطه C تکرار کنید.
   ۶. تکمیل برداشت: پس از اتمام برداشت نقاط با دوربین توتال استیشن، دستگاه را خاموش کرده، پیچ نگهدارنده را شل کرده و دستگاه را با احتیاط از روی سه پایه بردارید و در جعبه قرار دهید. سه پایه را جمع کرده و وسایل را به کارگاه برگردانید.

انتقال داده از دوربین توتال استیشن به کامپیوتر

داده های ذخیره شده در توتال استیشن را می توان به روش های مختلف به کامپیوتر منتقل کرد. ساده ترین روش برای تخلیه یک توتال استیشن استفاده از فلش مموری است:
   1. یک فلش مموری (فرمت شده با  FAT32) را به پورت USB دستگاه متصل کنید.

   2. از منوی دستگاه، گزینه Export  (خروجی گرفتن) را انتخاب کنید.
 فرمت فایل خروجی را روی CSV  قرار دهید، این فرمت معمولا با تمام نرم افزارهای نقشه برداری مثل اتوکد، ArcGIS و ... سازگار است.
   3. درب پورت USB دستگاه را باز کنید (معمولاً در کنار صفحه کلید یا پشت دستگاه قرار دارد)
   4. فلش مموری را به آرامی و تا انتها در پورت USB دستگاه وارد کنید.
   5. چند ثانیه صبر کنید تا دستگاه فلش را شناسایی کند (معمولاً پیغام «USB Detected» یا «Storage Device Ready» روی صفحه نمایشگر ظاهر می شود.)
   6. از منوی اصلی دستگاه، گزینه «Data» یا «Jobs» (پروژه ها) را انتخاب کنید.
   7. پروژه مورد نظر خود را از لیست انتخاب کنید.
   8. گزینه «Export» (خروجی گرفتن) را فشار دهید.
   9. در بخش تنظیمات Export، مقادیر زیر را انتخاب کنید:
        a. فرمت فایل: CSV (این فرمت با اکسل و تمام نرم  افزارهای GIS و CAD سازگار است)
        b. مختصات: (معمولاً تنظیمات پیش فرض شامل سه ستون North, East, Elevation کافی است)
        c. واحد اندازه گیری: متر
        d. جدا کننده فیلدها: کاما (Comma) یا سمی کالن (Semicolon) (بسته به زبان ویندوز کامپیوتر شما، گاهی سمی کالن بهتر کار می کند)
        e. مقصد ذخیره: گزینه «USB» یا «Removable Disk» را انتخاب کنید.
        f. یک نام برای فایل خروجی وارد کنید و دکمه تأیید (OK یا Enter) را فشار دهید.
   10. فلش را به کامپیوتر متصل کرده و فایل CSV را باز کنید. مختصات نقاط در قالب یک جدول ساده نمایش داده می شود.
   11. این فایل CSV را می توان در نرم افزارهایی مانند Excel، Civil 3D،  ArcGIS  یا QGIS وارد کرد و نقشه نهایی را ترسیم نمود.
   12. منتظر بمانید تا پیغام «Export Completed» یا «Done» روی صفحه نمایشگر ظاهر شود.
   13. گزینه «USB Safely Remove» یا «Eject» را از منوی دستگاه انتخاب کنید (در برخی مدل ها با خارج کردن مستقیم فلش، دستگاه خطایی نمی دهد؛ اما برای جلوگیری از خرابی داده ها، این کار را انجام دهید).
   14. فلش مموری را به آرامی از پورت USB خارج کنید.
   15. دستگاه را خاموش کرده، پیچ نگهدارنده را شل کنید و توتال استیشن را از روی سه پایه بردارید.فلش مموری را به کامپیوتر متصل کنید.

فایل CSV را باز کنید. مختصات نقاط به صورت جدولی شامل سه ستون نمایش داده می شود:
   ستون اول (محور X یا  N):  مختصات شمالی- جنوبی
   ستون دوم  (محور Y یا  E) : مختصات شرقی- غربی
   ستون سوم  (Z) : ارتفاع (Elevation)

فایل ایجاد شده را می توانید به راحتی در تمام نرم افزارهای نقشه برداری به داده های مختصاتی احتیاج دارند (مانند Civil 3D، ArcGIS و ...) استفاده کنید.

اکنون شما می دانید چطور برداشت کنید، چطور داده ها را ذخیره کنید، چطور دوربین خود را تخلیه و داده های موردنیاز را برای وارد کردن به نرم افزارهای نقشه برداری، آماده کنید. پس شما به راحتی می توانید حتی بدون داشتن مدرک دانشگاهی، در جایگاه یک کمک نقشه بردار هم به یک پروژه اضافه شوید. 

نتیجه گیری و جمع بندی

در این مقاله، با اجزای اصلی دوربین توتال استیشن، مراحل گام به گام راه اندازی و نقشه برداری با توتال استیشن، روش ذخیره سازی داده ها روی فلش مموری و انتقال به کامپیوتر آشنا شدید. همانطور که مشاهده کردید، فرآیند کار با توتال استیشن اگرچه در نگاه اول پیچیده به نظر می رسد، اما با رعایت ترتیب صحیح مراحل (باز کردن سه پایه، سوار کردن دستگاه، سنتر، تراز، تنظیمات اولیه و سپس برداشت) به سرعت قابل فراگیری و استفاده در پروژه هاست.
نکته کلیدی که باید همواره به خاطر داشته باشید این است که دقت در مراحل سانتراژ و تراز کردن دستگاه، مهم ترین عامل در صحت و دقت نهایی نقشه شماست. یک دستگاه حتی چند میلی متر خارج از نقطه، خطایی به مراتب بزرگ تر در مختصات نقاط دور ایجاد خواهد کرد. بنابراین مطمئن باشید که از این مرحله عجولانه عبور نمی کنید.

اگر تمایل دارید تا با تنظیمات پیشرفته تر دوربین توتال استیشن خود آشنا شوید و یا یاد بگیرید چطور می توانید از این داده ها در پروژه های خود محصولی تولید کنید (مثلا داده های ارتفاعی، نقشه های توپوگرافی و ...) پیشنهاد میکنیم تا همواره همراه GeoMapZone بمانید و از طریق راه های ارتباطی با شبکه های اجتماعی ما در ارتباط باشید تا زودتر از دیگران در جریان آموزش ها و مقالات ما قرار بگیرید.