نقشه برداری پل – نحوه اجرا و روش ها

یکی از بخش‌های مهم در ساخت پل، نقشه‌برداری پل است که عضوی جدا نشدنی از ساخت این سازه است. در این مقاله با ما همراه شوید تا با کلیاتی از نقشه‌برداری پل آشنا شویم.

منظور از نقشه برداری پل چیست؟

پل‌ سازه‌ای است که برای عبور از موانع فیزیکی بدون بستن مسیرهای زیرین مانند بدنه‌ای از آب، دره یا جاده و به منظور عبور از روی مانع ساخته می‌شود. طرح‌های مختلفی وجود دارد که هرکدام هدف خاصی را دنبال می‌کنند و در موقعیت‌های متفاوت اعمال می‌شوند.

طراحی پل‌ها بسته به کارکرد آن، ماهیت زمینی که پل در آن ساخته می‌شود و لنگر انداخته می‌شود، موادی که برای ساخت آن استفاده می‌شود و بودجه در دسترس برای ساخت آن متفاوت است.

نقشه‌برداری پل برای مکان‌یابی محل مناسب ایجاد پل، به دست آوردن اطلاعاتی برای طراحی و تجهیز خطوط، کنترل ساخت و ساز و سپس نگهداری پل ضروری است.

نقشه‌برداری پل به منظور شناسایی بهترین نقاط برای ساخت پل در مکان‌های ممکن انجام می‌گیرد.

سپس نقشه‌برداری دقیق‌تری در بهترین نقاط تعیین شده برای طراحی پل و برنامه‌ریزی ساخت انجام می‌گیرد.

در مرحله بعد نقشه‌برداری‌ به منظور موقعیت‌یابی برای جانمایی پایه‌های پل طبق نقشه‌های پل صورت می‌گیرد.

در طول ساخت و ساز پل، نقشه‌بردار خطوط و درجه‌های اضافی مورد نیاز توسط سازنده تعیین می‌شود.

همچنین، پس از اتمام ساخت پل، برای نگهداری مناسب از پل، عملیات نقشه‌برداری از پل به طور پیوسته انجام می‌شود.

دقت اندازه‌گیری‌ها، تعداد و نوع تارگت‌های نقشه‌برداری با توجه به مقدار دقت مورد نیاز و نوع ساخت، تغییر می‌کنند.

کاربردهای نقشه برداری پل

کاربرد نقشه‌برداری در ساخت، شناسایی و کنترل وضعیت پل‌ها و عوارض مرتبط با آن‌ها، مانند راه‌ها، رودخانه‌ها و تونل‌هاست.

این نقشه برای بررسی ابعاد، شکل، ظرفیت باربری و تحمل سازه در برابر شرایط مختلف مانند زلزله، باد، آب و هوای سخت و… استفاده می‌شود.

همچنین، این نقشه‌برداری برای برنامه‌ریزی تعمیرات و بهبود نگهداری پل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اهمیت نقشه برداری در احداث و نگهداری پل ها

پل‌ها سازه‌های کاربردی مهمی هستند که نیاز به توجه و نگهداری منظم دارند، و این کار بدون انجام نقشه‌برداری پل امکان‌پذیر نیست.

پل‌ها می‌توانند سازه‌هایی جدید یا قدیمی باشند و هر کدام از آن‌ها مزایا و معایب خود را دارند.

گذر زمان ممکن است پل را دچار تغییراتی بکند یا ممکن است ترافیک اتومبیلی زیاد روی آن باعث ایجاد تغییرات در آن گردد، بنابراین بررسی و نظارت مستمر بر پل لازم است تا تغییرات آن، مورد رصد قرار گیرد و مطمئن شد که پل همچنان براساس هدف ساخت آن کاربرد دارد یا خیر.

از مزایای مهم نقشه‌برداری پل پس از ساخت سازه، می‌توان به این مورد اشاره کرد که با مقایسه سازه از زمان ساخت آن و پس از استفاده از آن می‌توان سرعت تخریب پل و تأثیر مناطق اطراف پل بر روی سازه را به دست آورد.

حفظ و نگهداری گزارشات به دست آمده از نقشه‌برداری پل در زمان ساخت و زمان‌های دیگر پس از ساخت پل بسیار مهم است، زیرا با مقایسه این گزارشات و به دست آوردن سرعت تغییر سازه، می‌توان برنامه‌ریزی درستی برای نگهداری مفیدتر از پل انجام داد و از به وجود آمدن خسارات بزرگ مادی و جانی پیشگیری کرد.

علاوه بر مواردی که درباره خود پل گفته شد، از مزایای دیگر نقشه‌برداری پل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

پل‌ها ممکن است بر جریان رودخانه تأثیر بگذارند، بنابراین می‌توان از نقشه‌برداری برای تعیین هیدرودینامیک رودخانه استفاده کرد. همچنین با استفاده از نقشه‌برداری، می‌توان مناطق اطراف مانند بستر رودخانه‌ها، دامنه‌ها و سواحل را نیز برای کاربردهای مختلف مورد بررسی قرار داد.

انواع پل‌ها و نیازشان به نقشه‌برداری:

انواع پل‌ها شامل پل‌های جاده‌ای و راه‌آهنی در ساخت راه‌ها هستند که برای تردد جاده‌ای در نظر گرفته می‌شوند.

پل‌های راه‌آهنی که به انگلیسی با عنوان VIADUCT شناخته می‌شوند، پل‌هایی هستند که از مجموعه‌ای از طاق‌ها، پایه‌ها یا ستون‌ها تشکیل شده‌اند که برای جاده‌های بلند یا به عنوان پل‌های راه‌آهن از آن‌ها استفاده می‌شود.

نقشه‌برداری تمام این پل‌ها شامل بررسی و ارزیابی پل، بررسی محیط زمین پل، اندازه‌گیری‌ها و بررسی‌های توپوگرافی، تجزیه و تحلیل‌های ساختاری، فرآیند بررسی ساختار، تضمین عمر پل، تقویت طرح‌ها و برنامه‌ریزی برای ترافیک روی پل است.

به طور کلی، نقشه‌برداری پل باید به صورت دوره‌ای و منظم انجام شود. این بازه‌های زمانی بر اساس شرایط محیطی و ترافیک روی پل تعیین می‌شود.

به طور خاص، پل‌هایی با سال‌های بهره‌برداری بالا، پل‌هایی با وضعیت فنی و عملکردی نامطلوب و پل‌هایی که در مناطق با شرایط محیطی سخت قرار دارند، به نقشه‌برداری بیشتری نیاز دارند.

تجهیزات مورد استفاده در نقشه برداری از پل

تجهیزات مورد استفاده در نقشه‌برداری پل، شامل انواع مختلف دستگاه‌ها و دوربین‌ها برای اندازه‌گیری ارتفاع، زوایا، و شیب‌ها است.

نوآوری‌های اخیر شامل ابزارهای اندازه‌گیری فاصله الکترونیکی (EDM) است که از لیزر، اشعه مادون قرمز و مایکروویو برای اندازه‌گیری استفاده می‌کند.

همچنین، دستگاه‌های توتال استیشن که قابلیت EDM و تئودولیت‌ها را ترکیب می‌کنند و GPSها یا GNSS ها که می‌توانند اندازه‌گیری‌های بسیار دقیقی در راستای X، Y و Z ارائه دهند، نیز استفاده می‌شوند.

روش‌های نقشه برداری پل

از جمله روش‌هایی که در تهیه نقشه از پروژه‌های پل استفاده می‌شود، می‌توان به این موارد اشاره کرد:

• تهیه نقشه‌های توپوگرافی
• ترازیابی
• مثلث بندی
• لیزر اسکنینگ
• فتوگرامتری
• رادارسنجی
• دستگاه‌های کنترل لرزه
• استفاده از ربات‌ها

در زیر به اختصار به بررسی هرکدام از این روش‌ها خواهیم پرداخت:

تولید نقشه‌های توپوگرافی:

تهیه نقشه‌های توپوگرافی یکی از پایه‌ای‌ترین کارها برای ایجاد سازه‌های پل است. جهت تهیه نقشه‌های توپوگرافی، از دستگاه‌های مختلفی نظیر توتال استیشن، نیوو، پهپاد، GPS و لیزراسکنرها استفاده می‌شود.

بعد از برداشت به کمک این دستگاه‌ها، پستی و بلندی زمین در یک نقشه توپوگرافی به کمک منحنی میزانها تولید می‌شود.

ترازیابی:

در این روش نیز با استفاده از دستگاه‌های ترازیابی، ارتفاع نقاط مختلف نسبت به یک نقطه مرجع مشخص، محاسبه می‌گردد و براساس این داده‌ها نقشه‌های بعدی تهیه می‌گردد.

مثلث بندی:

کنترل نقشه‌برداری در پل‌سازی باید بسیار دقیق باشد. مثلث‌بندی مرحله‌ای از کنترل دقت اندازه‌گیری ایستگاه‌های نقشه‌برداری است، نه صرفاً در نقشه‌برداری پل، بلکه در تمام زمینه‌های نقشه‌برداری.

ایستگاه‌های نقشه‌برداری مورد استفاده در ساخت پل باید دقت میلی‌متری داشته باشند و مهندسین باید به اندازه کافی در مورد دقت این ایستگاه‌ها اطمینان داشته باشند. یک خطای کوچک در یک ایستگاه نقشه‌برداری می‌تواند منجر به خطاهای بزرگ ساخت، تاخیر در پروژه و هزینه‌های بالایی در کل پروژه گردد.

مثلث‌بندی یک روش بررسی ضروری برای تضمین دقت نقشه‌برداری است. این روش با سه نقطه کنترل نقشه‌برداری تشکیل می‌شود و زوایا مثلثی که تشکیل شده است، اندازه‌گیری می‌شود.

با استفاده از مثلثات و در دست داشتن اندازه یکی از اضلاع مثلث، سایر اضلاع نیز اندازه‌گیری می‌شوند و براساس این اندازه‌گیری‌ها، دقت نقاط کنترل بررسی می‌گردد.

لیزراسکنینگ:

در این روش، سطح پل اسکن شده و اطلاعات سه‌بعدی آن جمع‌آوری می‌شود

روش‌های نمونه‌برداری در نقشه‌برداری پل

روش‌های جمع‌آوری داده در نقشه‌برداری پل را به صورت کلی می‌توان به روش‌های زیر تقسیم کرد:

• نقشه‌برداری تصادفی:

در این روش، نقاط نمونه به صورت تصادفی بر روی سطح پل انتخاب می‌شوند و اطلاعات مورد نیاز در این نقاط جمع‌آوری می‌شوند.

این روش برای کاهش احتمال خطا در نتایج و جلوگیری از انحرافات انجام می‌شود؛ به عنوان مثال، با استفاده از نمونه‌برداری تصادفی می‌توان اطلاعاتی در مورد وضعیت فنی و سطح خوردگی پل را جمع‌آوری کرد و سپس بر اساس آن، تصمیمات لازم برای تعمیر و نگهداری پل را گرفت.

• نمونه‌برداری سیستماتیک:

در این روش، نقاط نمونه به طور سیستماتیک و با فواصل مساوی بر روی سطح پل انتخاب می‌شوند.

این روش در مواردی که نیاز به جمع‌آوری داده به صورت یکنواخت در سراسر پل است، کاربرد دارد؛ به عنوان مثال، با استفاده از روش نمونه‌برداری سیستماتیک، نقاط استراتژیک برای جمع‌آوری داده‌های پل تعیین می‌شود.

• نمونه‌برداری استراتژیک:

در این روش، نقاط نمونه به صورت استراتژیک و بر اساس دانش قبلی در مورد وضعیت پل انتخاب می‌شوند. در این روش، نمونه‌ها با توجه به خصوصیات جغرافیایی و مکانی مورد نظر انتخاب می‌شوند.

این روش در جمع‌آوری داده‌های پل بسیار موثر است، زیرا به دلیل خصوصیات مکانی و جغرافیایی پل، نمونه‌های مناسبی برای جمع‌آوری داده‌ها انتخاب می‌شوند. بنابراین، این روش به بررسی و ارزیابی عملکرد پل‌ها و همچنین بررسی احتیاجات به تعمیر و نگهداری آن‌ها کمک بسیاری می‌کند.

هر کدام از این روش‌ها با توجه به خصوصیات داده‌ها و نیازهای مطالعه، استفاده می‌شوند.

فرآیند پردازش داده های نقشه برداری از پل

فرآیند پردازش داده‌های نقشه برداری پل، قبل، حین و بعد از ساخت پل انجام می‌شود.

فرآیند انجام نقشه برداری پل قبل از ساخت به این صورت است:

در ابتدا، نقشه‌برداران به مهندسان پروژه در انجام بررسی‌های پیش از ساخت یا شناسایی منطقه کمک می‌کنند تا بهترین نقطه برای تاسیس پل انتخاب شود.

هنگامی که نقطه مورد نظر انتخاب شد، نقشه‌برداران نقشه توپوگرافی دقیق‌تری را تهیه می‌کنند. دو روش نقشه برداری وجود دارد که می‌توانند از آن‌ها استفاده کنند.

روش اول، نقشه برداری سطحی است که انحنای زمین را در اندازه‌گیری‌های خود در نظر نمی‌گیرد و برای مناطق کوچک و مسطح و پل‌های کوتاه مناسب است.

روش دوم، روشی است که در آن انحنای زمین را در محاسبات خود وارد می‌کنند و برای ساخت پل‌های طولانی‌تر بسیار دقیق است.

امروزه، نقشه برداران از ترکیب دو روش ذکر شده، یعنی روش کلاسیک و روش دیجیتال، استفاده می کنند. در هر دو روش، نقشه برداران نقاط کنترل عمودی و افقی (ایستگاه ها) و دیگر نقاط مرجع را در محل ایجاد می کنند تا پیمانکاران را در زمان ساخت پل راهنمایی کنند.

برخی شرکت های نقشه برداری بر روی ساختار پل حین و پس از ساخت نظارت می کنند. این نظارت به این صورت است که با وصل کردن سنسورهایی به قسمت های مختلف سازه، هرگونه تغییری که با افزودن بار به پل رخ می دهد، زیر نظر داشته می شود. این تغییرات به عنوان تغییر شکل دینامیکی شناخته می شوند.

مراحل بعدی شامل تعیین نقاط کلیدی، ابعاد، نوع، طراحی و تهیه نقشه پل به طور کلی مراحلی هستند که پیش از ساخت پل، نقشه برداری با ارائه انواع داده ها و نقشه ها متناسب با نیاز کارفرما به ساخت هرچه دقیق تر سازه کمک می کند.

در حین ساخت، نقشه برداران با استفاده از نقشه های تهیه شده در مرحله قبل، موقعیت دقیق اجزای پل مانند ستون ها، بال ها و پایه ها را تعیین می کنند.

همچنین، با استفاده از تکنولوژی های پیشرفته و دقیق، مانیتورینگ و کنترل دائمی بر روی سازه صورت می گیرد تا از بروز خطا و هرگونه خطری که در طول عمر پل اثر منفی داشته باشد، شناسایی و رفع شود.

تکنیک‌های جدید در نقشه برداری پل

از جمله فناوری‌های مهم روز در نقشه‌برداری پل، استفاده از توتال استیشن‌های رباتیک است که در فرآیند ساخت پل از کاربردهای گسترده‌ای برخوردارند. این تکنولوژی برای بررسی اشتباهات هندسی در هر مرحله از پیشرفت ساخت پل استفاده می‌شود.

همچنین، امروزه استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین یا پهپادها در نقشه‌برداری پل برای بررسی و بازرسی پل مورد استقبال قرار گرفته است. از جمله مزایای استفاده از پهپاد در این زمینه، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جمع‌آوری اطلاعات جامع و کامل از حالت پل
• آسان‌تر کردن کارهای مربوط به بررسی پل و کاهش هزینه‌های مربوط به آن
• افزایش امنیت نقشه‌برداران
• ارائه مدل سه بعدی از پل
• شناسایی راحت و سریع نقص‌های پل

لازم به ذکر است که جمع‌آوری داده‌های گسترده و زیاد توسط پهپاد، نیازمند پردازش‌های بعدی و در واقع نرم‌افزار تحلیل داده‌های پهپاد است. اما به صورت کلی، می‌توان گفت استفاده از پهپادها به نقشه‌برداران پل، این امکان را می‌دهد که با هزینه‌های کمتر، قسمت‌های دارای نقص بالقوه را شناسایی کرده و به آن‌ها رسیدگی کنند.

علاوه بر موارد گفته شده، تکنیک‌های جدیدی نیز در نقشه‌برداری پل به کار گرفته می‌شوند که از جمله آن‌ها، سیستم‌های اسکنینگ پویا و پردازش تصاویر با استفاده از هوش مصنوعی است

این تکنولوژی جدید، امکان جمع‌آوری تصاویر و اطلاعات دقیق از پل و محیط اطراف آن را با دقت بالا و به صورت سریع، به نقشه‌برداران می‌دهد و این اطلاعات را به نقشه‌های دقیقی از پل تبدیل می‌کند.

با استفاده از سیستم‌های اسکن پویا، تصاویر سه‌بعدی از ساختار پل تهیه می‌شود و با بهره‌گیری از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، تصاویر جمع‌آوری شده به صورت خودکار پردازش و اطلاعات مورد نیاز استخراج می‌شود.

چالش‌ها و مشکلات نقشه برداری پل

مانند هر پروژه عمرانی و مهندسی دیگری، نقشه برداری پل نیز چالش ها و مشکلاتی دارد که در زیر به توضیح برخی از آن‌ها خواهیم پرداخت:

• یکی از این چالش ها، دقت اندازه گیری است که نقش بسیار مهمی دارد و هر گونه خطا در این زمینه می‌تواند تاثیرات بسیار جدی بر روی ساختار، عملکرد و طول عمر پل داشته باشد.

دقت اندازه گیری به صورت جزئی تر، به دقت مکانیکی در نقشه برداری پل اشاره دارد که شامل تعیین محور و ابعاد صحیح پل، تعیین موقعیت دقیق نقاط کنترلی، تعیین ارتفاع و فاصله بین نقاط و تعیین توپوگرافی منطقه مورد نظر است.

نقشه برداران باید از تجهیزات و تکنولوژی های پیشرفته استفاده کنند تا اطلاعاتی با بالاترین دقت به کارفرما ارائه دهند.

• مشکلات زیرساختی از دیگر مسائلی است که نقشه برداری پل را تحت تاثیر قرار می‌دهد:

۱) عدم دسترسی به منابع و تجهیزات لازم که ممکن است ناشی از محدودیت های بودجه ای، عدم تامین تجهیزات مناسب و یا عدم دسترسی به منابع انسانی متخصص باشد.

۲) مشکلات فنی که شامل خرابی تجهیزات، نرم افزار های غیرحرفه ای و یا مشکلات شبکه است که باعث نقص در جمع آوری داده می‌شود.

۳) شرایط آب و هوایی نیز می‌تواند باعث بروز مشکل در فرایند نقشه برداری پل گردد.

4) مشکلات ارتباطی، از جمله مشکلات دیگر در این حوزه هستند که به عنوان مثال، اختلال در شبکه و یا عدم دسترسی به اینترنت، ممکن است باعث ایجاد مشکل در فرایند جمع‌آوری داده شوند.

• چالش دیگری که مهندسان در این حوزه با آن مواجه هستند، ترسیم نقشه برای ساختارهای پیچیده و بلندمرتبه است. زیرا حفظ دقت بالا همچنین اندازه‌گیری ابعاد بزرگ سازه در این ساختارها کار را دشوار می‌کند و به دست آوردن داده‌های صحیح، نیاز به تجهیزات خاص و پیشرفته دارد. علاوه بر این، نگهداری و تعمیر این سازه‌ها نیز کار دشواری است.
• انتقال داده‌ها یکی از مشکلاتی است که در نقشه‌برداری پل به دلیل عدم هماهنگی بین تجهیزات نقشه‌برداری، نرم‌افزارها و دستگاه‌های انتقال داده‌ها رخ می‌دهد.در صورت وجود این مشکل، داده‌های جمع‌آوری شده توسط تجهیزات نقشه‌برداری ممکن است به صورت ناقص یا اشتباه به دستگاه‌های ذخیره‌سازی منتقل شوند که این موضوع می‌تواند سبب بروز خطا در اندازه‌گیری‌ها شود.

برای حل این مشکل، باید از ارتباط صحیح بین تجهیزات نقشه‌برداری و دستگاه‌های انتقال داده، اطمینان حاصل شود. همچنین قبل از انتقال داده‌ها، از جمع‌آوری تمامی داده‌ها به صورت کامل و صحیح مطمئن شد. و از بروز خطا در نتایج جلوگیری کرد.

جمع­ بندی

در پایان باید بیان شود که نقش نقشه‌برداری در ساخت پل بسیار حائز اهمیت است و در واقع جدایی‌ناپذیری از آن به شمار می‌رود. اطلاعات حاصل از این رشته در مراحل مختلف ساخت پل و حتی پس از اتمام ساخت ضروری است. با استفاده از نقشه‌ها و داده‌هایی که ارائه می‌شوند، موقعیت دقیق اجزای پل مشخص می‌گردد و میزان خطا به حداقل ممکن می‌رسد. بنابراین، باید با دقت و حرفه‌ای این کار انجام گیرد و به این مسئله توجه کافی شود.

+