Presizyonlu nivelman yerine trigonometrik nivelman yönteminin kullanılabilirliği üzerine bir çalışma

Abstract

ÖZET Doktora Tezi PRESİZYONLU NİVELMAN YERİNE TRİGONOMETRİK NİVELMAN YÖNTEMİNİN KULLANILABİLİRLİ?İ ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA Ayhan CEYLAN Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeodezi ve Fotogrametri Anabilim Dalı Danışman : Prof. Dr. Orhan BAYKAL 1993, Sayfa: 112 Jüri : Prof. Dr. Orhan BAYKAL Prof. Dr.Turgut UZEL Prof. Dr.Olcay ÖZTAN Günümüzde gerek bilimsel amaçlarla, gerekse mühendislik hizmetlerine yönelik olarak yükseklik farklarının çok yüksek bir doğrulukla (±0.5 mm./Vkm ) belirlenmesi istenmektedir. Sözü edilen bu yüksek doğruluğu karşılayabilecek tek yöntem olarak bilinen presizyonlu nivelman tekniği, uygulaması zor, yavaş, pahalı ve her yerde uygulanması mümkün olmayan jeodezik bir ölçme yöntemidir.Presizyonlu nivelmanla, günde 30 - 40 istasyon noktasında ölçme yapılarak 20 - 30 m. lik gözleme uzaklıkları ile maksimum 0.7 ~ 1.0 km. lik ilerleme sağlanabilmektedir. Presizyonlu nivelman tekniği, yavaş olması yanında, eğimli geçkilerde geri ve ileri gözleme ışınları farklı atmosfer tabakalarından geçtiği için refraksiyon hatasından önemli derecede etkilenmektedir. Bu hatayı önlemek için bir çok araştırmacı tarafından geliştirilen farklı modeller, soruna yeterli çözüm getirememiştir. Ayrıca, yöntemin yavaş olması, ölçme sırasında mira ve nivonun çökmesi gibi bir çok düzenli hataya neden olmaktadır. Presizyonlu nivelman yöntemindeki bu hata kaynaklarının yeterince önemsiz kılınamaması, ayrıca bu yöntemin pahalı ve özellikle arızalı arazide uygulanamaz oluşu, talep edilen doğrulukları karşılayacak alternatif yöntemlerin araştırılması gereğini doğurmuştur. Günümüzdeki teknolojik gelişmelerin sonucu olarak, yüksek doğrulukta düşey açı gözlemesi ve uzunluk ölçmesi yapabilen donatımların geliştirilmesi ile trigonometrik nivelman, söz konusu alternatif çözüm arayışında yeniden güncelleşmiş ve son yıllarda bu konudaki araştırmalar yoğunluk kazanmıştır. Presizyonlu nivelmana alternatif olabilecek trigonometrik nivelman yöntemleri, yer zaman ve düşey açı gözlemlerinin yapılış biçimine göre; ortadan (atlamalı) trigonometrik nivelman ve karşılıklı - eşzamanlı trigonometrik nivelman olarak ikiye ayrılabilir. Bu yöntemlerin en önemli özelliği, her türlü arazi koşullarında uygulanabilir olmaları ve presizyonlu nivelmana göre çok yüksek ölçme hızlarına erişebilmeleridir. Bu çalışmada trigonometrik nivelman yöntemleri ve bu yöntemlerdeki hata kaynakları teorik olarak ayrıntılarıyla incelenmiş, ayrıca Selçuk Üniversitesi Alaadin Keykubat KampusAlanı'nda kurulan nivelman test ağında yapılan uygulamalar yardımıyla bu yöntemler doğruluk, maliyet ve uygulanabilirlik açısından presizyonlu nivelmanla karşılaştırılmıştır. Bu araştırma sonucunda, presizyonlu nivelman yöntemiyle, ±0.59 mm./Vkm ' lik doğruluğa ve 0.8 km/gün 'lük ölçme hızına ulaşılmıştır. Ortadan trigonometrik nivelman ve karşılıklı - eşzamanlı trigonometrik nivelman yöntemleri ile ulaşılan doğruluklar ve ölçme hızları, S=200 m. gözleme uzaklıkları için sırasıyla ±2.74 mm./wn, 5.6 km/gün ve ±1.86 mm./`V km, 4.00 km /gün dür. Trigonometrik nivelman yöntemlerinde kullanılan donatımların maliyetlerinin yüksek olmasına rağmen, ölçme hızları yüksek olduğu için 1 km.'lik nivelmanın maiiyeti, presizyonlu nivelman yöntemine göre çok daha ucuzdur. Sonuçta, trigonometrik nivelman yöntemleri ile beklenilen doğruluğuna ulaşılamamıştır. Bunun başlıca nedeni presizyonlu nivelmanın gidiş-dönüş, trigonometrik nivelmanın ise sadece gidiş olarak yapılmasıdır. Yine de trigonometrik nivelman yöntemleriyle elde edilen doğruluklar da görmemezlikten gelinemez ve ±2.0 mm./V km den daha düşük doğruluk isteyen yükseklik belirlemelerinde, yüksek ölçme hızlı ve düşük maliyetli olmaları nedeniyle tercih edilebilir. ANAHTAR KELİMELER : Hassas yükseklik belirlemeleri, presizyonlu nivelman, ortadan (atlamalı) trigonometrik nivelman, karşılıklı - eşzamanlı trigonometrik nivelman, düşey açı gözlemleri, uzunluk ölçmeleri. iv

ABSTRACT Doctora Thesis COMPARISON OF PRECISE LEVELLING AND TRIGONOMETRIC HEIGHT DETERMINATION METHODS Ayhan CEYLAN Selçuk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Geodesy and Photogrammetry Supervisor : Prof. Dr. Orhan BAYKAL 1993, Page: 112 Jury : Prof. Prof. Dr. Orhan BAYKAL Prof. Dr.Turgut UZEL Prof. Dr.Olcay ÖZTAN Nowdays, the height differences, for scientific purposes or in engineering works, are wanted to be determined with a great accuracy ( ±0.5 mm./Vkm ). The only technique gives this accuracy is the precise levelling technique which is a slow, hard to apply, expensive and much time consuming geodetic measuring method and impossible to apply anywhere. Using to precise levelling technic it is possible to measure 0.7 - 1.0 km. on 30 - 40 station points using 20 - 30 m. sight distances. It is effected greatly by the refraction error originated from slope lines going through different atmospheric layers. Different models which are suggested by many researcher, couldn't eliminate it sufficiently- The slowness of the method cause also to other systematic errors as sink of the rods and level, during measurig. Innegieable of this error in the precise levelling technique, its expensiveness and impossibility of its usage in the slope area; caused to investigate of alternative solution which will get the desirable accuracy, the results of technological developments on equipments to make distance and vertical angle measurements more precisely, the trigonometric levelling technique is again the actual method and studied in the last year. The method which can be alternative to the precise levelling technique is the trigonometric levelling. This technique can be devided in two, namely Leap - Frong Trigonometric Levelling and Simultaneous-Reciprocal Trigonometric Levelling, according to the position of station point, time, observation of the vertical angle. The most important speciality of these methods are to be used everwhere and their enormous speed in comparison with the precise levelling. In this study the trigonometric levelling methods and their errors were investigated theoritically and the results, obtained from test network, established in the area of Selçuk University Campus, this methods' accuracies, costs and their feasibilities were compared with precise levelling.As a result of this study that, the standart deviation of precise levelling is ±0.59 mm.A/ km, proceeding speed is 0.8 km/day. Using the leap - frong and simultaneously - reciprocal trigonometric levellling obtained for S= 200 m. sight distance, ±2.74 mm.A/km, 5.6 km/day and ±1.86 mmVVkm, 4.0 km/day. Although the cost of equipments which are used in the trigonometric levelling, are expensive because cheaper than the precise levelling. It was that found the accuracy of the trigonometric levelling is less accurate than expectath/e. But if it said that the precise levelling was made both ways, with other words it was made twice, trigonometric levelling was made only forward, so the accuracy difference between both technique can not be negleted. If it is sutisfied with less accuracy than ±2.0 mm./`vkm, high proceeding speed and low cost trigonometric levelling be prefered for determination of hight. KEY WORDS : Precise height determination, precise levelling, leap - frong trigonometric levelling, Simultaneously - reciprocal trigonometric levelling, systematic errors, observation of the vertical angle, distance measurements. VI