قیاس الانحرافات في المساحة عن طريق البوصله

كيف يتم قياس الانحرافات؟

تاريخياً نمت أعمال المسح لتشمل بالإضافة إلى قياسات الشريط قياس الانحرافات المغناطيسية عن المعالم مع اختراع البوصلات المغناطيسية، ربما تم ذكر البوصلة لأول مرة في الصين حوالي عام 1100 بعد الميلاد، لكن علماء المسلمين ساهموا في تطوير هذا الجهاز واستخدامه في الملاحة البحرية وخاصة العالِم العربي الكبير ابن ماجد حوالي عام 1450 م، على الرغم من أن البوصلة لم تعد تستخدم في القياسات المساحية الدقيقة، إلا أنه يمكن استخدامها في الاستكشاف الأولي للمنطقة المراد مسحها.

البوصلة المغناطيسية:

تتكون البوصلة من إبرة مغناطيسية تُترك حرة للتحرك داخل مبيت يحتوي على قرص يتم إدخاله من الصفر إلى 360 درجة ستينية. تستخدم البوصلة لقياس الانحرافات المغناطيسية (وهي جهاز المسح الوحيد لقياس الانحرافات المغناطيسية) بدقة 1 درجة، وبالتالي فهي لا تستخدم في المسح الدقيق.

يوجد نوعان رئيسيان من البوصلة المغناطيسية؛ بوصلة المساح (Surveyor Compass) والبوصلة المنشورية (Compass Prismatic) وهو النوع الأحدث المستخدم حاليًا.

تتميز البوصلة بالعديد من المزايا، منها أنها خفيفة الوزن وبسيطة وسهلة الاستخدام وأن الانحراف المقاس لأي خط مستقل عن انحراف أي خط آخر بحيث لا تحدث أخطاء القياس أو لا تتراكم، من أهم عيوب البوصلة المغناطيسية ضعف دقتها، حيث تقيس الانحرافات بدقة تصل إلى 10 دقائق ستينيه في أحسن احوالها، كما أنها تتأثر بالجاذبية الموضعية في منطقة المراقبة بالإضافة إلى الاعتماد على التوجيه البصري الذي لا يجعلها مناسبة للمسافات الطويلة.

الرفع المساحي بالبوصلة المغناطیسیة:

تتكون خطوات مسح بالبوصلة من نفس خطوات مسح الشريط، لكنها تختلف في طرق وتفاصيل القياسات سواء للمضلع الرئيسي أو عملية التحشیة، تتضمن قياسات بناء مضلع البوصلة قياس قيمة الانحراف المغناطيسي لكل جانب من جوانبها.

يبدأ المراقب من النقطة أ (على سبيل المثال)، حيث يضع البوصلة المغناطيسية بالضبط فوق النقطة باستخدام خيط الشاغول، يتم وضع البوصلة في وضع أفقي إما عن طريق البصر أو عن طريق مقياس التسوية، يوجه المراقب دليل البوصلة نحو الشاخص في النقطة التالية من المضلع، بحيث يكون فتح منشور البوصلة وشعره الرأسي على نفس الخط مع الشاخص، ثم يقرأ المراقب تدريجياً قيمة انحراف هذا الخط تم تسجيل البوصلة في كتاب الأرصاد.

ثم يتم تكرار نفس الخطوات لقياس انحراف النقطة الثانية للمضلع (من شروط المضلع أن كل نقطة يمكن أن ترى نقطتين على الأقل من المضلع)، ثم ينتقل المراقب إلى النقطة الثانية ويكرر نفس الخطوات، من الانحرافات المغناطيسية يمكن حساب قيم الزوايا الداخلية للمضلع.

الزاویة الداخلیة عند أي نقطة = الانحراف الخلفي للضلع السابق – الانحراف الأمامي للضلع اللاحق للنقطة، فإذا كان الانحراف الخلفي للضلع السابق أكبر من الانحراف الأمامي للضلع التالي فيتم إضافة 360 درجة:

على سبيل المثال: بالنسبة للمضلع التالي تم قياس الانحراف المغناطيسي للأمام والخلف لكل جانب من جوانب المضلع، والذي كان على النحو التالي:

الزاویة الداخلیة عند أ = ھـ أ ب = الانحراف الأمامي أ ب – الانحراف الخلفي ھـ أ

=  ⁰243   ‘20    –  ⁰122  ‘30

      = ⁰120  ‘50

الزاویة الداخلیة عند ب = أ ب ج = الانحراف الأمامي ب ج – الانحراف الخلفي أ ب

                                                 = ⁰154  ‘00      –    ⁰062  ‘20

                                                 =  ⁰91  ‘40 

الزاویة الداخلیة عند ج = ب ج د = الانحراف الأمامي ج د – الانحراف الخلفي ج ب

= ⁰106   ‘15    –  ⁰360   ‘00

= ⁰132   ‘15

الزاویة الداخلیة عند د = ج د ھـ = الانحراف الأمامي د ھـ – الانحراف الخلفي د ج

                                                 =  ⁰029  ‘05   –  ⁰360   ‘00

                                                = ⁰102   ‘50

الزاویة الداخلیة عند ھـ = د ھـ أ = الانحراف الأمامي هـ أ  – الانحراف الخلفي ھـ د

                                                   = ⁰302   ‘30   –  ⁰360   ‘00

                                                   = ⁰093   ‘25

للتحقيق نطبق القانون العام لأي شكل مغلق بغض النظر عن عدد جوانبه:

مجموع الزوایا الداخلیة لأي مضلع = ( ن – 2 ) * ⁰180

أو مجموع الزوایا الداخلیة لأي مضلع = ( 2ن – 4 ) * ⁰90

إذن في المثال: مجموع الزوایا الداخلیة = ( ن – 2 ) * 180 درجة

= ( 5 – 2 ) * 180 درجة

لكن محموع زوايا المضلع المقاسة = ⁰120    ‘50 + ⁰91   ‘40 + ⁰132   ‘15 + ⁰102   ‘50 + ⁰093   ‘25 

                                                = ⁰541   ‘00

حيث أن الخطأ في قياسات المضلع = ⁰541   ‘00 – ⁰540   ‘00 = ⁰1   ‘00

أما بالنسبة لمسح السمات أو الظواهر في منطقة العمل (التحشیة) فهناك طريقتان لتحديد موقع كل ميزة:

• عن طريق قياس الانحراف المغناطيسي للخط الذي يربط طرف المضلع بالهدف وقياس طول هذا الخط.

• مقياس انحرافين لهذه الخاصية عن نقطتين في المضلع.

تعتمد منطقة البوصلة على قياس انحرافات اتجاهات الأهداف على سطح الأرض عن اتجاه الشمال المغناطيسي، كما لو تم وضع البوصلة بحرية في مكان بعيدًا عن التأثيرات المغناطيسية فستشير الإبرة المغناطيسية إلى اتجاه المغناطيسية شمال.