4-7 الدراسات المساحية :

بعد الانتهاء من اختيار المسارات الممكنة تبدأ مرحلة المساحة الابتدائية بغرض بحث جميع التخطيطات التي يمكن تنفيذها ولاختيار أحسن تخطيط لأجراء عملية التوقيع المساحي ، وأيضا بغرض الحصول على البيانات اللازمة لعمل التصميمات وأعداد رسومات الطريق وتحديد مواصفات التنفيذ والتقدير الابتدائي للتكاليف . يوقع المحور المقترح أو المحاور على الطبيعة بحيث يمثل الطريق بمجموعة من النقاط تربط ببعضها البعض والمسافات والانحرافات بين النقط ( المحطات ) على مسافات كل 100 م ثم يوقع ذلك على خريطة مساحية للمنطقة ( أن أمكن ) بمقياس رسم 1/2500 أو 1/2000 . ولعمل ذلك مساحيا يلزم تحديد ثوابت أرضية تختلف في أهميتها ودقتها من نقط جيوديسية ( دائمة ) - نقط ربط المشروع (أساسية ) - نقط ربط مكثفة إضافية ) للمشروع . وفيما يلى سوف نتناول مواصفات لكل نوع من النقط ( الثوابت ( السابقة والطرق المختلفة لعمل هذه النقط .

4-7-1 النقط الجيوديسية ( الدائمة ) :

هي نقط مثبتة في الطبيعة تغطى معظم أماكن العمران وأيضا بعض مناطق الصحراء الغربية والشرقية ) أي تغطى معظم مساحة الدولة ) وتشكل فيما بينها شكل شبكات تسمى الشبكات الجيوديسية مثلثية أو أشكال رباعية في صورة القطرين . وتتراوح المسافة بين النقط من 10 كم الى 60 كم . وتعطى الإحداثيات لها على صورة خطوط العرض ( فاي ) والطول ( لامدا ) والارتفاع ( h ) عن سطح الالبسويد بدقة 0.01 ثانية للعرض والطول و0.1 مم أو 0.05 مم للارتفاع عن سطح البحر أو 1 متر أو أقل عن سطح الالبسويد. ويمكن الحصول على هذه الإحداثيات مع كروت الوصف لها من الهيئة العامة للمساحة مقابل مبلغ مادى كما يمكن الحصول على نقط إضافية لها نفس مواصفات النقط الجيوديسية من بعض الجهات أو الشركات التي قامت بثبيتها سابقا بالمنطقة . ويفضل الحصول على جميع النقط الجيوديسية التي تقع بالمنطقة وعدم الاكتفاء بالحصول على البعض دون الأخر وذلك لاحتمال فقدان بعض هذه النقط أصلا في الطبيعة . ويوضح الجدول (1) الدقة النسبية المسموحة للنقط الجيوديسية .

جدول رقم (1) النقط المساحية والدقة الأفقية النسبية المسموح بها

* الدقة النسبية هي مقدار الخطأ النسبي المسموح به في المسافات الأفقية المحسوبة من إحداثيات النقط

في حالة عدم وجود نقط جيوديسية بالمنطقة يمكن عمل أحد الحلين التاليين :

- تثبيت نقط بالمنطقة مع ربطها بالشبكة الجيوديسية بأنشاء شبكة ربط جيوديسية بنفس دقة النقط الأصلية وبحيث تخضع لجميع مواصفات الشبكات الجيوديسية . ويعيب هذا الحل أنه مكلف ويحتاج الى جهات مساحية متخصصة وعلى درجة عالية من الخبرة والإمكانيات .

- تثبيت نقط بأستخدام أجهزة الاتصال بالأقمار الصناعية مثل نظام الدوبـلر (Doppler System ) أو نظام ( GPS ) وهذا يفضل نظرا لدقته العالية ) حيث نحصل على الإحداثيات بدقة عالية ، ويعيب هذا النظام أننا نحتاج الى معرفة عناصر تحويل الإحداثيات من النظام الجيوديسى العالمي الى النظام الجيوديسى المصري . وهذا يمكن الحصول علية من جهات رسمية مثل الهيئة العامة للمساحة ، ولكن يمتاز هذا الحل بدقته العالية وسهولة وقصر فترة الرصد .

ولتحديد المناسيب يجب البحث عن روبيرات بالمنطقة ( نقط معلومة المنسوب بدقة عالية ) . ويمكن الحصول عليها من الهيئة العامة للمساحة أو أي جهات أخرى سبق العمل لها بالمنطقة . ويوضح جدول (2) الدقة المسموح بها لهذه النقط.

جدول ( 2) النقط المساحية والدقة الرأسية النسبية المسموح بها

ك= المسافة بين النقطتين ( كم )

* الدقة النسبية هي مقدار الخطأ المسموح به في فرق المنسوب بين نقطتين ( خطأ القفل ) . وتثبت أيضا من الروبيرات الأساسية روبيرات إضافية على مسافات كل 500 متر وعند جميع المواقع المقترحة للأعمال الصناعية كالكباري والبرابخ بعيدا عن محال حركة المعدات مستقبلا . كما يجب عمل تأكيد باستمرار على مناسيب الروبيرات والتحقق من صحتها ، عندما تعجز عملية التدقيق عن الوصول الى الدقة المطلوبة لنسبة 5٪ من قطاعات الميزانية الا بعد عمل ميزانية مزدوجة (ذهاب واياب ) لهذه القطاعات فيجب مراجعة عناصر التدقيق لمعرفة أين يقع الخطأ ولو تعذر الوصول الى خطأ القفل المطلوب يجب تقوية شبكات المضلعات والميزانية بأرصاد زائدة لكي تحقق الدقة المطلوبة .

4-7-2 نقط ربط المشروع ( الثوابت الأرضية الأساسية ) :

هي نقط ثوابت بمنطقة المشروع تربط بالنقط الجيوديسية وتستخدم في تحديد إتجاه محور الطريق وفي أعمال التوقيع وأنشاء الطريق .

- ويجب الا تزيد المسافة بين النقط عن 2 كم في المناطق الصحراوية و 1.0 كم في المناطق الحضرية . ودقة هذه النقط هى دقة النقط الجيوديسية ، ولكنها لا تقل عن الحدود الموضحة في جدول (2) كما تثبت أيضا روبيرات عن طريق أعمال الميزانية تبدأ من الروبيرات الأساسية المثبتة بمعرفة الهيئة العامة للمساحة . ويجب الا يزيد فرق المنسوب بين روبيرين متتالين عن 100 متر .

وتثبت نقط ربط المشروع بأحد الأساليب المساحية التالية :

4-7-2-1 أسلوب المضلعات : تشكل النقط المثبتة فيما بينها مضلع ترصد أطواله وزواياه على الا تتعدى أطواله الحدود المذكورة سابقا . ويعتمد إختيار موقع النقط على طبيعة المنطقة الى جانب خبرة مهندس المساحة أو الطرق حيث يتحقق بقربها سهولة الاستخدام ويبعدها عدم تعرضها للتلف أو الإزالة أثناء إنشاء الطريق بواسطة معدات التنفيذ كما أن الموقع المناسب للنقطة ذو قائدة كبيرة في ربط مواقع القطاعات الطولية و العرضية بمحور المشروع ويجب أن تكون إحداثيات النقط بعد عمليات الضبط والتصحيح منسوبة الى سطح الأسناد الذى تنسب اليه إحداثيات النقط الجيوديسية السابق ذكرها . يوضح جدول (3) المواصفات والدقة اللازمة لإنشاء هذه النوعية من المضلعات  .

4-7-2-2 أسلوب المساحة التصويرية : في حالة الحصول على الصور الجوية التي تغطى المنطقة ترتب النماذج والشرائح ثم تجرى لها عمليات التثبيت الجوي وبعد الضبط والتصحيح يصبح من الممكن اختيار نقط الربط الإضافية وتثبيت أماكنها على الصور وتوقيعها بعد ذلك على الطبيعة بدقة تصل الى 0.05 متر وتزداد هذه الدقة عند استخدام صور ذات مقياس رسم كبير .

أما الحصول على الدقة الرأسية ( المناسيب ) للنقط من المساحة التصويرية فتكون أقل من المطلوب خاصة عند عمل القطاعات والنماذج الرقمية . ولذلك يفضل اللجوء الى أعمال الميزانية الأرضية للحصول على الارتفاعات أو المناسيب للنفط . ويجب ربط الميزانية على روبيرات معرفة أصلا بالمنطقة من قبل الهيئة العامة للمساحة.

4-7-3 نقط الربط المكثفة ( الثوابت الأرضية الإضافية ) :

يحتاج ضبط وتدقيق المشروع الى إستخدام أكبر عدد من نقط الربط التي لا يجب أن تبعد عن بعضها بمسافات تزيد عن اكم . ولهذا يتم تكثيف نقط الربط وزيادة عددها بما يتناسب مع الدقة المطلوبة ودقة هذه النقط أقل من دقة الربط الدائمة (الأساسية ) ويوضع جدول رقم (1) الدقة النسبية لهذه النقط ويتم تثبيت هذه النقط بعدة طرق منها :

(أ) أسلوب المضلعات : تثبت النقط بحيث تكون المسافات بينها لا تتعدى اكم وبحيث تغطى المساحات بين نقط الربط الأساسية وبحيث تشكل فيما بينها شكل مضلع أو مجموعة من ! المضلعات التي تفضل على نقط ربط أساسية أو تقفل على بعضها . ويوضح جدول (3) المواصفات والدقة اللازمة لأنشاء هذه النوعية من المضلعات ويلاحظ أنه يجب الا يزيد خطأ القفل عن 1/3 الخطأ المسموح لهذه الدرجة وأن زاد عن 1/2 يلزم مراجعة الأجهزة وعدد مرات الرصد وطرق ( أسلوب ) الرصد وخبرة الراصد لمعرفة أين يقع الخطأ .

(ب) أسلوب المساحة الذاتية ( ذات القصور الذاتي ) : تثبت النقط بنفس طريقة المضلعات ولكن يقاس أتجاة الشمال الجغرافي عند كل نقطة بأستخدام جهاز الجيرسكوب . يحمل الجهاز فوق عربة خاصة تتحرك مسافات محددة من نقطة معلومة الإحداثيات حيث يبدأ الجهاز في قياس العجلة على امتداد ثلاث محاور متعامدة وبعملية تكامل بالنسبة للزمن يحسب مقدار التغير في الوضع على امتداد هذه المحاور وبذلك تحدد إحداثيات النقط بوقوف العربة فوق هذه النقط . وهذا الأسلوب سهل وسريع ويمكن استخدامه ليلا أو نهارا .

جدول (3) مواصفات المضلعات المساحية

ويمكن الإنتهاء من تثبيت النقط على امتداد 20كم في يوم واحد ، ولكن الدقة الناتجة تكون نسبيا أقل من طريقة المضلعات .

(ج) أسلوب المساحة التصويرية :

بعد تحديد المضلعات لنقط على الطبيعة بعلامات واضحة يطبق مثل ما تم أتباعه في حالة نقط الربط الاساسية . تستخدم عملية التثبيت الجوي لإيجاد إحداثيات عن طريق قياس إحداثيات النقط على الصور بأستخدام أجهزة قياس الصور النقط ( مثل الكمباراتور Comparator ) وعن طريق عملية ربط بين الإحداثيات الأرضية المجموعة من النقط والإحداثيات على الصور المتاحة بأستخدام نموذج ریاضی ، ولتعيين مناسيب النقط تستخدم طرق الميزانية .

وبصورة عامة يحدد مناسيب نقط القطاعات العرضية بحيث تمتد على جانبي المحور المقترح وتشمل جميع المناطق التي سوف تتأثر بالأنشاء ( حرم الطريق ) . وتؤخذ القطاعات العرضية كل 100 متر وعند نقط تغير منسوب سطح المنطقة .

و تحسب كميات الأتربة من القطاع الطولي والقطاعات العرضية للطريق مع اعتبار المنسوب التصميمي المقترح للطريق حيث يوقع على جميع القطاعات ، من دراسة ومقارنة مكعبات الأتربة للمحاور المقترحة والانحدارات الموجودة والصرف والتقاطعات مع المجاري المائية أو الطرق أن وجدت . تحدد أنسب المسارات من الناحية الاقتصادية .

يلى هذا مرحلة الدراسات التحديدية ( تحديد المحور النهائي للطريق على الطبيعة )

وتوقيع المماسات والمنحنيات الأفقية .

4-7-4 حدود الملكيات ونزع الملكية :

يتم تعيين حدود الملكيات الواقعة في المنطقة بواسطة المساحة الأرضية أو المساحة التصويرية . وتكون عملية المساحة الأرضية متزامنة مع عملية تثبيت نقط الربط وبنفس الدقة التي تتم بها . وأحيانا تكون عملية مستقلة مع ملاحظة الدقة في التنفيذ ولو استخدمت المساحة التصويرية فيجب أن تكون نقط الحدود والملكيات ضمن نقط الثوابت الإضافية وقبل عملية التصوير .

4-7-5 رسم الخرائط الطبوغرافية من بيانات المساحة الأرضية والتصويرية :

ترسم الخرائط الطبوغرافية لمنطقة المشروع بالدقة التي يتطلبها مشروع الطريق .

4-7-5-1 رسم الخرائط الطبوغرافية من بيانات المساحة الأرضية :

توقع أولا نقط الربط بإحداثياتها مع تمييزها بالأرقام أو الحروف( مسميات النقط) ثم تضاف التفاصيل بإحدى الطريقتين : - التحشية - أجهزة القياس الإلكتروني.

( أ ) التحشية : تعتبر الخطوط بين نقط الربط خطوط قواعد تنم عليها عملية التحشية لكل خط على حدة ويؤخذ محور (س) فى أتجاه الخط ومحور (ص ) في الاتجاه العمودي عليه . أي أن الإحداثي السيني هو المسافة من بداية خط القاعدة الى موقع مسقط العمود من النقطة المطلوب تثبيتها والإحداثي الصادي هو طول العمود المسقط منها على خط القاعدة . ويمكن استخدام اللوحة المستوية ( البلانشيطة ) لرفع التفاصيل لمقياس رسم كبير 500/1 أو1000/1

(ب) أستخدم أجهزة القياس الإلكتروني : تستخدم أجهزة القياس الإلكتروني ( Electromagnetic Distance Measurement EDM)

مثل الدوستومات أو المحطة المتكاملة ( Total station ) حيث يأخذ نظام الأحداثيات (س) (ص) للنقط المطلوب رصدها وتوقيعها على الخرائط نفس نظام الأحداثيات لنقط الربط . وهذه الطريقة أدق من حيث القياسات والحسابات والتوقيع عن طريقة التحشية .

وفائدة هذه الطريقة خاصة لو أستخدم جهاز المحطة المتكاملة هو تغذية البيانات مباشرة الى الحاسب الألى حيث يمكن رسم الخريطة اليـا بدقة عالية في زمن قیاسی قلیل .

4-7-5-2 رسم الخرائط الطبوغرافية من بيانات المساحة التصويرية :

ترسم الخرائط لمناطق التداخل فى النموذج بعد ضبط الشرائح والبلوكات وبعد تحديد أحداثيات النقط ومناسيبها بأستخدام ثلاث نقط ربط أرضية على الأقل . بعد توجيه البلوكات والنماذج لتأخذ الوضع الذى كانت علية عند التصوير . ثم ترسيم التفاصيل وخطوط الكنتور بأتباع أصول رسم الخرائط من المساحة التصويرية ، غالبا يكون مقياس رسم الخرائط 1000/1 أو 2000/1 للمسقط الأفقي للطريق وأيضا للمقياس الأفقي للقطاع الطولي والمقياس الرأسي للمحور100/1 أو 200/1 بينما مقياس القطاعات العرضية 500/1 للأفقي و100/1  للرأسي . ويمكن أضافة القطاعات والارتفاعات وحدود الملكيات وأنواع الزراعات وأنواع الطرق المنشأة بالمنطقة وكافة المعلومات والبيانات الطبوغرافية التي يمكن الحصول عليها من المساحة الأرضية أو من صور الاستشعار عن بعد .

يجب اختيار دقة الخرائط بعد رسمها خاصة عند أطراف الخريطة وفي اماكن التنفيذ الصعبة والمتوقع حدوث أخطاء بها . ويتم هذا بأخذ أرصاد مضلع على الطبيعة ( أو على الصور في حالة استخدامها ( ومقارنة النتائج بمثيلتها من الخريطة . وفى حالة التطبيق يلزم التحقق بأستخدام وسائل المساحة الأرضية .

4-7-6 مساحة المصارف السطحية ومخرات السيول وتحديدها :

عند تصميم الطرق يجب معرفة المسطح الذى تتجمع فيه مسارات مخرات السيول والمصارف السطحية ونوع التربة التي تمر بها ونوع النبات الذي يغطي هذا السطح . ولتحديد ذلك يمكن إستخدام الرؤية المجسمة من الصور الجوية أو استخدام الخرائط الطبوغرافية أو وسائل المساحة الأرضية ، ولإمكان الرؤية المجسمة من الصور تستخدم أجهزة خاصة مثل الأستريو سكوب مع ذراع الأزاحة وهى أرخص الوسائل وأسرعها وفي هذه الحالة تستخدم الصور السابق إستخدامها في عمليات الأستكشاف السابقة ثم تحدد الفواصل بين قطاعات الصرف والمساحات وميول الأرض الطبيعية ، ومن تفسير الصور تحدد نوعية التربة والغطاء السطحي وأستخدامات الأراضي .

وفي حالة استخدام الخرائط الطبوغرافية ( عند عدم توفر الصور الجوية ) يلزم أن تكون الفترة الكنتورية صغيرة حتى تكون ناتج الدراسة دقيقة .

وفى حالة استخدام وسائل المساحة الأرضية (وهى مكلفة وبطيئة ) يلزم استخدام علامات أرضية كثيرة لتحديد الفواصل والأحواض الطبيعية وتستخدم في ذلك أجهزة المساحة البسيطة مثل اللوحة المستوية وطرق التاكيومترية .

4-7-7 النماذج الرقمية الأرضية وطرق تنفيذها ( Digital Mapping ) :

عن طريق النماذج الرقمية للأرض يصبح عمل القطاعات الطولية والعرضية أمرا يسيرا بالإضافة الى سهولة حساب مكعبات الأعمال الترابية ويمكن الحصول على النماذج الرقمية من المساحة الأرضية أو المساحة التصويرية .

(أ) من المساحة الأرضية : ينشئ مضلع تمثل أضلاعه محاور مسار الطريق المقترح . ثم تثبت أوتاد عند ميول السطح والانكسارات مسافات متساوية بقدر الإمكان وأيضا عند القطاعات العرضية ثم تستخدم أعمال الميزانية في تحديد مناسيب

تلك النقط جميعا مع أستخدم المساحة الأرضية في تحديد الأحداثيات الأفقية للنقط .

(ب) من المساحة التصويرية: من الصور والخرائط التي رسمت منها يمكن تحديد محاور الطريق والقطاعات العرضية وعن طريق القياس من الصور تحسب الأحداثيات والمناسيب للنقط المختلفة والتي يمكن أن تغذى مباشرة الى الحاسب الألى .