TTY Mittausten koekenttä. Käyttö. Sijainti

Transkriptio

1 TTY Mittausten koekenttä Käyttö Tampereen teknillisen yliopiston mittausten koekenttä sijaitsee Tampereen teknillisen yliopiston välittömässä läheisyydessä. Koekenttä koostuu kuudesta pilaripisteestä ( kuva 1 ), viidestä seinäpisteestä ( kuva 2 ) ja viidestä tihennyspistelaatasta ( kuva 3 ). Tihennyspistelaatoilta on mitattu laatan keskipiste sekä paikalleenmittausten testaukseen käytettävä piste, joka sijaitsee laatan alueella mielivaltaisessa paikassa. Pilaripisteitä voidaan käyttää järjestelmäkalibrointiin ja mittauslaitteiden tarkkuuden arviointiin. Pilaripisteet on varustettu kiinnityksellä, johon mittalaite tai prisma voidaan kiinnittää ilman keskistyksestä mahdollisesti aiheutuvia virheitä. Pilarin pää on suojattu suojalevyllä. Seinäpisteitä voidaan käyttää esimerkiksi vapaalta kojeasemalta tehtävien paikalleenmittausten järjestelmäkalibrointiin ja testaukseen sekä opetuskäytössä paikalleenmittaus harjoituksissa. Tihennyspistelaatoilta on mitattu pisteet, jotka poikkeavat laatan keskipisteestä ja näitä pisteitä voidaan käyttää testattaessa erilaisia paikalleenmittaus menetelmiä ja mittausjärjestelmiä. Sijainti Koekenttä sijaitsee Tampereen teknillisen yliopiston rakennustalon välittömässä läheisyydessä. Kaikki pilaripisteet, lukuun ottamatta pilaria 2, sijaitsevat rakennustalon pohjoispuolella. Seinäpisteet, kuten myös tihennyspistelaatat ovat nähtävissä rakennustalon L-siiven pohjoisen puoleiselta parkkipaikalta. Pisteiden sijainnit on esitetty kuvassa 4. Kuva 1. Pilaripiste

2 Kuva 2. Seinäpiste Kuva 3. Tihennyspistelaatta

3 Kuva 4. Pisteiden sijainnit.

4 Pilaripisteiden mittaus Pilaripisteiden mittaukset suoritettiin kahdella erillisellä mittauslaitteella. WILD DI2002 takymetrillä mitattiin pilaripisteiden väliset vaaka- ja pystykulmat. Takymetrin ilmoitettu kulmamittaustarkkuus on 0.3 mgon. Kultakin pilaripisteeltä mitattiin kulmahavainnot kaikille muille näkyville pilaripisteille kuutena sarjana. KERN Mekometer ME5000:lla mitattiin pilaripisteiden väliset vinoetäisyydet. Etäisyysmittarin ilmoitettu mittaustarkkuus on 0.2 mm ppm. Etäisyydet mitattiin viitenä erillisenä havaintona jokaiselta pilaripisteeltä muille näkyville pilaripisteille. Mittauksen alussa ja lopussa mitattiin ilman lämpötila, ilmanpaine ja kosteus, joiden avulla laskettiin korjaukset saatuihin vinoetäisyyksiin. Mitattuja kulmia ja vinoetäisyyksiä käytettiin laskettaessa pilaripisteiden koordinaatteja. Kuvassa 5 on esitetty mittausverkon rakenne. Kuva 5. Pilaripisteiden mittauksessa käytetty kolmioverkko

5 Pilaripisteiden korkeuden määritys Pilaripisteiden lopullisena korkeutena käytetään kolmioverkon laskennasta saatuja trigonometristen ja tarkkavaaittujen korkeuksien keskiarvoja. Tihennys- ja seinäpisteet Tihennys ja seinäpisteet mitattiin pilaripisteeltä 2 ns. piikkipisteinä. Lähtösuunta otettiin pisteelle 1, jonka koordinaatit olivat tässä vaiheessa tunnettuja. kuvassa 6 on esitetty näiden pisteiden mittauksessa käytetyn verkon rakenne. Tihennyspistelaatoilta mitattiin niiden keskipisteet sekä piste satunnaisesti valitusta kohdasta. Jälkimmäisten pisteiden sijainti on tallennettu tihennyspistelaatan päälle sopivaan kalvoon, jolla voidaan tarkastaa paikalleenmittauksen tarkkuus. Mittauksessa käytettiin WILD DI2002 takymetria, jonka kulmanmittauksen tarkkuudeksi on ilmoitettu 0.3 mgon. Etäisyydet mitattiin tällä samalla takymetrillä. Etäisyysmittauksen ilmoitettu tarkkuus on 1 mm + 1 ppm. Kuva 6. Seinä- ja tihennyspisteiden mittausverkko

6 Laskenta Pilaripisteet Pilaripisteiden laskennassa käytettiin takymetrillä mitattuja vaaka- ja pystykulmahavaintoja ja Mekometrilla mitattuja vinoetäisyyksiä. Laskenta suoritettiin X-Position XP-Local tasoitusohjelmistolla. Pilaripisteitä ovat pisteet 1 6. H-tasoitus Pisteelle 4 oli Tampereen kaupungin korkeuskiintopisteeltä tarkkavaaitsemalla saatu korkeus m. Ensin korkeusverkko tasoitettiin vapaana verkkona, jotta mahdolliset virheet verkon mittauksessa saataisiin selville. Havainnoista ei löytynyt karkeita virheitä. Tämän jälkeen kiinnitettiin piste 4, jonka korkeus tiedettiin. Tasoittamalla korkeushavainnot tämän kiinnitetyn pisteen suhteen saatiin muille pilaripisteille trigonometriset korkeudet. Taulukossa 1 on esitetty trigonometriset korkeudet pilaripisteille. Keskimääräinen tarkkuus saaduille korkeuksille oli 0.47 mm. Tarkemmat tasoitustulokset on esitetty erillisessä liitteessä. Pilari Trigonometriset 1 150, , , , , ,33030 Taulukko 1. Pilaripisteiden trigonometriset korkeudet Lopulliset korkeudet Pilaripisteiden korkeudet määritettiin myös tarkkavaaituksella. Pilaripisteen 4 korkeus oli tunnettu ja muiden pilari pisteiden korkeudet määritettiin tämän suhteen. Pilarien keskinäiset korkeuserot määritettiin vaaitsemalla niiden vastakkaiset korkeuserot. Näistä edestakaisista korkeuseroista laskettiin keskiarvo, jota käytettiin pistevälin korkeuserona. Taulukossa 2 on esitetty tarkkavaaituksella saaadut korkeudet. Lopullisina korkeuksina käytetään trigonometristen ja tarkkavaaituksella saatujen korkeuksien keskiarvoa. Lopulliset korkeudet on esitetty taulukossa 3. Tarkempi erittely pilaripisteiden korkeuksien laskennasta on esitetty erillisessä liitteessä. Pilari Vaaitut 1 150, , , , , ,32926 Taulukko 2. Vaaitut korkeudet Pilari Keskiarvokorkeus 1 150, , , , , ,3298 Taulukko 3. Lopulliset korkeudet

7 XY-tasoitus Pilaripisteiden tasoitus suoritettiin vapaana verkkona, jotta vältettäisiin virheellisten lähtökoordinaattien vaikutuslopullisiin koordinaatteihin. Tasoituksessa ei löytynyt karkeita virheitä. Liittäminen Tampereen kaupungin koordinaattijärjestelmään Pilaripisteiden Tampereen kaupungin koordinaattijärjestelmän koordinaatit mitattiin reaaliaikaisella GPS-mittauksella. Näin pisteille saatiin likiarvokoordinaatit. Kun verkko oli laskettu vapaana verkkona ja todettu että se ei sisällä virheitä laskettiin verkko kytkettynä verkkona. Tässä tapauksessa kaikkia pilaripisteitä pidettiin tunnettuina, mutta niille annettiin suuret keskivirheet, jolloin mitattu kolmioverkko asettui muotoaan muuttamatta siten, että tasoitettujen pilaripisteiden koordinaatit poikkesivat mahdollisimman vähän GPS-mittauksilla saaduista koordinaateista. Tällä tavalla mittausverkon pisteiden keskinäiset riippuvuudet pysyivät samoina. Taulukossa 4 on näin saatujen pilaripisteiden XY-koordinaatit. Keskimääräiset keskivirheet olivat X-koordinaatilla 0.11 mm ja X- koordinaatilla 0.10 mm sekä pistevirhe 0.15 mm. Tarkempi erittely XY-koordinaattien laskennasta on erillisessä liitteessä. Piste Y X Taulukko 4. Pilaripisteiden koordinaatit Seinä- ja tihennyspisteet Seinä- ja tihennyspisteiden laskennassa käytettiin takymetrilla mitattuja vaaka- ja pystykulmahavaintoja ja sillä mitattuja etäisyyshavaintoja. Havainnot tehtiin pisteeltä pilaripisteeltä 1 ja lähtösuunta otettiin pilaripisteelle 2. Näiden pisteiden kaikkia koordinaatteja pidettiin tunnettuina aikaisemman laskennan perusteella. Pilaripisteiden koordinaatit laskettiin myös käyttäen takymetrilla mitattuja etäisyyksiä. Tällä perusteella voitiin todeta, että etäisyysmittarin keskimääräinen tarkkuus on n. 0.5 mm ja kulmamittausten keskimääräinen tarkkuus n. 0.3 mgon. Näitä käytettiin tasoituslaskennassa painotukseen ja tarkkuuslukujen arviointiin. Näillä arvoilla lasketuille koordinaateille saatiin seuraavat keskimääräiset tarkkuudet: Korkeus X-koordinaatti Y-koordinaatti Pistevirhe XY 0.43 mm 0.30 mm 0.34 mm 0.49 mm Tarkempi erittely laskennasta on erillisessä liitteessä. Laskennan tuloksena saadut koordinaatit on esitetty taulukossa 5. Seinäpisteet

8 Piste Y X H Tihennyspistelaattojen keskipisteet Piste Y X H Laatoilla sijaitsevat paikalleenmittauspisteet Piste Y X H Taulukko 5. Seinä- ja tihennyspisteiden koordinaatit