كمهندس ، هل تساءلت يومًا عن كيفية العثور بدقة على اتجاه كائن أو موقع من نقطة مرجعية؟ أو كيف يمكن استخدام الحسابات المتقدمة لزوايا السمت والارتفاع لتحسين الاتصالات الساتلية والتتبع؟ لمعرفة ذلك ، عليك أن تعرف ما هي زاوية السمت.
زاوية السمت هي وحدة قياس مهمة جدًا للمسح والملاحة والبناء والتواصل مع الأقمار الصناعية.
في منشور المدونة هذا ، سأشرح ماهية زاوية السمت ، وكيفية اكتشافها ، وكيفية استخدامها في الهندسة.
في النهاية ، سيكون لديك فهم أفضل لهذه الفكرة الأساسية التي يحتاج كل مهندس إلى معرفتها.
لذا ، دعونا نبدأ!
مقدمة في زاوية السمت في الهندسة والمساحة
تعريف رسمي:
زاوية في التثليث أو في العبور يتم من خلالها حساب السمت.
زاوية السمت هي زاوية أفقية تمتد من 0 درجة إلى 360 درجة ويتم قياسها في اتجاه عقارب الساعة من اتجاه مرجعي.
في الهندسة والمسح ، غالبًا ما يتم استخدامه لمعرفة اتجاه كائن أو مكان من نقطة مرجعية ، مثل القطب الشمالي أو محطة المسح.
في معظم الأوقات ، تُقاس زاوية السمت من الشمال في اتجاه عقارب الساعة.
يتم استخدامه لتحديد الاتجاهات في أنواع مختلفة من الاستطلاعات ، مثل استطلاعات البوصلة ، ومسوحات الطائرة ، ومسوحات مراقبة الحدود.
زاوية السمت
زاوية السمت هي الزاوية بين الاتجاه المرجعي ، مثل الشمال الحقيقي ، والخط من المراقب إلى نقطة الاهتمام المسقطة على نفس المستوى.
عادة ما يتم قياسه بالدرجات (°) ويمكن استخدامه لوصف اتجاه كائن أو مكان فيما يتعلق بالاتجاه المرجعي الشمالي.
على سبيل المثال ، الكائن الموجود شمال مراقب مباشرة له زاوية سمت تبلغ 0 ، بينما الكائن الذي يقع مباشرة شرق المراقب له زاوية سمت تبلغ 90 درجة.
وبنفس الطريقة ، فإن الجسم الذي يواجه الجنوب له زاوية سمت تبلغ 180 درجة والجسم الذي يواجه الغرب له زاوية سمت تبلغ 270 درجة.
سر الخلط بين زملائك في الهندسة: زاوية السمت
لا يزال من الصعب فهمها؟ دعني أغير وجهة النظر قليلاً:
هل تريد أن تجعل أصدقاءك المهندسين يشعرون بعدم الارتياح والارتباك؟ ابدأ في استخدام كلمات وعبارات مثل "زاوية السمت" في المحادثات اليومية وشاهد وجوههم تلتف في الارتباك والحيرة.
يمكنك أن تخبرهم أن زاوية السمت هي قياس مهم يستخدم في المسح والتنقل ، ولكن أين المتعة في ذلك؟ بدلاً من ذلك ، قل أشياء غير واضحة ، مثل "أنا كل شيء عن زاوية حياة السمت هذه" أو "أنا كل شيء عن زاوية الحياة هذه". إتقان فن زاوية السمت هو المفتاح للمضي قدمًا.
من يستطيع أن يقول؟ ربما يعتقدون أنك وجدت طريقة للنجاح في الهندسة لم يجدوها بعد.
أو ربما يلفون أعينهم ويغادرون.
بغض النظر عن أي شيء ، ستكون على الأقل قد استمتعت بزاوية السمت.
حسنًا ، كانت هذه مجرد مزحة لتبدو وكأنها إعلان تلفزيوني.
لنعد الآن إلى ما قيل.
زاوية السمت
يمكن استخدام الدوال والقياسات المثلثية من مسح أو خريطة لمعرفة زاوية السمت.
عندما يقيس المساحون الزوايا ، فإنهم عادة ما يبلغون عن النتائج إما على شكل سمت أو محامل.
حساب زاوية السمت باستخدام الدوال المثلثية
يمكن استخدام الصيغة التالية لمعرفة زاوية السمت من الدوال المثلثية والقياسات من مسح أو خريطة:
أ = أركتان {(E2 - E1) / (N2 - N1)}
حيث E1 و N1 هما إحداثيات الشرق والشمال لنقطة البداية و E2 و N2 هما إحداثيات الاتجاه إلى الشرق والشمال لنقطة النهاية.
الزاوية التي تحصل عليها بوحدات الراديان ، لذا عليك ضربها في 180 / للحصول عليها بالدرجات.
هناك طريقة أخرى لمعرفة زاوية السمت وهي:
حيث يتم قياس الزاوية المتكونة بالدرجات.
قياس الزوايا الداخلية وأطوال خط الأساس
بعد قياس أطوال خط الأساس CAB و ABC و BCA عند النقاط A و B و C على التوالي ، يقيس المساحون الزوايا الداخلية عند النقاط A و B و C.
تُستخدم المعلومات التي تخرج من هذا لمعرفة زاوية سمت الخط.
هذا القياس مهم لبناء الأقمار الصناعية والتنقل والتواصل معها وتركيب الألواح الشمسية.
السمت والمحامل
السمت والمحمل زاويتان أفقيتان توضحان كيفية وضع الخط بالنسبة إلى خط الزوال.
سمت الخط هو الزاوية الأفقية المقاسة عكس اتجاه عقارب الساعة من اتجاه القاعدة إلى الخط المعطى.
عادةً ما يتم قياس السمت من الشمال إلى الجنوب ، ويتراوح مداها من 0 درجة إلى 360 درجة ، لذلك فهي لا تحتاج إلى أحرف لإظهار الربع الذي يوجد فيه.
المحامل هي زوايا حادة تقيس المسافة من خط الزوال المرجعي إلى الخط المحدد.
عندما يتم قياس الخط من الشمال أو الجنوب إلى الشرق أو الغرب ، تكون الزاوية أقل من 360 درجة.
تظهر الزاوية بوضع N أو S أولاً ، ثم قيمة الزاوية ، ثم E أو W.
تحويل السمت والمحامل
استخدم هذه الصيغ لتغيير السمت إلى اتجاه:
- الربع الأول (شمال شرق): تحمل = السمت
- الربع الثاني (SE): تحمل = 180 درجة - السمت
- الربع الثالث (SW): تحمل = السمت - 180 درجة
- الربع الرابع (شمال غرب): تحمل = 360 درجة - السمت
استخدم الصيغ التالية لتحويل المحامل إلى سمت:
- الربع الأول (شمال شرق): السمت = تحمل
- الربع الثاني (SE): السمت = 180 درجة - تحمل
- الربع الثالث (SW): السمت = تحمل + 180 درجة
- الربع الرابع (شمال غرب): السمت = 360 درجة - تحمل
محامل أمامية وخلفية
في المسح المستوي ، الاتجاه الأمامي هو الاتجاه الذي يشير إليه الخط في الاتجاه الذي يتحرك فيه المسح.
تعني المحامل الخلفية أن الخط يسير في الاتجاه المعاكس للحركة.
في المسح الجوي ، تؤدي إضافة أو إزالة 180 درجة إلى تحويل السمت الأمامي إلى سمت خلفي.
استخدامات وتطبيقات زاوية السمت
زاوية السمت هي قياس زاوية رئيسي في نظام إحداثيات كروي يُستخدم في العديد من المجالات المختلفة ، مثل الملاحة وعلم الفلك والهندسة ورسم الخرائط والتعدين والمدفعية ومعرفة وقت شروق الشمس وغروبها.
تحديد زاوية السمت الشمسي
لمعرفة زاوية السمت الشمسي لمكان ووقت معينين من اليوم ، تحتاج إلى معرفة اتجاه الضبط ، والذي يعتمد على نصف الكرة الأرضية الذي توجد فيه اللوحة الشمسية.
يجب تعيين الزاوية الرأسية ، أو الإمالة ، للوحة الشمسية بناءً على مكانها في العالم.
بشكل عام ، هذا يعني أن الألواح في نصف الكرة الشمالي يجب أن تواجه الجنوب وأن الألواح في نصف الكرة الجنوبي يجب أن تواجه الشمال.
اعتمادًا على كيفية استخدام الألواح الشمسية ، قد يكون من المفيد أيضًا أن تميل قليلاً بعيدًا عن الجنوب.
عندما يتم حساب زاوية السمت الشمسي بشكل صحيح ، يمكن أن تنتج الألواح الشمسية معظم الطاقة.
هذا مهم للمنشآت السكنية ، حيث يحتاج إنتاج الطاقة إلى مطابقة كمية الطاقة المستخدمة في أوقات مختلفة من اليوم.
هندسة اتصالات الأقمار الصناعية
يمكن استخدام خط الطول وخط العرض لمحطة أرضية وموقع مدار القمر الصناعي لمعرفة زوايا السمت والارتفاع للقمر الصناعي.
زاوية السمت هي الزاوية بين الشمال واتجاه القمر الصناعي على مستوى أفقي ، مقاسة من الشمال في اتجاه عقارب الساعة.
الزاوية بين القمر الصناعي والأفق المحلي هي زاوية الارتفاع.
تستخدم الدرجات لقياس الزاويتين.
من المهم معرفة زوايا السمت والارتفاع الدقيقة للموقع الحالي للقمر الصناعي من أجل تتبعه والتحدث إليه.
في مجالات هندسة الاتصالات الساتلية مثل GNSS-Reflectometry (GNSS-R) ، يتم تخصيص الحقول للأقمار الصناعية بزوايا سمت معينة.
على سبيل المثال ، تم وضع أقمار صناعية بزاوية سمت تتراوح بين 100 درجة و 270 درجة في الحقل الشرقي ، وتم وضع أقمار صناعية بزاوية سمت تتراوح بين 190 درجة و 260 درجة في الحقل الغربي.
قام الباحثون بعمل خوارزميات معقدة تتحكم في حركات الذراع الروبوتية حتى تتمكن من تحريك القمر الصناعي وتزويده بالوقود بدقة.
لمعرفة هذه الزوايا ، يمكنك استخدام برنامج تتبع القمر الصناعي أو آلة حاسبة عبر الإنترنت.
تأخذ هذه الأدوات في الاعتبار مكان وجود القمر الصناعي الآن ومكان المحطة الأرضية.
ثم يعطون الزوايا اللازمة لتتبع القمر الصناعي والتحدث إليه.
يمكن استخدام الزوايا للعثور على أفضل مكان لهوائي المحطة الأرضية ، بحيث يتم توجيهه إلى القمر الصناعي بشكل صحيح وتكون الإشارة قوية قدر الإمكان.
إن التعرف الدقيق على زوايا السمت والارتفاع مهم أيضًا لرصد الأقمار الصناعية وتطبيقات الاستشعار عن بعد مثل التنبؤ بالطقس ومراقبة الأرض.
مفاهيم متقدمة في زاوية السمت
السمت هو قياس زاوية في نظام إحداثيات كروي يستخدم لمعرفة مكان النقطة بالنسبة إلى خط الزوال المرجعي في المسح.
في المسح ، هناك طريقتان مختلفتان لقياس السمت: السمت المغناطيسي والسمت الحقيقي.
يستخدم المجال المغناطيسي للأرض لقياس السمت المغناطيسي ، بينما يستخدم محور الدوران لقياس السمت الحقيقي.
عند المسح باستخدام البوصلة ، يتم استخدام السمت الحقيقي في كثير من الأحيان أكثر من السمت المغناطيسي.
يتم استخدام السمت الحقيقي من قبل المساحين مع العبور أو المزواة.
السمت المغناطيسي ليس دقيقًا مثل السمت الحقيقي لأنه يمكن أن يتأثر بالشذوذ المغناطيسي المحلي الناتج عن الصخور الممغنطة في قشرة الأرض وغيرها من المجالات المغناطيسية الأرضية.
يستخدم المساحون مستويات الفقاعة للتعويض عن ذلك والتأكد من صحة قياساتهم.
الاختلاف هو الفرق بين الشمال المغناطيسي والشمال الحقيقي.
يمكن إصلاحه باستخدام خريطة أو مخطط ملاحة يوضح الفرق بين السمت المغناطيسي والسمت الحقيقي.
زاوية السمت في برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد ونظم المعلومات الجغرافية
زاوية السمت هي معلمة رئيسية في النمذجة ثلاثية الأبعاد وبرامج GIS مثل ArcGIS التي تُستخدم للتحكم في موضع وزاوية مصادر الضوء المستخدمة لتحليل وتصور التضاريس.
تستخدم زاوية السمت لتحديد اتجاه مصدر الضوء ويمكن تغييرها للتحكم في اتجاه وتظليل أسطح التضاريس.
هذا يجعل من السهل رؤية وتحليل ميزات التضاريس مثل التلال والوديان والمنحدرات.
على سبيل المثال ، تكتشف وظيفة hillshade في ArcGIS Pro ظل التل بناءً على اتجاه واحد للضوء.
يتم تعيين هذا الاتجاه من خلال خيارات السمت والارتفاع ، والتي تتحكم في مكان وكيف يضيء مصدر الضوء.
من خلال تغيير هذه المعلمات ، يمكنك جعل الطريقة التي تبدو بها ميزات التضاريس أكثر واقعية وإرضاءً للعين.
تُستخدم زاوية السمت أيضًا في النمذجة ثلاثية الأبعاد ، والقياس التصويري ، والاستشعار عن بُعد ، من بين أشياء أخرى.
في النمذجة ثلاثية الأبعاد ، تُستخدم زاوية السمت للتحكم في اتجاه الشمس عند عمل خرائط الظل أو خرائط زاوية الشمس.
يمكن استخدام هذه الخرائط لدراسة كيفية تأثير ضوء الشمس على المباني والنباتات والميزات الأخرى.
في القياس التصويري ، تُستخدم زاوية السمت لمعرفة كيف وأين تشير الكاميرا ، وهو أمر ضروري لعمل نماذج ثلاثية الأبعاد دقيقة للتضاريس.
بنفس الطريقة ، يتم استخدام زاوية السمت في الاستشعار عن بعد لمعرفة كيف وأين تتجه الأقمار الصناعية.
هذا مهم لتحليل صور الأقمار الصناعية وعمل نماذج دقيقة للتضاريس.
ما هو السمت الشمسي & amp؛ كيف تعمل
نصيحة: قم بتشغيل زر التسمية التوضيحية إذا كنت بحاجة إليه. اختر "ترجمة آلية" في زر الإعدادات ، إذا لم تكن معتادًا على اللغة الإنجليزية. قد تحتاج إلى النقر فوق لغة الفيديو أولاً قبل أن تصبح لغتك المفضلة متاحة للترجمة.
استخدم حالات
| مستعمل في: | وصف: |
|---|---|
| المسح | يستخدم المساحون زاوية السمت لمعرفة مكان وجود كائن أو مكان فيما يتعلق بنقطة مرجعية ، مثل القطب الشمالي أو محطة المسح. تتراوح زاوية السمت عادة بين 0 و 360 درجة ويتم قياسها من الشمال في اتجاه عقارب الساعة. يمكن للمساحين استخدام زاوية السمت لمعرفة أماكن وجود الأشياء أو الأماكن المختلفة فيما يتعلق ببعضها البعض وعمل خرائط أو نماذج دقيقة للمناظر الطبيعية. |
| ملاحة | يمكن للملاحين استخدام زاوية السمت لمعرفة أين تتجه السفينة أو الطائرة فيما يتعلق بالقطب الشمالي ورسم مسار للوصول إلى هناك. |
| اتصالات الأقمار الصناعية | الاتصال عبر الأقمار الصناعية مهم أيضًا عندما يتعلق الأمر بزاوية السمت. عادة ما تكون موجات الراديو هي الطريقة التي تتحدث بها الأقمار الصناعية إلى المحطات على الأرض. يتعين على المهندسين معرفة زوايا السمت والارتفاع للقمر الصناعي فيما يتعلق بالمحطة الأرضية للتأكد من أن الاتصال يعمل بشكل جيد. تُظهر زاوية الارتفاع الزاوية الرأسية بين مكان وجود القمر الصناعي والمحطة الأرضية. تُظهر زاوية السمت الزاوية الأفقية. من خلال الحصول على زوايا السمت والارتفاع بشكل صحيح ، يمكن للمهندسين التأكد من أن الاتصال يعمل بشكل جيد ومنع الإشارات من الاختلاط. |
| تركيب الألواح الشمسية | تعتبر زاوية السمت مهمة جدًا لمعرفة كيفية توجيه الألواح الشمسية وإمالتها. لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة ، تحتاج الألواح الشمسية إلى مواجهة الشمس. يمكن للمهندسين استخدام زاوية السمت لمعرفة مكان وجود الشمس بالنسبة للألواح الشمسية ثم تغيير الاتجاه وزاوية الإمالة لتتناسب. على سبيل المثال ، في نصف الكرة الشمالي ، عادة ما تكون أفضل زاوية اتجاه هي المواجهة للجنوب ، بينما تعتمد أفضل زاوية ميل على خط عرض موقع التثبيت (GIS). في GIS ، يظهر اتجاه الخط أو المتجه بالنسبة للقطب الشمالي بزاوية السمت الخاصة به. |
| 3D النمذجة | في النمذجة ثلاثية الأبعاد ، يمكن استخدام زاوية السمت لمعرفة اتجاه وقوة مصادر الضوء ، ومحاكاة موضع الشمس وظلها ، ودراسة التضاريس لبناء أو تخطيط البيئة. |
خاتمة
عندما نصل إلى نهاية حديثنا عن زاوية السمت ، من المهم أن نتذكر مدى أهمية هذا القياس في الهندسة والمسح.
لا تساعدنا زاوية السمت فقط في معرفة مكان وجود كائن أو مكان بالنسبة إلى نقطة مرجعية ، ولكنها تتيح لنا أيضًا التواصل بشكل أفضل مع الأقمار الصناعية واستخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية.
ولكن إلى جانب الاستخدامات العملية ، تعد زاوية السمت فكرة مهمة توضح كيف يريد الناس فهم العالم من حولهم والتنقل فيه.
يذكرنا أنه يمكن استخدام الرياضيات والعلوم لحل المشكلات في العالم الحقيقي وفتح فرص جديدة.
لذا ، في المرة القادمة التي تسمع فيها مصطلح "زاوية السمت" ، تذكر أنها ليست مجرد طريقة لقياس شيء ما ، ولكنها أيضًا علامة على مدى إبداع الأشخاص وتصميمهم على إيجاد طرق جديدة للقيام بالأشياء.
مشاركه فى…
