Ca inginer, te-ai întrebat vreodată cum să găsești cu precizie direcția unui obiect sau a unei locații dintr-un punct de referință? Sau, cum pot fi folosite calculele avansate ale azimutului și unghiurilor de elevație pentru a îmbunătăți comunicația și urmărirea prin satelit? Pentru a afla, trebuie să știi ce este un unghi azimut.
Unghiul azimutal este o unitate de măsură foarte importantă pentru topografie, navigație, construirea și comunicarea cu sateliții.
În această postare pe blog, voi explica ce este unghiul azimut, cum să-l dezvălui și cum este utilizat în inginerie.
Până la sfârșit, veți avea o mai bună înțelegere a acestei idei de bază pe care fiecare inginer trebuie să o cunoască.
Deci, hai să începem!
Introducere în unghiul azimutal în inginerie și topografie
Definiție formală:
Un unghi în triangulație sau în traversă prin care se realizează calculul azimutului.
Unghiul azimut este un unghi orizontal care merge de la 0° la 360° și este măsurat în sensul acelor de ceasornic dintr-o direcție de referință.
În inginerie și topografie, este adesea folosit pentru a afla direcția unui obiect sau loc dintr-un punct de referință, cum ar fi Polul Nord sau o stație de topografie.
De cele mai multe ori, unghiul de azimut este măsurat de la nord în sensul acelor de ceasornic.
Este folosit pentru a specifica direcții în diferite tipuri de sondaje, cum ar fi sondajele cu busolă, sondajele cu avion și sondajele de control al frontierei.
Înțelegerea unghiului azimutal
Unghiul de azimut este unghiul dintre o direcție de referință, cum ar fi nordul adevărat, și o linie de la observator la un punct de interes proiectat pe același plan.
De obicei, este măsurată în grade (°) și poate fi folosită pentru a descrie direcția unui obiect sau loc în raport cu direcția de referință nord.
De exemplu, un obiect care se află direct la nord de un observator are un unghi de azimut de 0, în timp ce un obiect care este direct la est de observator are un unghi de azimut de 90°.
În același mod, un obiect care este orientat spre sud are un unghi de azimut de 180°, iar un obiect care este orientat spre vest are un unghi de azimut de 270°.
Secretul pentru a-ți deruta colegii de inginerie: unghiul azimutal
Inca greu de inteles? Hai sa schimb putin punctul de vedere:
Vrei să-i faci pe prietenii tăi ingineri să se simtă inconfortabil și confuzi? Începeți să utilizați cuvinte și expresii precum „unghiul azimutal” în conversațiile de zi cu zi și priviți-i chipurile răsucindu-se în confuzie și nedumerire.
Le-ați putea spune că unghiul de azimut este o măsurătoare importantă folosită în topografie și navigație, dar unde este distracția în asta? În schimb, spuneți lucruri care nu sunt clare, cum ar fi „Sunt totul despre acel unghi de viață azimut” sau „Sunt totul despre acel unghi de viață”. Stăpânirea artei unghiului azimutal este cheia pentru a merge înainte.
Cine poate spune? Poate vor crede că ai găsit o modalitate de a avea succes în inginerie pe care nu au găsit-o încă.
Sau s-ar putea să-și dea ochii peste cap și să plece.
Indiferent de ce, te vei distra cel puțin cu unghiul azimutal.
Bine, a fost doar o glumă făcută să arate ca o reclamă TV.
Acum, să revenim la ceea ce s-a spus.
Calcularea unghiului azimutal
Funcțiile trigonometrice și măsurătorile dintr-un sondaj sau hartă pot fi folosite pentru a determina unghiul azimutal.
Atunci când topografii măsoară unghiurile, de obicei raportează rezultatele fie ca azimuturi, fie ca lagăre.
Calcularea unghiului azimutal folosind funcții trigonometrice
Următoarea formulă poate fi utilizată pentru a determina unghiul azimut din funcții trigonometrice și măsurători dintr-un sondaj sau hartă:
A = arctan{(E2 - E1) / (N2 - N1)}
Unde E1 și N1 sunt coordonatele de est și nord ale punctului de plecare, iar E2 și N2 sunt coordonatele de est și nord ale punctului de sfârșit.
Unghiul pe care îl obțineți este în radiani, așa că trebuie să îl înmulțiți cu 180/ pentru a-l obține în grade.
Există o altă modalitate de a afla unghiul azimut, care este:
unde unghiul care se formează se măsoară în grade.
Măsurarea unghiurilor interioare și a lungimilor liniei de bază
După măsurarea lungimii liniei de bază CAB, ABC și BCA în punctele A, B și, respectiv, C, geodezii măsoară unghiurile interioare în punctele A, B și C.
Informațiile care iese din aceasta sunt folosite pentru a afla unghiul de azimut al unei linii.
Această măsurătoare este importantă pentru construirea, navigarea, comunicarea cu sateliții și instalarea panourilor solare.
Azimuturi și rulmenți
Azimutul și direcția sunt unghiuri orizontale care arată modul în care o linie este poziționată în raport cu un meridian.
Azimutul unei linii este unghiul orizontal măsurat în sens invers acelor de ceasornic de la o direcție de bază la linia dată.
Azimuturile sunt de obicei măsurate de la nord la sud, iar intervalul lor este de la 0° la 360°, așa că nu au nevoie de litere pentru a arăta în ce cadran se află.
Lagărele sunt unghiuri ascuțite care măsoară distanța de la meridianul de referință la linia dată.
Când linia este măsurată de la nord sau sud la est sau vest, unghiul este mai mic de 360 de grade.
Unghiul este afișat punând mai întâi N sau S, apoi valoarea unghiului și apoi E sau W.
Conversia azimuților și a rulmenților
Utilizați aceste formule pentru a schimba un azimut într-un lagăr:
- Cadranul I (NE): Rugment = Azimut
- Cadranul II (SE): Rezistență = 180° - Azimut
- Cadranul III (SW): Război = Azimut - 180°
- Cadranul IV (NV): Război = 360° - Azimut
Utilizați următoarele formule pentru a transforma rulmenții în azimuturi:
- Cadranul I (NE): Azimut = Lagăr
- Cadranul II (SE): Azimut = 180° - Orientare
- Cadranul III (SW): Azimut = Rezistență + 180°
- Cadranul IV (NV): Azimut = 360° - Orientare
Rulmenți înainte și înapoi
În topografia plană, o direcție înainte este direcția pe care o indică o linie în direcția în care se deplasează sondajul.
Lagărele din spate înseamnă că linia merge în direcția opusă mișcării.
În topografia aeriană, adăugarea sau îndepărtarea a 180 de grade transformă un azimut înainte într-un azimut înapoi.
Utilizările și aplicațiile unghiului azimutal
Unghiul azimutal este o măsură cheie a unghiului într-un sistem de coordonate sferice care este utilizat în multe domenii diferite, cum ar fi navigație, astronomie, inginerie, cartografiere, minerit, artilerie și stabilirea când răsare și apune luna și soarele.
Determinarea unghiului de azimut solar
Pentru a afla unghiul de azimut solar pentru un anumit loc și oră din zi, trebuie să vă dați seama de direcția de reglare, care depinde de emisfera în care se află panoul solar.
Unghiul vertical sau înclinarea panoului solar trebuie setat în funcție de locul în care se află în lume.
În general, aceasta înseamnă că panourile din emisfera nordică ar trebui să fie orientate spre sud, iar panourile din emisfera sudică să fie orientate spre nord.
În funcție de modul în care sunt utilizate panourile solare, poate fi util să aveți o ușoară înclinare spre sud.
Când unghiul de azimut solar este calculat corect, panourile solare pot produce cea mai mare energie.
Acest lucru este important pentru instalațiile rezidențiale, unde producția de energie trebuie să se potrivească cu cantitatea de energie utilizată în diferite momente ale zilei.
Ingineria comunicațiilor prin satelit
Longitudinea și latitudinea unei stații terestre și poziția orbitei satelitului pot fi utilizate pentru a determina azimutul și unghiurile de elevație ale satelitului.
Unghiul de azimut este unghiul dintre nord și direcția către satelit pe un plan orizontal, măsurat de la nord în sensul acelor de ceasornic.
Unghiul dintre satelit și orizontul local este unghiul de elevație.
Gradele sunt folosite pentru a măsura ambele unghiuri.
Este important să cunoașteți exact azimutul și unghiurile de elevație ale poziției curente a unui satelit pentru a-l urmări și a vorbi cu el.
În domeniile de inginerie a comunicațiilor prin satelit, cum ar fi GNSS-Reflectometrie (GNSS-R), câmpurile sunt atribuite sateliților cu anumite unghiuri de azimut.
De exemplu, sateliții cu un unghi de azimut între 100° și 270° au fost puși în câmpul Est, iar sateliții cu un unghi de azimut între 190° și 260° au fost puși în câmpul Vest.
Cercetătorii au creat algoritmi complicati care controlează mișcările unui braț robot, astfel încât acesta să se poată mișca și alimenta cu precizie un satelit.
Pentru a afla aceste unghiuri, puteți utiliza un software de urmărire prin satelit sau un calculator online.
Aceste instrumente iau în considerare unde se află satelitul în acest moment și unde se află stația de la sol.
Apoi oferă unghiurile necesare pentru a urmări satelitul și a vorbi cu el.
Unghiurile pot fi folosite pentru a găsi cel mai bun loc pentru antena stației de la sol, astfel încât aceasta să fie îndreptată corect spre satelit și semnalul să fie cât mai puternic posibil.
Determinarea cu precizie a azimutului și a unghiurilor de elevație este, de asemenea, importantă pentru observarea prin satelit și aplicațiile de teledetecție, cum ar fi prognoza meteo și observarea Pământului.
Concepte avansate în unghiul azimutal
Azimutul este o măsurare a unghiului într-un sistem de coordonate sferice care este utilizată pentru a afla unde este un punct în raport cu un meridian de referință în topografie.
În topografie, există două moduri diferite de a măsura azimutul: azimutul magnetic și azimutul adevărat.
Câmpul magnetic al Pământului este folosit pentru a măsura azimutul magnetic, în timp ce axa de rotație este folosită pentru a măsura azimutul adevărat.
La topografia cu o busolă, azimutul adevărat este folosit mai des decât azimutul magnetic.
Azimutul adevărat este folosit de topografii cu tranzite sau teodoliți.
Azimutul magnetic nu este la fel de precis ca azimutul adevărat, deoarece poate fi afectat de anomalii magnetice locale cauzate de rocile magnetizate din scoarța terestră și alte câmpuri geomagnetice.
Supraveștii folosesc niveluri cu bule pentru a compensa acest lucru și pentru a se asigura că măsurătorile lor sunt corecte.
Variația este diferența dintre nordul magnetic și nordul adevărat.
Poate fi remediat folosind o hartă sau o hartă de navigație care arată diferența dintre azimut magnetic și azimut adevărat.
Unghiul azimutal în modelarea 3D și software-ul GIS
Unghiul de azimut este un parametru cheie în modelarea 3D și software-ul GIS precum ArcGIS, care este utilizat pentru a controla poziția și unghiul surselor de lumină care sunt utilizate pentru a analiza și vizualiza terenul.
Unghiul de azimut este folosit pentru a specifica direcția sursei de lumină și poate fi modificat pentru a controla orientarea și umbrirea suprafețelor terenului.
Acest lucru face mai ușor să vedeți și să analizați caracteristicile terenului, cum ar fi crestele, văile și versanții.
De exemplu, funcția hillshade din ArcGIS Pro calculează umbra unui deal pe baza unei singure direcții de lumină.
Această direcție este stabilită de opțiunile de azimut și altitudine, care controlează unde și cum strălucește sursa de lumină.
Schimbând acești parametri, puteți face ca caracteristicile terenului să pară mai realiste și mai plăcute pentru ochi.
Unghiul azimutal este, de asemenea, folosit în modelarea 3D, fotogrammetrie și teledetecție, printre altele.
În modelarea 3D, unghiul azimutal este folosit pentru a controla direcția soarelui atunci când se realizează hărți cu umbre sau hărți cu unghiul soarelui.
Aceste hărți pot fi folosite pentru a studia modul în care lumina soarelui afectează clădirile, plantele și alte caracteristici.
În fotogrammetrie, unghiul de azimut este folosit pentru a afla cum și unde îndreaptă camera, ceea ce este necesar pentru a realiza modele 3D precise ale terenului.
În același mod, unghiul de azimut este folosit în teledetecție pentru a afla cum și unde sunt îndreptate sateliții.
Acest lucru este important pentru analiza imaginilor din satelit și realizarea unor modele precise ale terenului.
Ce este azimutul solar & Cum functioneaza
Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba engleză. Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.
Cazuri de utilizare
| Folosit in: | Descriere: |
|---|---|
| Topografie | Supraveghetorii folosesc unghiul azimutal pentru a afla unde se află un obiect sau un loc în raport cu un punct de referință, cum ar fi Polul Nord sau o stație de topografie. Unghiul de azimut este de obicei între 0 și 360 de grade și este măsurat de la nord în sensul acelor de ceasornic. Supraveștii pot folosi unghiul azimut pentru a afla unde sunt diferite obiecte sau locuri în relație între ele și pentru a realiza hărți sau modele precise ale peisajului. |
| Navigare | Navigatorii pot folosi unghiul de azimut pentru a afla unde se îndreaptă o navă sau un avion în raport cu Polul Nord și să tragă un curs pentru a ajunge acolo. |
| Comunicare prin satelit | Comunicarea prin satelit este, de asemenea, importantă când vine vorba de unghiul azimut. Undele radio sunt de obicei modul în care sateliții vorbesc cu stațiile de pe Pământ. Inginerii trebuie să descopere azimutul și unghiurile de elevație ale satelitului în raport cu stația de la sol pentru a se asigura că comunicația funcționează bine. Unghiul de elevație arată unghiul vertical dintre locul unde se află satelitul și locul unde se află stația de la sol. Unghiul de azimut arată unghiul orizontal. Prin obținerea corectă a unghiurilor de azimut și de elevație, inginerii se pot asigura că comunicația funcționează bine și împiedică amestecarea semnalelor. |
| Instalarea panourilor solare | Unghiul de azimut este foarte important pentru a afla cum ar trebui să fie orientate și înclinate panourile solare. Pentru a obține cea mai mare energie, panourile solare trebuie să fie orientate spre soare. Inginerii pot folosi unghiul de azimut pentru a afla unde se află soarele în raport cu panourile solare și apoi pot modifica orientarea și unghiul de înclinare pentru a se potrivi. De exemplu, în emisfera nordică, cel mai bun unghi de orientare este de obicei orientat spre sud, în timp ce cel mai bun unghi de înclinare depinde de latitudinea locului de instalare (GIS). În GIS, direcția unei linii sau a unui vector în raport cu Polul Nord este arătată prin unghiul său de azimut. |
| Modelare 3D | În modelarea 3D, unghiul azimut poate fi folosit pentru a afla direcția și puterea surselor de lumină, pentru a simula poziția și umbra soarelui și pentru a studia terenul pentru construirea sau planificarea mediului. |
Concluzie
Când ajungem la sfârșitul discuției noastre despre unghiul de azimut, este important să ne amintim cât de importantă este această măsurătoare în inginerie și topografie.
Unghiul azimut nu numai că ne ajută să ne dăm seama unde este un obiect sau un loc în raport cu un punct de referință, dar ne permite și să comunicăm mai bine cu sateliții și să folosim surse de energie regenerabilă, cum ar fi energia solară.
Dar dincolo de utilizările sale practice, unghiul azimutal este o idee importantă care arată modul în care oamenii doresc să înțeleagă și să navigheze în lumea din jurul lor.
Ne reamintește că matematica și știința pot fi folosite pentru a rezolva probleme din lumea reală și pentru a deschide noi oportunități.
Așadar, data viitoare când auziți termenul „unghi azimutal”, amintiți-vă că nu este doar o modalitate de a măsura ceva, ci și un semn al cât de creativi și hotărâți sunt oamenii în a găsi noi moduri de a face lucrurile.
Distribuie pe…
