Kas olete insenerina mõelnud, kuidas täpselt leida objekti või asukoha suunda võrdluspunktist? Või kuidas saab asimuudi ja kõrguse nurkade täpsemaid arvutusi kasutada satelliitside ja jälgimise parandamiseks? Selle väljaselgitamiseks peate teadma, mis on asimuutnurk.
Asimuutnurk on väga oluline mõõtühik mõõdistamise, navigeerimise, ehitamise ja satelliitidega suhtlemisel.
Selles blogipostituses selgitan, mis on asimuutnurk, kuidas seda välja mõelda ja kuidas seda inseneritöös kasutatakse.
Lõpuks mõistate paremini seda põhiideed, mida iga insener peab teadma.
Niisiis, alustame!
Sissejuhatus asimuudinurgasse inseneriteaduses ja maamõõtmises
Ametlik määratlus:
Nurk kolmnurgas või traaversis, mille kaudu toimub asimuuti arvutamine.
Asimuudinurk on horisontaalne nurk, mis ulatub 0° kuni 360° ja mida mõõdetakse võrdlussuunast päripäeva.
Inseneritöös ja mõõdistuses kasutatakse seda sageli objekti või koha suuna väljaselgitamiseks võrdluspunktist, näiteks põhjapoolusest või mõõdistusjaamast.
Enamasti mõõdetakse asimuutnurka põhjast päripäeva.
Seda kasutatakse suundade määramiseks erinevat tüüpi uuringutes, nagu kompassiuuringud, tasapinna uuringud ja piirikontrolli uuringud.
Asimuudinurga mõistmine
Asimuutnurk on nurk võrdlussuuna, nagu päris põhja, ja vaatlejast samale tasapinnale projitseeritud huvipunktini viiva joone vahel.
Tavaliselt mõõdetakse seda kraadides (°) ja seda saab kasutada objekti või koha suuna kirjeldamiseks põhja võrdlussuuna suhtes.
Näiteks objektil, mis asub vaatlejast otse põhja pool, on asimuutnurk 0, samas kui objektil, mis asub vaatlejast otse ida pool, on asimuutnurk 90°.
Samamoodi on objektil, mis on suunatud lõuna poole, asimuutnurk 180° ja objektil, mis on suunatud lääne poole, on asimuutnurk 270°.
Insenerikolleegide segadusse ajamise saladus: asimuutinurk
Ikka raske mõista? Lubage mul veidi vaatenurka muuta:
Kas soovite, et teie inseneri sõbrad tunneksid end ebamugavalt ja segaduses? Alustage igapäevastes vestlustes selliste sõnade ja fraaside kasutamist nagu "asimuutnurk" ja vaadake, kuidas nende näod segaduses ja hämmelduses väänavad.
Võiksite neile öelda, et asimuutnurk on oluline mõõdik, mida kasutatakse mõõdistamises ja navigeerimises, kuid kus on selles lõbus? Selle asemel öelge asju, mis pole selged, näiteks "Ma olen kõik sellest asimuudinurga elust" või "Ma olen kõik sellest nurga elust". Asimuudinurga kunsti valdamine on edasipääsu võti.
Kes oskab öelda? Võib-olla arvavad nad, et olete leidnud viisi, kuidas inseneritöös edukas olla, mida nad pole veel leidnud.
Või võivad nad lihtsalt silmi pööritada ja lahkuda.
Ükskõik mis, teil on vähemalt asimuutnurgaga lõbus olnud.
Olgu, see oli lihtsalt telereklaami moodi nali.
Nüüd pöördume tagasi öeldu juurde.
Asimuudinurga arvutamine
Asimuudinurga väljaselgitamiseks saab kasutada trigonomeetrilisi funktsioone ja mõõdistusi, mis on saadud uuringust või kaardil.
Kui geodeedid mõõdavad nurki, teatavad nad tulemused tavaliselt kas asimuutide või laagritena.
Asimuutnurga arvutamine trigonomeetriliste funktsioonide abil
Järgmist valemit saab kasutada asimuutnurga leidmiseks trigonomeetriliste funktsioonide ja mõõtmiste põhjal uuringu või kaardi järgi:
A = arctaan{(E2 - E1) / (N2 - N1)}
Kus E1 ja N1 on alguspunkti ida- ja põhjakoordinaadid ning E2 ja N2 on lõpp-punkti ida- ja põhjakoordinaadid.
Saadud nurk on radiaanides, seega peate selle kraadides saamiseks korrutama 180/-ga.
Asimuudinurga väljaselgitamiseks on veel üks viis, mis on:
kus tekkivat nurka mõõdetakse kraadides.
Sisenurkade ja baasjoone pikkuste mõõtmine
Pärast baasjoone pikkuste CAB, ABC ja BCA mõõtmist punktides A, B ja C mõõdavad geodeedid punktides A, B ja C sisenurki.
Sellest saadavat teavet kasutatakse joone asimuutnurga arvutamiseks.
See mõõtmine on oluline ehitamiseks, navigeerimiseks, satelliitidega suhtlemiseks ja päikesepaneelide paigaldamiseks.
Asimuudid ja laagrid
Asimuut ja suund on horisontaalsed nurgad, mis näitavad, kuidas joon asetseb meridiaani suhtes.
Joone asimuut on horisontaalne nurk, mida mõõdetakse põhisuunast antud jooneni vastupäeva.
Asimuute mõõdetakse tavaliselt põhjast lõunasse ja nende ulatus on 0° kuni 360°, nii et nad ei vaja tähti, et näidata, millises kvadrandis nad asuvad.
Laagrid on teravad nurgad, mis mõõdavad kaugust võrdlusmeridiaanist antud jooneni.
Kui joont mõõdetakse põhjast või lõunast itta või läände, on nurk alla 360 kraadi.
Nurka näidatakse nii, et kõigepealt pannakse N või S, seejärel nurga väärtus ja seejärel E või W.
Asimuutide ja laagrite teisendamine
Kasutage neid valemeid, et muuta asimuut laagriks:
- I kvadrant (NE): laager = asimuut
- II kvadrant (SE): laager = 180° – asimuut
- III kvadrant (SW): laager = asimuut - 180°
- IV kvadrant (NW): laager = 360° – asimuut
Laagrite muutmiseks asimuutideks kasutage järgmisi valemeid:
- I kvadrant (NE): asimuut = laager
- II kvadrant (SE): asimuut = 180° – laager
- III kvadrant (SW): asimuut = laager + 180°
- IV kvadrant (NW): asimuut = 360° – laager
Esi- ja tagalaagrid
Tasapinnalises mõõdistuses on ettepoole suunatud laager suund, mida joon näitab mõõdistatava liikumise suunas.
Tagumised laagrid tähendavad, et joon läheb liikumisele vastupidises suunas.
Õhumõõtmises muudab 180 kraadi lisamine või mahavõtmine edasi-asimuti tagumise asimuuti.
Asimuutnurga kasutusalad ja rakendused
Asimuudinurk on sfäärilise koordinaatsüsteemi põhiline nurga mõõtmine, mida kasutatakse paljudes erinevates valdkondades, nagu navigatsioon, astronoomia, inseneriteadus, kaardistamine, kaevandamine, suurtükivägi ning kuu ja päikese tõusu ja loojumise aeg.
Päikese asimuudi nurga määramine
Päikese asimuudi nurga väljaselgitamiseks teatud kohas ja kellaajal tuleb välja selgitada reguleerimise suund, mis sõltub sellest, millises poolkeras päikesepaneel asub.
Päikesepaneeli vertikaalne nurk ehk kalle tuleks määrata selle asukoha järgi.
Üldiselt tähendab see, et põhjapoolkera paneelid peaksid olema suunatud lõuna poole ja lõunapoolkera paneelid põhja poole.
Sõltuvalt päikesepaneelide kasutamisest võib abi olla ka sellest, kui kallutatakse veidi lõunast eemale.
Kui päikese asimuutnurk on õigesti arvutatud, suudavad päikesepaneelid toota kõige rohkem energiat.
See on oluline elamurajatiste puhul, kus energiatootmine peab vastama erinevatel kellaaegadel kasutatavale energiale.
Satelliitsidetehnika
Maajaama pikkus- ja laiuskraadi ning satelliidi orbiidi asukohta saab kasutada satelliidi asimuut- ja kõrgusnurkade väljaselgitamiseks.
Asimuutnurk on nurk põhja ja satelliidi suuna vahel horisontaaltasapinnal, mõõdetuna põhjast päripäeva.
Satelliidi ja kohaliku horisondi vaheline nurk on kõrgusnurk.
Mõlema nurga mõõtmiseks kasutatakse kraadi.
Oluline on teada satelliidi hetkeasukoha täpset asimuuti ja kõrgusnurki, et seda jälgida ja sellega rääkida.
Satelliitsidetehnoloogia valdkondades, nagu GNSS-reflectometry (GNSS-R), määratakse väljad teatud asimuutnurkadega satelliitidele.
Näiteks idaväljale pandi satelliidid asimuutnurgaga 100° kuni 270° ja lääneväljale satelliidid asimuutnurgaga 190° kuni 260°.
Teadlased on koostanud keerukaid algoritme, mis juhivad robotkäe liigutusi, et see saaks satelliiti täpselt liigutada ja tankida.
Nende nurkade väljaselgitamiseks võite kasutada satelliitseiretarkvara või veebikalkulaatorit.
Need tööriistad võtavad arvesse, kus satelliit parasjagu asub ja kus asub maapealne jaam.
Seejärel annavad nad satelliidi jälgimiseks vajalikud nurgad ja räägivad sellega.
Nurkade abil saab leida maajaama antennile parima koha, et see oleks õigesti satelliidi poole suunatud ja signaal oleks võimalikult tugev.
Asimuudi ja kõrguse nurkade täpne väljaselgitamine on oluline ka satelliitseire ja kaugseire rakenduste jaoks, nagu ilmaennustus ja Maa vaatlemine.
Asimuudinurga täpsemad kontseptsioonid
Asimuut on nurga mõõtmine sfäärilises koordinaatsüsteemis, mida kasutatakse mõõdistamisel, et välja selgitada, kus punkt asub võrdlusmeridiaani suhtes.
Mõõtmisel on asimuuti mõõtmiseks kaks erinevat viisi: magnetiline asimuut ja tõeline asimuut.
Maa magnetvälja kasutatakse magnetilise asimuudi mõõtmiseks, pöörlemistelje abil aga tegelikku asimuuti.
Kompassiga mõõdistamisel kasutatakse tõelist asimuuti sagedamini kui magnetasimuti.
Tõelist asimuuti kasutavad transiitidega või teodoliitidega geodeedid.
Magnetasimut ei ole nii täpne kui tõeline asimuut, kuna seda võivad mõjutada kohalikud magnetilised anomaaliad, mis on põhjustatud maakoore magnetiseeritud kivimitest ja muudest geomagnetväljadest.
Geodeedid kasutavad selle tasandamiseks ja nende mõõtmiste õigsuses veendumiseks mullitasemeid.
Variatsioon on erinevus magnetilise põhja ja tõelise põhja vahel.
Seda saab parandada kaardi või navigatsioonikaardi abil, mis näitab erinevust magnetilise asimuudi ja tõelise asimuudi vahel.
Asimuutnurk 3D-modelleerimises ja GIS-tarkvaras
Asimuutnurk on 3D-modelleerimise ja GIS-i tarkvara (nt ArcGIS) põhiparameeter, mida kasutatakse maastiku analüüsimiseks ja visualiseerimiseks kasutatavate valgusallikate asukoha ja nurga juhtimiseks.
Asimuudinurka kasutatakse valgusallika suuna määramiseks ja seda saab muuta maastiku pindade orientatsiooni ja varjutuse juhtimiseks.
See muudab maastiku tunnuste, nagu seljandikud, orud ja nõlvad, nägemise ja analüüsimise lihtsamaks.
Näiteks ArcGIS Pro mäevarju funktsioon arvutab ühe valguse suuna põhjal välja mäe varju.
Selle suuna määravad asimuuti ja kõrguse valikud, mis juhivad seda, kuhu ja kuidas valgusallikas paistab.
Neid parameetreid muutes saate muuta maastikuomaduste realistlikumaks ja silmale meeldivamaks.
Asimuudinurka kasutatakse muu hulgas ka 3D-modelleerimisel, fotogrammeetrias ja kaugseires.
3D-modelleerimisel kasutatakse asimuutnurka päikese suuna juhtimiseks varjukaartide või päikesenurkade kaartide tegemisel.
Neid kaarte saab kasutada selleks, et uurida, kuidas päikesevalgus mõjutab hooneid, taimi ja muid funktsioone.
Fotogrammeetrias kasutatakse asimuutnurka, et selgitada välja, kuidas ja kuhu kaamera suunab, mida on vaja täpsete 3D-mudelite tegemiseks maastikust.
Samamoodi kasutatakse asimuutnurka kaugseires, et selgitada välja, kuidas ja kuhu satelliidid suunavad.
See on oluline satelliidipiltide analüüsimiseks ja täpsete maastikumudelite koostamiseks.
Mis on päikese asimuut & Kuidas see töötab
Nõuanne. Lülitage subtiitrite nupp sisse, kui seda vajate. Kui te ei tunne inglise keelt, valige seadete nupust "automaattõlge". Võimalik, et peate esmalt klõpsama video keelel, enne kui teie lemmikkeel muutub tõlkimiseks kättesaadavaks.
Kasutusjuhtumid
| Kasutatakse: | Kirjeldus: |
|---|---|
| Maamõõtmine | Geodeetid kasutavad asimuutnurka, et välja selgitada, kus objekt või koht on võrdluspunkti, näiteks põhjapooluse või mõõdistusjaama suhtes. Asimuudi nurk on tavaliselt vahemikus 0 kuni 360 kraadi ja seda mõõdetakse põhjast päripäeva. Maamõõtjad saavad kasutada asimuutnurka, et välja selgitada, kus erinevad objektid või kohad üksteise suhtes asuvad, ja koostada maastikust täpseid kaarte või mudeleid. |
| Navigeerimine | Navigaatorid saavad asimuudinurga abil välja selgitada, kuhu laev või lennuk põhjapooluse suhtes liigub, ja kavandada sinna jõudmise kursi. |
| Satelliitside | Satelliitside on oluline ka asimuutnurga osas. Raadiolained on tavaliselt see, kuidas satelliidid räägivad Maa jaamadega. Insenerid peavad välja selgitama satelliidi asimuut- ja kõrgusnurgad maajaama suhtes, et side toimiks hästi. Kõrgusnurk näitab vertikaalset nurka satelliidi ja maapealse jaama vahel. Asimuutnurk näitab horisontaalset nurka. Kui asimuudi ja kõrguse nurgad on õiged, saavad insenerid tagada, et side toimib hästi ja et signaalid ei läheks segamini. |
| Päikesepaneelide paigaldamine | Asimuutnurk on väga oluline selleks, et välja selgitada, kuidas päikesepaneelid peaksid olema orienteeritud ja kallutatud. Kõige suurema energia saamiseks peavad päikesepaneelid olema päikese poole suunatud. Insenerid saavad kasutada asimuutnurka, et välja selgitada, kus päike on päikesepaneelide suhtes, ning seejärel muuta orientatsiooni ja kaldenurka vastavalt. Näiteks põhjapoolkeral on parim orientatsiooninurk tavaliselt lõunapoolne, samas kui parim kaldenurk sõltub paigalduskoha laiuskraadist (GIS). GIS-is näitab sirge või vektori suunda põhjapooluse suhtes selle asimuutnurk. |
| 3D modelleerimine | 3D-modelleerimisel saab asimuutnurga abil välja selgitada valgusallikate suuna ja tugevuse, simuleerida päikese asendit ja varju ning uurida maastikku keskkonna ehitamiseks või planeerimiseks. |
Järeldus
Kui jõuame asimuudinurga jutu lõppu, on oluline meeles pidada, kui oluline on see mõõtmine inseneri- ja mõõdistustöös.
Asimuudinurk mitte ainult ei aita meil välja selgitada, kus objekt või koht on võrdluspunkti suhtes, vaid see võimaldab meil ka paremini suhelda satelliitidega ja kasutada taastuvaid energiaallikaid, näiteks päikeseenergiat.
Kuid lisaks praktilistele kasutusvõimalustele on asimuutnurk oluline idee, mis näitab, kuidas inimesed tahavad mõista ja liikuda ümbritsevas maailmas.
See tuletab meile meelde, et matemaatikat ja loodusteadusi saab kasutada reaalse maailma probleemide lahendamiseks ja uute võimaluste avamiseks.
Niisiis, järgmine kord, kui kuulete terminit "asimuutnurk", pidage meeles, et see pole mitte ainult viis millegi mõõtmiseks, vaid ka märk sellest, kui loovad ja sihikindlad on inimesed asjade tegemiseks uusi viise leidma.
Jaga…
