Teodolit Nedir, Özellikleri Nelerdir? (Tarihçesi)

Teodolit, yer ölçüm aletlerinden biridir. Son derece hassas ve net ölçümler yapabilir. Madencilikten yol yapımına kadar birçok sektörde kullanılan alettir.

Teodolit, yeryüzü koordinatları ve yatay-düşey mesafeleri ölçmeye yarayan hassas bir ölçüm aletidir. Hassas ayarların ardından koordinatları, yatay-düşey mesafeleri ve açıları ölçebilir. Ayrıca mevcut konumun deniz seviyesinden yüksekliğini veya kot farkını hesaplayabilir. Topografya ve coğrafi konum çalışmalarının vazgeçilmez aletidir. Genel olarak “iki nokta arasındaki açıyı ölçmeye yarayan alet” olarak bilinir. Başka bir ifadeyle, doğrultular arasındaki açıları ölçmeyi sağlayan bir çeşit topografya aletidir. Teodolitlerle elde edilen ölçüm değerleriyle uzaklık hesabı da yapılabilir. Elektronik teodolitler, ölçtüğü açıları doğrudan ekranda anlık olarak gösterebilir. Eski tasarım teodolitlerde açı ölçüm sonuçlarını okumak için bazı optik parçalara ihtiyaç duyulur. Teodolitler; iki nokta arasında açı ölçümleri dışında doğrultu üzerinde nokta uygulaması, doğrudan dik çıkma ve hat uygulaması gibi amaçlarla da kullanılabilmektedir. Basit bir anlatımla kullanımı şöyledir; mesafe bulmak için üzerinde çok ince ölçekli çizgiler bulunan bir direk, ölçülecek noktaya konulur. Teodolitteki dürbün yardımı ile direk üzerindeki alt ve üst çizgiler arasındaki uzunluk okunur. Daha sonra özel bir formülle mesafe hesaplanır. Daha farklı detaylar için makalemizi inceleyebilirsiniz.

Tarihçesi

Teodolitlerin geçmişi 16. yüzyıla kadar uzanıyor. “Diyopter” terimi, bazı eski metinlerde teodolit ile eş anlamlı olarak kullanılmıştır. “Dioptra” adı da verilen diyopter, eski bir astronomik alettir. Teodolite benzetilen bu tür aletler, geometrik kareler, kısmi daireler, yarım daireler, dikey veya yatay açı ölçümleri için kullanılmıştır. Alman bilim yazarı Gregorius Reisch, 1512 yılında Strasburg'da yayınladığı “Margarita Philosophica” adlı kitabının ekinde böyle bir aletten bahsetmiştir. Aynı yıl Alman topograf ve haritacılık uzmanı Martin Waldseemüller tarafından bu tür bir cihaz geliştirilmiştir. Her iki açıyı aynı anda ölçebilen cihaza Waldseemüller tarafından “polimetrum” adı verilmiştir.

Günümüz teodolit aletinin ilk örneği 1551 yılında İngiliz matematikçi ve araştırmacı bilim adamı Leonard Digges tarafından icat edilmiştir. “Teodolit” kelimesi de ilk kez Digges'in 1570 yılından yayınlanan “Pantometria” adlı kitabında kullanılmıştır. Kitapta, uzak nesneleri ve insanları görüntülemek için cihazdaki “orantılı cam”ın nasıl kullanıldığı anlatılmıştır. Digges, haritacılık ve askeri mühendislik alanlarında yaptığı araştırmalarla ünlenen bir isimdir.

(Jesse Ramsden'in tasarladığı büyüklüğü ile ünlü teodolit...)

Teodolitlerle ilgili bazı önemli tarihler şunlardır;

• İngiliz matematikçi, astronomik ve bilimsel alet mucidi Jesse Ramsden, 1787 yılında büyüklüğü ile ünlü bir teodolit icat etti. Bu teodolitler, İngiltere, Hindistan ve İsviçre’de kullanılmak üzere toplam 8 adet üretilmiştir.
  
• 1870 yılında Amerikalı fizikçi ve mucit Edward Samuel Ritchie tarafından su baskılı bir teodolit icat edildi. Bu alet, ABD Deniz Kuvvetleri tarafından Atlantik ve Körfez kıyılarındaki Amerikan limanlarının ilk hassas araştırmalarında kullanılmıştır.
  
• 20. yüzyılın başlarında İsviçreli mucit Heinrich Wild tarafından araştırmacılar arasında popüler hale gelen bir teodolit tasarlandı.
  

Özellikleri

Teodolitler, yatay ve düşey açıları, açık alan veya arazilerdeki noktalar, hatlar ve cisimler arasındaki mesafeleri, boyutları ölçme özelliği olan hassas optik aletlerdir. Tripot (üç ayak) benzeri ayarlı bir ayaklık üzerinde kullanılır. Gövdesinde yatay ve düşey açıları gösteren kadranlar bulunur. Ayrıca, “alidat” adı verilen bir tür dürbün, hareketleri sağlayan verniyerler (yardımcı ölçek) de teodolitlerin önemli parçalarıdır. Kadranları okumak için kullanılan optik parçalar ve bu parçaları taşıyan bölümler de teodolit içeriğinde yer alan parçalardır. Bunun dışında teodolitin yatay ve dikey düzlemde konumunu ayarlayan yatay ve dikey tesviye aleti göstergeleri, çeşitli ayar vidaları, dürbünler, objektifler ve mekanik mikrometreler de bulunur. Teodolitler, üzerindeki ayar vidaları ve tesviyeler sayesinde yatay ve düşey alanlarda kullanılabilir. Teodolitleri kullanmak için bazı yardımcı alet ve ekipmanlara ihtiyaç duyulur. Şakül, mira ve teodolit sehpası gibi ekipmanlar en çok ihtiyaç duyulan yardımcı aletlerdir. Elektronik tabanlı teodolitlerde mira yerine “reflektör” adı verilen ve topuzunda ayna bulunan parçalar bulunur. Reflektör, teodolitten gönderilen lazer ışınını tekrar ölçüm cihazına yansıtmayı sağlar.

Teodolitteki dürbünün etrafında döndüğü eksene “yatay eksen” adı verilir. Çekül doğrultusundaki eksen ise, “asal eksen” olarak adlandırılır. Düzecin üzerinde bulunduğu eksene de “düzeç eksen” denir. Ayrıca, “yöneltme ekseni”, objektifin merkezinden geçen bir doğrudur. Teodoliti hedefe yönelten parça, dürbündür. Asal ekseni düşeylemeye yarayan silindirik düzeç; yatay doğrultuların ölçülmesini sağlayan yatay daire; düşey açıların ölçülmesini sağlayan düşey daire teodolitin diğer parçalarıdır. Teodolitlerde yer alan “açı bölüm dairesi”, açı bölümlerinin üzerine çizildiği dairedir. Ayrıca, yatay açıların üzerine çizildiği daireye “yatay açı bölüm dairesi”; düşey açıların üzerine çizildiği daireye de “düşey açı bölüm dairesi” adı veriliyor. Teodolitlerin ölçtüğü açılar, bu iki açı dairesinden elde edilir. Doğrultular ve düşey açılar ise direk ölçülebilir. Yatay doğrultular ve düşey açılar da, açı okuma dürbünü vasıtası ile okunabilir.

Teodolitler, açı değerlerini derece, grad veya yüzde olarak verebilir. Dik açılarda sesli ikaz, sağa veya sola doğru artan yatay açı, grafik ekranlı düzeç, lazer şaküller, sonsuz hareket, zoomlu optik sistem gibi özellikler de elektronik teodolitlerin sağladığı avantajlardır.

Teodolit Çeşitleri

Çeşitli alan veya mekânlarda ölçüm yapmak için geliştirilen teodolitler, farklı türlerde üretilebiliyor. Bazı teodolit çeşitlerine göz atalım:

Yön teodolitleri: Yatay skalası sabit teodolitlerdir. Seri olarak ufuk boyunca tam bir devir yaparak ölçümler yapabilir. Ölçülen değerlerden matematiksel olarak açılar tespit edilir.

Tekrarlı teodolitler: Aynı yönlerde birçok ölçüm yapabilir. Elde edilen toplam açı, tekrar edilen ölçüm sayısına bölünerek istenen sonuç elde edilebilir.

Elektronik teodolitler: Teodolitler, hassas ölçümler için kullanıldığı için kendisi de hassas olan bir alettir. Bu sebeple günümüzde eski model mekanik teodolitler, yerini elektronik teodolitlere bırakmıştır. Ancak mekanik teodolitler de halen kullanılmaktadır. Elektronik aygıtlarla tasarlanan yeni model teodolitlerin başında, “total station” adı verilen elektronik tabanlı teodolitler gelir. Günümüzde en çok bu tür teodolitler kullanılmaktadır.

GPS (uydu destekli) teodolitler: Uydu sinyallerini kullanarak ölçüm yapabilen teodolit çeşididir.

Foto-teodolit: Genellikle astronomik ölçümler için kullanılan ve üzerinde fotoğraf makinesi bulunan teodolit türüdür. Genellikle rasathanelerde kullanılır. Oldukça hassas bir alettir. Ölçüm sırasında fotoğraf çekebilir. Sürekli ışınlama yapabilir. Üzerinde bir tür takometre olan jeodimetri bulunur. Jeodimetri, açı ve mesafe ölçümünü elektronik olarak yapabilir ve infrared (kızılaltı) ışınlarla çalışır. Foto-teodolitler, enlem ve boylam yönleri bilinmeyen yerlerde güneş, kutup yıldızı veya diğer yıldızların gözlenmesiyle enlem ve boylamların yönlerini tespit edebilir. Bilgisayara bağlanarak ölçüm işlemlerini daha hızlı ve hassas yapabilir.

Sine-teodolit: Bir takip aletidir. Güdümlü füze deneylerinde kullanılan çok hassas bir optik alettir.

Jiroteodolit: Astronomik yıldızların olmadığı yerlerde meridyenin kuzey-güney referansı gerektiğinde kullanılır. Özellikle yeraltı madencilik endüstrisinde ve tünel mühendisliğinde uygulamaları vardır. Dünya'nın dönüşünü ve meridyenin hizasını algılamak için monte edilmiş bir jiroskop içeren teodolittir.

Hangi Uygulamaları Vardır?

Teodolitler, topografya ve coğrafya konularının ilgi alanındaki bir alettir. En fazla saha mesafe ölçümlerinde kullanılır. Saha ölçümleri ile baraj ve bina konumları, yol ve boru hatları projeleri için gerekli veriler sağlanır. Haritacılar, teodolitler vasıtası ile arazi yapısı hakkında kesin ölçümler elde edebilir. Arazi ölçme ve mühendislik endüstrisinin vazgeçilmez bir aracıdır. Daha farklı uzmanlık isteyen amaçlar için kullanılabilir. Örneğin, mağaza ve fabrikalarda alet ve demirbaşların yerleşimi için gerekli ölçümleri verir. Teodolitler, askeri amaçlarla da kullanılabilir. Hedef tespiti ve yer ölçme faaliyetlerinde askeri birlikler tarafından kullanılmaktadır. Binalara cephe giydirme uygulamaları, binaların dikey akslarının belirlenmesi gibi uygulamaları da vardır.

Teodolitlerin kullanıldığı onlarca alandan bazılarını şöyle sıralayabiliriz; yer ölçüm sistemleri, haritacılık, madencilik, arkeolojik kazılar, beton döşemeler, yüzme havuzları, golf sahaları, peyzaj düzenlemeleri, yol yapımı, boru döşeme hatları, sondaj çalışmaları…

Teodolitlerin Avantajları

Teodolitler, diğer tesviye araçları ile karşılaştırıldığında birçok avantaj sağlayan aletlerdir. Bu avantajları şöyle sıralayabiliriz;

• Her şeyden önce daha doğru sonuçlar verir.
  
• Dahili zoomlu optik sistem sayesinde uzak noktaları ölçmeyi sağlar.
  
• Elektronik ölçme ve değerlendirme imkânı verir.
  
• Yatay daireler anında sıfırlanabilir veya başka herhangi bir değere ayarlanabilir.
  
• Yatay daire okumaları sıfırın soluna veya sağına götürülebilir.
  
• Değer okuma parçaları, diğer aletlerden daha doğru sonuçlar veren optik cihazlarla desteklenmiştir.
  
• Tekrarlı okumalara gerek yoktur. Daha az okumaya izin verdiği için ölçümler daha hızlı yapılabilir
  
• Daha hassas ölçümler yapabilirler.
  
• Rüzgâr veya diğer hava faktörlerinden etkilenmezler.
  
• Hem düz hem de eğimli zeminlere kurulabilir. Her türlü zeminde hassas sonuçlar verir.
  

Teodolit Hakkında Kısa Bilgiler 

• “Teodolit” kelimesinin, Yunanca “üzerine dikkatle bakmak” anlamındaki “teo-delitus” sözcüğünden türetildiği tahmin ediliyor.
  
• Teodolit, yükseklik ve azimut açısını ölçmek için kullanılan pilot balonun (pibal), atmosferdeki hareketini izlemek için de kullanılabilir. Teodolit ve piballar, uzun yıllar meteorolojik ölçümlerde kullanılmıştır.
  
• Teodolit, harita mühendisliği öğrencilerinin “modern ölçme aletleri” dersinde ilk olarak karşılaştığı alettir.
  
• Sayısal teodolitlerin 3 kilometrede 1 metre yanılma payı vardır. Bileşik sayısal teodolitler ise, 100 kilometrede 1 metre yanılma payı ile olağanüstü özelliktedir.
  
• Modern teodolitler, iki saniyelik açıları yüzdelik cinsinden ölçebilme özelliğine sahiptir.
  
• Modern bir teodolit, iki dikey eksende monte edilmiş hareketli bir teleskoptan oluşur.
  
• Standart bir teodolit, 90-270 derece arasındaki açıları ölçer.