Jak przeprowadzono pomiary map przed laserem?

Rozumiem, że możesz mieć urządzenie z pomiarami kątów obrotu i wzniesienia i użyć trygonometrii do obliczenia odległości ... ale tylko jeśli masz pewne odległości na początek. Jak dokładnie zmierzyli pierwszą odległość w linii prostej na dowolnej odległości wystarczająco długo, aby uzyskać użyteczne kąty? I czy błąd w innych odległościach obliczonych na podstawie tego bardzo szybko nie kumuluje się poza kontrolą?

Wspomniane urządzenie do wykonywania kątów poziomych i pionowych nazywa się teodolitem. Teodolity zaczęły być stopniowo wycofywane jako główne narzędzie geodezyjne dopiero w latach 80. XX wieku, kiedy wprowadzono tachimetry. Poniżej znajduje się radziecki teodolit z 1958 r. (Wcześniej Wikipedia).

Teodolity były urządzeniami analogowymi, a zmierzone kąty musiały być zapisane w zeszycie. Tachimetry były urządzeniami elektronicznymi, głównie teodolitami elektronicznymi, z elektronicznymi urządzeniami do pomiaru odległości, opartymi na sygnałach podczerwieni. Urządzenia te można podłączyć do przenośnej elektronicznej pamięci z klawiaturą do przechowywania pomiarów. Geodeta nadal musiał ręcznie wprowadzić identyfikator punktu dla każdego odczytu, ale nie musiał wprowadzać zmierzonych kątów.

Rozpoczynając badanie, wybrano znacznik odniesienia z krajowego systemu znaczników geodezyjnych najbliżej regionu geodezyjnego, ponieważ miał znany / ustalony kierunek północny, wschodni i wysokościowy. Poniżej znajduje się zdjęcie amerykańskiego znacznika ankiety (z Wikipedii).

Teodolit zostałby ustawiony, a pierwsze czytanie byłoby na znanym znaczniku, aby ustalić punkt odniesienia dla badania.

W celu uzyskania bardzo dokładnych badań cel pomiarowy na statywie został umieszczony nad znacznikiem badania; albo płytkę z krzyżem, albo krótki spiczasty pręt skierowany w górę. Podobny cel zostałby następnie umieszczony na tymczasowym markerze i zmierzono kąt poziomy między dwoma celami. Mierzono kąt pionowy od płaszczyzny poziomej teodolitu (w oku) do pierwszego celu, podobnie jak kąt pionowy do drugiego celu.

Każdy teodolit ma na sobie kropkę znacznika, na wysokości okularu (teleskopu). Jest to marker odniesienia dla teodolitu, od którego mierzone są odległości boczne. Taśma pomiarowa została umieszczona na kropce na teodolicie, a drugi koniec taśmy został umieszczony w środku każdego krzyża celu lub na końcach każdego spiczastego pręta celu, aby zmierzyć odległości nachylenia. Taśma pomiarowa musiała mieć pewne napięcie, a odczyty zostaną zapisane. Później w biurze zmierzone odległości nachylenia zostaną skorygowane o zwis taśmy. Dodatkowo wysokości teodolitu i dwóch celów nad ziemią byłyby mierzone za pomocą taśmy mierniczej.

Po wykonaniu wszystkich tych czynności zostanie ustanowiony kolejny tymczasowy znacznik, teodolit przemieszcza się między dwoma ostatnimi kołkami i proces powtarza się.

Do każdego zestawu potrzebne były wysokości teodolitu i celów, podobnie jak odległości nachylenia, kąty pionowe i kąt poziomy. Używając trygonometrii na wszystkich tych danych, można określić współrzędne i wysokość każdego kołka.

Inną metodą pomiaru była stadia. Użyto teodolitu, ale zamiast celów krzyżowych lub celowników z prętem celowniczym używanych do celowania na każdym z kołków pomiarowych, zastosowano pręty pomiarowe. Zobacz zdjęcie poniżej z http://www.tigersupplies.com

Pręt pomiarowy zostanie umieszczony na każdym kołku, a pręt pomiarowy zostanie pobrany z trzech odczytów wysokości: górny krzyż, środkowy (główny) krzyż i dolny krzyż. Zobacz zdjęcie poniżej.

Odczyt z centralnych krzyżyków podaje wysokość elewacji. Różnica między odczytami górnej i dolnej krzyżyka pomnożona przez stałą optyczną dla optyki teodolitu dała odległość między prętem pomiarowym a teodolitem. Z wyjątkiem niektórych japońskich teodolitów stała optyczna wynosiła 100.

Na powyższym zdjęciu odczyty krzyżyka wynoszą 1,500, 1,422 i 1,344.

Niezależnie od zastosowanej metody. Aby dokonać korekty błędów pomiarowych, wykonano zamknięty ruch, po którym po zmierzeniu wszystkiego, co wymagało zbadania, ostatni odczyt powrócił do pierwszego badanego kołka. Jeśli współrzędne w 3D są zgodne, nie ma błędów. Jeśli nie, każdy z odczytów musiałby zostać dostosowany, aby zamknąć trawers „bez błędów”

Aby zminimalizować błędy, im krótsze odległości boczne, tym lepiej, ponieważ zmniejszono ugięcie taśmy. W przypadku pomiarów, które wymagały wysokiego poziomu dokładności, na przykład podczas montażu dużego sprzętu w gorącym klimacie, praca byłaby wykonywana podczas wczesnych poranków, aby zminimalizować lub wyeliminować migotanie ciepła.

„Pierwsza odległość w linii prostej” w dowolnej ankiecie nazywana jest „linią bazową”, a geodeci na przestrzeni wieków opracowali wiele sposobów zminimalizowania błędu w linii bazowej na początku oraz w celu uwzględnienia kumulacji błędów podczas badania dodatkowych punktów .

Istnieje również wiele sposobów sprawdzania pomiarów przy użyciu niezależnych metod, które pozwalają złagodzić niektóre błędy.

Podstawowymi instrumentami pomiarowymi są przejście do pomiaru kątów poziomych i pionowych oraz pręt i łańcuch (i taśma, w czasach współczesnych) do pomiaru odległości. Ale prawdziwą sztuką w ankietach nie jest to, jak dobrze możesz wykonać surowe pomiary, ale twoja zdolność do rozliczania błędów i minimalizowania ich.

Wszystko to zostało opracowane na długo przed Internetem, a najlepsze informacje na temat tych technik można znaleźć w książkach, a nie w Internecie.

Kluczowym instrumentem do ustalenia odległości linii bazowej jest taśma stalowa. W odpowiednich warunkach - zwracając uwagę na szczegóły, takie jak temperatura i napięcie - taśmę o długości 100 stóp można zazwyczaj odczytać z dokładnością do 1/100 stopy (około 1/8 cala), co daje ogólną dokładność 1 części na 10 000 .

Badanie terenu zwykle rozpoczyna się od zmierzonej linii bazowej na jednym końcu obszaru, a następnie po zbadaniu punktów pośrednich mierzona jest również druga linia bazowa między dwoma punktami na drugim końcu obszaru. Pozwala to na usunięcie większości błędów systematycznych dla wszystkich punktów pośrednich.