Come è stato fatto il rilevamento delle mappe prima dei laser?

Capisco che puoi avere un dispositivo con misure angolari per la rotazione e l'elevazione e utilizzare la trigonometria per calcolare le distanze ... ma solo se hai alcune distanze per iniziare. In che modo hanno misurato con precisione la prima distanza in linea retta su qualsiasi distanza significativamente abbastanza lunga da fornire angoli utilizzabili? E l'errore in altre distanze calcolato da questo non si accumulerebbe molto rapidamente fuori controllo?

Il dispositivo per prendere gli angoli orizzontali e verticali di cui parli è chiamato teodolite. I teodoliti hanno iniziato ad essere gradualmente eliminati come principale strumento di rilevamento negli anni '80, quando sono state introdotte le stazioni totali. Di seguito un teodolite sovietico del 1958, (ex Wikipedia).

I teodoliti erano dispositivi analogici e gli angoli misurati dovevano essere scritti su un quaderno. Le stazioni totali erano dispositivi elettronici, essenzialmente teodoliti elettronici, con dispositivi elettronici di misurazione della distanza, basati su segnali a infrarossi. Questi dispositivi potrebbero essere collegati a un'unità di memoria elettronica portatile con una tastiera per memorizzare le misurazioni. Il geometra doveva comunque inserire manualmente un identificatore di punto per ciascuna lettura, ma non doveva inserire gli angoli misurati.

All'inizio di un'indagine, è stato scelto un indicatore di riferimento dal sistema nazionale di indicatori di rilevamento più vicino alla regione di rilevamento in quanto aveva un nord / est noto / est noto / est. Segue una foto del marker dell'indagine statunitense (da Wikipedia).

Il teodolite verrebbe allestito e la prima lettura sarebbe verso il piolo marcatore noto per stabilire le basi per l'indagine.

Per rilevamenti molto precisi un obiettivo di rilevamento, su treppiede, è stato posizionato sopra il marker di rilevamento; o una piastra con una croce su di essa o una corta asta appuntita con la punta verso l'alto. Un obiettivo simile verrebbe quindi posizionato su un marker temporaneo e misurato l'angolo orizzontale tra i due target. L'angolo verticale dal piano orizzontale del teodolite (nell'oculare) al primo bersaglio verrebbe misurato così come l'angolo verticale al secondo bersaglio.

Ogni teodolite ha un punto marcatore specifico su di esso, all'altezza dell'oculare (telescopio). Questo è il marker di riferimento per il teodolite da cui vengono misurate le distanze laterali. Un nastro di misurazione era posto contro il punto sul teodolite e l'altra estremità del nastro era posta al centro di ogni croce bersaglio o le punte di ciascuna asta bersaglio appuntita, per misurare le distanze di pendenza. Il nastro di misurazione doveva avere una certa tensione applicata e le letture sarebbero state registrate. Più tardi, in ufficio, le distanze di pendenza misurate sarebbero state corrette per l'abbassamento del nastro. Inoltre, le altezze del teodolite e dei due bersagli, sopra il suolo, verrebbero misurate con un metro a nastro.

Dopo aver fatto tutto ciò, sarebbe stato stabilito un altro marker temporaneo, il teodolite si è spostato tra gli ultimi due pioli e il processo si è ripetuto.

Per ogni installazione erano necessarie le altezze del teodolite e degli obiettivi, nonché le distanze di inclinazione, gli angoli verticali e l'angolo orizzontale. Utilizzando la trigonometria su tutti questi dati si potrebbero determinare le coordinate e l'elevazione di ciascun piolo.

Un altro metodo usato per misurare era chiamato stadia. Questo utilizzava un teodolite ma al posto di un bersaglio incrociato o di un bastoncino appuntito che veniva utilizzato per mirare a ciascuno dei pioli di rilevamento, venivano utilizzate aste di rilevamento. Vedi l'immagine seguente da http://www.tigersupplies.com

L'asta di rilevamento verrebbe posizionata su ogni piolo e tre misure di altezza sarebbero state prese dall'asta di rilevamento: la croce superiore, la croce centrale (principale) e la croce inferiore. Vedi l'immagine sotto.

La lettura dal mirino centrale dà l'altezza per l'elevazione. La differenza tra le letture del mirino superiore e inferiore moltiplicata per una costante ottica per l'ottica del teodolite ha dato la distanza tra l'asta di rilevamento e il teodolite. Ad eccezione di alcuni teodoliti giapponesi, la costante ottica era 100.

Nella foto sopra, le letture del mirino sono 1.500, 1.422 e 1.344.

Indipendentemente dal metodo utilizzato. Per apportare modifiche agli errori di rilevamento, è stata eseguita una traversata chiusa in base alla quale, dopo aver misurato tutto ciò che era necessario rilevare, l'ultima lettura era tornata al primo pezzetto rilevato. Se le coordinate in 3D corrispondono, non si verificano errori. Se non lo facessero, ciascuna delle letture dovrebbe essere regolata per chiudere la traversa senza "nessun errore"

Per ridurre al minimo gli errori, minore è la distanza laterale, migliore è la riduzione dell'abbassamento del nastro. Per misurazioni che richiedevano alti livelli di precisione, come ad esempio durante l'assemblaggio di apparecchiature di grandi dimensioni in climi caldi, il lavoro sarebbe svolto durante le prime mattine per ridurre al minimo o eliminare il luccichio del calore.

La "prima distanza in linea retta" in qualsiasi indagine è chiamata "linea di base" e nel corso dei secoli i topografi hanno escogitato molti modi per minimizzare l'errore nella linea di base e per tenere conto dell'accumulo di errori mentre rilevano punti aggiuntivi .

Esistono anche molti modi per eseguire il controllo incrociato delle misurazioni utilizzando metodi indipendenti che consentono di mitigare alcuni errori.

Gli strumenti di base del rilievo sono il transito per misurare gli angoli orizzontali e verticali e l'asta e la catena (e il nastro, nei tempi moderni) per misurare le distanze. Ma la vera arte nel rilevamento non è quanto bene si possano prendere le misure grezze, ma la capacità di tenere conto degli errori e minimizzarli.

Tutto questo è stato sviluppato molto prima di Internet e le migliori informazioni su queste tecniche saranno reperibili nei libri, non online.

Lo strumento chiave per stabilire una distanza di base è il nastro d'acciaio. In condizioni adeguate - prestando attenzione a dettagli come temperatura e tensione - in genere un nastro da 100 piedi può essere letto con una precisione di 1/100 di piede (circa 1/8 di pollice), fornendo una precisione complessiva di 1 parte su 10.000 .

In genere, un'indagine sulla terra inizierà con una linea di base misurata a un'estremità dell'area e quindi, dopo aver esaminato i punti intermedi, verrà misurata anche una seconda linea di base tra due punti all'estremità dell'area. Ciò consente di cancellare la maggior parte degli errori sistematici per tutti i punti intermedi.