Làm thế nào là khảo sát cho các bản đồ được thực hiện trước khi laser?

Tôi hiểu rằng bạn có thể có một thiết bị có số đo góc để quay và độ cao, và sử dụng lượng giác để tính khoảng cách ... nhưng chỉ khi bạn có một số khoảng cách để bắt đầu. Làm thế nào mà họ đo chính xác khoảng cách đường thẳng đầu tiên trên bất kỳ khoảng cách nào đủ dài để cung cấp các góc có thể sử dụng? Và không phải lỗi trong các khoảng cách khác được tính từ điều này sẽ nhanh chóng tích lũy ngoài tầm kiểm soát?

Thiết bị để chụp các góc ngang và dọc mà bạn đề cập được gọi là máy kinh vĩ. Máy kinh vĩ chỉ bắt đầu được loại bỏ làm công cụ khảo sát chính vào những năm 1980 khi tổng số trạm được giới thiệu. Dưới đây là máy kinh vĩ của Liên Xô từ năm 1958, (ví dụ Wikipedia).

Máy kinh vĩ là thiết bị tương tự và các góc đo phải được ghi vào một cuốn sổ. Tổng số trạm là các thiết bị điện tử, về cơ bản là máy kinh vĩ điện tử, với các thiết bị đo khoảng cách điện tử, dựa trên tín hiệu hồng ngoại. Các thiết bị này có thể được kết nối với một bộ nhớ điện tử cầm tay bằng bàn phím để lưu trữ các phép đo. Người khảo sát vẫn phải nhập thủ công một mã định danh điểm cho mỗi lần đọc, nhưng không phải nhập các góc đo.

Khi bắt đầu một cuộc khảo sát, một điểm đánh dấu tham chiếu từ hệ thống đánh dấu khảo sát quốc gia gần khu vực khảo sát nhất đã được chọn vì điều này có một hướng bắc, hướng đông và độ cao đã biết / thành lập. Một bức tranh về điểm khảo sát của Hoa Kỳ theo sau (từ Wikipedia).

Máy kinh vĩ sẽ được thiết lập và lần đọc đầu tiên sẽ là chốt đánh dấu đã biết để thiết lập đường cơ sở cho khảo sát.

Đối với các khảo sát rất chính xác, một mục tiêu khảo sát, trên giá ba chân, được đặt trên điểm đánh dấu khảo sát; hoặc là một tấm với một chữ thập trên nó hoặc một thanh nhọn ngắn với điểm hướng lên trên. Một mục tiêu tương tự sau đó sẽ được đặt trên một điểm đánh dấu tạm thời và góc ngang giữa hai mục tiêu được đo. Góc thẳng đứng từ mặt phẳng ngang của máy kinh vĩ (trong mảnh mắt) đến mục tiêu đầu tiên sẽ được đo bằng góc thẳng đứng với mục tiêu thứ hai.

Mỗi máy kinh vĩ có điểm đánh dấu cụ thể trên nó, ở độ cao mảnh mắt (kính thiên văn). Đây là điểm đánh dấu tham chiếu cho máy kinh vĩ mà từ đó khoảng cách bên được đo. Một thước dây được đặt trên chấm trên máy kinh vĩ và đầu kia của băng được đặt ở trung tâm của mỗi cây thánh giá mục tiêu hoặc đầu của mỗi thanh mục tiêu nhọn, để đo khoảng cách độ dốc. Băng đo phải có độ căng nhất định được áp dụng và các bài đọc sẽ được ghi lại. Sau đó, trong văn phòng, khoảng cách độ dốc đo được sẽ được điều chỉnh cho độ võng của băng. Ngoài ra, độ cao của máy kinh vĩ và hai mục tiêu, trên mặt đất, sẽ được đo bằng thước dây.

Sau khi thực hiện tất cả điều đó, một điểm đánh dấu tạm thời khác sẽ được thiết lập, máy kinh vĩ di chuyển giữa hai chốt cuối cùng và quá trình được lặp lại.

Đối với mỗi thiết lập, độ cao của máy kinh vĩ và các mục tiêu là cần thiết cũng như khoảng cách độ dốc, góc đứng và góc ngang. Sử dụng lượng giác trên tất cả các dữ liệu này, người ta có thể xác định tọa độ và độ cao của mỗi chốt.

Một phương pháp khác được sử dụng để đo lường được gọi là stadia. Điều này đã sử dụng máy kinh vĩ nhưng thay vì các mục tiêu chéo hoặc các mục tiêu hình que nhọn đang được sử dụng để quan sát tại mỗi chốt khảo sát, các thanh khảo sát đã được sử dụng. Xem hình dưới đây từ http://www.tigersupplies.com

Thanh khảo sát sẽ được đặt trên mỗi chốt và ba lần đọc chiều cao được lấy từ thanh khảo sát: tóc chéo trên cùng, tóc chéo trung tâm (chính) và chéo dưới. Xem hình dưới đây.

Việc đọc từ các sợi tóc chéo trung tâm cho chiều cao cho độ cao. Sự khác biệt giữa số đọc tóc chéo trên và dưới nhân với một hằng số quang học cho quang học của máy kinh vĩ đã cho khoảng cách giữa thanh khảo sát và máy kinh vĩ. Ngoại trừ một số máy kinh vĩ của Nhật Bản, hằng số quang học là 100.

Trong hình trên, số đọc tóc chéo là 1.500, 1.422 và 1.344.

Bất kể phương pháp nào đã được sử dụng. Để thực hiện điều chỉnh cho các lỗi khảo sát, một lần di chuyển kín được thực hiện theo đó sau khi mọi thứ cần khảo sát được đo, lần đọc cuối cùng đã trở lại chốt đầu tiên được khảo sát. Nếu tọa độ trong 3D khớp thì không có lỗi. Nếu họ không đọc từng bài đọc thì cần phải điều chỉnh để đóng ngang với "không có lỗi"

Để giảm thiểu sai sót, khoảng cách bên càng ngắn càng tốt, vì có ít độ võng băng. Đối với các phép đo đòi hỏi độ chính xác cao, chẳng hạn như khi lắp ráp thiết bị lớn ở vùng khí hậu nóng, công việc sẽ được thực hiện vào buổi sáng sớm để giảm thiểu hoặc loại bỏ ánh sáng nhiệt.

"Khoảng cách đường thẳng đầu tiên" trong bất kỳ khảo sát nào được gọi là "đường cơ sở" và các nhà khảo sát trong nhiều thế kỷ đã tìm ra nhiều cách để giảm thiểu lỗi trong đường cơ sở để bắt đầu và tính toán tích lũy lỗi khi họ khảo sát các điểm bổ sung .

Cũng có nhiều cách để kiểm tra chéo các phép đo bằng các phương pháp độc lập cho phép giảm thiểu một số lỗi.

Các công cụ cơ bản của khảo sát là phương tiện để đo góc ngang và dọc và thanh và dây chuyền (và băng, trong thời hiện đại) để đo khoảng cách. Nhưng nghệ thuật thực sự trong khảo sát không phải là bạn có thể thực hiện các phép đo thô tốt như thế nào, mà là khả năng của bạn để tính toán các lỗi và giảm thiểu chúng.

Tất cả những điều này đã được phát triển từ lâu trước Internet và thông tin tốt nhất về các kỹ thuật này sẽ được tìm thấy trong sách chứ không phải trực tuyến.

Dụng cụ chính để thiết lập khoảng cách cơ bản là băng thép. Trong điều kiện thích hợp - chú ý đến các chi tiết như nhiệt độ và sức căng - một băng 100 feet thường có thể được đọc với độ chính xác 1/100 feet (khoảng 1/8 inch), cho độ chính xác tổng thể là 1 phần trong 10.000 .

Một cuộc khảo sát đất nói chung sẽ bắt đầu với đường cơ sở đo được ở một đầu của khu vực, và sau đó sau khi khảo sát các điểm trung gian, đường cơ sở thứ hai giữa hai điểm ở phía xa của khu vực cũng sẽ được đo. Điều này cho phép hầu hết các lỗi hệ thống cho tất cả các điểm trung gian bị hủy bỏ.