Wie wurde die Vermessung von Karten vor Lasern durchgeführt?

Ich verstehe, dass Sie ein Gerät mit Winkelmessungen für Rotation und Höhe haben und Trigonometrie verwenden können, um die Entfernungen zu berechnen ... aber nur, wenn Sie zunächst einige Entfernungen haben. Wie haben sie den ersten geradlinigen Abstand über einen Abstand genau gemessen, der signifikant lang genug war, um nutzbare Winkel zu ergeben? Und würde sich der daraus berechnete Fehler in anderen Entfernungen nicht sehr schnell außer Kontrolle geraten?

Das von Ihnen erwähnte Gerät zur Aufnahme horizontaler und vertikaler Winkel wird als Theodolit bezeichnet. Theodoliten wurden erst in den 1980er Jahren als Hauptvermessungsinstrument auslaufen, als Totalstationen eingeführt wurden. Unten ist ein sowjetischer Theodolit aus dem Jahr 1958 (ex Wikipedia).

Theodolite waren analoge Geräte und die gemessenen Winkel mussten in ein Notizbuch geschrieben werden. Totalstationen waren elektronische Geräte, im Wesentlichen elektronische Theodolite, mit elektronischen Entfernungsmessgeräten, die auf Infrarotsignalen basierten. Diese Geräte könnten mit einer Tastatur an eine tragbare elektronische Speichereinheit angeschlossen werden, um die Messungen zu speichern. Der Vermesser musste immer noch manuell eine Punktkennung für jeden Messwert eingeben, musste jedoch nicht die gemessenen Winkel eingeben.

Zu Beginn einer Vermessung wurde eine Referenzmarkierung aus dem nationalen System der Vermessungsmarkierungen ausgewählt, die der Vermessungsregion am nächsten liegt, da diese eine bekannte / etablierte Nord-, Ost- und Höhenlage aufweist. Es folgt ein Bild des US-Umfragemarkers (aus Wikipedia).

Der Theodolit würde aufgestellt und die erste Ablesung würde an dem bekannten Markierungsstift erfolgen, um die Basislinie für die Vermessung festzulegen.

Für sehr genaue Vermessungen wurde ein Vermessungsziel auf einem Stativ über dem Vermessungsmarker platziert. entweder eine Platte mit einem Kreuz oder eine kurze spitze Stange mit der Spitze nach oben. Ein ähnliches Ziel würde dann auf eine temporäre Markierung gelegt und der horizontale Winkel zwischen den beiden Zielen gemessen. Der vertikale Winkel von der horizontalen Ebene des Theodoliten (im Okular) zum ersten Ziel würde ebenso gemessen wie der vertikale Winkel zum zweiten Ziel.

Auf jedem Theodolit befindet sich ein spezifischer Markierungspunkt in Höhe des Okulars (Teleskops). Dies ist der Referenzmarker für den Theodolit, von dem aus die seitlichen Abstände gemessen werden. Ein Maßband wurde gegen den Punkt auf dem Theodolit gelegt und das andere Ende des Bandes wurde in der Mitte jedes Zielkreuzes oder der Spitzen jedes spitzen Zielstabs platziert, um die Neigungsabstände zu messen. Auf das Maßband musste eine bestimmte Spannung angelegt werden, und die Messwerte wurden aufgezeichnet. Später im Büro würden die gemessenen Neigungsabstände auf Banddurchhang korrigiert. Zusätzlich würden die Höhen des Theodoliten und der beiden Ziele über dem Boden mit einem Maßband gemessen.

Nachdem dies alles getan war, wurde ein weiterer temporärer Marker erstellt, der Theodolit bewegte sich zwischen den letzten beiden Stiften und der Vorgang wurde wiederholt.

Für jeden Aufbau wurden die Höhen des Theodoliten und der Ziele sowie die Neigungsabstände, vertikalen Winkel und horizontalen Winkel benötigt. Unter Verwendung der Trigonometrie für all diese Daten könnte man die Koordinaten und die Höhe jedes Zapfens bestimmen.

Eine andere Messmethode hieß Stadien. Dies verwendete einen Theodolit, aber anstelle eines Kreuzziels oder eines spitzen Stabziels, das verwendet wurde, um an jedem der Vermessungsstifte zu sehen, wurden Vermessungsstäbe verwendet. Siehe das Bild unten von http://www.tigersupplies.com

Der Vermessungsstab wurde auf jeden Stift gesetzt und drei Höhenmesswerte wurden vom Vermessungsstab entnommen: das obere Fadenkreuz, das zentrale (Haupt-) Fadenkreuz und das untere Fadenkreuz. Siehe das Bild unten.

Die Ablesung aus dem zentralen Fadenkreuz gibt die Höhe für die Höhe an. Die Differenz zwischen den oberen und unteren Fadenkreuzwerten multipliziert mit einer optischen Konstante für die Optik des Theodoliten ergab den Abstand zwischen dem Vermessungsstab und dem Theodolit. Mit Ausnahme einiger japanischer Theodolite betrug die optische Konstante 100.

Im obigen Bild betragen die Fadenkreuzwerte 1.500, 1.422 und 1.344.

Unabhängig davon, welche Methode angewendet wurde. Um Anpassungen für Vermessungsfehler vorzunehmen, wurde eine geschlossene Traverse durchgeführt, bei der nach der Messung aller zu vermessenden Vermessungen der letzte Messwert auf den ersten vermessenen Stift zurückgeführt wurde. Wenn die Koordinaten in 3D übereinstimmten, gab es keine Fehler. Andernfalls müssten alle Messwerte angepasst werden, um die Traverse ohne Fehler zu schließen.

Um Fehler zu minimieren, ist es umso besser, je kürzer die seitlichen Abstände sind, da weniger Band durchhängt. Bei Messungen, die ein hohes Maß an Genauigkeit erfordern, z. B. beim Zusammenbau großer Geräte in heißen Klimazonen, werden die Arbeiten am frühen Morgen durchgeführt, um den Wärmeschimmer zu minimieren oder zu beseitigen.

Die "erste geradlinige Entfernung" in einer Vermessung wird als "Grundlinie" bezeichnet, und Vermessungsingenieure haben im Laufe der Jahrhunderte viele Möglichkeiten ausgearbeitet, um den Fehler in der Grundlinie zu minimieren und die Fehlerakkumulation bei der Vermessung zusätzlicher Punkte zu berücksichtigen .

Es gibt auch viele Möglichkeiten, Messungen mit unabhängigen Methoden zu überprüfen, mit denen einige Fehler gemindert werden können.

Die grundlegenden Instrumente der Vermessung sind der Transit zur Messung horizontaler und vertikaler Winkel sowie der Stab und die Kette (und das Band in der heutigen Zeit) zur Messung von Entfernungen. Die eigentliche Kunst bei der Vermessung ist jedoch nicht, wie gut Sie die Rohmessungen durchführen können, sondern Ihre Fähigkeit, die Fehler zu berücksichtigen und zu minimieren.

All dies wurde lange vor dem Internet entwickelt, und die besten Informationen zu diesen Techniken finden Sie in Büchern, nicht online.

Das Schlüsselinstrument zum Festlegen eines Grundlinienabstands ist das Stahlband. Unter geeigneten Bedingungen - unter Berücksichtigung von Details wie Temperatur und Spannung - kann ein 100-Fuß-Band normalerweise mit einer Genauigkeit von 1/100 Fuß (ca. 1/8 Zoll) gelesen werden, was eine Gesamtgenauigkeit von 1 Teil von 10.000 ergibt .

Eine Landvermessung beginnt im Allgemeinen mit einer gemessenen Grundlinie an einem Ende des Gebiets. Nach der Vermessung der Zwischenpunkte wird dann auch eine zweite Grundlinie zwischen zwei Punkten am anderen Ende des Gebiets gemessen. Dadurch können die meisten systematischen Fehler für alle Zwischenpunkte aufgehoben werden.