{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

Что такое тахеометрическая съёмка — Геодезия и Строительство

15 мая 2019

С XIX века и по сегодняшний день, для получения топографических планов местности часто используется тахеометрическая съёмка. Планово-высотное положение точек при этом определяется, как правило, полярным способом, при котором измеряется полярный угол β, угол наклона ν и расстояние D (рис.1). Либо же, осуществляется угловая засечка тахеометром. Для этой цели используются оптические или оптико-электронные тахеометры.

Определение «тахеометр» впервые, в ХIХ веке ввел венгерский геодезист Тихи. В переводе с греческого это означает «быстро измеряющий».

С помощью оптического тахеометра угол β измеряется по горизонтальному кругу, угол наклона ν по вертикальному кругу, а расстояние D по нитяному дальномеру.

Рис 1

Во второй половине прошлого века были созданы светодальномеры компактных размеров. Это позволило устанавливать их на теодолит и с их помощью выполнять более точное измерение расстояний по сравнению с нитяным дальномером. Впоследствии, приборостроение эволюционировало так, что можно было интегрировать светодальномер и теодолит в единый корпус прибора.

Однако прорывом в геодезическом приборостроении по праву можно считать выпуск первого электронного тахеометра AGA-136 швейцарского производства. В этом инструменте оптическая система считывания была заменена на электронную. А так как прибор был оснащен светодальномером, то измерения и углов, и расстояний стали выполняться в автоматическом режиме.

Позднее, в электронный тахеометры стали внедряться вычислительные платы и полевые программы для выполнения геодезических работ. Приборы были дополнены встроенной памятью, что позволило исключить необходимость ведения полевого журнала. За счет всего вышеперечисленного, скорость выполнения работ повысилась в разы. Значительно увеличилась точность и надежность полученных результатов измерений.

Вернемся к основополагающим принципам выполнения тахеометрической съемки…

Тахеометрическая съёмка местности обычно осуществляется при круге право с опорных точек (станций), в качестве которых могут быть использованы пункты государственной геодезической сети, сети сгущения, а также пункты съёмочной геодезической сети. Последняя может быть создана различными способами:

• в виде теодолитно-нивелирных ходов, когда плановое положение опорных пунктов могут определять проложением теодолитных ходов, а их высоты получены из геометрического нивелирования;
• в виде теодолитно-высотных ходов, когда высоты определяют из тригонометрического нивелирования;
• в виде тахеометрических ходов, отличающихся от предыдущих тем, что измерения выполняют с помощью электронного тахеометра.

При выполнении съёмки оптическим (не электронным тахеометром) прибор устанавливают на точку В, центрируют и горизонтируют. Прежде чем начать работу на каждой станции, определяется значение МО и измеряется высота инструмента i. Затем наводят зрительную трубу тахеометра по вертикальной сетке нитей на заднюю опорную точку А (либо переднюю опорную точку) и ориентируют прибор так, чтобы при этом отсчёт по горизонтальному кругу был равен 0. После этого лимб закрепляют и начинают набор пикетов. При этом перекрестье сетки нитей наводят на рейку, установленную на точке местности, и измеряют горизонтальный (β) и вертикальный (ν) углы, а нитяным дальномером измеряют расстояние D до неё. Результаты измерений записывают в полевой журнал.

Превышение h вычисляют из тригонометрического нивелирования

Здесь l – высота знака (высота точки наведения на рейке, по которой берётся отсчет при измерении вертикального угла ν). Для простоты вычислений при обработке журнала обычно во время съёмки выбирают i = l. Для этого во время съёмки пикетов среднюю нить сетки зрительной трубы прибора наводят на точку рейки, соответствующую высоте инструмента.

Снимаемые точки (пикеты), в которых устанавливают рейку во время съёмки, выбирают таким образом, чтобы при минимальном их количестве правильно изобразить снимаемую ситуацию и рельеф. Одновременно с выполнением работы рисуют абрис (рис.2). На нём отображают станцию, направление ориентирования горизонтального круга, ситуацию и расположение снимаемых пикетов, их номера и соответствующими условными знаками отмечают ситуацию местности. Здесь же пунктирными линиями изображают схему рельефа, а стрелками указывают направления склонов местности. Высотные пикеты должны быть установлены по всем основным линиям направления рельефа: водоразделам, водостокам, линиям скатов.

Рис 2

По завершению съёмки на станции прибор вновь визируют на начальное направление, чтобы проверить, не сместился ли во время работы лимб инструмента. Этот отсчёт может отличаться от исходного не более чем на угловую величину, установленную инструкцией для съемки конкретного масштаба.

Как правило, это несколько угловых секунд. Если допуск превышен, все измерения на данной станции выполняют заново. Аналогичную операцию следует выполнять и в процессе съёмки каждых 10 – 15 точек, чтобы исключить переделку большого объёма работ.

Обработку тахеометрической съёмки производят в следующем порядке:

1. Вычисляют углы наклона с учётом МО, измеренного на каждой станции;
2. Вычисляют расстояние для каждого пикета из дальномерных измерений;
3. Вычисляют превышение h;
4. Вычисляют отметки пикетов

Hi = Hст + hi,

где Hi — отметка пикета, Hст – отметка станции, hi – вычисленное превышение между станцией и пикетом.

Рис 3

При построении плана тахеометрической съёмки (классическими, не компьютеризированными способами) предварительно строят координатную сетку и наносят по координатам точки хода. Нанесение на план снятых точек выполняют с помощью транспортира, совмещая его нуль с направлением, принятым на станции за начальное. После этого отмечают направление для каждой снятой точки и, затем, по поперечному масштабу откладывают расстояние от станции до пикета и накалывают точку. Рядом с наколотой точкой пишут номер пикета и отметку точки.

По результатам съёмки накладывают на план ситуацию местности и проводят горизонтали, интерполируя между соответствующими нанесёнными точками. План тахеометрической съёмки вычерчивают, используя условные знаки. Пример выполнения плана тахеометрической съёмки показан на рис 3.

The American Theodolite — The American Surveyor

PDF-файл размером 2,314 Мб в том виде, в котором она была опубликована в журнале, — вместе с изображениями — можно получить, щелкнув ЗДЕСЬ

В 1939 году на европейском континенте произошел второй крупный конфликт после двух десятилетий. Мало кто сомневался в том, что Соединенные Штаты будут втянуты в войну, несмотря на желание страны не участвовать в мировом конфликте. Подготовка к затяжной войне включала в себя множество различных аспектов, помимо производства пуль и бомб.Геодезические инструменты, такие как уровни и переходы, были незамедлительно и крайне необходимы для строительных проектов как дома, так и за рубежом. По большей части американские производители инструментов удовлетворяли эти потребности за счет увеличения производства, но самым большим недостатком была нехватка теодолитов, которые требовались ближе всего к полю боя для картографирования и управления артиллерийским огнем. Wild-Heerbrugg, ведущий мировой производитель оптических инструментов, находился в Швейцарии. Державы оси окружили Швейцарию и таким образом предотвратили экспорт этих инструментов в Соединенные Штаты, несмотря на нейтралитет Швейцарии.

После участия только в последних годах Первой мировой войны американские приборостроительные компании не осознавали необходимости изменять конструкцию приборов, потому что большинство модификаций в первую очередь использовалось военными, а не средней инженерной компанией. И производители инструментов, и пользователи, казалось, были довольны существующим положением дел.

Теодолиты, которые использовались в Соединенных Штатах до Второй мировой войны, в основном были теодолиты, которые использовались США для точных сетей триангуляции.Прибрежно-геодезическая служба или другие государственные учреждения. Громоздкий инструмент обычно не считался обременительным, поскольку исследуемая местность обычно была доступна, и время, необходимое для выполнения проекта, обычно не имело значения. Однако использование этого типа теодолита на непредсказуемом поле боя было бы обременительным из-за меняющегося ландшафта и необходимости скорости.

Генрих Вильд, родившийся в 1877 году, считается вдохновителем изобретения теодолита.Этот швейцарский изобретатель боролся с высокогорной триангуляцией при использовании громоздкой традиционной конструкции, поэтому в 1905 году он попытался разработать новый теодолит, который заменил бы громоздкий, неудобно читаемый теодолит транзитного типа. Когда 5 января 1907 года (38603) Уайлд запатентовал свою конструкцию, в конструкции теодолита началась новая эра.

В том же году Уайлд переехал в Германию, где вместе с Carl Zeiss разработал новые уровни и новый теодолит. Новый дизайн теодолита Wild позволил пользователю одновременно наблюдать обе стороны горизонтального круга с помощью оптического микрометра.Это был первый теодолит, оснащенный стеклянными кругами и механизмом параллельного совпадения. Уайлд подал заявку на американский патент на этот дизайн 13 мая 1921 года, и он был выдан 16 сентября 1924 года (1508585). Этот теодолит стал известен как Th-1 и впервые был произведен компанией Carl Zeiss в 1924 году. Генрих Вильд вернулся в Хербругг, Швейцария, в 1921 году и с помощью швейцарских финансистов основал компанию Heinrich Wild Werstätte für Feinmechanik und Optik, которая в конечном итоге стала Wild Heerbrugg в 1937 г.В 1926 году знаменитый теодолит Wild T-2 стал доступен через компанию Wild.

Среди первых соратников Генриха Вильда был Альберт Эйнштейн, один из самых блестящих физиков мира. Эйнштейн и Вильд одновременно поступили в Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе (ETH Zürich) и имели много общих интересов, в том числе инженерное дело.

В преддверии Второй мировой войны в Соединенных Штатах практически не проводились исследования и разработки принципиально новых геодезических инструментов.Годы сохранения того же дизайна у производителей инструментов, наконец, настигли Соединенные Штаты, когда их участие во Второй мировой войне маячило впереди. Критическая потребность военного времени в передовых геодезических инструментах достигла отчаянного положения. Производители утверждали, что геодезисты и инженеры не приходили к ним с дополнительными потребностями, поэтому в срочном порядке вносить изменения в конструкцию не было. Геодезисты адаптировались к любым инструментам, доступным от производителей, вместо того, чтобы предлагать то, что лучше соответствовало бы их потребностям.Это превратилось в ситуацию реагирования, а не действия, когда ни одна из сторон не берет на себя инициативу.

В сентябре 1939 года официальный отчет об испытаниях военной картографической службы, проведенных в южной Калифорнии, пришел к выводу, что стандартные американские полевые геодезические инструменты устарели, непослушны и тяжелы. Он рекомендовал заменить их современными, легкими и более точными приборами, которые позволили бы проводить полевые работы быстрее.

Признавая необходимость решения проблемы американского теодолита в начале Второй мировой войны, инженеры армии США распространили среди американских производителей приборов предложение о разработке легкого и компактного, точного, универсального теодолита, особенно подходящего для военных целей.6 октября 1939 г. было рекомендовано разработать американский теодолит. После девяти месяцев длительных обсуждений проект SP321 был окончательно одобрен и назначен на 25 июля 1940 года. С самого начала проект был сопряжен с трудностями и досадными задержками. Компания W. & L.E. Gurley (Герли), имеющая долгую репутацию производителя качественных геодезических инструментов, восходящая к 1840-м годам, приняла вызов и разработала две экспериментальные модели в сентябре того же года.

Первоначальной целью был пятисекундный теодолит, но по мере продолжения разработки цель превратилась в односекундный инструмент, который использовали европейцы. Проект был разбит на две части: (1) изготовление миниатюрных точных градуированных кругов и (2) собственно разработка и изготовление модельных теодолитов. Аспект стеклянного круга был обработан Национальным бюро стандартов. Проект короткого телескопа был разработан Комитетом по исследованиям национальной обороны. Остальную часть инструмента должен был изготовить Герли.

Разработка стеклянных кругов сразу же оказалась за гранью того, чего легко достигли американцы. Первый экспериментальный теодолит без стеклянных кружков не был завершен и отправлен до ноября 1941 года, когда война за Соединенные Штаты была неизбежна. После испытаний военные обнаружили, что этот прибор неудовлетворителен как с точки зрения оптических систем считывания, так и с точки зрения системы наблюдения, поэтому его вернули в Герли. Вторая экспериментальная модель была оснащена стальными кругами вместо алюминиевых на первой модели.Эта вторая модель была проверена в июне 1942 года и также была признана дефектной, поэтому ее тоже вернули. Для повторной подачи второй модели потребовалось еще три месяца, а в условиях военного времени — вечность.

Когда Национальное бюро стандартов начало работу над стеклянными кругами в декабре 1941 года, они хотели, чтобы они работали точно так же, как теодолиты в Европе. Развитие этих кругов было остановлено в критических условиях, и к середине 1942 года были достигнуты лишь некоторые успехи.Из-за растущего разочарования в конце лета 1942 года конструкция Герли была реклассифицирована как заменяющий стандарт, чтобы закупаться только для удовлетворения самых насущных требований. В это же время был заключен второй контракт с компанией Keuffel and Esser (K&E) на дополнительный источник для производства теодолита военного времени.

Наконец, к октябрю 1942 года у Герли был размещен заказ на 25 инструментов, но производство было отложено до изготовления улучшенной экспериментальной модели.К этому времени Соединенные Штаты были полностью вовлечены в войну в Европе и на Тихом океане. Весь 1943 год был отмечен дополнительными задержками, и только несколько этапов были достигнуты в разработке теодолита. Боевые саперы довольствовались теодолитами-укусами exi
из довоенного запаса. Приемлемая модель была окончательно завершена в марте 1944 года, всего за несколько месяцев до вторжения союзников на европейский континент в Нормандии. Легкий и современный теодолит был необходим, когда сухопутные войска наступали на Германию.Последняя модель включала в себя недавно разработанный короткий телескоп, но все же имела стальные, а не неуловимые стеклянные круги. Несмотря на сохраняющуюся проблему с разработкой стеклянных кругов, производителям теодолита было дано указание продолжить производство.

28 ноября 1944 г. Гарольд Р. Ларсен и Джон Б. Сондерман, правопреемники компании W. & L.E. Gurley из Троя, штат Нью-Йорк, получили патент США № 2 363 877 на свой теодолит. Дата подачи была почти на 22 месяца раньше, 11 февраля 1943 года.

К лету 1945 года война с Германией закончилась. Соединенные Штаты разработали много высокотехнологичных инструментов, таких как бомбовый прицел Норден, шифровальные машины, достижения в области вооружения, самолетов и военно-морских судов. Даже когда атомная бомба находилась на последних стадиях разработки, лучшие ученые и инженеры Америки все еще не могли изготовить стеклянные круги для теодолита, как европейцы сделали много лет назад. В некотором смысле это должно было быть простой задачей обратного проектирования стеклянных кругов путем разборки теодолита Wild.

К концу войны Гарли доставил всего 15 теодолитов. K&E не поставила даже свою первую экспериментальную модель по контракту на разработку. Послевоенные проверки и испытания были проведены на теодолите Gurley и теодолите K&E, которые, наконец, поступили в производство. Инструменты Герли в целом были признаны неудовлетворительными, но инструменты K&E соответствовали основным требованиям. Однако из-за множества возникших трудностей и связанных с этим затрат K&E больше не интересовалась производством односекундного теодолита.Поэтому в 1947 году с Gurley был заключен контракт на производство дополнительной экспериментальной модели и пяти моделей для служебных испытаний в соответствии с пересмотренными спецификациями. Национальное бюро стандартов было снова привлечено к попытке производства градуированных стеклянных кругов.

И снова продвижение шло медленно и с трудом, поэтому экспериментальные теодолиты были завершены только в сентябре 1950 года. Другой патент на теодолит Герли был выдан на цапфу, от которой вращался телескоп.Этот патент был получен 8 июля 1952 года после того, как он был подан в Патентное ведомство США пятью годами ранее. Испытания американского односекундного теодолита в холодную погоду проводились с 1951 по 1953 год в Форт-Черчилле, Канада. В конце концов, американский теодолит был признан успешным, но стоимость производства в Соединенных Штатах не могла конкурировать со стоимостью производства европейских производителей, которая, по некоторым оценкам, составляла лишь одну шестую стоимости. Поэтому 2 июля 1954 года, по прошествии почти 14 лет с начала проекта до конца, американский проект односекундного теодолита был официально отменен Техническим комитетом Инженерного корпуса.

Джерри Пенри — лицензированный землемер в Небраске и Южной Дакоте. Он часто пишет в журнале.

Дэйв Ингрэм — лицензированный землемер в Вирджинии, Западной Вирджинии и Мэриленде, изучает историю геодезии.

Боковая панель
Теодолит Герли
Дэвид Ли Инграм
Как заядлый коллекционер старинного геодезического оборудования, я всегда ищу пополнения в своей коллекции. Когда я нахожу уникальный предмет, мое любопытство возрастает.Недавно я заметил теодолит Герли. Я даже не видел его и не знал, что Герли когда-либо производил теодолит. Итак, появилась кредитная карта.

После получения теодолита экспертиза показала, что это был односекундный теодолит, во многом похожий на инструменты Wild. Уровень моего интереса продолжал расти. Контакты с серьезными коллекционерами инструментов Gurley показали, что они ничего не знали об этом продукте линии Gurley.

Затем началось серьезное исследование с обнаружением деталей, рассказывающих очень интересную историю.

Этот конкретный инструмент является особенным, потому что это первый инструмент, сделанный Gurley во исполнение государственного контракта, выданного в 1942 году. Это может быть единственный сохранившийся образец из 15 выпущенных к концу Второй мировой войны.

Инструмент в хорошем состоянии, без каких-либо недостающих частей или внешних повреждений. Оптический тракт для считывания углов может нуждаться в очистке, юстировке и ремонте призмы, но это работа в будущем. На данный момент здорово иметь малоизвестную историю геодезии и Второй мировой войны.

Боковая панель
Стеклянные круги
Как уже упоминалось, американским производителям было чрезвычайно трудно создать горизонтальные и вертикальные стеклянные круги в оптическом теодолите. Алюминиевые, латунные или стальные круги производились в ранних американских прототипах теодолитов из-за сложности нанесения градуировки и цифр на стеклянной поверхности, а это строго охраняемый секрет. Стеклянные круги были покрыты восковым резистом. Затем разделительный механизм прорезал восковой резист, после чего кислота (жидкость или газ) использовалась для травления стекла, на котором был вытравлен воск.Затем круг был покрыт черным веществом, сульфидом свинца, которым заполнилось травление. Затем воск был удален, чтобы открыть черную шкалу и цифры. Невооруженным глазом нельзя увидеть офорты на стеклянном круге, только в микроскоп. Самая длинная линия градуировки на стеклянном круге составляет всего 0,3 мм в длину, а ширину практически невозможно измерить. Продавцы инструментов, которые чистили стеклянные круги оптических теодолитов, знали, что даже крошечное пятнышко, оставшееся на стекле, будет выглядеть как валун, если позже смотреть через окуляр микроскопа.

В 1950-х годах Национальное бюро стандартов наконец получило от Швейцарии делительную машину для травления стеклянных кругов. Чтобы двигатель не подвергался серьезной вибрации, он был установлен на толстом бетонном блоке площадью один квадратный метр так, чтобы верхняя поверхность находилась заподлицо с полом помещения, но отдельно от него. Блок был изолирован от окружающей земли и бетона 2-дюймовым слоем пробковой доски. Температура должна быть между 68 ° и 77 °, когда круги являются линейными, и не может изменяться более чем на 0.5 ° после начала процесса. Правящие точки были сделаны из высококачественных промышленных алмазов, закрепленных на кончике стального стержня. Стеклянные круги времен Второй мировой войны обычно имели размер 3,5 дюйма для горизонтального круга и 2,7 дюйма для вертикального круга.

PDF-файл размером 2,314 МБ в том виде, в котором она была опубликована в журнале, с изображениями, можно получить, нажав ЗДЕСЬ

геодезических инструментов Теодолиты — Bright Hub Engineering

Что такое теодолит?

Теодолиты — это электронные устройства, которые широко используются для измерения вертикальных и горизонтальных углов в картографических приложениях и в строительной отрасли.Точное измерение углов необходимо для крупных строительных проектов. Это важные геодезические инструменты, используемые в инженерных и изыскательских дисциплинах, особенно в удаленных местах. Теодолиты были модифицированы для множества других специфических функций в ракетной технике и метеорологии. Кроме того, точность этих инструментов значительно улучшилась с годами. Хотя теодолиты использовались долгое время, их основная функция практически не изменилась.Системы нивелирования были улучшены и стали более точными и надежными, а в новых моделях используется технология на основе инфракрасного излучения.

Компоненты теодолита

Базовый теодолит обычно состоит из телескопа небольшого размера, который соединен с механизмами для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Теодолитовый телескоп закреплен в пределах перпендикулярных осей, а именно вертикальной оси и горизонтальной оси или оси вращения. Теодолит закреплен на основании, которое можно поворачивать на штативе с помощью системы нивелирования.Угол к желаемой точке измеряется путем наведения телескопа на эту точку. Угол можно прочитать на шкале телескопа.

Типы теодолитов

Существуют различные виды теодолитов:

Повторяющийся теодолит

Многие угловые отсчеты снимаются по градуированной шкале. Измерение среднего угла получается делением накопленной суммы показаний на количество наблюдаемых показаний. Результаты этих теодолитов хорошие.Эти инструменты ограничены местами, где опора нестабильна или пространство для использования других подобных инструментов ограничено.

Направление Теодолиты

Круг расположен так, чтобы фиксироваться, а телескоп нацеливается на несколько сигналов. Показания на круге читаются по каждому направлению. Теодолиты направления — идеальные инструменты для триангуляции.

Сравнение теодолита и тахеометра

Тахеометр и теодолит представляют собой устройства для измерения вертикальных и горизонтальных углов во время инженерных проектов и изысканий.У каждого есть свои особенности, благодаря которым они используются. Обычно использование любого из этих инструментов определяется факторами времени, имеющихся знаний и затрат. Однако основные различия в этих геодезических инструментах объясняются ниже:

Теодолит

Теодолит включает в себя подходящий телескоп, который закреплен между горизонтальной и вертикальной осями. Угол осей может быть точно рассчитан только в том случае, если оператор обладает достаточной информацией о тригонометрии.Кроме того, теодолиту обычно требуется помощь одного человека в дополнение к оператору, чтобы облегчить измерение и выравнивание углов. Для обеспечения точности оба оператора должны иметь возможность выравнивать штатив и измерительную стойку. Кроме того, они должны иметь возможность выровнять измерительную линию и стержень для получения точных данных. Знание математики и графики также необходимо для получения соответствующих данных. Теодолит обычно используется для участков небольшого размера. В современных теодолитах считывание вертикальных и горизонтальных кругов осуществляется электронным способом с помощью энкодера.Кроме того, добавлены датчики для автоматического наведения и автоматических измерений с помощью встроенного программного обеспечения. Некоторые современные теодолиты оснащены электрооптическими приборами для измерения расстояния, обычно инфракрасными, что позволяет одновременно измерять векторы.

Электронный тахеометр

Электронный тахеометр считается лучшим геодезическим инструментом по сравнению с теодолитом благодаря его цифровой интеграции и комплексным функциям. Тахеометр включает в себя функции теодолита для определения углов и расстояний с помощью электронного дальномера.В тахеометрах используется комбинация лазеров и призм для записи цифровых показаний измерений в компьютер. Эти данные могут быть использованы для дальнейшего анализа. Были разработаны роботизированные тахеометры, которыми можно управлять дистанционно. Однако тахеометры дороги и требуют не только опыта съемки, но и детального обучения работе с программным обеспечением. Электронные тахеометры подходят для съемки на больших расстояниях, особенно на труднопроходимой местности. Результаты тахеометра в таких средах более точны.

Trig Pillars, A Theodolite & Survey Tools: Mapping The World

Может быть трудно вспомнить дни, предшествовавшие глобальным системам позиционирования, но эта технология была широко доступна только около 20 лет. Конечно, мы использовали карты на протяжении тысяч лет, поэтому нам были необходимы такие инструменты, как триггерные столбы, теодолиты, геодезические компасы и многое другое. Вот краткий обзор того, как мы наносили на карту мир до изобретения GPS.

Теодолиты

Очевидно, что мы все еще используем теодолиты для геодезических задач и сегодня, и вы каждый день видите людей на строительных площадках и дорогах, использующих эти устройства.Теодолит издавна был удобным устройством для измерения вертикальных и горизонтальных углов.

Теодолиты довольно большие и тяжелые, поэтому вы можете удивиться, узнав, что они были упакованы вместе с множеством другого геодезического оборудования для экспедиции Льюиса и Кларка через территорию Луизианы. Фактически, Томас Джефферсон одолжил экспедиции один из своих теодолитов, созданный Джесси Рамсденом.

Рамсден создал «Великий теодолит», который использовался для создания точных карт Соединенного Королевства Службой боеприпасов Великобритании.Несмотря на то, что он был довольно большим и весил 200 фунтов, он мог обеспечивать обзор на расстояние до 70 миль, что было весьма впечатляюще, и для сравнения: это расстояние больше, чем туннель под Ла-Маншем, длина которого составляет 31 милю.

Примечательно, что теодолит, который использовали Льюис и Кларк, был намного легче, чем 200 фунтов, но по-прежнему оставался важным элементом оборудования. Определенно, с теодолитом намного проще решать задачи съемки.

Компасы геодезиста

Это устройство, иногда называемое циркумферентом, было очень удобным инструментом для первых геодезистов, и, как и теодолит, при выполнении геодезических задач часто все еще требовалось использование этих компасов.Они были изобретены в 17, ^-м, веках и могли использоваться для измерения углов в горизонтальной плоскости, а также для определения направления линии относительно северного магнитного полюса.

Сюрвейерские цепи

Хотя такие инструменты, как теодолит и геодезический компас, могут помочь определить углы наклона и достаточно точные оценки расстояния, если вам действительно нужно знать точное расстояние между двумя точками, можно использовать геодезическую цепочку.

Раньше использовалось несколько версий геодезических цепей. Чаще всего использовалась цепь Гюнтера, которая включала в себя 100 звеньев цепи, и каждое звено в этой цепи имеет длину 7,92 дюйма, а общая длина составляет 66 футов. 80 из этих цепей равны 5280 футам, иначе известная как статутная миля.

Конечно, перетаскивание около 80 таких геодезических цепей не было вариантом для многих крупномасштабных картографических проектов. Фактически, Lewis & Clark, как говорили, просто принесли двухполюсную цепь, которая представляет собой цепь геодезиста, длина которой составляет всего 33 фута.Это можно использовать, чтобы помочь установить базовые измерения для задач триангуляции, таких как определение ширины реки.

Октанты и секстанты

Когда вы думаете о таких устройствах, как октанты и секстанты, на ум скорее приходят морские путешествия, чем наземная съемка. Однако они могут быть полезны, когда нужно определить широту. Например, возвращаясь к Льюису и Кларку, Мериуэзер Льюис использовал октант для просмотра горизонта относительно Солнца или другой звезды.Очевидно, что при создании карты запись градусов широты и долготы является важной частью процесса для обеспечения точности.

Духовные уровни

Это еще один довольно простой инструмент, который был включен во многие геодезические инструменты Lewis & Clark. Мы постоянно используем спиртовые уровни, иногда называемые пузырьковыми, для выполнения многих домашних задач, например для развешивания картинок. Для геодезии можно использовать спиртовой уровень, чтобы убедиться, что компас геодезиста выровнен, или его можно использовать для создания искусственного горизонта.

Триггерные стойки

Это фиксированные столбы, которые используются для задач триангуляции. Как вы, наверное, знаете, триангуляция — это процесс в тригонометрии, который можно использовать для измерения расстояния между двумя точками. Триггерные столбы помогут человеку, использующему теодолит для выполнения задач по съемке и составлению карт.

В Великобритании, например, тысячи триггерных столбов были размещены в точках по всей стране, чтобы помочь в огромном картографическом проекте, предпринятом Ordnance Survey в 1930-х годах.Было построено и использовано около 6500 путевых столбов, и многие из них до сих пор остаются, хотя триггерные столбы больше не нужны для триангуляции (спасибо, GPS). Что касается Warren-Knight, мы создаем инструменты для навигации и геодезии более 100 лет, и мы до сих пор производим качественные теодолиты, геодезические компасы и многое другое. Взгляните на нашу подборку, и если вы не нашли именно то, что вам нужно, позвоните нам. Возможно, мы сможем предложить вам индивидуальное решение.

Добавьте в закладки постоянную ссылку.

NOAA 200th: Коллекции: Теодолиты: Великий теодолит

На этом эскизе изображен «Великий теодолит» Фердинанда Хасслера, массивный 300-фунтовый инструмент, который использовался для геодезии почти 40 лет.

Высокая доступное разрешение. (208кб, 1120×1712).

Имея круг диаметром 30 дюймов и вес 300 фунтов, «Великий Теодолит », показанный на этом изображении, требовал усиления Survey специального оборудования Берегового суперинтенданта Фердинанда Хасслера перевозка.На этом теодолите была построена платформа, позволяющая Хасслеру, чтобы перемещаться по инструменту и считывать углы, не беспокоя сам инструмент, как его видели на станции. Очень точный инструмент был способен производить то, что теперь считалось бы первоклассным горизонтальные наблюдения. Представлен как 1: 100 000 («одна часть в сто тысяч »), работа« первого порядка »означает, что есть только одна единица ошибки на каждые 100000 единиц опроса работай.

Инструмент был настолько хорошо сконструирован, что продолжал использовать его постоянно. с момента покупки в 1836 г. до ноября 1873 г., когда во время использования в Грузии на него обрушился торнадо. Сбитый с подставки, он был непоправимо поврежден.

Историческая справка

Построенный по собственному проекту Тротоном и Симмс в Англии в 1836 году, Великий теодолит был гордостью и радостью Хасслера. Считалось лучший инструмент своего времени.Согласно переписке Хасслера с министром военно-морского флота, мастерством его постройки и его точностью так восхищались в Лондоне, что тамошние ученые хотели это остаться с ними подольше для их дальнейшего изучения.

Когда теодолит прибыл в США, Хасслер пришел в восторг. Однако, несколько забавно, что он не удержался от улучшения инструмента он назвал «великолепным». Вскоре после прибытия теодолита Хасслер поручил своим производителям инструментов построить некую замену запчасти для него собственной разработки.

• Показанный прибор: Великий теодолит, изготовленный на заказ Troughten and Simms of England
• Место нахождения: Неизвестно
• Дата изготовления: Прибл. 1836
• Даты использования: с 1836 по 1873 год
• Дата фото: Неизвестно

Работы проконсультированы

Дракап, Дж. Ф. (1994). Геодезические изыскания в США 1807-1940 гг.Получено Май 2006 г., источник: http://www.ngs.noaa.gov/PUBS_LIB/geodetic_survey_1807.html.

Hassler, F.R. (1820 г.). Основные документы, относящиеся к обследованию побережья США и разработка единых стандартов мер и весов для таможенных домов и государств. Vol. III (стр. 19 и 63).

Schott, C.A. (1902). Восточная косая дуга Соединенных Штатов Состояния и Оскулирующий Сфероид (стр. 47).

Theberge, Capt.A.E. Береговая служба 1807-1867 гг. Получено Июнь 2006 г., источник: http://www.lib.noaa.gov/edocs/CONTENTS.htm.

Связанные веб-сайты:

Береговая служба 1807-1867

Национальная геодезическая служба

Геодезия и будущее: куда идут технологии?

Фото: FDA

Ранее в этом году мы оглянулись на 2020 год и проанализировали, как опросы боролись с мировой пандемией, адаптируясь к создаваемым новым инструментам и технологиям.Мы обнаружили, что потребность в сюрвейерах не уменьшилась во время этого кризиса, и во многих местах спрос значительно вырос. Инструменты, компьютеры и методы измерения продолжают расти по своим возможностям и сложности, чтобы помочь с нехваткой квалифицированных полевых бригад, но нам по-прежнему необходимо расширять наши усилия, чтобы найти геодезистов следующего поколения.

Как нам найти будущих экспертов в области геопространственных данных, сборщиков данных и геодезистов? Ответ у нас прямо у нас под носом, и нынешняя группа практикующих должна высказать свое мнение.

Какое слово, спросите вы?

Технологии.

Молодое поколение разбирается в технологиях лучше, чем большинство практикующих геодезистов. Новые устройства, методы и операции изобретаются быстрыми темпами, и наши лучшие и самые умные люди должны подумать об использовании этой технологии в успешной карьере. Однако, прежде чем мы сделаем им большой шаг, мы должны освежить наше понимание недавней истории опросов, чтобы лучше понять, почему технологии — это хорошо.

Как мы сюда попали? Краткий исторический обзор измерения

Методы измерения, устройства и инструменты, используемые геодезистами, радикально изменились за последние 50 лет, и мы рассмотрели их эволюцию в прошлых колонках ( Survey Scene May 2016, May 2017 and Sept.2019).

Инструменты и устройства, используемые геодезистами, различаются по функциям и способу вывода информации. Некоторые из них используются для физического измерения расстояния от неподвижной точки до другой, определения горизонтальных и вертикальных углов в определенном месте или определения разницы в уровнях между различными точками. Другие инструменты используются для определения горизонтального или вертикального положения, чтобы установить местоположение и высоту. Все эти инструменты используются для сбора позиционных данных по любому количеству элементов, но качество информации может варьироваться в зависимости от используемых технологий и методов.Как?

Приборы и методы измерения расстояний

AGA Геодиметр НАСМ-2А. (Фото: NOAA)

Инструменты для измерения расстояний существуют уже много веков. Египтяне известны своими «натяжителями веревки», в то время как первые геодезисты в Европе и Новых колониях, как известно, использовали цепь Гюнтера и измерительное колесо. В начале 1800-х годов вместо цепи были изобретены стальные ленты. Эти измерительные ленты продолжали развиваться и в 20-м веке с различными металлами, стекловолокном и пластмассами с нейлоновым покрытием.

В середине 20 века ученые и физики начали экспериментировать, используя световые волны как средство измерения расстояний до Земли. Эти эксперименты привели к разработке первого электронного дальномера (EDM), коммерчески производимого шведской компанией Svenska Aktiebolaget Gasaccumulator (AGA) в начале 1950-х годов. Другие методы электронных измерений, включая технологию микроволновых и инфракрасных волн, также были разработаны в годы после появления световолнового EDM.

В течение многих лет EDM использовался независимо от транзитов или теодолитов для измерения больших расстояний. Для тех, кому нужно было постоянно измерять большие расстояния, изобретение EDM не только сэкономило время, но и обеспечило гораздо более высокую точность, чем ручные измерения.

Во второй половине 20 века были разработаны и другие технологии, которые познакомили геодезистов с лазерным сканированием, но мы можем отложить эту тему до конца этой колонки.

Приборы для измерения углов

Теодолит Т3 был представлен в 1925 году.Благодаря 10,5-дюймовому телескопу этот теодолит имел дальность действия до 60 миль. Он активно использовался в период с 1952 по 1984 год. (Фото: NOAA)

Геодезист, как и астроном, всегда был в авангарде разработки оптических инструментов. Ключевым моментом является сочетание высокого оптического качества со средствами измерения горизонтальных и вертикальных углов внутри прибора. Создание теодолита и транзита произвело революцию в способности геодезиста точно измерять углы и применять тригонометрические функции для выполнения математических вычислений.Кроме того, для измерения углов был разработан компас геодезиста — с меньшей точностью, но большей гибкостью.

К 1920-м годам технология оптического теодолита быстро улучшалась благодаря работе швейцарца Генриха Вильда. Начиная с T2 и T3, эти инструменты обеспечивали точность и точность, недоступную ранее геодезисту. Другие производители последовали их примеру с аналогичными инструментами в течение следующих нескольких десятилетий и использовались вместе с EDM для более крупных исследований.Ожидание росло вместе с конкурентами, чтобы увидеть, какая инструментальная компания сможет объединить теодолит и EDM в один простой в использовании, но точный оптический инструмент.

Представляем тахеометр

К концу 1960-х годов технология прочно вошла в мир геодезии с некоторыми электронными достижениями. В 1968 году немецкая компания Zeiss, известная своими линзами и оптическими системами, выпустила первый известный тахиметр, сочетающий в себе теодолит и электронный дальномер.Тахиметр стал более известен как тахеометр, поскольку он был способен измерять углы и расстояния одним инструментом. Хотя тахеометр Elta 14 несколько груб и сложен в использовании, он представил миру геодезические инструменты будущего поколения, которые произведут революцию в этой области.

В течение нескольких лет несколько производителей разработали свои собственные тахеометры. Самым большим препятствием было сочетание оптики прицела с измерительной осью EDM. К концу 1970-х годов большинство тахеометров были коаксиальными, поэтому измерение углов и расстояний производилось с помощью одного визирования.

была представлена ​​в начале 1990-х годов с двумя серводвигателями для управления горизонтальным и вертикальным перемещениями тахеометра. Эти движения контролировались дистанционно с помощью системы слежения, подключенной к вехе призмы и сборщику данных. Отсутствие необходимости в том, чтобы человек оставался неподвижным и вручную управлял тахеометром, обеспечил экономию средств и дополнительную эффективность для полевой бригады.

позиций, всем! Позиции!

Национальная архитектура США PNT.(Рисунок: Министерство транспорта США)

Позиционные измерения произвели революцию не только в геодезической профессии, но и во многих повседневных задачах. От отслеживания времени в пути до работы водителю, доставляющему еду, о вашем местонахождении, определение местоположения является ключевым элементом этих услуг. Спутниковая навигация в настоящее время является основной технологией, используемой для определения местоположения, навигации и времени (PNT), и составляет большую часть большинства аспектов съемки.

Дистанционное зондирование

Здесь мы можем обсудить лазерное сканирование и другие технологии дистанционного зондирования.Дистанционное зондирование — это наука и технология сбора данных на расстоянии. Традиционно это делалось в основном с самолетов, спутников и судов. Тем не менее, технология расширилась, и теперь большинство практиков рассматривают использование лазерного сканирования, лидара, фотограмметрии, гиперспектральных камер, батиметрического гидролокатора и одновременной локализации и картирования (SLAM), которые должны быть включены в эту категорию. Имейте в виду, что все эти технологии являются видами измерений; они не являются средством или приборами, используемыми для измерения.

Изображение: NASA

Эти различные типы датчиков могут собирать миллионы точек данных за короткий промежуток времени. Хотя геодезисты приспосабливаются к работе с облаками точек и гигабайтами / терабайтами данных, это радикальный отход от недавнего прошлого, в котором использовались только тахеометры и приемники GNSS. Значительные достижения в области компьютерной обработки, хранения данных и программирования упростили работу с облаками точек, но они остаются сложной задачей для даже начинающих геодезистов.

Автономные автомобили

Любители строят (и разбивают) модели самолетов и вертолетов в течение многих лет. Большая часть общественности не осознает, что большим достижением в области дистанционного управления самолетами стало внедрение технологии GNSS в систему полета. Конечно, у всех нас есть приемники GNSS в наших телефонах, но теперь их можно включить в наши игрушки? Это несколько простое дополнение превратило беспилотные летательные аппараты (БПЛА) в революционный инструмент для нескольких профессий, а не только для геодезистов.Больше контроля и стабильности БПЛА означает более широкое использование аварийным персоналом, поставщиками коммунальных услуг, доставкой посылок и многим другим. Возможность запрограммировать конкретный полет обеспечивает пользователю БПЛА более высокую точность, но при этом устраняется элемент контроля со стороны человека.

Изображение: Департамент транспорта

Еще одним транспортным средством, увеличивающим долю рынка, является беспилотное надводное судно (USV), используемое для выполнения гидрографических изысканий. Как и его двоюродный брат БПЛА, USV автономен и запрограммирован на следование определенному маршруту для большей точности и точности.Из-за малой осадки USV он может использоваться во многих районах, которые считаются недоступными для пилотируемых судов.

Дополнительным аспектом новой технологии, работающей с автономными транспортными средствами, являются системы предотвращения столкновений. Эти системы были реализованы на более новых БПЛА и продолжают совершенствоваться, что позволяет использовать их в более узких условиях и пространствах. Благодаря наличию радиолокационного сигнала избегания, окружающего весь БПЛА, вероятность столкновений снижается.

Geofencing — это еще одно усовершенствование, внедренное в большее количество БПЛА, чтобы помочь им не вторгаться в несанкционированные пространства, путем программирования в их компьютерные определенные географические области, которые недоступны.БПЛА часто также программируют на возвращение к месту взлета при определенных обстоятельствах.

Другие технологические достижения, которые следует учитывать

Изображение: Государственный департамент

Сколько техники у вас дома и в офисе? Наверное, больше, чем вы думаете. Хотя сразу можно подумать об умной колонке или системе домашней автоматизации (Alexa, Echo, Nest и т. Д.), Другие компоненты предлагают простые, но производительные решения.

Системы дистанционного управления позволяют вам проверить, заперты ли ваши двери и закрыты ли ворота гаража.Если нет, то все будет сделано одним нажатием кнопки. Датчики движения, конечно же, позволяют обнаруживать злоумышленников вокруг и внутри дома. Датчики окружающей среды теперь отслеживают утечки воды, влаги и газа / окиси углерода и выдают предупреждения. Как насчет домашней автоматизации, использующей роботизированные технологии? Пылесос Roomba, автоматические очистители бассейнов и даже системы мытья окон, активируемые при обнаружении грязи на внешних окнах, — это лишь некоторые из роботизированных устройств в современном доме.

Точное земледелие использует автономное управление транспортными средствами для повышения точности посева, опрыскивания и сбора урожая.Это повышение эффективности привело к повышению урожайности и снижению эксплуатационных расходов на оборудование. Другой рынок, который вызывает повышенный интерес, — это газонокосилки-роботы, которые работают как пылесос Roomba. Хотя они значительно дороже, чем ручные косилки, они предлагают функции, которые можно рассматривать как компромисс для вашего времени. В зависимости от вашего местоположения и потребностей, они могут быть настроены на таймер, чтобы работать днем ​​или ночью и возвращаться на базу, когда их батарея разряжается.

Адаптация сегодняшних технологий к завтрашним геодезическим задачам

Еще одна актуальная технология, которая не вписывается ни в одну из вышеперечисленных тем, — это инерциальный измерительный блок (IMU).Эти датчики теперь обычно сопрягаются с приемниками GNSS в БПЛА, чтобы помочь им компенсировать тангаж и крен. Из-за своего небольшого форм-фактора IMU будут все чаще встраиваться в другие измерительные устройства.

Можно также с уверенностью сказать, что больше портативных устройств и смартфонов будут включать возможность сканирования с помощью лидара, как это уже сделано в iPhone 12 Pro и iPad Pro. Разработчики приложений и программного обеспечения пишут код для использования данных с этих устройств, поэтому планируйте, чтобы другие производители оборудования последовали примеру Apple.

Управление голосом и движением будет по-прежнему интегрировано в сборщики данных и рабочие станции. Минимизируя количество физических входов в систему ввода, компьютеры начнут распознавать закономерности и автоматизировать процедуры для повышения эффективности. Программируемые голосовые команды во время сбора полевых данных активируют различные процедуры (например, определенные поперечные сечения проезжей части или местоположения бордюрных островов) и проводят пользователя через заранее определенный набор шагов. Возможности безграничны, но мы должны подготовиться, чтобы воспользоваться преимуществами этой технологии.

Привлечение будущих поколений к геопространственной карьере

Изображение: Digital.gov

Геопространственная карьера — это гораздо больше, чем просто геодезия. В нашей профессии нужны светлые умы, которые иначе смотрят на мир. Что это обозначает?

Большинство геодезических и картографических задач используются для создания двухмерных документов на бумаге. Современные геопространственные техники летают на БПЛА, используют облака точек, проектируют существующие условия в 3D и анализируют данные для будущих приложений. Применяя полученные знания с помощью новых устройств, технологий и программных платформ, наше молодое поколение может помочь геодезической и геопространственной профессии превратиться в среду, богатую данными, которая способствует изменениям на нашей планете.Эти усилия могут помочь в борьбе с изменением климата, предоставить более качественные данные для наших сообществ и сплотить общества.

Наша профессия — это гораздо больше, чем просто сбор данных; это помогает сделать наш мир лучше за счет лучшего анализа данных и знаний. Кто бы этого не хотел?

ПРОЦЕДУРА ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕОДОЛИТА — ЧАСТИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, ИЗМЕРЕНИЕ

Методика теодолитовой съемки — наиболее точный инструмент теодолита, используемый для измерения горизонтальных и вертикальных углов.Он состоит из телескопа для наблюдения за удаленными объектами. Телескоп имеет два различных движения: одно в горизонтальной плоскости, а другое — в вертикальной.

1. Опорные винты (регулировочный винт)
2. Отвес
3. Пластина нижняя
4. Пластина верхняя
5. Уровень духа
6. Компас
7. Телескоп
8. Вертикальный круг
9. Зажимной винт вертикального круга
10. Зажимной винт нижней пластины
11. Винт касательной нижней пластины
12. Зажимной винт верхней пластины
13. Винт касательной к верхней пластине
14. Штатив

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОДОЛИТОВОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ?

• Для разграничения границ участка и существующих построек на любом этапе работ.
• Для линии, выходящей из составной стены, ограждающей стены, садовой стены, электрического столба и т. Д. Для сохранения прямой линии на всем протяжении.
• Для движения по прямой в местах, где наблюдаются значительные препятствия в виде хижин, отвалов, деревьев и т. Д.
• Для размещения в глубоком подвале, где невозможно установить отвес с помощью отвеса.
• Для линейного выхода и настройки здания.
• Выделение ряда зданий в помещениях проекта.
• Вынесение центров колонн с фасада зданий.
• Для поддержания вертикальной поверхности здания, если высота значительно больше.

1. Для начала ознакомимся со всеми частями теодолита.
2. Знайте и соблюдайте все процедуры регулировки и эксплуатации.
3. Планируйте всю работу заранее, чтобы упростить выполнение всех действий, минимизировать операции и повысить точность в работе.
4. Не затягивайте винты слишком сильно.

РЕГУЛИРОВКИ ТЕОДОЛИТА?

В теодолите есть два вида регулировки.

1. Временная регулировка-> Выполняется инженером или пользователем.
2. Постоянная регулировка — Выполняется техником-механиком.

1. ВРЕМЕННАЯ РЕГУЛИРОВКА

Временные настройки — это те настройки, которые необходимо выполнять каждый раз при настройке прибора. Прежде чем снимать какие-либо показания. Временные поправки теодолита

• Установка теодолита.
• Теодолит Выравнивание инструмента.
• Фокусировка окуляра и объектива.

2. ПОСТОЯННАЯ РЕГУЛИРОВКА

Постоянные настройки — это те, которые устанавливают фиксированные отношения между основными линиями инструмента. Когда постоянные корректировки корректируются, они сохраняются в течение длительного периода.

Постоянные корректировки —

• Вертикальная ось
• Ось плоскости уровня
• Линия коллимации или линия визирования
• Горизонтальная ось
• Пузырьковая линия или высотный уровень

ИЗМЕРЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО И ГОРИЗОНТАЛЬНОГО УГЛА С ПОМОЩЬЮ ТЕОДОЛИТА

1. Сделать станцию ​​гвоздем М.Штанга, масляная краска на столбе и др.
2. Установите штатив над станцией примерно с помощью отвеса.
3. Закрепите теодолит на штативе.
4. Прикрепите отвес к инструменту.
5. Плавно отпустите нижний зажимной винт и убедитесь, что теодолит опирается на нижнюю пластину и не находится вне центра вертикального отвеса.
6. Отрегулируйте штатив, перемещая каждую ножку по радиусу, а также по окружности так, чтобы отвес точно был над отметкой станции, и приблизительно выровняйте инструмент с помощью встроенного духового шкафа leve l.
7. При перемещении ножек следите за тем, чтобы не повредить уровень пластины.
8. Теодолит для съемки, выравнивание инструмента с помощью ножек штатива, как объяснялось вначале, экономит время.
9. Как только отвес окажется точно по центру станции, выполните нивелирование инструмента, как в случае с нивелиром, описанным ранее.
10. После удовлетворительного нивелирования инструмента. посмотрите в нижнюю часть окуляра телескопа, рис. № 17.3 Установка теодолита.центр станции точно совпадает с перекрестием нижнего телескопа.
11. Если центр станции не совпадает с перекрестием, ослабьте нижний зажим и отпустите инструмент, чтобы сдвинуть вправо / влево / по окружности, а затем переместите его, чтобы перекрестие точно совпадало с центром станции.
12. Затяните нижний зажим и проверьте прочность инструмента.
13. Еще раз проверьте выравнивание инструмента и еще раз подтвердите центрирование станции.
14. Сделайте перекрестие четким, сфокусировавшись на предмете.
15. Установите нижнюю и верхнюю пластины нониуса, а именно A и B, на ноль.

ТЕПЕРЬ ТЕОДОЛИТ ГОТОВ К РАБОТЕ

1. Направьте телескоп на объект и с помощью окуляра совместите изображение объекта с вертикальными волосками диафрагмы.
2. Для точного горизонтального перемещения используйте тангенциальный винт и соответствующим образом установите линию.
3. Посмотрите на перемещение по вертикали, используя вертикальный зажимной винт.
4. Теперь, если линия должна быть увеличена на длину, отпустите верхний вертикальный зажимной винт и переместите телескоп вертикально по мере необходимости и возьмите промежуточные точки. Его также можно повернуть на 180 градусов, чтобы разделить точку, расположенную на другой стороне инструмента.
5. Для получения прямого угла к линии ослабьте верхний винт нониуса, переместите теодолит на 9 градусов, визуально наблюдая за нониусной шкалой.Для точной регулировки используйте тангенциальный винт.
6. Установите линию, взяв промежуточные точки. Эта линия находится под прямым углом к ​​родительской линии. Кроме того, при необходимости телескоп можно перемещать на 180 градусов, чтобы разделить пополам точки с другой стороны инструмента.
7. Таким образом, ослабив винт верхней пластины, поверните телескоп по горизонтали и выберите любой горизонтальный угол в любой точке.

Данная процедура установки линий должна выполняться во всех требуемых точках.Если при закрытии хода будет обнаружена какая-либо ошибка, необходимо выполнить повторную проверку, если ошибка значительная. После завершения хода погрешность не должна превышать 05 мм.

После использования храните теодолит в коробке с должной осторожностью, чтобы не повредить его.

Вертикальный угол — это угол между наклонной линией визирования и горизонтальной плоскостью.Поскольку вертикальный угол к точке измеряется от горизонтальной плоскости, проходящей через горизонтальную ось инструмента, это может быть угол возвышения или угол падения в зависимости от точки, находящейся выше или ниже горизонтальной плоскости.

1. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ВЕРТИКАЛЬНОГО УГЛА ОБЪЕКТА «A» НА СТАНЦИИ «0»

• Установите прибор точно по отметке высоты.
• Установите ноль вертикали на «0» и выровняйте нониус точно до нуля вертикальной окружности с помощью зажима вертикальной окружности и касательного винта.
• Переместите пузырь высотного уровня в центр его забавы с помощью зажимных винтов. Таким образом, линия коллимации сделана идеально горизонтальной, а нониус показывает ноль.
• Ослабьте зажим вертикального круга и направьте. Приблизьте телескоп к объекту A и, когда он приблизится, зажмите вертикальный круг и разделите пополам ‘An точно, повернув касательный винт.
• Прочтите оба верньера. Среднее значение двух показаний дает значение требуемого угла.
• Измените циферблат инструмента и повторите процесс. Среднее значение двух показаний нониуса дает второе значение требуемого угла.

2. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ УГЛОВ МЕЖДУ ДВУМЯ ТОЧКАМИ «A» И «B»

• Разделите пополам букву «A», как и раньше, и обратите внимание на значение в вертикальном круге.
• Аналогичным образом делите пополам B.и обратите внимание на значение в вертикальном круге
• Сумма или разность этих показаний даст значение угла между A и B.

ОПРОС ДЕМАРКАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОДОЛИТА?

Разграничение любой области может быть выполнено теодолитом, который может быть нанесен на чертеж в реальном времени. Разграничение может производиться планшетом или теодолитом. Демаркация с помощью теодолита — самый точный метод, если площадь небольшая, но делать это нужно очень точно.

Следующая процедура должна выполняться для демаркации любого участка любого размера с помощью теодолита.

РАСЧЕТ ТЕОДОЛИТОВОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Пусть участок будет «ПОРСТУВ», который будет разграничен и нанесен на рисунок.

Установите теодолит в соответствии с данной процедурой в любую точку «A», отмеченную M.S. колышки или маркировочный камень. Выберите точку «A» возле любого угла графика (P), от которого можно измерить максимальные границы с помощью одной рулетки.Разделите пополам любую точку D ’до другого конца (QR).

Зафиксируйте точку «D» на другом конце границы участка (ИЛИ) и в пределах ленты измерения границы (PQ).

Зажмите нижний винт и возьмите промежуточные точки, такие как AD1, B. AD2 и т. Д., На любом расстоянии, подходящем для получения ближайших ординат на границе PQ.

Точки «B» и «C» на линии AD должны быть выбраны таким образом, чтобы перпендикулярные линии CC3, BB7 проходили почти вдоль границ участка, который будет подходящим для измерения расстояний по границам.

Точки B и C не должны нарушаться в местах смещения теодолита.

Поверните теодолит на 90 ° и возьмите точку E на границе UV. Возьмите промежуточные точки AE1, AE2.

Сдвинуть и зафиксировать теодолит в точке «B».

Установите нижнюю и верхнюю нониусную шкалу на ноль и закрепите винтом верхней пластины.

Разделите пополам «A», винт зажимной нижней пластины. Правильно разделите точку пополам с помощью касательного винта.

Контрольно-пропускной пункт «D» при пересечении телескопа.

Ослабьте винт верхней пластины, поверните телескоп на 90 градусов и отметьте точку B7 на границе участка UV.

Возьмите промежуточные точки (B1, B2, B3) согласно требованию.

Сдвиньте и установите теодолит в точку «C» и повторите все процедуры так же, как для точки «B».

Теперь измерьте расстояния между каждой точкой на земле на теодолитовых линиях AD, AE, BB7, CC3, AE2 — QR2 и запишите на бумаге.

Отметьте точки P1, P2, P3 вдоль границы участка (произвольно).

Измерьте расстояние до каждой из вышеперечисленных и т. Д. Точек по крайней мере от двух точек опорных линий (AD. BB7. CC3 и т. Д.), Чтобы найти и провести точную точку на чертеже, например, точка P1 находится путем измерения расстояния AP1 и AD1. а P1 можно зафиксировать на чертеже с помощью циркуля с ординатами AP1 и AD1 — PI.

Все расстояния постоянных конструкций, таких как столбы, деревья. (если есть), от базовой линии и второй линии следует отметить для нанесения их на чертежи компоновки.

Сохраняйте все опорные точки неизменными до окончательного построения и проверки.

Теперь черчение на листе чертежа можно выполнять в подходящем масштабе.

ОЧЕНЬ ВАЖНЫЕ ПРИМЕЧАНИЯ

Фактическое разграничение требуется перед началом выполнения любого нового проекта.Изначально. Макет проекта готовится Архитектором с помощью разметки городской застройки. Он может отличаться из-за посягательств со стороны Владельцев соседних земель, существующих построек, новой застройки в собственности, такой как колодец, электрическая опора и т. Д.

Дайте один экземпляр фактического демаркационного чертежа Архитектору, пусть он отметит всю планировку здания на этом чертеже, чтобы можно было понять любые препятствия в планируемых зданиях. Также можно проверить реальную неудачу.препятствий, планировку зданий можно изменить на начальных этапах, перед началом строительных работ.

Фактическая площадь владения также может быть проверена и сравнена с площадью, предоставленной городской инспекционной службой.

Иногда необходимо изменить всю планировку из-за неизбежных изменений существующего участка.

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕОДОЛИТОВОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Для начала проверьте теодолит на предмет постоянной регулировки.
2. В случае таких важных работ, как настройка здания, станции следует маркировать колышками или проволочными гвоздями.
3. Никогда не используйте стальные стержни для важных работ при размещении станций. Всегда поддерживайте жесткость колышка (станции).
4. Поскольку толщина стержня больше, отметьте на нем центр масляной краской в ​​случае металлического стержня, а если используется деревянный стержень, вставьте стержень в центр стержня.
5. Тщательно выполните выравнивание теодолита.
6. Максимальные регулировки для соответствия центру штифта и центру теодолита должны выполняться с помощью регулировок ножек.
7. Для очень точной настройки деления пополам точных центров промежуточных штифтов используйте тангенциальный винт.
8. Выравнивание должно быть идеальным с самого начала обследования. Пузырь спиртового уровня должен всегда оставаться в центре во всех положениях при повороте на 360 градусов.
9. После каждого считывания проверяйте уровень прибора.
10. Не затягивайте винты слишком сильно при использовании теодолита.
11. Не позволяйте детям или прохожим приближаться к инструменту.
12. Движение отвеса должно быть свободным. Кольцо, к которому крепится отвес, должно свободно двигаться.
13. Избегайте работы с теодолитом при сильном ветре и солнечном свете из-за возможности изменения показаний.
14. При снятии показаний на нониусной шкале глаз должен находиться строго вертикально по отношению к окуляру нониусной шкалы для точного считывания.
15. Используйте тот же глаз во время съемки теодолита для снятия показаний.
16. Если есть более одного человека для выполнения процедуры исследования теодолита , показания должны сниматься одним человеком на протяжении всей работы.
17. Всегда завершайте траверс, чтобы обеспечить правильность рабочего дня.
18. Всегда используйте стальную ленту для измерения различных расстояний. Не используйте металлическую ленту.
19. Трос отвеса должен быть как можно более тонким, а конец отвеса должен быть как можно более острым.
20. Всегда накрывайте теодолит легкой тканью, когда он не используется, во время исследования теодолита.

Также прочтите это

ЕСЛИ ВАМ НРАВИТСЯ ЭТО ПОСТ ПРОЦЕДУРА ОБСЛЕДОВАНИЯ ТЕОДОЛИТА — ДЕТАЛИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, ИЗМЕРЕНИЯ, ВЕРТИКАЛЬНО, ГОРИЗОНТАЛЬНО КАК ЭТО ПОЛУЧЕНИЕ ХОРОШЕЙ ИНФОРМАЦИИ, ПОЖАЛУЙСТА, ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТИМ ПРИМЕРОМ SOCIAL NETWORK SOCIETY SOCIETE SOCIETY, FACEBOOK 5000, FACEBOOK 5

5.5 Геодезическая съемка и традиционные методы измерения местоположения на поверхности Земли

Простота, точность и доступность во всем мире сделали термин «GPS» нарицательным.Тем не менее, никакая мощность или возможности GPS были бы невозможны без традиционных геодезистов. Методы и инструменты традиционной съемки все еще используются и, как вы увидите, основаны на тех же самых концепциях, которые лежат в основе даже самого передового спутникового позиционирования.

Географические позиции указываются относительно фиксированной ссылки. Позиции на земном шаре, например, могут быть указаны в виде углов относительно центра Земли, экватора и нулевого меридиана.

Геодезисты измеряют горизонтальные позиции в географических или плоских системах координат относительно ранее обследованных позиций, называемых контрольных точек, большинство из которых физически обозначены в мире металлическим «эталоном», который фиксирует местоположение и, как показано здесь, может также указать высоту относительно среднего уровня моря (рисунок 5.10). В 1988 году NGS установила четырех порядков точности контрольных точек , в диапазоне максимальной базовой погрешности от 3 мм до 5 см. В США.Национальная геодезическая служба (NGS) поддерживает Национальную пространственную систему координат (NSRS) , которая состоит из примерно 300 000 горизонтальных и 600 000 вертикальных контрольных станций (Doyle, 1994).

Дойл (1994) указывает, что горизонтальная и вертикальная системы отсчета совпадают менее чем на десять процентов. Это потому, что:

…. горизонтальные станции часто располагались на высоких горах или вершинах холмов, чтобы уменьшить необходимость в строительстве наблюдательных вышек, которые обычно требуются для обеспечения прямой видимости для измерений триангуляции, траверса и трилатерации.Однако вертикальные контрольные точки были установлены с помощью техники спиритического нивелирования, которая больше подходит для проведения на пологих склонах, таких как автомобильные и железные дороги, которые редко поднимаются на горные вершины. (Дойл, 2002, стр. 1)

Вы можете задаться вопросом, как запускается сеть управления. Если позиции измеряются относительно других позиций, относительно какой позиции измеряется первая позиция? Ответ: звезды. До того, как появились надежные часы, астрономы могли определять долготу только путем тщательного наблюдения повторяющихся небесных событий, таких как затмения лун Юпитера.В настоящее время геодезисты получают чрезвычайно точные данные о местоположении, анализируя радиоволны, излучаемые далекими звездами. Однако после создания сети управления геодезистов определяют положения, используя инструменты, которые измеряют углы и расстояния между точками на поверхности Земли.

Рисунок 5.10: Контрольная точка, используемая для отметки вертикальной контрольной точки.

Кредит: Томпсон, 1988.

5.5.1 Измерение углов и расстояний

Вы, наверное, видели геодезистов, работающих снаружи, например.ж., при перепланировке автомагистралей или строительстве новых жилых домов. Часто один геодезист использует оборудование на штативе, а другой держит штангу на некотором расстоянии. Геодезисты и их оборудование тщательно измеряют углы и расстояния, по которым можно рассчитать положение и высоту. Кратко обсудим это оборудование и их методику. Давайте сначала посмотрим на углы и на то, как они применяются при съемке.

Хотя стандартный компас может дать вам приблизительную оценку углов, магнитное поле Земли непостоянно и магнитные полюса, которые медленно перемещаются во времени, не идеально совпадают с осью вращения планеты; в результате последнего истинный (географический) север и магнитный север различны.Более того, некоторые камни могут намагничиваться и вносить небольшие локальные аномалии при использовании компаса. По этим причинам геодезисты полагаются на транзитов (или их более современные аналоги, называемые теодолитами ) для измерения углов. Транзит (рис. 5.11) состоит из телескопа для наблюдения за удаленными целевыми объектами, двух измерительных колес, которые работают как транспортиры для считывания горизонтальных и вертикальных углов, и пузырьковых уровней, чтобы гарантировать, что углы верны. Теодолит — это, по сути, тот же инструмент, за исключением того, что он несколько сложнее и обладает большей точностью.В современных теодолитах некоторые механические части заменены электроникой.

Рисунок 5.11: Традиционный транзит, когда-то использовавшийся геодезистами.

Кредит: Raisz, 1948, Использовано с разрешения.

Когда геодезисты измеряют углы, результирующие вычисления обычно представляются как азимутов, или пеленгов, , как показано на рисунке 5.12. Пеленг — это угол менее 90 ° в квадранте, определяемом сторонами света. Азимут — это угол между 0 ° и 360 °, измеренный по часовой стрелке с севера.«Юг, 45 ° восточной долготы» и «135 °» — это одно и то же направление, выраженное как азимут и азимут.

Рисунок 5.12: Азимуты и пеленги. Обратите внимание, что азимут 360 ° совпадает с 0 °.

Кредит: географический факультет Пенсильванского государственного университета.

5.5.2 Измерение расстояний

Для измерения расстояний геодезисты когда-то использовали металлические ленты длиной 100 футов с градуировкой в ​​сотых долях фута. Пример этого метода показан на рисунке 5.13. Расстояния по склонам измерялись короткими горизонтальными отрезками. Квалифицированные геодезисты могут достичь точности до одной десятой части (погрешность в 1 сантиметр на каждые 100 метров расстояния). Источники ошибок включают недостатки самой ленты, такие как перегибы; колебания длины ленты из-за экстремальных температур; и человеческие ошибки, такие как непоследовательное натяжение, позволяющее ленте отклоняться от горизонтальной плоскости, и неправильные показания.

Рис. 5.13: Геодезическая бригада измеряет базовое расстояние с помощью металлической (инварной) ленты.

Кредит: Ходжсон, 1916.

С 1980-х годов устройства для электронного измерения расстояний (EDM) позволяют геодезистам измерять расстояния точнее и эффективнее, чем с помощью лент. Чтобы измерить горизонтальное расстояние между двумя точками, один геодезист использует инструмент EDM, чтобы направить энергетическую волну в сторону отражателя, удерживаемого вторым геодезистом. EDM регистрирует время, прошедшее между излучением волны и ее возвращением от отражателя. Затем он вычисляет расстояние как функцию прошедшего времени (мало чем отличается от того, что мы узнали о GPS!).Типичные дальномеры ближнего действия могут использоваться для измерения расстояний до 5 километров с точностью до одной части из 20 000, что в два раза точнее, чем при съемке на магнитную ленту.

Приборы, называемые тахеометры (рис. 5.14), объединяют в одном устройстве электронное измерение расстояния и возможности теодолитов для измерения углов. Далее мы рассмотрим, как эти инструменты используются для измерения горизонтального положения по отношению к установленным сетям управления.

Рисунок 5.14: Современный тахеометр.

Кредит: Лукаш Фус.

5.5.3 Объединение углов и расстояний для определения позиций

разработали отдельные методы, основанные на отдельных сетях управления, для измерения горизонтального и вертикального положения. В этом контексте горизонтальное положение — это положение точки относительно двух осей: экватора и нулевого меридиана на земном шаре или осей x и y в плоской системе координат.

Теперь мы представим два метода, которые геодезисты используют для создания и расширения контрольных сетей (триангуляция и трилатерация), и два других метода, используемых для измерения положений относительно контрольных точек (открытые и закрытые переходы).

Сюрвейеры обычно измеряют позиции последовательно. Начиная с контрольных точек, они измеряют углы и расстояния до новых местоположений и используют тригонометрию для вычисления положений в системе координат плоскости. Такой способ измерения серии позиций известен как «выполнение траверсы». Ход, который начинается и заканчивается в разных местах, в которых хотя бы одна конечная точка изначально неизвестна, называется открытым ходом. Ход, который начинается и заканчивается в одной и той же точке или в двух разных, но известных точках, называется замкнутым ходом.«Замкнутый» здесь означает не геометрически замкнутый (как в многоугольнике), а математически замкнутый (определяемый как: или относящийся к интервалу, содержащему обе его конечные точки). «Замыкая» маршрут между одним известным местоположением и другим известным местоположением, геодезист может определить ошибки в походе.

Ошибки измерения в замкнутом траверсе, который соединяется в точке начала, можно количественно оценить путем суммирования внутренних углов многоугольника, образованного траверсой. Точность измерения одного угла неизвестна, но поскольку сумма внутренних углов многоугольника всегда (n-2) × 180, можно оценить ход в целом и распределить накопленные ошибки между всеми внутренние углы.Ошибки, возникающие при открытом походе, который не заканчивается там, где он начался, не могут быть оценены или исправлены. Единственный способ оценить точность открытого хода — это многократно измерять расстояния и углы, вперед и назад, и усреднять результаты расчетов. Поскольку повторные измерения являются дорогостоящими, другие методы съемки, которые позволяют геодезистам вычислять и учитывать погрешность измерения, для большинства приложений предпочтительнее открытых проходов.

5.5.4 Триангуляция

Закрытые переходы обеспечивают достаточную точность для съемки границ собственности при условии, что установленная контрольная точка находится поблизости.Геодезисты проводят контрольные исследования для расширения и увеличения плотности точек в горизонтальных контрольных сетях. До того, как стало доступно спутниковое позиционирование для съемок, наиболее распространенным методом проведения контрольных съемок была триангуляция (рис. 5.16).

Рисунок 5.15: Создание новых контрольных точек путем триангуляции от существующей контрольной точки (A).

Кредит: географический факультет Пенсильванского государственного университета. Адаптировано из оригинального текста DiBiase (1997).

1. Используя тахеометр, оборудованный электронным устройством измерения расстояния, контрольная группа геодезистов начинает с измерения азимута альфа и базового расстояния AB.
2. Эти два измерения позволяют геодезической группе рассчитать позицию B как при открытом траверсе.
3. Затем геодезисты измеряют внутренние углы CAB, ABC и BCA в точках A, B и C. Зная внутренние углы и длину базовой линии, тригонометрический «закон синусов» может быть использован для расчета длин любых других боковая сторона.Зная эти размеры, геодезисты могут зафиксировать положение точки C.
4. После измерения трех внутренних углов и длины одной стороны треугольника ABC группа контрольных съемок может рассчитать длину стороны BC. Эта расчетная длина затем служит базовой линией для треугольника BDC. Таким образом, триангуляция используется для расширения сетей управления, точка за точкой и треугольник за треугольником.

5.5.5 Трилатерация

Альтернативой триангуляции является трилатерация , которая использует только расстояния для определения положения.Избегая угловых измерений, трилатерацию легче выполнять, она требует меньше инструментов и, следовательно, дешевле. Прочитав эту главу до сих пор, вы уже познакомились с практическим применением трилатерации, поскольку это метод определения местоположения по спутнику, используемый в GPS.

Вы видели пример трилатерации на рис. 5.8 в виде трехмерных сфер, отходящих от орбитальных спутников. В демонстрации 1, приведенной ниже, этот процесс проходит в двух измерениях.

Попробуйте это: выполните процесс двумерной трилатерации.

Демо: Трилатерация в двух измерениях.

Кредит: Институт электронного образования Джона А. Даттона, Государственный университет Пенсильвании.

Как только расстояние от контрольной точки установлено, человек может рассчитать расстояние, открыв траверс, или полагаться на известное расстояние, если оно существует. Единственная контрольная точка и известное расстояние ограничивают возможные местоположения неизвестной точки краем круга, окружающего контрольную точку на этом расстоянии; вдоль этого круга существует бесконечное множество возможностей для неизвестного местоположения.Добавление второй контрольной точки вводит еще один круг с радиусом, равным его расстоянию от неизвестной точки. С двумя контрольными точками и дистанционными кругами количество возможных точек для неизвестного местоположения сокращается ровно до двух. Третью и последнюю контрольную точку можно использовать, чтобы определить, какая из оставшихся возможностей является истинным местоположением.

Трилатерация заметно проще триангуляции и является очень ценным навыком. Даже с очень приблизительными оценками можно с достаточным успехом определить общее местоположение.

Практика викторины

Зарегистрированные студенты штата Пенсильвания должны вернуться, чтобы пройти тест для самооценки Land Surveying .