Como foi feita a pesquisa de mapas antes dos lasers?

Entendo que você pode ter um dispositivo com medidas angulares para rotação e elevação e usar a trigonometria para calcular as distâncias ... mas apenas se você tiver algumas distâncias para começar. Como eles mediram com precisão a primeira distância em linha reta em qualquer distância significativamente longa o suficiente para fornecer ângulos utilizáveis? E o erro em outras distâncias calculadas a partir disso rapidamente se acumulará fora de controle?

O dispositivo para obter ângulos horizontais e verticais mencionados é chamado de teodolito. Os teodolitos só começaram a ser eliminados como a principal ferramenta de levantamento nos anos 80, quando estações totais foram introduzidas. Abaixo está um teodolito soviético de 1958 (ex Wikipedia).

Teodolitos eram dispositivos analógicos e os ângulos medidos tinham que ser escritos em um caderno. As estações totais eram dispositivos eletrônicos, essencialmente teodolitos eletrônicos, com dispositivos eletrônicos de medição de distância, baseados em sinais infravermelhos. Esses dispositivos podem ser conectados a uma unidade de memória eletrônica portátil com um teclado para armazenar as medições. O pesquisador ainda precisava inserir manualmente um identificador de ponto para cada leitura, mas não precisava inserir os ângulos medidos.

Ao iniciar uma pesquisa, um marcador de referência do sistema nacional de marcadores de pesquisa mais próximo da região de pesquisa foi escolhido, pois possuía norte / leste e elevação conhecidos / estabelecidos. Uma foto do marcador de pesquisa nos EUA segue (da Wikipedia).

O teodolito seria configurado e a primeira leitura seria no marcador conhecido para estabelecer a linha de base da pesquisa.

Para pesquisas muito precisas, um alvo de pesquisa, no tripé, foi colocado sobre o marcador da pesquisa; uma placa com uma cruz ou uma haste curta e pontiaguda com a ponta voltada para cima. Um alvo semelhante seria então colocado em um marcador temporário e o ângulo horizontal entre os dois alvos seria medido. O ângulo vertical do plano horizontal do teodolito (na parte dos olhos) até o primeiro alvo seria medido como o ângulo vertical ao segundo alvo.

Cada teodolito possui um ponto marcador específico, na altura da peça ocular (telescópio). Este é o marcador de referência para o teodolito a partir do qual as distâncias laterais são medidas. Uma fita métrica foi colocada contra o ponto no teodolito e a outra extremidade da fita foi colocada no centro de cada cruz-alvo ou nas pontas de cada haste-alvo apontada, para medir as distâncias da inclinação. A fita métrica tinha que ter uma certa tensão aplicada e as leituras seriam gravadas. Mais tarde, no escritório, as distâncias medidas da inclinação seriam corrigidas para a queda da fita. Além disso, as alturas do teodolito e os dois alvos, acima do solo, seriam medidos com uma fita métrica.

Tendo feito tudo isso, outro marcador temporário seria estabelecido, o teodolito se moveu entre os dois últimos pinos e o processo foi repetido.

Para cada montagem, as alturas do teodolito e dos alvos eram necessárias, assim como as distâncias da inclinação, ângulos verticais e ângulos horizontais. Usando trigonometria em todos esses dados, é possível determinar as coordenadas e a elevação de cada peg.

Outro método usado para medir foi chamado de estádios. Isso usava um teodolito, mas em vez de alvos cruzados ou alvos de haste pontiagudo serem usados ​​para enxergar em cada um dos pinos de levantamento, eram usadas hastes de levantamento. Veja a imagem abaixo em http://www.tigersupplies.com

A haste de levantamento seria colocada em cada estaca e três leituras de altura seriam tiradas da haste de levantamento: a mira superior, a mira central (principal) e a cruz inferior. Veja a figura abaixo.

A leitura da mira central indica a altura da elevação. A diferença entre as leituras de mira superior e inferior multiplicada por uma constante óptica para a óptica do teodolito deu a distância entre a haste de levantamento e o teodolito. Exceto por alguns teodolitos japoneses, a constante óptica era 100.

Na figura acima, as leituras transversais são 1.500, 1.422 e 1.344.

Independentemente de qual método foi usado. Para fazer ajustes nos erros de levantamento, foi realizada uma travessia fechada, após a medição de tudo o que precisava ser pesquisado, a última leitura voltou ao primeiro peg pesquisado. Se as coordenadas em 3D corresponderem, não haverá erros. Caso contrário, cada uma das leituras precisaria ser ajustada para fechar a travessia com "sem erros"

Para minimizar os erros, quanto menores as distâncias laterais, melhor, pois houve menos queda da fita. Para medições que exigem altos níveis de precisão, como na montagem de grandes equipamentos em climas quentes, o trabalho seria realizado durante as primeiras manhãs para minimizar ou eliminar o brilho do calor.

A "primeira distância em linha reta" em qualquer pesquisa é chamada de "linha de base", e os pesquisadores ao longo dos séculos desenvolveram várias maneiras de minimizar o erro na linha de base para começar e de contabilizar o acúmulo de erros à medida que pesquisam pontos adicionais .

Também existem muitas maneiras de verificar cruzamentos medições usando métodos independentes que permitem mitigar alguns erros.

Os instrumentos básicos do levantamento são o trânsito para medir ângulos horizontais e verticais e a haste e a corrente (e a fita, nos tempos modernos) para medir distâncias. Mas a verdadeira arte do levantamento não é o quão bem você pode realizar as medições brutas, mas sua capacidade de explicar os erros e minimizá-los.

Tudo isso foi desenvolvido muito antes da Internet, e as melhores informações sobre essas técnicas serão encontradas em livros, e não online.

O principal instrumento para estabelecer uma distância da linha de base é a fita de aço. Sob condições adequadas - prestando atenção a detalhes como temperatura e tensão - uma fita de 100 pés normalmente pode ser lida com uma precisão de 1/100 de pé (cerca de 1/8 de polegada), fornecendo uma precisão geral de 1 parte em 10.000 .

Um levantamento da terra geralmente começa com uma linha de base medida em uma extremidade da área e, depois de examinar os pontos intermediários, também será medida uma segunda linha de base entre dois pontos no extremo da área. Isso permite que a maioria dos erros sistemáticos de todos os pontos intermediários sejam cancelados.