¿Cómo se realizó la topografía de los mapas antes de los láser?

Entiendo que puede tener un dispositivo con mediciones angulares para rotación y elevación, y usar trigonometría para calcular las distancias ... pero solo si tiene algunas distancias para comenzar. ¿Cómo midieron con precisión la primera distancia en línea recta sobre cualquier distancia lo suficientemente larga como para dar ángulos utilizables? ¿Y no se acumularía rápidamente el error en otras distancias calculadas a partir de esto?

El dispositivo para tomar ángulos horizontales y verticales que usted menciona se llama teodolito. Los teodolitos solo comenzaron a eliminarse gradualmente como la principal herramienta de topografía en la década de 1980 cuando se introdujeron las estaciones totales. A continuación se muestra un teodolito soviético de 1958 (ex Wikipedia).

Los teodolitos eran dispositivos analógicos y los ángulos medidos tenían que escribirse en un cuaderno. Las estaciones totales eran dispositivos electrónicos, esencialmente teodolitos electrónicos, con dispositivos electrónicos de medición de distancia, basados ​​en señales infrarrojas. Estos dispositivos podrían conectarse a una unidad de memoria electrónica portátil con un teclado para almacenar las mediciones. El topógrafo aún tenía que ingresar manualmente un identificador de punto para cada lectura, pero no tenía que ingresar los ángulos medidos.

Al comenzar una encuesta, se eligió un marcador de referencia del sistema nacional de marcadores topográficos más cercanos a la región topográfica, ya que tenía un norte, este y una elevación conocidos y establecidos. A continuación se muestra una imagen del marcador de la encuesta estadounidense (de Wikipedia).

Se establecería el teodolito y la primera lectura sería en el marcador conocido para establecer la línea de base para la encuesta.

Para encuestas muy precisas, se colocó un objetivo topográfico, sobre trípode, sobre el marcador de la encuesta; ya sea una placa con una cruz o una barra corta puntiaguda con la punta hacia arriba. Luego se colocaría un objetivo similar en un marcador temporal y se mediría el ángulo horizontal entre los dos objetivos. El ángulo vertical desde el plano horizontal del teodolito (en el ocular) hasta el primer objetivo se mediría al igual que el ángulo vertical hacia el segundo objetivo.

Cada teodolito tiene un marcador específico en él, a la altura del ocular (telescopio). Este es el marcador de referencia para el teodolito desde el cual se miden las distancias laterales. Se colocó una cinta métrica contra el punto del teodolito y el otro extremo de la cinta se colocó en el centro de cada cruz objetivo o en las puntas de cada barra objetivo puntiaguda, para medir las distancias de la pendiente. La cinta de medición tenía que tener una cierta tensión aplicada y las lecturas serían registradas. Más tarde, en la oficina, las distancias de pendiente medidas se corregirían por la caída de la cinta. Además, las alturas del teodolito y los dos objetivos, sobre el suelo, se medirían con una cinta métrica.

Una vez hecho todo eso, se establecería otro marcador temporal, el teodolito se movió entre las dos últimas clavijas y se repitió el proceso.

Para cada configuración, se necesitaban las alturas del teodolito y los objetivos, así como las distancias de la pendiente, los ángulos verticales y el ángulo horizontal. Usando trigonometría en todos estos datos, se podrían determinar las coordenadas y la elevación de cada clavija.

Otro método utilizado para medir se llamaba estadios. Esto usó un teodolito, pero en lugar de objetivos cruzados u objetivos de varilla puntiaguda que se usaban para ver en cada una de las clavijas de inspección, se usaron varillas de inspección. Vea la imagen a continuación de http://www.tigersupplies.com

La varilla de inspección se colocaría en cada clavija y se tomarían tres lecturas de altura de la varilla de inspección: la cruz superior, la cruz central (principal) y la cruz inferior. Ver la imagen de abajo.

La lectura de la cruz central da la altura para la elevación. La diferencia entre las lecturas del retículo superior e inferior multiplicadas por una constante óptica para la óptica del teodolito dio la distancia entre la varilla de medición y el teodolito. Excepto por algunos teodolitos japoneses, la constante óptica era 100.

En la imagen de arriba, las lecturas de la cruz son 1.500, 1.422 y 1.344.

Independientemente de qué método se utilizó. Para hacer ajustes para los errores de topografía, se realizó un recorrido cerrado en el que, después de medir todo lo que se necesitaba para la encuesta, la última lectura volvía a la primera clavija encuestada. Si las coordenadas en 3D coincidían, no había errores. Si no lo hicieran, cada una de las lecturas necesitaría ser ajustada para cerrar el recorrido sin "errores"

Para minimizar los errores, cuanto más cortas sean las distancias laterales, mejor, ya que hubo menos pandeo de la cinta. Para las mediciones que requieren altos niveles de precisión, como cuando se ensamblan equipos grandes en climas cálidos, el trabajo se realizará durante las primeras horas de la mañana para minimizar o eliminar el brillo térmico.

La "primera distancia en línea recta" en cualquier encuesta se llama "línea de base", y los topógrafos a lo largo de los siglos han descubierto muchas formas de minimizar el error en la línea de base para comenzar, y para tener en cuenta la acumulación de errores a medida que examinan puntos adicionales. .

También hay muchas formas de verificar las mediciones mediante métodos independientes que permiten mitigar algunos errores.

Los instrumentos básicos de topografía son el tránsito para medir ángulos horizontales y verticales y la barra y la cadena (y la cinta, en los tiempos modernos) para medir distancias. Pero el verdadero arte de la topografía no es qué tan bien puede tomar las mediciones en bruto, sino su capacidad para dar cuenta de los errores y minimizarlos.

Todo esto se desarrolló mucho antes de Internet, y la mejor información sobre estas técnicas se encontrará en libros, no en línea.

El instrumento clave para establecer una distancia de referencia es la cinta de acero. En condiciones adecuadas, prestando atención a detalles como la temperatura y la tensión, una cinta de 100 pies generalmente se puede leer con una precisión de 1/100 de pie (aproximadamente 1/8 de pulgada), lo que da una precisión general de 1 parte en 10,000 .

Un levantamiento de tierra generalmente comenzará con una línea de base medida en un extremo del área, y luego, después de examinar los puntos intermedios, también se medirá una segunda línea de base entre dos puntos en el extremo del área. Esto permite que la mayoría de los errores sistemáticos para todos los puntos intermedios se cancelen.