Je comprends que vous pouvez avoir un appareil avec des mesures angulaires pour la rotation et l'élévation, et utiliser la trigonométrie pour calculer les distances ... mais seulement si vous avez des distances pour commencer. Comment ont-ils mesuré avec précision la première distance en ligne droite sur une distance suffisamment longue pour donner des angles utilisables? Et l'erreur dans les autres distances calculées à partir de cela ne s'accumulerait-elle pas rapidement hors de contrôle?
Comment les levés de cartes se faisaient-ils avant les lasers?
Réponses:
L'appareil pour prendre des angles horizontaux et verticaux que vous mentionnez s'appelle un théodolite. Les théodolites n'ont commencé à être éliminés en tant que principal outil d'arpentage que dans les années 1980 lorsque le nombre total de stations a été introduit. Ci-dessous, un théodolite soviétique de 1958, (ex Wikipedia).
Les théodolites étaient des appareils analogiques et les angles mesurés devaient être écrits dans un cahier. Les stations totales étaient des appareils électroniques, essentiellement des théodolites électroniques, avec des appareils électroniques de mesure de distance, basés sur des signaux infrarouges. Ces appareils pourraient être connectés à une unité de mémoire électronique portable avec un clavier pour stocker les mesures. L'arpenteur devait encore saisir manuellement un identifiant de point pour chaque lecture, mais il n'avait pas à saisir les angles mesurés.
Lors du démarrage d'un levé, un marqueur de référence du système national de marqueurs de levé le plus proche de la région de levé a été choisi car il avait une ordonnée, une abscisse et une élévation connues / établies. Une photo du marqueur d'enquête américain suit (de Wikipedia).
Le théodolite serait mis en place et la première lecture serait à la cheville marqueur connue pour établir la ligne de base pour l'enquête.
Pour les levés très précis, une cible de levé, sur trépied, a été placée sur le marqueur de levé; soit une plaque avec une croix dessus, soit une courte tige pointue avec la pointe vers le haut. Une cible similaire serait alors placée sur un marqueur temporaire et l'angle horizontal entre les deux cibles mesuré. L'angle vertical entre le plan horizontal du théodolite (dans l'oculaire) et la première cible serait mesuré, tout comme l'angle vertical avec la seconde cible.
Chaque théodolite a un point marqueur spécifique, à hauteur de l'oculaire (télescope). Il s'agit du marqueur de référence du théodolite à partir duquel les distances latérales sont mesurées. Un ruban à mesurer était placé contre le point du théodolite et l'autre extrémité du ruban était placée au centre de chaque croix cible ou à l'extrémité de chaque tige de cible pointue, pour mesurer les distances de pente. Le ruban à mesurer devait avoir une certaine tension appliquée et les lectures seraient enregistrées. Plus tard, au bureau, les distances de pente mesurées seraient corrigées pour l'affaissement du ruban. De plus, les hauteurs du théodolite et des deux cibles, au-dessus du sol, seraient mesurées avec un ruban à mesurer.
Après avoir fait tout cela, un autre marqueur temporaire sera établi, le théodolite se déplacera entre les deux derniers chevilles et le processus se répétera.
Pour chaque installation, les hauteurs du théodolite et des cibles étaient nécessaires, tout comme les distances de pente, les angles verticaux et l'angle horizontal. En utilisant la trigonométrie sur toutes ces données, on pourrait déterminer les coordonnées et l'élévation de chaque piquet.
Une autre méthode utilisée pour mesurer était appelée stades. Celui-ci utilisait un théodolite mais au lieu d'utiliser des cibles croisées ou des tiges pointues pour viser chacun des piquets de levé, des tiges de levé ont été utilisées. Voir l'image ci-dessous sur http://www.tigersupplies.com
La tige d'arpentage devait être placée sur chaque cheville et trois relevés de hauteur étaient tirés de la tige d'arpentage: le réticule supérieur, le réticule central (principal) et la croix inférieure. Voir l'image ci-dessous.
La lecture du réticule central donne la hauteur de l'élévation. La différence entre les lectures croisées supérieure et inférieure multipliée par une constante optique pour l'optique du théodolite a donné la distance entre la tige de topographie et le théodolite. À l'exception de certains théodolites japonais, la constante optique était de 100.
Dans l'image ci-dessus, les lectures de réticule sont 1.500, 1.422 et 1.344.
Quelle que soit la méthode utilisée. Pour corriger les erreurs de levé, une traversée fermée a été effectuée, après quoi tout ce qui devait être levé a été mesuré, la dernière lecture a été renvoyée à la première cheville levée. Si les coordonnées en 3D correspondaient, il n'y avait aucune erreur. S'ils ne le faisaient pas, chacune des lectures devrait être ajustée pour fermer le cheminement sans "aucune erreur"
Pour minimiser les erreurs, plus les distances latérales sont courtes, mieux c'est, car il y a moins d'affaissement du ruban. Pour les mesures qui exigeaient des niveaux élevés de précision, comme lors de l'assemblage de gros équipements dans des climats chauds, le travail serait effectué pendant les premières matinées pour minimiser ou éliminer les reflets de chaleur.
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Wow, incroyable ... les multiples réticules sont géniaux!
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jhabbott
J'ai oublié de mentionner que la veille des calculatrices, les arpenteurs devaient utiliser un tableau de logarithme à 7 chiffres pour effectuer tous leurs calculs. Je n'ai jamais eu à les utiliser, mais vous pouvez imaginer que le calc peut être fastidieux et l'arpentage était beaucoup plus différent qu'il ne l'est aujourd'hui
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Fred
Et pas seulement les théodolites, vous avez des tacomètres, des chaînes, des cordes, des tables de nivellement, un astrolabe, une boussole ... Le théodolite n'est que le précurseur de la station totale.
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David García Bodego
La "première distance en ligne droite" dans n'importe quelle enquête est appelée la "ligne de base", et les arpenteurs au fil des siècles ont trouvé de nombreuses façons de minimiser l'erreur dans la ligne de base pour commencer, et de tenir compte de l'accumulation d'erreurs lorsqu'ils sondent des points supplémentaires .
Il existe également de nombreuses façons de recouper les mesures à l'aide de méthodes indépendantes qui permettent d'atténuer certaines erreurs.
Les instruments de base de l'arpentage sont le transit pour mesurer les angles horizontaux et verticaux et la tige et la chaîne (et le ruban, à l'époque moderne) pour mesurer les distances. Mais le véritable art de l'arpentage n'est pas de savoir comment vous pouvez prendre les mesures brutes, mais votre capacité à tenir compte des erreurs et à les minimiser.
Tout cela a été développé bien avant Internet, et les meilleures informations sur ces techniques se trouvent dans des livres, pas en ligne.
L'instrument clé pour établir une distance de base est le ruban en acier. Dans des conditions appropriées - en faisant attention aux détails tels que la température et la tension - une bande de 100 pieds peut généralement être lue avec une précision de 1/100 de pied (environ 1/8 de pouce), ce qui donne une précision globale de 1 partie sur 10000 .
Un levé topographique commencera généralement par une ligne de base mesurée à une extrémité de la zone, puis après avoir arpenté les points intermédiaires, une deuxième ligne de base entre deux points à l'extrémité de la zone sera également mesurée. Cela permet d'annuler la plupart des erreurs systématiques pour tous les points intermédiaires.