Zaměření - Surveying

Žena držící notebook se krčí vedle teodolitu na stativu.  Nástroj je nastaven na břehu v lese.
Geodet využívající totální stanici
Student používající teodolit v poli

Geodézie nebo zeměměřičství je technika, profese, umění a věda určující pozemské nebo trojrozměrné polohy bodů a vzdálenosti a úhly mezi nimi. Profesionální zeměměřič se nazývá zeměměřič . Tyto body jsou obvykle na povrchu Země a často se používají ke stanovení map a hranic pro vlastnictví , umístění, jako jsou například navržené polohy konstrukčních komponent pro stavbu nebo umístění povrchu podpovrchových prvků nebo jiné účely požadované vládou nebo občanské právo, například prodej nemovitostí.

Geodeti pracují s prvky geodézie , geometrie , trigonometrie , regresní analýzy , fyziky , strojírenství, metrologie , programovacích jazyků a práva. Používají zařízení, jako jsou totální stanice , robotické totální stanice, teodolity , přijímače GNSS , retroreflektory , 3D skenery , senzory LiDAR, rádia, sklonoměr , ruční tablety, optické a digitální úrovně , podpovrchové lokátory, drony, GIS a měřicí software.

Geodézie je prvkem ve vývoji lidského prostředí od počátku zaznamenané historie . Plánování a provádění většiny forem stavby to vyžaduje. Používá se také v dopravě, komunikacích, mapování a definování zákonných hranic pro vlastnictví půdy a je důležitým nástrojem výzkumu v mnoha dalších vědních disciplínách.

Definice

Mezinárodní federace zeměměřičů definuje funkci mapování takto:

Geodet je odborná osoba s akademickou kvalifikací a technickou odborností k provádění jedné nebo více z následujících činností;

  • určovat, měřit a reprezentovat pevninu, trojrozměrné objekty, bodová pole a trajektorie;
  • shromažďovat a interpretovat pozemní a geograficky související informace,
  • použít tyto informace pro plánování a efektivní správu pevniny, moře a jakýchkoli struktur na nich; a,
  • provádět výzkum výše uvedených postupů a rozvíjet je.

Dějiny

Dávná historie

viz popisek
Pravidlo olovnice z knihy Cassellovo tesařství a truhlářství

K průzkumu došlo od doby, kdy lidé postavili první velké stavby. Ve starověkém Egyptě by lanová nosítka používala jednoduchou geometrii k obnovení hranic po každoročních záplavách řeky Nil . Téměř dokonalá pravoúhlost a severojižní orientace Velké pyramidy v Gíze , postavené cca. 2700 př. N. L., Potvrdit egyptské velení průzkumu. Groma nástroj vznikl v Mezopotámii (brzy 1. tisíciletí před naším letopočtem). Pravěká památka v Stonehenge (asi 2500 př. N. L.) Byla stanovena prehistorickými geodety pomocí geometrie kolíků a lan.

Matematik Liu Hui popsal způsoby měření vzdálených objektů ve svém díle Haidao Suanjing nebo The Sea Island Mathematical Manual , publikovaném v roce 263 n. L.

Římané uznali zeměměřičství jako profesi. Stanovili základní míry, podle kterých byla římská říše rozdělena, například daňový registr dobytých zemí (300 n. L.). Římští geodeti byli známí jako Gromatici .

Ve středověké Evropě udržování hranic udržovalo hranice vesnice nebo farnosti. To byla praxe shromažďování skupiny obyvatel a procházení po farnosti nebo vesnici, aby se vytvořila společná paměť hranic. Byli zahrnuti mladí chlapci, aby se zajistilo, že paměť vydrží co nejdéle.

V Anglii dal Vilém Dobyvatel knihu Domesday v roce 1086. Zaznamenávala jména všech vlastníků půdy, rozlohu půdy, kterou vlastnili, kvalitu půdy a konkrétní informace o obsahu a obyvatelích této oblasti. Neobsahovalo mapy ukazující přesná umístění.

Moderní éra

Tištěný obrázek zeměměřičského zařízení.
Tabulka zeměměřičských, 1728 Cyclopaedia

Abel Foullon popsal rovinnou tabulku v roce 1551, ale předpokládá se, že nástroj byl používán dříve, protože jeho popis je vyvinutým nástrojem.

Gunterův řetěz představil v roce 1620 anglický matematik Edmund Gunter . To umožnilo přesné zaměření pozemků a jejich vykreslení pro právní a komerční účely.

Leonard Digges popsal teodolit, který měřil vodorovné úhly, ve své knize Geometrická praxe s názvem Pantometria (1571). Joshua Habermel ( Erasmus Habermehl ) vytvořil teodolit s kompasem a stativem v roce 1576. Johnathon Sission byla první, kdo v roce 1725 začlenil dalekohled na teodolit.

V 18. století se začaly používat moderní techniky a nástroje pro průzkum. Jesse Ramsden představil první přesný teodolit v roce 1787. Byl to nástroj pro měření úhlů v horizontální a vertikální rovině. Vytvořil svůj velký teodolit pomocí přesného dělícího motoru podle vlastního návrhu. Ramsdenův teodolit představoval velký krok vpřed v přesnosti nástroje. William Gascoigne vynalezl nástroj, který používal jako cílové zařízení dalekohled s nainstalovaným nitkovým křížem , v roce 1640. James Watt vyvinul optický měřič pro měření vzdálenosti v roce 1771; měřilo paralaktický úhel, ze kterého lze odvodit vzdálenost k bodu.

Nizozemský matematik Willebrord Snellius (aka Snel van Royen) představil moderní systematické používání triangulace . V roce 1615 změřil vzdálenost od Alkmaaru do Bredy , přibližně 72 mil (116 km). Tuto vzdálenost podcenil o 3,5%. Průzkum byl řetěz čtyřúhelníků obsahujících celkem 33 trojúhelníků. Snell ukázal, jak lze rovinné vzorce opravit, aby se umožnilo zakřivení Země. Ukázal také, jak resekovat nebo vypočítat polohu bodu uvnitř trojúhelníku pomocí úhlů vrhaných mezi vrcholy v neznámém bodě. Ty mohly být měřeny přesněji než ložiska vrcholů, která závisela na kompasu. Jeho práce zavedla myšlenku průzkumu primární sítě kontrolních bodů a umístění vedlejších bodů uvnitř primární sítě později. Mezi lety 1733 a 1740 podnikli Jacques Cassini a jeho syn César první triangulaci Francie. Jejich součástí bylo opětovné zaměření oblouku poledníku , což vedlo k vydání první mapy Francie postavené na přísných principech v roce 1745. Do této doby byly pro místní tvorbu map dobře zavedeny triangulační metody.

Mapa triangulační sítě pokrývající Indii.
Mapa Indie ukazující Velký trigonometrický průzkum, vyrobená v roce 1870

Teprve na konci 18. století mapovaly podrobné průzkumy triangulační sítě celé země. V roce 1784 tým z General William Roy ‚s Ordnance Survey Velké Británie začala Principal triangulace Británii . Pro tento průzkum byl postaven první ramsdenský teodolit. Průzkum byl nakonec dokončen v roce 1853. Velký trigonometrický průzkum Indie začal v roce 1801. Indický průzkum měl obrovský vědecký dopad. Byl zodpovědný za jedno z prvních přesných měření úseku oblouku zeměpisné délky a za měření geodetické anomálie. Pojmenovala a zmapovala Mount Everest a další himálajské vrcholy. Na přelomu 19. století a s nástupem průmyslové revoluce se zeměměřičství stalo profesionálním povoláním, o které byl velký zájem . Profese vyvinula přesnější nástroje na pomoc její práci. Projekty průmyslové infrastruktury využívaly inspektory k vytyčení kanálů , silnic a železnic.

V USA vytvořilo zemské nařízení z roku 1785 systém veřejného průzkumu půdy . Tvořilo to základ pro rozdělení západních území na části umožňující prodej půdy. PLSS rozdělil státy na mřížky městyse, které byly dále rozděleny na sekce a zlomky sekcí.

Napoleon Bonaparte založil první katastr kontinentální Evropy v roce 1808. Tím byla shromážděna data o počtu pozemků, jejich hodnotě, využití půdy a jménech. Tento systém se brzy rozšířil po Evropě.

Strana zaměřující se na železnici v Russelově tanku v Arizoně v 60. letech 19. století

Robert Torrens představil systém Torrens v jižní Austrálii v roce 1858. Torrens měl zjednodušit transakce s půdou a poskytnout spolehlivé tituly prostřednictvím centralizovaného registru pozemků. Systém Torrens byl přijat v několika dalších zemích anglicky mluvícího světa. Geodetika se stala stále důležitější s příchodem železnic v 19. století. Vyšetřování bylo nutné, aby železnice mohla plánovat technologicky a finančně schůdné trasy.

20. století

Voják stojící vedle teleskopického nástroje na stativu.
Německý inženýr provádějící průzkum během první světové války v roce 1918

Na začátku století inspektoři vylepšili starší řetězy a lana, ale stále se potýkali s problémem přesného měření dlouhých vzdáleností. Dr. Trevor Lloyd Wadley vyvinul tellurometr v padesátých letech minulého století. Měří dlouhé vzdálenosti pomocí dvou mikrovlnných vysílačů/přijímačů. Na konci padesátých let zavedl geodimetr zařízení pro elektronické měření vzdálenosti (EDM). Jednotky EDM používají k nalezení vzdálenosti vícefrekvenční fázový posun světelných vln. Tyto nástroje ušetřily potřebu řetězového měření dní nebo týdnů měřením mezi body kilometry od sebe na jeden zátah.

Pokroky v elektronice umožnily miniaturizaci EDM. V 70. letech se objevily první přístroje kombinující měření úhlu a vzdálenosti, které se staly známými jako totální stanice . Výrobci přidali další zařízení o stupně, což přineslo zlepšení přesnosti a rychlosti měření. Mezi hlavní pokroky patří kompenzátory náklonu, záznamníky dat a programy pro výpočet na palubě.

Prvním satelitním pozičním systémem byl systém amerického námořnictva TRANSIT . První úspěšný start proběhl v roce 1960. Hlavním účelem systému bylo poskytovat informace o poloze raketovým ponorkám Polaris . Geodeti zjistili, že mohou použít polní přijímače k ​​určení polohy bodu. Řídký satelitní kryt a velká zařízení způsobily, že pozorování byla pracná a nepřesná. Hlavním využitím bylo stanovení benchmarků na vzdálených místech.

Americké vojenské letectvo vypustilo první prototyp satelitů systému Global Positioning System (GPS) v roce 1978. GPS používalo větší souhvězdí satelitů a vylepšený přenos signálu, aby byla zajištěna větší přesnost. Počáteční pozorování GPS vyžadovalo několik hodin pozorování statickým přijímačem, aby byly splněny požadavky na přesnost průzkumu. Nedávná vylepšení satelitů i přijímačů umožňují průzkum v reálném čase Kinematic (RTK). Průzkumy RTK získávají vysoce přesná měření pomocí pevné základnové stanice a druhé pohyblivé antény. Pozici rovingové antény lze sledovat.

21. století

Teodolit , totální stanice a RTK GPS průzkum zůstává primární metody použití.

Dálkové průzkumy a satelitní snímky se stále zlepšují a zlevňují, což umožňuje běžnější používání. Mezi prominentní nové technologie patří trojrozměrné (3D) skenování a použití lidaru pro topografické průzkumy. Objevuje se také technologie UAV spolu s fotogrametrickým zpracováním obrazu.

Zařízení

Hardware

Teodolit.
Totální stanice.
Optická úroveň.
Průzkum stanice GPS.
Zaměřovací zařízení. Ve směru hodinových ručiček zleva nahoře: optický teodolit, robotická totální stanice, RTK GPS základna, optická úroveň.

Hlavními měřicími nástroji používanými po celém světě jsou teodolit , měřicí pásmo , totální stanice , 3D skenery , GPS / GNSS , hladina a tyč . Většina nástrojů se při použití šroubuje na stativ . Svinovací metry se často používají pro měření menších vzdáleností. Používají se také 3D skenery a různé formy leteckých snímků.

Theodolit je nástroj pro měření úhlů. K měření úhlů ve vodorovné a svislé rovině používá dva samostatné kruhy , úhloměry nebo alidády . Dalekohled namontovaný na čepech je svisle zarovnán s cílovým objektem. Celá horní část se otáčí pro horizontální zarovnání. Svislý kruh měří úhel, který dalekohled svírá s vertikálou, známý jako zenitový úhel. Vodorovný kruh používá horní a dolní desku. Při zahájení průzkumu zeměměřič namíří nástroj známým směrem (ložisko) a upne spodní desku na místo. Přístroj se pak může otáčet a měřit ložisko na jiné předměty. Pokud není známo žádné ložisko nebo je požadováno přímé měření úhlu, lze přístroj během počátečního pohledu nastavit na nulu. Poté načte úhel mezi počátečním objektem, samotným teodolitem a položkou, se kterou se dalekohled vyrovná.

Gyrotheodolite je forma teodolit, který používá gyroskop orientovat se v nepřítomnosti referenčních značek. Používá se v podzemních aplikacích.

Totální stanice je vývoj teodolitu s měřicím zařízením elektronické vzdálenost (EDM). Totální stanici lze použít k vyrovnání, pokud je nastavena na horizontální rovinu. Od svého zavedení se totální stanice posunuly od opticko-mechanických k plně elektronickým zařízením.

Moderní špičkové totální stanice již nepotřebují reflektor ani hranol pro návrat světelných impulzů používaných pro měření vzdálenosti. Jsou plně robotické a mohou dokonce odesílat data e-mailem na vzdálený počítač a připojovat se k satelitním pozičním systémům , jako je Global Positioning System . Real Time Kinematic GPS systémy významně zvýšily rychlost průzkumu a nyní jsou horizontálně přesné s přesností 1 cm ± 1 ppm v reálném čase, zatímco vertikálně je to v současné době zhruba polovina až 2 cm ± 2 ppm.

GPS průzkum se liší od ostatních použití GPS v použitém vybavení a metodách. Statický GPS používá dva přijímače umístěné na místě po značnou dobu. Dlouhé časové období umožňuje přijímači porovnávat měření na oběžné dráze satelitů. Změny na oběžné dráze satelitů také poskytují měřicí síti dobře upravenou geometrii. To vytváří přesnou základní linii, která může být dlouhá přes 20 km. Geometrie RTK používá jednu statickou anténu a jednu rovingovou anténu. Statická anténa sleduje změny v pozicích satelitů a atmosférických podmínkách. Geodet používá rovingovou anténu k měření bodů potřebných pro průzkum. Tyto dvě antény používají rádiové spojení, které umožňuje statické anténě posílat korekce rovingové anténě. Rovinková anténa pak tyto opravy aplikuje na signály GPS, které přijímá, a vypočítá svou vlastní polohu. Geometrie RTK pokrývá menší vzdálenosti než statické metody. Důvodem je, že rozdílné podmínky dále od základny snižují přesnost.

Geodetické přístroje mají vlastnosti, které je činí vhodnými pro určitá použití. Theodolity a úrovně často používají konstruktéři než geodeti v zemích prvního světa. Konstruktor může provádět jednoduché průzkumné úkoly pomocí relativně levného nástroje. Totální stanice jsou pracovními koňmi mnoha profesionálních geodetů, protože jsou univerzální a spolehlivé za všech podmínek. Zlepšení produktivity pomocí GPS ve velkých průzkumech je činí oblíbenými pro velké projekty infrastruktury nebo shromažďování dat. Jednočlenné roboticky vedené totální stanice umožňují geodetům měřit bez dalších pracovníků zaměřovat dalekohled nebo zaznamenávat data. Rychlý, ale drahý způsob měření velkých ploch je helikoptéra, která pomocí GPS zaznamenává polohu helikoptéry a laserový skener měří zem. Aby se zvýšila přesnost, umístí inspektoři majáky na zem (asi 20 km od sebe). Tato metoda dosahuje přesnosti mezi 5–40 cm (v závislosti na výšce letu).

Geodeti používají pomocná zařízení, jako jsou stativy a stojany na nástroje; hole a majáky používané k pozorování; OOP ; zařízení pro čištění vegetace; kopací nástroje pro hledání průzkumných značek zakopaných v průběhu času; kladiva pro umístění značek na různé povrchy a struktury; a přenosná rádia pro komunikaci na dlouhé vzdálenosti.

Software

Geodeti, stavební profesionálové a stavební inženýři využívající totální stanice , GPS , 3D skenery a další data sběratelů používají software Land Surveying pro zvýšení efektivity, přesnosti a produktivity. Zeměměřičský software je základem současného geodetického průzkumu.

Typicky, ne-li všechny navrhování a některé z navrhování pro plány a plats ze zkoumaného majetku se provádí inspektora, a téměř každý pracující v oblasti projektování dnes (2021) využívá CAD software a hardware a to jak na PC, a stále více v novějších generacích datových kolektorů i v terénu. Další počítačové platformy a nástroje, které dnes běžně používají inspektoři, nabízejí online americká federální vláda a jiné vládní průzkumné agentury, jako je National Geodetic Survey a síť CORS , za účelem získání automatizovaných oprav a převodů za shromážděná data GPS a data samotné souřadnicové systémy .

Techniky

Kompas s extra mířidly pro měření ložisek.
Standardní kompas Brunton Geo , který dnes ještě běžně používají geografové, geologové a geodeti pro terénní měření

Geodeti určují polohu objektů měřením úhlů a vzdáleností. Rovněž se měří faktory, které mohou ovlivnit přesnost jejich pozorování. Tato data pak používají k vytváření vektorů, ložisek, souřadnic, výšek, oblastí, svazků, plánů a map. Pro zjednodušení výpočtu jsou měření často rozdělena na horizontální a vertikální komponenty. GPS a astronomická měření také vyžadují měření časové složky.

Měření vzdálenosti

Žena s batohem držící laserový dálkoměr, ruční GPS a tabletový počítač.
Příklad moderního vybavení pro geodetické práce ( technologie Field-Map ): GPS , laserový dálkoměr a polní počítač umožňuje mapování, ale i kartografii (vytváření mapy v reálném čase) a sběr dat z terénu.

Před laserovými zařízeními EDM (elektronické měření vzdálenosti) byly vzdálenosti měřeny různými způsoby. Jednalo se o řetězy s články o známé délce, jako je Gunterův řetěz nebo měřicí pásky z oceli nebo invaru . Pro měření horizontálních vzdáleností byly tyto řetězy nebo pásky napnuty, aby se snížilo prověšení a prověšení. Pro tepelnou roztažnost bylo nutné upravit vzdálenost. Rovněž by byly provedeny pokusy o udržení úrovně měřicího přístroje. Při měření na svahu může geodet muset měření „přerušit“ (přetrhnout)- použijte přírůstek menší než je celková délka řetězce. K měření delších vzdáleností se používaly perambulátory neboli měřicí kolečka, ale ne s vysokou přesností. Tacheometrie je věda o měření vzdáleností měřením úhlu mezi dvěma konci předmětu o známé velikosti. To bylo někdy použito dříve k vynálezu EDM, kde hrubý podklad dělal měření řetězu nepraktické.

Měření úhlu

Historicky byly vodorovné úhly měřeny pomocí kompasu k zajištění magnetického ložiska nebo azimutu. Později přesnější rýsované kotouče zlepšily úhlové rozlišení. Upevnění dalekohledů s osnovami na disku umožňovalo přesnější pozorování (viz teodolit ). Úrovně a kalibrované kruhy umožňovaly měření svislých úhlů. Verniery umožňovaly měření na zlomek stupně, například s tranzitem z přelomu století .

Rovina tabulka poskytuje grafické způsob zaznamenávání a měření úhlů, které snižuje množství potřebných matematiky. V roce 1829 Francis Ronalds vynalezl reflexní nástroj pro grafické zaznamenávání úhlů úpravou oktantu .

Geodet může pozorováním ložiska z každého vrcholu na obrázku měřit kolem obrázku. Konečné pozorování bude mezi dvěma pozorovanými body, s výjimkou rozdílu 180 °. Tomu se říká zavření . Pokud se první a poslední ložisko liší, ukazuje to chybu v průzkumu, nazývanou úhlová chyba . Geodet může pomocí těchto informací prokázat, že práce splňuje očekávané standardy.

Vyrovnávání

Žena nastavující optickou úroveň na stativu.
Pracovník Centra pro operační oceánografické produkty a služby provádí nivelaci stanic na podporu amerického armádního sboru inženýrů v Richmondu, Maine.

Nejjednodušší způsob měření výšky je pomocí výškoměru  pomocí tlaku vzduchu zjistit výšku. Když jsou zapotřebí přesnější měření, používají se prostředky jako přesné úrovně (známé také jako diferenciální nivelace). Při přesném nivelaci se provádí řada měření mezi dvěma body pomocí přístroje a měřicí tyče. Rozdíly ve výšce mezi měřeními se sečtou a odečtou v sérii, aby se získal čistý výškový rozdíl mezi dvěma koncovými body. Pomocí systému Global Positioning System (GPS) lze výšku měřit pomocí satelitních přijímačů. GPS je obvykle o něco méně přesné než tradiční přesné nivelace, ale může být podobné na dlouhé vzdálenosti.

Při použití optické úrovně může být koncový bod mimo efektivní rozsah přístroje. Mezi koncovými body mohou existovat překážky nebo velké změny výšky. V těchto situacích jsou nutná další nastavení. Soustružení je termín, který se používá k označení přesunu úrovně k pořízení výškového snímku z jiného místa. Abyste „otočili“ hladinu, musíte nejprve provést odečet a zaznamenat výšku bodu, na kterém se tyč nachází. Zatímco je tyč držena na přesně stejném místě, hladina se přesune na nové místo, kde je tyč stále viditelná. Odečtení je převzato z nového umístění úrovně a výškový rozdíl se použije k nalezení nové výšky hladinové pistole, proto je tato metoda označována jako diferenciální vyrovnávání . To se opakuje, dokud není série měření dokončena. Úroveň musí být vodorovná, aby bylo možné získat platné měření. Z tohoto důvodu, pokud je horizontální nitkový kříž nástroje nižší než základna tyče, zeměměřič nebude moci tyč vidět a získat hodnotu. Tyč lze obvykle zvednout až na 25 stop (7,6 m) vysoko, což umožňuje nastavit úroveň mnohem výše, než je základna tyče.

Určení polohy

Primární způsob určování polohy člověka na zemském povrchu, když poblíž nejsou žádné známé polohy, je astronomická pozorování. Pozorování Slunce, Měsíce a hvězd bylo možné provádět pomocí navigačních technik. Jakmile je určena poloha nástroje a směr ke hvězdě, může být ložisko přeneseno do referenčního bodu na zemi. Bod pak může být použit jako základ pro další pozorování. Průzkumné přesné astronomické polohy bylo obtížné pozorovat a vypočítat, a proto měly tendenci být základnou, ze které bylo provedeno mnoho dalších měření. Od příchodu systému GPS jsou astronomická pozorování vzácná, protože GPS umožňuje určit adekvátní polohy na většině povrchu Země.

Referenční sítě

Diagram značek průzkumu běžících podél pobřeží.
Průzkum pomocí traverzových a ofsetových měření k zaznamenání polohy pobřežní čáry zobrazené modře. Černé přerušované čáry jsou příčné měření mezi referenčními body (černé kruhy). Červené čáry jsou posuny měřené v pravých úhlech k příčným čarám.

Několik pozic průzkumu je odvozeno od prvních zásad. Místo toho se většina průzkumných bodů měří relativně k předchozím měřeným bodům. To tvoří referenční nebo kontrolní síť, kde každý bod může zeměměřič použít k určení vlastní polohy při zahájení nového průzkumu.

Body průzkumu jsou obvykle na zemském povrchu označeny objekty od malých hřebíků zatlučených do země až po velké majáky, které lze vidět na velké vzdálenosti. Inspektoři mohou v této poloze nastavit své přístroje a měřit k blízkým objektům. Někdy vysoký, výrazný prvek, jako je věž nebo rádiová anténa, má svou polohu vypočítanou jako referenční bod, proti kterému lze měřit úhly.

Triangulace je metoda horizontálního umístění upřednostňovaná ve dnech před měřením EDM a GPS. Může určovat vzdálenosti, nadmořské výšky a směry mezi vzdálenými objekty. Od počátků průzkumu to byla primární metoda určování přesných poloh objektů pro topografické mapy velkých oblastí. Geodet musí nejprve znát vodorovnou vzdálenost mezi dvěma objekty, známou jako základní čára . Pak lze odvodit výšky, vzdálenosti a úhlovou polohu jiných objektů, pokud jsou viditelné z jednoho z původních objektů. Byly použity vysoce přesné tranzity nebo teodolity a měření úhlu se opakovalo pro zvýšení přesnosti. Viz také Triangulace ve třech rozměrech .

Offsetting je alternativní způsob určování polohy objektů a často se používal k měření nepřesných znaků, jako jsou břehy řek. Geodet by označil a změřil dvě známé polohy na zemi zhruba rovnoběžně s objektem a vyznačil mezi nimi základní linii. V pravidelných intervalech byla měřena vzdálenost v pravém úhlu od prvního řádku k objektu. Měření by pak mohly být vykresleny na plánu nebo mapě a body na koncích odsazených čar by mohly být spojeny, aby se zobrazila funkce.

Traversing je běžnou metodou průzkumu menších oblastí. Geodet začíná od staré referenční značky nebo známé polohy a umístí síť referenčních značek pokrývajících oblast průzkumu. Poté měří ložiska a vzdálenosti mezi referenčními značkami a cílovými prvky. Většina traverz tvoří smyčkový obrazec nebo propojení mezi dvěma předchozími referenčními značkami, takže geodet může kontrolovat jejich měření.

Počáteční a souřadnicové systémy

Mnoho průzkumů nepočítá polohy na povrchu Země, ale naopak měří relativní polohy objektů. Často je však nutné porovnávané položky porovnávat s vnějšími daty, jako jsou hraniční čáry nebo objekty předchozího průzkumu. Nejstarší způsob popisu polohy je prostřednictvím zeměpisné šířky a délky a často výšky nad hladinou moře. Jak zeměměřičská profese rostla, vytvářela karteziánské souřadnicové systémy pro zjednodušení matematiky pro průzkumy malých částí Země. Nejjednodušší souřadnicové systémy předpokládají, že Země je plochá a měří se z libovolného bodu, známého jako „datum“ (singulární forma dat). Souřadnicový systém umožňuje snadný výpočet vzdáleností a směru mezi objekty na malých plochách. Velké oblasti se kvůli zakřivení Země zkreslují. Sever je často definován jako skutečný sever na počátku.

U větších oblastí je nutné modelovat tvar země pomocí elipsoidu nebo geoidu. Mnoho zemí vytvořilo souřadnicové mřížky přizpůsobené ke snížení chyb ve své oblasti Země.

Chyby a přesnost

Základní zásadou průzkumu je, že žádné měření není dokonalé a že vždy dojde k malému množství chyb. Existují tři třídy chyb průzkumu:

  • Hrubé chyby nebo hrubé chyby: Chyby, kterých se inspektor dopustil během průzkumu. Rozrušení nástroje, nesprávné zaměření cíle nebo zápis špatného měření jsou hrubé chyby. Velká hrubá chyba může snížit přesnost na nepřijatelnou úroveň. Inspektoři proto používají nadbytečná měření a nezávislé kontroly k odhalení těchto chyb na začátku průzkumu.
  • Systematické: Chyby, které se řídí konzistentním vzorem. Mezi příklady patří účinky teploty na měření řetězce nebo EDM nebo špatně nastavená vodováha způsobující nakloněný nástroj nebo cílový pól. Systematické chyby, které mají známé efekty, mohou být kompenzovány nebo opraveny.
  • Náhodné: Náhodné chyby jsou malé nevyhnutelné výkyvy. Jsou způsobeny nedokonalostmi měřicího zařízení, zraku a podmínek. Lze je minimalizovat redundancí měření a vyloučením nestabilních podmínek. Náhodné chyby se obvykle navzájem ruší, ale musí být provedeny kontroly, aby se zajistilo, že se nešíří z jednoho měření na druhé.

Geodeti se těmto chybám vyhýbají kalibrací svého zařízení, používáním konzistentních metod a dobrým designem své referenční sítě. Opakovaná měření lze zprůměrovat a všechna odlehlá měření lze zahodit. Používají se nezávislé kontroly, jako je měření bodu ze dvou nebo více míst nebo pomocí dvou různých metod, a chyby lze detekovat porovnáním výsledků dvou nebo více měření, čímž se využije redundance .

Jakmile zeměměřič vypočítá úroveň chyb ve své práci, bude upravena . Toto je proces rozdělení chyby mezi všechna měření. Každé pozorování je váženo podle toho, kolik z celkové chyby pravděpodobně způsobilo a část této chyby je mu přidělena proporcionálním způsobem. Nejběžnějšími způsoby úpravy jsou Bowditchova metoda, známá také jako pravidlo kompasu, a princip metody nejmenších čtverců .

Geodet musí být schopen rozlišovat mezi přesností a přesností . Ve Spojených státech používají inspektoři a stavební inženýři jednotky stop, přičemž průzkumná noha se rozpadá na 10tiny a 100tiny. Pomocí těchto jednotek (125,25 ft) je často vyjádřeno mnoho popisů skutků obsahujících vzdálenosti. Pokud jde o přesnost, inspektoři jsou často drženi na úrovni jedné setiny stopy; asi 1/8 palce. Tolerance pro výpočet a mapování jsou mnohem menší, přičemž je požadováno dosažení téměř dokonalého uzavření. Ačkoli se tolerance liší projekt od projektu, v terénu a každodenním používání nad 100 stop je často nepraktické.

Typy

Místní organizace nebo regulační orgány klasifikují specializace průzkumů různými způsoby. Široké skupiny jsou:

  • Průzkum podle stavby : průzkum, který dokumentuje umístění nedávno postavených prvků stavebního projektu. Průzkumy podle potřeby se provádějí pro účely evidence, vyhodnocení dokončení a plateb. Průběžný průzkum je také známý jako „průzkum jako provedený průzkum“. Jako postavené průzkumy jsou často prezentovány červenou nebo červenou linkou a položeny na stávající plány pro srovnání s informacemi o návrhu.
  • Katastrální nebo hraniční průzkum : průzkum, který stanoví nebo obnoví hranice balíku pomocí právního popisu . Zahrnuje nastavení nebo obnovu památek nebo značek v rozích nebo podél linií parcely. Ty mají podobu železných tyčí, trubek nebo betonových pomníků v zemi nebo hřebíků zasazených do betonu nebo asfaltu. ALTA / ACSM Land Název Survey je standardní navržené americkým Land hlavy asociace a amerického Kongresu o zeměměřictví . Obsahuje prvky hraničního průzkumu, hypotečního průzkumu a topografického průzkumu.
  • Kontrolní průzkumy : Kontrolní průzkumy stanoví referenční body, které budou použity jako výchozí pozice pro budoucí průzkumy. Většina ostatních forem průzkumu bude obsahovat prvky kontrolního průzkumu.
  • Stavební průzkum
  • Průzkum deformací : průzkum určující, zda struktura nebo objekt mění tvar nebo se pohybuje. Nejprve se zjistí pozice bodů na objektu. Nechá se uplynout časový úsek a pozice se poté znovu změří a vypočítají. Poté se provede srovnání mezi těmito dvěma sadami pozic.
  • Průzkum dimenzionální kontroly : Jedná se o typ průzkumu prováděného na nerovném povrchu nebo na něm. V ropném a plynárenském průmyslu je běžné nahrazovat staré nebo poškozené potrubí podobným způsobem. Výhodou průzkumu rozměrové kontroly je, že nástroj používaný k provádění průzkumu nemusí být rovný. To je užitečné v off-shore průmyslu, protože ne všechny platformy jsou pevné, a proto podléhají pohybu.
  • Inženýrské průzkumy : topografické, rozvržení a vestavěné průzkumy spojené s inženýrským návrhem. Často potřebují geodetické výpočty nad rámec běžné stavební praxe.
  • Průzkum nadace : průzkum provedený za účelem shromáždění pozičních údajů o základně, která byla nalita a je vyléčena. Toto je děláno s cílem zajistit, že nadace byla postavena na místě, a v nadmořské, byl registrován v plánu spiknutí , plán webu , nebo dělení plánu .
  • Hydrografický průzkum : průzkum provedený za účelem zmapování pobřeží a dna vodní plochy. Používá se pro účely navigace, strojírenství nebo správy zdrojů.
  • Vyrovnání : buď najde nadmořskou výšku daného bodu, nebo vytvoří bod v dané nadmořské výšce.
  • Průzkum LOMA : Průzkum zaměřený na změnu základní povodňové linie, odstranění majetku zespeciální oblasti povodňových rizik SFHA .
  • Měřený průzkum  : průzkum budovy k vytvoření plánů budovy. takový průzkum může být proveden před renovací, pro komerční účely nebo na konci stavebního procesu.
  • Těžařské průzkumy : Těžařské průzkumy zahrnují řízení hloubení důlních šachet a štol a výpočet objemu horniny. Díky specializovaným technikám využívá omezení k průzkumu geometrie, jako jsou svislé hřídele a úzké průchody.
  • Hypoteční Průzkum: hypoteční průzkum nebo fyzický posudek je jednoduchý průzkum, který vymezuje hranice pozemků a vybudování lokality. Zkontroluje, zda nedošlo k zásahu , omezení útlumu budovy a zobrazí blízké záplavové zóny. Hypoteční průzkum je na mnoha místech předpokladem hypotečního úvěru.
  • Fotografický průzkum ovládání : Průzkum, který vytváří referenční značky viditelné ze vzduchu, aby letecké snímky , které mají být opraveny .
  • Vytyčení, rozložení nebo vyrovnání : prvek mnoha dalších průzkumů, kde je vypočítaná nebo navrhovaná poloha objektu vyznačena na zemi. To může být dočasné nebo trvalé. Jedná se o důležitou součást inženýrského a katastrálního průzkumu.
  • Strukturální průzkum : podrobná kontrola za účelem zprávy o fyzickém stavu a strukturální stabilitě budovy nebo stavby. Zdůrazňuje veškerou práci potřebnou k udržení v dobrém stavu.
  • Pododdělení : Hraniční průzkum, který rozděluje nemovitost na dvě nebo více menších nemovitostí.
  • Topografický průzkum : průzkum, který měří nadmořskou výšku bodů na konkrétním pozemku a zobrazuje je jako vrstevnice na pozemku.
  • Stávající podmínky : Podobně jako topografický průzkum, ale místo toho se více zaměřuje na konkrétní umístění klíčových prvků a struktur, jak v té době existují v rámci zkoumané oblasti, než aby se primárně zaměřoval na nadmořskou výšku, často používanou vedle architektonických kreseb a plánů k lokalizaci nebo umístění stavební konstrukce.
  • Podvodní průzkum : průzkum podvodního místa, objektu nebo oblasti.

Rovinné a geodetické průzkumy

Na základě úvah a skutečného tvaru Země je zeměměření široce rozděleno do dvou typů.

Geometrický průzkum předpokládá, že Země je plochá. Zakřivení a sférický tvar Země je opomíjen. V tomto typu průzkumu jsou všechny trojúhelníky vytvořené spojením průzkumných čar považovány za rovinné trojúhelníky. Používá se pro malé průzkumné práce, kde chyby způsobené tvarem Země jsou příliš malé na to, aby na nich záleželo.

Při geodetickém průzkumu se při výpočtu snížených úrovní, úhlů, ložisek a vzdáleností bere v úvahu zakřivení Země. Tento typ průzkumu se obvykle používá pro velké průzkumné práce. Průzkumné práce až do 260 čtverečních kilometrů se považují za letadlo a za geodetické. Při geodetickém průzkumu jsou nutné opravy aplikovány na snížené hladiny, ložiska a další pozorování.

Profese

Portrét hlavy a ramen Naina Singha Rawata.
Vědátor kartograf Nain Singh (19th century) obdržela Královské geografické společnosti zlatou medaili v roce 1876, za jeho úsilí při zkoumání Himalájích pro Brity
Čtyři ženy pózují s teodolitem, rovinným stolem a dvěma nivelačními holemi.
Čistě ženská průzkumná posádka v Idahu , 1918

Základní principy průzkumu se v průběhu věků jen málo změnily, ale nástroje používané zeměměřiči se vyvíjely. Inženýrství, zejména inženýrské stavitelství, často potřebuje inspektory.

Geodeti pomáhají určit umístění silnic, železnic, nádrží, přehrad, potrubí , opěrných zdí , mostů a budov. Stanovují hranice právního popisu a politického rozdělení. Poskytují také rady a data pro geografické informační systémy (GIS), které zaznamenávají rysy a hranice země.

Geodeti musí mít důkladnou znalost algebry , základního počtu , geometrie a trigonometrie . Musí také znát zákony, které se zabývají průzkumy, nemovitostmi a smlouvami.

Většina jurisdikcí uznává tři různé úrovně kvalifikace:

  1. Asistenti průzkumu nebo řetězci jsou obvykle nekvalifikovaní pracovníci, kteří pomáhají geodetovi . Umístí cílové reflektory, najdou staré referenční značky a označí body na zemi. Termín „řetězák“ pochází z dřívějšího používání měřicích řetězců . Asistent by posunul vzdálenější konec řetězce pod vedením geodeta.
  2. Průzkumní technici často používají průzkumné nástroje, provádějí průzkumy v terénu, provádějí výpočty průzkumů nebo vytvářejí plány. Technik obvykle nemá žádné zákonné oprávnění a nemůže svou práci certifikovat. Ne všichni technici jsou kvalifikovaní, ale kvalifikace na úrovni certifikátu nebo diplomu jsou k dispozici.
  3. Licencovaní, registrovaní nebo autorizovaní inspektoři mají obvykle titul nebo vyšší kvalifikaci. Často jsou povinni složit další zkoušky, aby se mohli připojit k profesnímu sdružení nebo získat certifikační status. Geodeti zodpovídají za plánování a správu průzkumů. Musí zajistit, aby jejich průzkumy nebo průzkumy prováděné pod jejich dohledem splňovaly zákonné normy. Mnoho ředitelů geodetických firem má tento status.

Mezi související profese patří kartografové , hydrografové , geodeti , fotogrammetristé a topografové , dále stavební inženýři a geomatičtí inženýři .

Licencování

Licenční požadavky se liší podle jurisdikce a jsou obvykle konzistentní v rámci národních hranic. Potenciální inspektoři obvykle musí získat titul v oboru geodézie, po kterém následuje podrobné prověření jejich znalostí geodetických zákonů a zásad specifických pro region, ve kterém si přejí vykonávat praxi, a než absolvují určité školení nebo budování portfolia na pracovišti získávají licenci k procvičování. Licencovaní inspektoři obvykle obdrží nominální příspěvek , který se liší podle toho, kde se kvalifikovali. Systém nahradil starší učňovské systémy.

K podepsání a zapečetění všech plánů je obecně vyžadován licencovaný zeměměřič. Stát diktuje formát a zobrazuje jejich jméno a registrační číslo.

V mnoha jurisdikcích musí inspektoři při stanovování hraničních rohů označit své registrační číslo na průzkumných památkách . Pomníky mají podobu zavíčkovaných železných tyčí, betonových pomníků nebo hřebíků s podložkami.

Zeměměřické instituce

Uniformovaná skupina pózuje s teodolity, hladinovými lajnami a oktantem.
Zkoumání studentů se svým profesorem na Helsinské technické univerzitě na konci 19. století

Vlády většiny zemí regulují alespoň některé formy průzkumu. Jejich průzkumové agentury stanoví předpisy a standardy. Standardy kontrolují přesnost, geodetické údaje, památkování hranic a údržbu geodetických sítí . Mnoho národů přenechává tuto pravomoc regionálním entitám nebo státům/provinciím. Katastrální průzkumy bývají nejvíce regulovány z důvodu trvalosti díla. Hranice šarží stanovené katastrálními průzkumy mohou bez úprav trvat stovky let.

Většina jurisdikcí má také formu profesionální instituce zastupující místní inspektory. Tyto instituty často podporují nebo licencují potenciální inspektory a také stanovují a prosazují etické standardy. Největší institucí je Mezinárodní federace zeměměřičů (zkráceně FIG, pro francouzsky: Fédération Internationale des Géomètres ). Reprezentují průzkumný průmysl na celém světě.

Geodetické práce

Většina anglicky mluvících zemí považuje stavbu zeměměřičství za samostatnou profesi. Mají svá vlastní profesní sdružení a licenční požadavky. Stavební inspektor může poskytnout technické poradenství ohledně budov u stávajících budov, nových budov, návrhu, dodržování předpisů, jako je plánování a kontrola budov. Stavební inspektor obvykle jedná jménem svého klienta a zajišťuje, aby jeho vlastní zájmy zůstaly chráněny. The Royal Institution of Surveyors (RICS) je světově uznávaný řídící orgán pro ty, kteří pracují v zastavěném prostředí.

Katastrální průzkum

Jednou z hlavních rolí zeměměřič je určit hranici nemovitého majetku na zemi. Zeměměřič musí určit, kde přilehlí vlastníci pozemků chtějí umístit hranici. Hranice je stanovena v právních dokumentech a plánech připravených advokáty, inženýry a zeměměřiči. Geodet poté umístí památky na rohy nové hranice. Mohou také najít nebo znovu prozkoumat rohy nemovitosti památkově chráněné předchozími průzkumy.

Katastrální geodeti mají licenci od vlád. Pobočka katastrálního průzkumu Bureau of Land Management (BLM) provádí většinu katastrálních průzkumů ve Spojených státech. Konzultují s Forest Service , National Park Service , Army Corps of Engineers , Bureau of Indian Affairs , Fish and Wildlife Service , Bureau of Reclamation a dalšími. BLM býval známý jako Obecný pozemkový úřad (GLO).

Ve státech organizovaných podle systému veřejného průzkumu půdy (PLSS) musí geodeti provádět katastrální průzkumy BLM v rámci tohoto systému.

Katastrální inspektoři často musí pracovat na změnách na Zemi, které zničí nebo poškodí hraniční památky. Když k tomu dojde, musí zvážit důkazy, které nejsou zapsány na listu vlastnictví. Toto je známé jako vnější důkaz.

Pozoruhodní inspektoři

Tři ze čtyř amerických prezidentů na Mount Rushmore byli geodeti. George Washington , Thomas Jefferson a Abraham Lincoln zkoumali koloniální nebo pohraniční území před nástupem do funkce.

David T. Abercrombie si před zahájením outfitterového obchodu s výletním zbožím procvičil geodetické práce . Firma se později promění v obchod s oblečením Abercrombie & Fitch .

Percy Harrison Fawcett byl britský inspektor, který prozkoumal džunglích Jižní Ameriky pokoušejí najít Ztracené město Z . Jeho biografie a expedice byly líčeny v knize Ztracené město Z a později byly adaptovány na filmové plátno .

Ino Tadataka vytvořil první mapu Japonska pomocí moderních geodetických technik od roku 1800, ve věku 55 let.

Viz také

Reference

Další čtení

  • Public Land Survey System Foundation (2009) Manuál geodetických pokynů pro průzkum veřejných pozemků USA . www.blmsurveymanual.org

externí odkazy