Геодезия - Surveying

Сюрвейер, использующий тахеометр

Студент, использующий теодолит в поле

Геодезия или землеустройство это техника, профессия, искусство и наука определения земного или трехмерного положения точек, а также расстояний и углов между ними. Специалист по землеустройству называется землемер. Эти точки обычно находятся на поверхности Земли, и они часто используются для установления карт и границ для право собственности, местоположения, такие как проектные положения структурных компонентов для строительства или расположение подземных элементов на поверхности, или другие цели, требуемые государственным или гражданским законодательством, например, продажа недвижимости.

Сюрвейеры работают с элементами геометрия, тригонометрия, регрессивный анализ, физика, инженерия, метрология, языки программирования, и закон. Они используют такое оборудование, как тахеометры, роботизированные тахеометры, теодолиты, GNSS приемники, световозвращатели, 3D сканеры, радио, инклинометр, портативные планшеты, цифровые нивелиры, геолокаторы, дроны, ГИС, и программное обеспечение для съемки.

Геодезия была элементом развития среды обитания человека с самого начала зарегистрированной истории. Этого требуют планирование и выполнение большинства строительных работ. Он также используется в транспорте, коммуникациях, картографии и определении юридических границ владения землей и является важным инструментом для исследований во многих других научных дисциплинах.

Определение

В Международная федерация геодезистов определяет функцию геодезии следующим образом:^[1]

Сюрвейер - это профессиональное лицо с академической квалификацией и техническими знаниями для выполнения одного или нескольких из следующих видов деятельности;

• определять, измерять и представлять землю, трехмерные объекты, точечные поля и траектории;
• для сбора и интерпретации земельной и географической информации,
• использовать эту информацию для планирования и эффективного управления землей, морем и любыми сооружениями на них; и,
• проводить исследования вышеуказанных практик и развивать их.

История

Древняя история

Правило отвеса из книги Плотницкие и столярные изделия Касселла.

Геодезические исследования начались с тех пор, как люди построили первые большие сооружения. В древний Египет, а канатные носилки будет использовать простую геометрию для восстановления границ после ежегодных наводнений река Нил. Почти идеальная прямоугольность и ориентация с севера на юг Великая пирамида в Гизе, построен c. 2700 г. до н.э., подтвердите приказ египтян о геодезии. В Грома инструмент возник в Месопотамия (начало I тыс. до н.э.).^[2] Доисторический памятник на Стоунхендж (ок. 2500 г. до н.э.) был установлен доисторическими геодезистами с использованием геометрии колышка и веревки.^[3]

Математик Лю Хуэй описал способы измерения далеких объектов в своей работе Хайдао Суаньцзин или Математическое руководство Sea Island, опубликовано в 263 году нашей эры.

Римляне признали землеустройство своей профессией. Они установили основные измерения, по которым была разделена Римская империя, такие как налоговый регистр завоеванных земель (300 г. н.э.).^[4] Римские геодезисты были известны как Gromatici.

В средневековой Европе выходить за рамки поддерживал границы села или волости. Это была практика сбора группы жителей и прогулок по округу или деревне, чтобы установить общую память о границах. Были включены молодые мальчики, чтобы память продлилась как можно дольше.

В Англии, Вильгельм Завоеватель заказал Книга Страшного Суда в 1086 году. В нем были записаны имена всех землевладельцев, площадь земель, которыми они владели, качество земли и конкретная информация о ее составе и населении. В него не вошли карты, показывающие точное местоположение.

Современная эра

Геодезический стол, 1728 г. Циклопедия

Абель Фуллон описал плоский стол в 1551 году, но считается, что этот инструмент использовался раньше, поскольку в его описании говорится о разработанном инструменте.

Цепь Гюнтера был введен в 1620 году английским математиком Эдмунд Гюнтер. Это позволило точно обследовать земельные участки и заделать их в юридических и коммерческих целях.

Леонард Диггес описал теодолит который измерял горизонтальные углы в своей книге Геометрическая практика под названием Пантометрия (1571). Джошуа Хабермель (Эразм Хабермель ) создал теодолит с компасом и треногой в 1576 году. Johnathon Sission был первым, кто в 1725 году установил телескоп на теодолите.^[5]

В 18 веке стали применяться современные методы и инструменты для геодезии. Джесси Рамсден представил первую точность теодолит в 1787 году. Это был прибор для измерения углы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Он создал свой великий теодолит используя точный разделительный двигатель собственного дизайна. Теодолит Рамсдена стал большим шагом вперед в точности инструмента. Уильям Гаскойн изобрел инструмент, который использовал телескоп с установленным перекрестие в качестве целевого устройства в 1640 г. Джеймс Ватт в 1771 году разработал оптический измеритель расстояний; он измерил параллактический угол из которого можно было определить расстояние до точки.

Голландский математик Виллеброрд Снеллиус (он же Snel van Royen) представил современное систематическое использование триангуляция. В 1615 г. он обследовал расстояние от Алкмар к Бреда, примерно 72 мили (116 км). Он недооценил это расстояние на 3,5%. Опрос представлял собой цепочку четырехугольников, состоящую всего из 33 треугольников. Снелл показал, как можно исправить плоские формулы, чтобы учесть кривизну Земли. Он также показал, как резекция, или вычислить положение точки внутри треугольника, используя углы, образованные между вершинами в неизвестной точке. Их можно было измерить более точно, чем пеленг вершин, которые зависели от компаса. Его работа подтолкнула к идее исследования первичной сети контрольных точек и последующего обнаружения вспомогательных точек внутри первичной сети. Между 1733 и 1740 гг. Жак Кассини и его сын Сезар предпринял первую триангуляцию Франции. Они включали повторное обследование дуга меридиана, что привело к публикации в 1745 году первой карты Франции, построенной на строгих принципах. К этому времени методы триангуляции были хорошо развиты для составления местных карт.

Карта Индии с изображением Великой тригонометрической съемки, составленная в 1870 году.

Только к концу 18 века подробные сетевые обзоры триангуляции нанесли на карту целые страны. В 1784 году команда генерала Уильям Рой с Обследование боеприпасов Великобритании начали Основная триангуляция Британии. Для этого исследования был построен первый теодолит Рамсдена. Обследование было окончательно завершено в 1853 году. Большой тригонометрический обзор Индии началось в 1801 году. Индийский обзор имел огромное научное значение. Он отвечал за одно из первых точных измерений участка дуги долготы и за измерения геодезической аномалии. Он назван и нанесен на карту гора Эверест и другие пики Гималаев. Геодезия стала профессиональным занятием, пользующимся большим спросом на рубеже 19-го века с началом Индустриальная революция. Профессия разработала более точные инструменты, чтобы помочь своей работе. Проекты промышленной инфраструктуры с использованием геодезистов для планировки каналы, автомобильные и железнодорожные.

В США Земельный указ 1785 г. создал Система государственного землеустройства. Это послужило основанием для разделения западных территорий на участки для продажи земли. PLSS разделил штаты на городские сети, которые в дальнейшем были разделены на секции и части секций.

Наполеон Бонапарт основал Континентальная Европа первый кадастр в 1808 г. Здесь собраны данные о количестве земельных участков, их стоимости, землепользовании и названиях. Эта система вскоре распространилась по Европе.

Съемочная группа железных дорог в Танке Рассела, Аризона в 1860-х

Роберт Торренс представил Система Торренс в Южной Австралии в 1858 году. Торренс намеревался упростить сделки с землей и обеспечить надежные титулы через централизованный реестр земли. Система Торренса была принята в нескольких других странах англоязычного мира. С появлением железных дорог в 1800-х годах геодезия приобрела все большее значение. Съемка была необходима, чтобы железные дороги могли спланировать технологически и финансово жизнеспособные маршруты.

20 век

Немецкий инженер-геодезист во время Первая мировая война, 1918

В начале века геодезисты усовершенствовали старые цепи и веревки, но все еще столкнулись с проблемой точного измерения больших расстояний. Д-р Тревор Ллойд Уодли разработал Теллурометр в течение 1950-х гг. Он измеряет большие расстояния с помощью двух микроволновых передатчиков / приемников.^[6]В конце 1950-х гг. Геодиметр представил электронное измерение расстояния (EDM) оборудование.^[7] В модулях EDM используется многочастотный фазовый сдвиг световых волн для определения расстояния.^[8] Эти инструменты избавили от необходимости проводить несколько дней или недель измерения цепей, измеряя за один раз между точками, разнесенными на километры.

Развитие электроники позволило миниатюризировать EDM. В 1970-х годах появились первые приборы, сочетающие измерение угла и расстояния, получившие название тахеометры. Производители постепенно добавляли больше оборудования, улучшая точность и скорость измерений. Основные достижения включают компенсаторы наклона, регистраторы данных и бортовые программы расчета.

Первая спутниковая система позиционирования была ВМС США Система ТРАНЗИТ. Первый успешный запуск состоялся в 1960 году. Основная цель системы заключалась в предоставлении информации о местоположении для Ракета Polaris подводные лодки. Геодезисты обнаружили, что они могут использовать полевые приемники для определения местоположения точки. Скудное спутниковое покрытие и большое оборудование делали наблюдения трудоемкими и неточными. Основное использование - установление тестов в удаленных местах.

ВВС США запустили первые прототипы спутников спутниковая система навигации (GPS) в 1978 году. GPS использовала более крупное созвездие спутников и улучшила передачу сигналов, чтобы обеспечить большую точность. Ранние GPS-наблюдения требовали нескольких часов наблюдений с помощью статического приемника для достижения требований к точности съемки. Последние улучшения спутников и приемников позволяют Кинематика в реальном времени (RTK) съемка. RTK-съемка позволяет получить высокоточные измерения с помощью фиксированной базовой станции и второй передвижной антенны. Положение подвижной антенны можно отследить.

21-го века

В теодолит, тахеометр, и RTK GPS обследование остается основным используемым методом.

Дистанционное зондирование и спутниковые изображения продолжают совершенствоваться и становятся более дешевыми, что позволяет их использовать более широко. Известные новые технологии включают трехмерное (3D) сканирование и использование лидар для топографических съемок. БПЛА технологии вместе с фотограмметрический обработка изображений также появляется.

Оборудование

Оборудование

Геодезическое оборудование. По часовой стрелке сверху слева: оптический теодолит, роботизированный тахеометр, RTK Базовая станция GPS, оптический нивелир.

Основными геодезическими инструментами, используемыми во всем мире, являются теодолит, рулетка, тахеометр, 3D сканеры, GPS /GNSS, уровень и стержень. Большинство инструментов навинчиваются на штатив при использовании. Рулетки часто используются для измерения меньших расстояний. Также используются 3D-сканеры и различные виды аэрофотоснимков.

Теодолит - это инструмент для измерения углов. Он использует два отдельных круги, транспортиры или Алидадес для измерения углов в горизонтальной и вертикальной плоскости. Телескоп, установленный на цапфах, выровнен по вертикали относительно целевого объекта. Вся верхняя часть вращается для выравнивания по горизонтали. Вертикальный круг измеряет угол, который телескоп образует по отношению к вертикали, известный как зенитный угол. Горизонтальный круг использует верхнюю и нижнюю пластины. В начале съемки геодезист направляет инструмент в известном направлении (пеленг) и зажимает нижнюю пластину на месте. После этого инструмент может вращаться для измерения пеленга на другие объекты. Если азимут неизвестен или требуется прямое измерение угла, прибор можно установить на ноль во время первоначального визирования. Затем он считывает угол между исходным объектом, самим теодолитом и предметом, с которым выравнивается телескоп.

В гиротеодолит представляет собой разновидность теодолита, в которой используется гироскоп для ориентации при отсутствии референтных меток. Он используется в подземных применениях.

В тахеометр представляет собой развитие теодолита с электронным дальномером (EDM). Тахеометр можно использовать для нивелирования, когда он установлен в горизонтальной плоскости. С момента своего появления тахеометры перешли от оптико-механических устройств к полностью электронным.^[9]

Современные современные тахеометры больше не нуждаются в отражателе или призме для отражения световых импульсов, используемых для измерения расстояния. Они полностью автоматизированы и могут даже отправлять данные по электронной почте на удаленный компьютер и подключаться к нему. спутниковые системы позиционирования, такие как спутниковая система навигации. Кинематика в реальном времени Системы GPS увеличили скорость съемки, но они по-прежнему имеют точность только по горизонтали примерно до 20 мм и по вертикали до 30–40 мм.^[10]

GPS-съемка отличается от других видов использования GPS используемым оборудованием и методами. Статический GPS использует два приемника, размещенных в определенном месте на значительный промежуток времени. Большой промежуток времени позволяет приемнику сравнивать измерения на орбите спутников. Изменения, происходящие по мере движения спутников на орбите, также придают измерительной сети хорошо обусловленную геометрию. Это дает точный исходный уровень это может быть более 20 км в длину. При съемке RTK используются одна статическая антенна и одна передвижная антенна. Статическая антенна отслеживает изменения положения спутников и атмосферных условий. Геодезист использует передвижную антенну для измерения точек, необходимых для съемки. Две антенны используют радиоканал, который позволяет статической антенне отправлять поправки на передвижную антенну. Затем передвижная антенна применяет эти поправки к сигналам GPS, которые она принимает, для расчета своего собственного местоположения. Съемка RTK охватывает меньшие расстояния, чем статические методы. Это связано с тем, что расходящиеся условия при удалении от базы снижают точность.

Геодезические инструменты имеют характеристики, которые делают их пригодными для определенных целей. Теодолиты и уровни часто используются строителями, а не геодезистами в странах первого мира. Конструктор может выполнять несложные геодезические задачи, используя относительно дешевый инструмент. Тахеометры - это рабочие лошадки для многих профессиональных геодезистов, поскольку они универсальны и надежны в любых условиях. Повышение производительности с помощью GPS при крупномасштабных съемках делает их популярными для крупных инфраструктурных проектов или проектов по сбору данных. Тахеометры с управляемым роботом одним человеком позволяют геодезистам проводить измерения без дополнительных рабочих, которые наводят телескоп или записывают данные. Быстрый, но дорогостоящий способ измерения больших площадей - это использование вертолета с использованием GPS для записи местоположения вертолета и лазерного сканера для измерения земли. Для повышения точности геодезисты размещают маяки на земле (около 20 км (12 миль) друг от друга). Этот метод позволяет достичь точности от 5 до 40 см (в зависимости от высоты полета).^[11]

Геодезисты используют дополнительное оборудование, такое как штативы и подставки для инструментов; посохи и маяки, используемые для прицельных целей; СИЗ; оборудование для очистки растительности; рытье орудия для поиска маркеров, погребенных с течением времени; молотки для размещения маркеров на различных поверхностях и конструкциях; и портативные радиостанции для связи на больших расстояниях.

Программного обеспечения

Землемеры, специалисты в области строительства и инженеры-строители, использующие тахеометр, GPS, 3D-сканеры и другие сборщики данных используют программное обеспечение Land Surveying Software для повышения эффективности, точности и производительности. Программное обеспечение для землеустройства является основным продуктом современной геодезии.^[12]

Обычно многие, если не все составление и некоторые из проектирование для планы и пластины обследованных объектов проводится геодезистом, и почти каждый, кто работает в области черчения сегодня (2020 г.), использует CAD программное и аппаратное обеспечение как на ПК, так и все больше и больше в сборщиках данных нового поколения в полевых условиях.^[13] Другие компьютерные платформы и инструменты, обычно используемые сегодня геодезистами, предлагаются онлайн Федеральное правительство США, такой как Национальная геодезическая служба и CORS сети, чтобы получать автоматические исправления и преобразования для собранных GPS данные, и данные системы координат самих себя.

Методы

Стандартный Brunton Geo компас, до сих пор широко используемый географами, геологами и геодезистами для полевых измерений

Геодезисты определяют положение объектов, измеряя углы и расстояния. Также измеряются факторы, которые могут повлиять на точность их наблюдений. Затем они используют эти данные для создания векторов, пеленгов, координат, отметок, площадей, объемов, планов и карт. Для упрощения вычислений измерения часто разделяются на горизонтальную и вертикальную составляющие. Для измерений GPS и астрономических измерений также требуется измерение временной составляющей.

Измерение расстояния

Пример современного оборудования для съемки (Поле-карта технологии): GPS, лазерный дальномер и полевой компьютер позволяет проводить съемку, а также картография (создание карты в реальном времени) и сбор полевых данных.

Перед EDM (Электронное измерение расстояния) лазерные устройства, расстояния были измерены с использованием различных средств. К ним относятся цепи со звеньями известной длины, такие как Цепь Гюнтера, или рулетки из стали или инвар. Для измерения горизонтальных расстояний эти цепи или ленты натягивали, чтобы уменьшить провисание и провисание. Расстояние пришлось отрегулировать с учетом теплового расширения. Попытки удержать измеритель уровня также будут. При измерении наклона геодезист может «разорвать» (разорвать цепь) измерение - использовать шаг, меньший, чем общая длина цепи. Коляски, или измерительные колеса, использовались для измерения больших расстояний, но не с высокой точностью. Тахеометрия наука об измерении расстояний путем измерения угла между двумя концами объекта известного размера. Он иногда использовался до изобретения EDM, где грубая почва делала измерение цепи непрактичным.

Измерение угла

Исторически горизонтальные углы измерялись с помощью компас для обеспечения магнитного пеленга или азимута. Позже более точные диски с разметкой улучшили угловое разрешение. Монтаж телескопов с сетки поверх диска позволял более точное прицеливание (см. теодолит ). Уровни и калиброванные круги позволяли измерять вертикальные углы. Вернье позволяли измерения с точностью до долей градуса, например, на рубеже веков транзит.

В плоский стол предоставил графический метод записи и измерения углов, что уменьшило количество требуемых математических операций. В 1829 г. Фрэнсис Рональдс изобрел отражающий инструмент для графической записи углов путем изменения октант.^[14]

Наблюдая за пеленгом каждой вершины фигуры, геодезист может измерить ее вокруг. Последнее наблюдение будет между двумя точками, которые наблюдались впервые, за исключением разницы в 180 °. Это называется близко. Если первый и последний пеленг различны, это показывает ошибку в опросе, называемую угловой промах. Сюрвейер может использовать эту информацию, чтобы доказать, что работа соответствует ожидаемым стандартам.

Выравнивание

Сотрудник Центра оперативной океанографической продукции и услуг проводит выравнивание приливных станций в поддержку инженерного корпуса армии США в Ричмонде, штат Мэн.

Самый простой метод измерения высоты - с помощью высотомер используя давление воздуха, чтобы найти высоту. Когда необходимы более точные измерения, используются такие средства, как точные уровни (также известные как дифференциальное выравнивание). При точном нивелировании выполняется серия измерений между двумя точками с помощью инструмента и измерительной рейки. Разницы в высоте между измерениями добавляются и вычитаются последовательно, чтобы получить чистую разницу в высоте между двумя конечными точками. С спутниковая система навигации (GPS) высоту можно измерить с помощью спутниковых приемников. Обычно GPS несколько менее точен, чем традиционное точное нивелирование, но может быть аналогичным на больших расстояниях.

При использовании оптического уровня конечная точка может находиться за пределами эффективного диапазона прибора. Между конечными точками могут быть препятствия или большие перепады высоты. В этих ситуациях необходимы дополнительные настройки. Превращение - термин, используемый при перемещении уровня для выполнения снимка высоты из другого места. Чтобы «повернуть» уровень, нужно сначала снять показания и записать высоту точки, на которой находится штанга. Пока стержень остается в том же месте, уровень перемещается в новое место, где стержень все еще виден. Показания берутся из нового местоположения уровня, и разница высот используется для определения новой отметки пистолета уровня. Это повторяется до завершения серии измерений. Уровень должен быть горизонтальным, чтобы получить достоверное измерение. Из-за этого, если горизонтальное перекрестие прибора ниже, чем основание стержня, геодезист не сможет увидеть стержень и получить показания. Штангу обычно можно поднять на высоту до 25 футов (7,6 м), что позволяет установить уровень намного выше, чем основание штанги.

Определение позиции

Основной способ определения своего положения на поверхности Земли, когда поблизости нет известных положений, - это астрономические наблюдения. Наблюдения за солнцем, луной и звездами можно было делать с помощью навигационных методов. Как только положение инструмента и пеленг на звезду определены, пеленг можно перенести на базовую точку на Земле. Затем точку можно использовать в качестве основы для дальнейших наблюдений. Наблюдать и рассчитывать точные астрономические позиции было трудно, и поэтому они, как правило, служили базой для выполнения многих других измерений. С момента появления системы GPS астрономические наблюдения стали редкостью, поскольку GPS позволяет определять адекватные положения на большей части поверхности Земли.

Справочные сети

Съемка с использованием измерений хода и смещения для записи местоположения береговой линии, показанной синим цветом. Черные пунктирные линии - это поперечные измерения между опорными точками (черные кружки). Красные линии - смещения, измеренные под прямым углом к ​​линиям траверса.

Немногие позиции в обзоре основаны на первых принципах. Вместо этого большинство точек съемки измеряются относительно ранее измеренных точек. Это образует ссылку или контроль сеть, в которой геодезист может использовать каждую точку для определения своего собственного положения при начале новой съемки.

Точки съемки обычно отмечаются на поверхности земли различными объектами, от маленьких гвоздей, вбитых в землю до большие маяки что видно с большого расстояния. Геодезисты могут установить свои инструменты на этом месте и проводить измерения до ближайших объектов. Иногда положение высокого отличительного объекта, такого как шпиль или радиоантенна, рассчитывается как точка отсчета, относительно которой можно измерять углы.

Триангуляция - это метод горизонтального местоположения, популярный в дни, предшествующие измерению EDM и GPS. Он может определять расстояния, высоты и направления между удаленными объектами. С первых дней геодезии это был основной метод определения точного положения объектов для топографический карты больших территорий. Геодезисту сначала нужно знать расстояние по горизонтали между двумя объектами, известное как расстояние по горизонтали. исходный уровень. Затем можно определить высоту, расстояние и угловое положение других объектов, если они видны с одного из исходных объектов. Использовались высокоточные транзиты или теодолиты, а угловые измерения повторялись для повышения точности. Смотрите также Триангуляция в трех измерениях.

Взаимозачет - альтернативный метод определения положения объектов, который часто использовался для измерения неточных объектов, таких как берега рек. Геодезист должен отметить и измерить две известные позиции на земле, примерно параллельные объекту, и разметить базовую линию между ними. Через равные промежутки времени измерялось расстояние под прямым углом от первой линии до объекта. Затем измерения можно было нанести на план или карту, а точки на концах линий смещения можно было соединить, чтобы показать объект.

Прохождение - распространенный метод съемки небольших участков. Инспектор начинает со старым эталонным знака или известной позиции и места сети опорных знаков, охватывающих область обследования. Затем они измеряют пеленги и расстояния между контрольными метками и целевыми объектами. Большинство траверс образуют петлю или связь между двумя предыдущими контрольными отметками, чтобы геодезист мог проверить свои измерения.

Системы отсчета и координат

Многие исследования не вычисляют положения на поверхности земли, а вместо этого измеряют относительное положение объектов. Однако часто объекты съемки необходимо сравнивать с внешними данными, такими как линии границ или объекты предыдущей съемки. Самый старый способ описания местоположения - через широту и долготу, а часто и высоту над уровнем моря. По мере роста профессии геодезиста были созданы декартовы системы координат, чтобы упростить математику для съемок небольших участков земли. Простейшие системы координат предполагают, что Земля плоская и измеряется от произвольной точки, известной как «исходная точка» (особая форма данных). Система координат позволяет легко рассчитывать расстояния и направление между объектами на небольших площадях.Большие площади искажаются из-за кривизны Земли. Север часто определяется как истинный север в точке отсчета.

Для более крупных регионов необходимо моделировать форму Земли с помощью эллипсоида или геоида. Многие страны создали координатные сетки, настроенные для уменьшения ошибок в их области Земли.

Ошибки и точность

Основной принцип геодезии состоит в том, что никакое измерение не бывает идеальным и всегда будет небольшая ошибка.^[15] Есть три класса ошибок опроса:

• Грубые ошибки или грубые ошибки: Ошибки, допущенные сюрвейером при обследовании. Расстройство прибора, неправильное наведение на цель или запись неверного измерения - все это грубые ошибки. Большая грубая ошибка может снизить точность до неприемлемого уровня. Поэтому геодезисты используют избыточные измерения и независимые проверки для обнаружения этих ошибок на ранних этапах съемки.
• Систематический: Ошибки, которые следуют последовательной схеме. Примеры включают влияние температуры на цепь или измерение EDM, или плохо отрегулированный спиртовой уровень, вызывающий наклон инструмента или целеуказателя. Систематические ошибки, которые имеют известные последствия, можно компенсировать или исправить.
• Случайно: Случайные ошибки - это небольшие неизбежные колебания. Они вызваны несовершенством измерительного оборудования, зрения и условий. Их можно минимизировать за счет избыточности измерений и предотвращения нестабильных условий. Случайные ошибки имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, но необходимо проводить проверки, чтобы убедиться, что они не распространяются от одного измерения к другому.

Геодезисты избегают этих ошибок, калибруя свое оборудование, используя последовательные методы и хорошо спроектировав свою эталонную сеть. Повторные измерения можно усреднить, а любые выпадающие измерения отбросить. Используются независимые проверки, такие как измерение точки из двух или более точек или с использованием двух разных методов. Ошибки можно обнаружить, сравнив результаты двух измерений.

После того, как сюрвейер подсчитал уровень ошибок в своей работе, он скорректированный. Это процесс распределения ошибки между всеми измерениями. Каждое наблюдение оценивается в зависимости от того, какую часть общей ошибки оно могло вызвать, и часть этой ошибки распределяется на него пропорционально. Наиболее распространенными методами регулировки являются Bowditch метод, также известный как правило компаса, и принцип наименьших квадратов метод.

Инспектор должен уметь различать тщательность и точность. В Соединенных Штатах геодезисты и инженеры-строители используют единицы измерения в футах, в которых футы при геодезии делятся на десятые и сотые. Многие описания документов, содержащие расстояния, часто выражаются с использованием этих единиц (125,25 фута). Что касается точности, то геодезисты часто придерживаются стандарта в одну сотую фута; около 1/8 дюйма. Допуски расчета и отображения намного меньше, когда желательно достижение почти идеального закрытия. Хотя допуски будут варьироваться от проекта к проекту, в полевых условиях и в повседневной жизни использование сверх сотой доли фута часто непрактично.

Типы

Местные организации или регулирующие органы классифицируют специализации геодезии по-разному. К широким группам относятся:

• Построенный опрос: съемка, которая документирует расположение недавно построенных элементов строительного проекта. Обследования исполнения выполняются для записи, оценки завершения и оплаты. Съемка по принципу «как построено» также известна как «съемка с выполнением работ». Построенные обзоры часто выделяются красным цветом или красной линией и накладываются на существующие планы для сравнения с проектной информацией.
• Кадастровая или пограничная съемка: обследование, которое устанавливает или восстанавливает границы участка с использованием юридическое описание. Он включает установку или реставрацию памятников или указателей по углам или по линиям участка. Они имеют форму железа стержни, трубы, или бетонные памятники в земле, или гвозди установить в бетон или асфальт. В ALTA / ACSM Исследование прав собственности на землю - это стандарт, предложенный Американская ассоциация земельных титулов и Американский конгресс по геодезии и картографии. Он включает в себя элементы пограничного обследования, ипотечного обследования и топографического обследования.
• Контрольная съемка: Контрольные обследования устанавливают ориентиры для использования в качестве отправных позиций для будущих обследований. Большинство других форм опроса будут содержать элементы контрольного опроса.
• Строительные изыскания
• Обследование деформации: опрос, чтобы определить, меняет ли форма или движется структура или объект. Сначала определяются положения точек на объекте. По прошествии некоторого времени позиции повторно измеряются и рассчитываются. Затем производится сравнение двух наборов позиций.
• Размерный контрольный опрос: Это вид съемки, проводимый на неровной поверхности или на ней. Обычно в нефтегазовой отрасли заменяют старые или поврежденные трубы на аналогичной основе, преимущество контроля размеров состоит в том, что инструмент, используемый для проведения исследования, не требует горизонтального положения. Это полезно в оффшорной индустрии, поскольку не все платформы являются фиксированными и, следовательно, могут двигаться.
• Инженерные изыскания: топографические, топографические и исполнительные изыскания, связанные с инженерным проектированием. Им часто требуются геодезические вычисления, выходящие за рамки обычной практики гражданского строительства.
• Обследование фундамента: опрос, проводимый для сбора данных о положении фундамента, который был залит и отвержден. Это делается для того, чтобы фундамент был построен на месте и на высоте, разрешенной в план участка, план сайта, или план подразделения.
• Гидрографические исследования: съемка, проводимая с целью картографирования береговой линии и русла водоема. Используется для навигации, разработки или управления ресурсами.
• Выравнивание: либо находит высоту заданной точки, либо устанавливает точку на заданной высоте.
• LOMA обзор: Исследование для изменения базовой линии затопления, удаление собственности из SFHA зона особой опасности наводнения.
• Измеренный опрос : обследование здания для составления планов здания. такое обследование может проводиться перед ремонтными работами, в коммерческих целях или по окончании строительства.
• Съемка горных работ: Съемочные работы включают в себя руководство выемкой шахтных стволов и штольней и расчет объема горной породы. Он использует специальные методы из-за ограничений для съемки геометрии, такой как вертикальные стволы и узкие проходы.
• Обзор ипотеки: А ипотечный обзор или физическое обследование это простая съемка, которая определяет границы земельных участков и местоположения зданий. Он проверяет посягательство, ограничения на отступление от строительства и показывают близлежащие зоны затопления. Во многих местах ипотечное обследование является предварительным условием получения ипотечной ссуды.
• Фотоконтрольный опрос: Съемка, которая создает контрольные метки, видимые с воздуха, чтобы позволить аэрофотоснимки быть исправленный.
• Разбивка, макет или разметка: элемент многих других съемок, где расчетное или предполагаемое положение объекта отмечается на земле. Это может быть временное или постоянное. Это важная составляющая инженерных и кадастровых изысканий.
• Структурное обследование: подробный осмотр для отчета о физическом состоянии и структурной устойчивости здания или сооружения. Он указывает на любые работы, необходимые для поддержания его в хорошем состоянии.
• Подразделение: Съемка границ, которая разделяет собственность на две или более меньших собственности.
• Топографическая съемка: съемка, которая измеряет высоту точек на определенном участке земли и представляет их как контурные линии на участке.
• Подводная съемка: съемка подводного участка, объекта или области.

Самолетно-геодезические изыскания

Основываясь на соображениях и истинной форме земли, геодезия в целом подразделяется на два типа.

Самолетная съемка предполагает, что земля плоская. Кривизна и сфероидальная форма Земли не учитываются. В этом типе съемки все треугольники, образованные соединением геодезических линий, считаются плоскими треугольниками. Он используется для небольших геодезических работ, когда ошибки из-за формы Земли слишком малы, чтобы иметь значение.^[16]

В геодезические изыскания кривизна земли учитывается при расчете приведенных уровней, углов, пеленгов и расстояний. Этот вид съемки обычно используется при больших изыскательских работах. Геодезические работы до 100 квадратных миль (260 квадратных километров) рассматриваются как плоскостные, а более высокие - как геодезические.^[17] При геодезических изысканиях вносятся необходимые поправки в приведенные уровни, пеленги и другие наблюдения.^[18]

Профессия

В эксперт картограф Наин Сингх Рават (19 век) получил Королевское географическое общество золотую медаль 1876 г. за усилия по исследованию Гималаи для британцев

Полностью женская геодезическая бригада в Айдахо, 1918

Основные принципы геодезии мало изменились с течением времени, но инструменты, используемые геодезистами, эволюционировали. Инженерное дело, особенно гражданское строительство, часто требует геодезистов.

Геодезисты помогают определить размещение автомобильных и железных дорог, водохранилищ, плотин, трубопроводы, поддерживающие стены, мосты и здания. Они устанавливают границы юридических описаний и политических разделений. Они также предоставляют советы и данные для географические информационные системы (ГИС), которые фиксируют особенности и границы земель.

Сюрвейеры должны хорошо знать алгебра, базовый исчисление, геометрия, и тригонометрия. Они также должны знать законы, касающиеся опросов, недвижимость, и контракты.

Большинство юрисдикций признают три различных уровня квалификации:

• Помощники геодезистов или цепные люди обычно являются неквалифицированными рабочими, которые помогают геодезисту. Они устанавливают отражатели цели, находят старые ориентиры и отмечают точки на земле. Термин «цепной» происходит от использования в прошлом измерительные цепи. Помощник перемещал дальний конец цепи под руководством геодезиста.
• Инспекторские техники часто работают с геодезическими приборами, проводят опросы в полевых условиях, проводят расчеты при обследовании или составляют планы. Техник обычно не имеет юридических полномочий и не может сертифицировать свою работу. Не все технические специалисты имеют квалификацию, но имеется квалификация на уровне сертификата или диплома.
• Лицензированные, зарегистрированные или зафрахтованные оценщики обычно имеют ученую степень или более высокую квалификацию. От них часто требуется сдать дополнительные экзамены, чтобы вступить в профессиональную ассоциацию или получить сертификационный статус. Сюрвейеры несут ответственность за планирование и управление опросами. Они должны гарантировать, что их опросы или опросы, проводимые под их контролем, соответствуют правовым стандартам. Много руководители сюрвейерских фирм удерживайте этот статус.

Лицензирование

Лицензионные требования различаются в зависимости от юрисдикции и обычно не противоречат национальным границам. Потенциальные геодезисты обычно должны получить степень в области геодезии с последующим детальным изучением своих знаний в области геодезического законодательства и принципов, характерных для региона, в котором они хотят практиковать, и пройти период обучения на рабочем месте или составления портфолио, прежде чем они получают лицензию на практику. Лицензированные сюрвейеры обычно получают пост номинальный, который варьируется в зависимости от того, где они прошли квалификацию. Эта система заменила старые системы ученичества.

Как правило, лицензированный землемер должен подписывать и опечатывать все планы. Государство диктует формат, показывая их имя и регистрационный номер.

Во многих юрисдикциях сюрвейеры должны указать свой регистрационный номер на обследование памятников при установке граничных углов. Памятники имеют форму железных прутьев, бетонных памятников или гвоздей с шайбами.

Геодезические учреждения

Опрос студентов со своим профессором в Хельсинкский технологический университет в конце 19 века

Правительства большинства стран регулируют по крайней мере некоторые формы опросов. Их исследовательские агентства устанавливают правила и стандарты. Стандарты контролируют точность, учетные данные геодезистов, установление границ и поддержание геодезические сети. Многие страны передают эти полномочия региональным субъектам или штатам / провинциям. Кадастровые исследования, как правило, являются наиболее регламентированными из-за постоянства работы. Границы земельных участков, установленные кадастровыми съемками, могут сохраняться в течение сотен лет без изменений.

В большинстве юрисдикций также есть форма профессионального учреждения, представляющего местных геодезистов. Эти институты часто одобряют или лицензируют потенциальных инспекторов, а также устанавливают и обеспечивают соблюдение этических стандартов. Самым крупным учреждением является Международная федерация геодезистов (Сокращенно FIG, для французского: Fédération Internationale des Géomètres). Они представляют индустрию опросов во всем мире.

Строительная съемка

Большинство англоязычных стран считают геодезию строительства отдельной профессией. У них есть свои профессиональные ассоциации и лицензионные требования. Строительные инспекторы сосредотачиваются на исследовании состояния зданий, а также на соблюдении правовых норм.

Кадастровая съемка

Одна из основных задач землемера - определить границы недвижимого имущества на земле. Геодезист должен определить, где соседние землевладельцы желают провести границу. Граница устанавливается в юридических документах и ​​планах, подготовленных юристами, инженерами и землеустроителями. Затем геодезист ставит памятники по углам новой границы. Они также могут найти или повторно обследовать углы памятника, отмеченного в ходе предыдущих обследований.

Кадастровые землеустроители имеют лицензию правительства. Отдел кадастровой съемки Бюро землеустройства (BLM) проводит большинство кадастровых съемок в Соединенных Штатах.^[19] Они консультируются с Лесная служба, Служба национальных парков, Армейский инженерный корпус, Бюро по делам индейцев, Служба рыбы и дикой природы, Бюро мелиорации, и другие. BLM раньше назывался Главное земельное управление (GLO).

В штатах, организованных по Система государственного землеустройства (PLSS) геодезисты должны проводить кадастровые исследования BLM в рамках этой системы.

Кадастровым геодезистам часто приходится обходить изменения в земле, которые стирают или повреждают пограничные памятники. Когда это происходит, они должны учитывать доказательства, которые не записаны в титуле собственности. Это известно как внешние доказательства.^[20]

Заслуживающие внимания геодезисты

Трое из четырех президентов США на Гора Рашмор были землеустроителями. Джордж Вашингтон, Томас Джефферсон, и Авраам Линкольн обследованный колониальные или приграничные территории до вступления в должность.

Дэвид Т. Аберкромби практиковал межевание земли перед началом снабженец магазин экскурсия товар. Позже бизнес превратился в Аберкромби и Фитч Магазин стильной одежды.

Перси Харрисон Фосетт был британским геодезистом, который исследовал джунгли Южной Америки, пытаясь найти Затерянный город Z. Его биография и экспедиции изложены в книге. Затерянный город Z и позже были адаптированы на экран фильма.

Ино Тадатака создал первую карту Японии с использованием современных методов съемки, начиная с 1800 года, в возрасте 55 лет.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

• Фонд общественной системы землеустройства (2009 г.) Руководство по геодезическим инструкциям для исследования общественных земель США. www.blmsurveymanual.org

внешние ссылки

• Géomètres sans Frontières : Association de géometres pour aide au développement. Неправительственные геодезисты без границ (На французском)
• Национальный музей геодезии Дом Национального музея геодезии в Спрингфилде, штат Иллинойс
• Сеть поддержки объединенных геодезистов Глобальная сеть социальной поддержки, включающая форумы геодезистов, обучающие видео, новости отрасли и группы поддержки на основе геолокации.
• Natural Resources Canada - Геодезия Хороший обзор геодезических изысканий со ссылками на строительные исследования, кадастровые исследования, фотограмметрические исследования, горные исследования, гидрографические исследования, маршрутные исследования, контрольные исследования и топографические исследования.
• Геодезический стол, циклопедия 1728 г.
• Геодезия и триангуляция История геодезического и изыскательского оборудования
• NCEES Национальный совет экспертов по инженерно-геодезическим работам (NCEES)
• NSPS Национальное общество профессиональных геодезистов (NSPS)
• Часто задаваемые вопросы о наземных радиолокаторах Использование георадара для топографической съемки
• Обзор Земли Глобальное мероприятие для профессиональных геодезистов и студентов, чтобы за один день во время летнего солнцестояния заново измерить планету в составе сообщества геодезистов.
• Сюрвейеры - статистика профессиональной занятости