<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der rechtwinkeligen Koordinaten von Gelände- punkten, insbesondere von Polygonzügen u. dgl.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von zur Kartierung im Massstabe grösser als 1 : 5000 geeigneten rechtwinkeligen Koordinaten von Geländepunkten, insbesondere von Polygonzügen u. dgl., aus in der Natur (z. B. mit Repetitionstheodolyt-Reduktions- präzisionstachymeter und Winkelspiegel) gemessenen Elementen. (Z. B.
Winkel, Strahlen, Längen und Seiten für Ordinatenpunkte u. dgl. ) Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass die in der Natur gemessenen Elemente durch direkte Einstellung auf Präzisionswinkel-und Präzisionslängeneinstelleinrichtungen, die einem rechtwinkeligen Koordinatensystem zugeordnet sind, ähnlich nachgebildet werden, und die Feststellung der rechtwinkeligen Koordinaten mit Hilfe eines Koordinatennetzes, von Abwälzorganen mit Ziffernwerken od. dgl., die den Koordinatenachsen zugeordnet sind, durch Hilfsmittel, wie z. B. Messmikroskope, Wälzräder mit Zählwerk od. dgl., welche unter Vermeidung aufeinander schleifende Teilungen eine Ablesung ohne Parallaxen ermöglichen, erfolgt.
Bisher ist kein Verfahren und keine Vorrichtung bekannt, durch welche es ermöglicht wird, rechtwinkelige Koordinaten, die zur Kartierung im Massstabe grösser als 1 : 5000 geeignet sind, durch direkte Einstellung der in der Natur gemessenen Elemente auf Präzisionswinkel-und Präzisionslängeneinstelleinrichtungen mit Hilfe eines Koordinatennetzes oder Abwälzorgans zu ermitteln. Die bisher bekannten Geräte zur Ausmessung der rechtwinkeligen Koordinaten von Photoplatten oder Filmen sind infolge ihrer in ihrem Prinzipe vollständig verschiedenen Bauart zur Bestimmung der rechtwinkeligen Koordinaten durch die direkte Einstellung der in der Natur gemessenen Elemente (zum Unterschiede von den in der Natur photographierten) ungeeignet.
Man hat bereits versucht, aus gegebenen rechtwinkeligen Koordinaten die polaren Koordinaten aus Photoaufnahmen dadurch zu finden, dass die rechtwinkeligen Koordinaten auf zwei parallel zu einer Ebene verschiebbaren Schlitten, deren einer auf den andern rechtwinkelig zu dessen Verschiebungsrichtung verschiebbar angeordnet ist und eine Projektionseinrichtung trägt, eingestellt werden, wobei die Bestimmung der gesuchten Polarkoordinaten mit Hilfe einer lichtdurchlässigen, mit Grad-und einer Längenteilung versehenen Auffangfläche erfolgt.
Auf umgekehrtem Wege, die rechtwinkeligen Koordinaten zu suchen, ist, weil auf der Längenteilung der
EMI1.1
indem die beiden unbekannten rechtwinkeligen Koordinaten durch ein zeitraubendes Näherungverfahren (Anpassung) mit dem die Projektionseinrichtung tragenden, aufeinander verschiebbaren rechtwinkeligen Schlitten nur mittelbar und indirekt mit einem polar gegebenen Punkt zur Deckung gebracht werden. Ausserdem ist unter anderm die Einstellung der in der Natur z. B. mit Winkelspiegel und Massband auf dem Polararm aufgemessenen Ordinatenpunkte überhaupt nicht möglich.
Im Gegensatze hiezu werden durch das gemäss der Erfindung vorgeschlagene Verfahren, die rechtwinkeligen Koordinaten ermittelt, indem nicht nur die Polarkoordinaten, sondern die in der Natur gemessenen Elemente direkt und unmittelbar (ohne zeitraubendes Näherungsverfahren) auf den Präzisionswinkel-und Präzisionslängeneinstelleinrichtungen eingestellt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, dass einem Punkte als Ursprung eines rechtwinkeligen Koordinatensystems ein oder mehrere Präzisionswinkel-und Präzisionslängeneinstelleinriehtungen und ein Koordinatennetz oder Abwälzorgane zugeordnet sind und zur Feststellung der rechtwinkeligen Koordinaten Hilfsmittel auf den Präzisionseinstelleinrichtungen vorgesehen sind, die unter Vermeidung aufeinander schleifende Teilungen eine Ablesung ohne Parallaxe gestatten.
<Desc/Clms Page number 2>
Lediglich zur Ermittlung absoluter rechtwinkeliger Koordinatenwerte (Koordinaten ohne Vorzeichen) ist die Anordnung eines quadrillierten Papiernetzes auf einen mit Gradteilung versehenen Oktanten bekannt. Dieser Oktant ist mit einer Alhidade versehen, an welcher verschiebbar und verdrehbar Nonien zur Feststellung der absoluten Koordinatenwerte angeordnet sind. Diese Nonien müssen jedoch, damit sie keine Ableseparallaxen entstehen lassen, direkt auf dem Quadratnetz des Oktanten aufliegen. Sie zerstören dabei durch ihre Verschiebung und Drehung jede feine Teilung. Unter anderm ist auch die Einstellung der in der Natur z. B. mit Winkelspiegel und Massband auf dem Polararm aufgemessenen Ordinatenpunkte überhaupt nicht möglich. Daher ist auch dieser Apparat ungeeignet, die in der Natur gemessenen Elemente [Messungsdaten, wie z.
B. 3530 (Grad), 16-4' (Minuten) als Winkel, 124'36 w als Polararm und 29. 98 mals Ordillatenseite eines Geländepunktes] ähnlich im geometrischen Sinne nachzubilden und sodann die Ablesung der rechtwinkeligen Koordinaten, die mit den ihnen zukommenden Vorzeichen bereits versehen sind, mit einer Genauigkeit, welche zur Kartierung in Massstäben grösser als 1 : 5000 ausreicht, zu ermöglichen.
Bisher geht man bei der Bestimmung von Koordinaten zur Kartierung in Massstäben grösser als 1 : 5000 derart vor, dass man aus den in Polarkoordinaten gemessenen Elementen mit Hilfe der logarithmischen Rechnung die rechtwinkeligen Koordinaten errechnet. Zur Beschleunigung dieser nur von geschulten Fachleuten durchzuführenden Arbeiten werden Rechenmaschinen benutzt, die aber trotzdem die vorherige Ermittlung der Winkelfunktionen aus Tafelwerken notwendig machen.
Um nun diese Rechenarbeit mit der erforderlichen Genauigkeit ohne vorherige Ermittlung der Winkelfunktionen durch die Einstellung der in der Natur gemessenen Elemente ausführen zu können, dienen Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung.
In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt unter Weglassung überflüssiger Einzelheiten ein vereinfachtes Ausführungbeispiel einer Vorrichtung mit Koordinatennetz. Fig. 2 zeigt das im Ableseinstrument erscheinende Bild und Fig. 3 eine Seitenansicht der Fig. 1 zum Teil im Schnitt.
Gemäss den Fig. 1-3 ist mit dem Fassgestell 1, durch die Klemmschraube a die Achse 2 starr verbunden, welche die Platte 5 trägt. Auf diese ist mittels Schrauben 7 und Klammern 6 eine mit einem rechtwinkeligen Koordinatennetz und Winkelteilung versehene Glas-oder Metallplatte 20 verschiebbar und verdrehbar angeordnet.
Die Mittellinien dieses rechtwinkeligen Koordinatennetzes bilden die Koordinatenachsen und die durch M hindurchgehende Mittelinie der Achse 2, welche vertikal oder anders im Raume stehen kann, bildet im Schnittpunkt mit den beiden Koordinatenachsen den Ursprung des Koordinatensystems.
Diesem Ursprung ist eine Präzisionswinkeleinstelleinrichtung zugeordnet. Diese besteht aus der auf der Platte 20 vorgesehenen Winkelteilung und den um die Achse 2 drehbaren Messmikroskopen 18 und 18', welche auf einem Träger 4 geführt sind. Diese Messmikroskope 18 und 18'sind zum Zwecke der Rektifikation von Orientierungsfehlern bei der Einstellung von Richtungswinkel mit Mikrometerschrauben verstellbar. Diese Verstellung kann auch durch eine Mikrometerschraube bewirkt werden, welche wie die Schraube c beim Schraubenmiskroskop 12 das Glasplättchen b mit der Teilung messbar verschiebt oder verdreht.
Der um die Achse 2 drehbare Träger 4 mit den Mikroskopen 18 und 18'wird mit Hilfe einer Klemme 3 durch eine Klemmschraube 15 geklemmt und zum Zwecke der Feineinstellung mit Feinstellschraube 76 und Gegenfeder 17 festgestellt.
Die Präzisionslängeneinstelleinrichtung ist auf dem Träger 4 angebracht, dem Koordinatenursprung zugeordnet und besteht aus einem in der Nut e des Trägers 4 verschiebbaren Schieber 8, welcher durch Einstellräder 9, die ein zweckmässig selbsthemmendes Ritzel 10 auf der Zahnstange 11 abwälzen, betätigt wird.
ZurFeststellung der rechtwinkeligen Koordinaten vom Koordinatennetz ist au (dem Schieber 8 das im Tubus t drehbare Sehraubenmikroskop 12 gelagert. Der Tubus t kann mit Hilfe von Mikrometerschrauben 13 und Gegenfedern 17 in senkrechten Riehtungen messbar verschoben werden. Eine in hundert Teile geteilte Trommel 14 des Schraubenmikroskops 12, welches mit künstlicher Beleuchtung ausgestattet sein kann, verschiebt das Glasplättehen b, welehes Teilungen trägt. Mit Hilfe der Schraube c kann das Glasplättchen b verstellt werden, damit die Teilungsintervalle des Schraubenmikroskops 12 mit der Teilung des Koordinatennetzes übereinstimmen.
Nachdem das Schraubenmikroskop 12 von Hand aus oder zwangsläufig im Tubus t so nachgedreht wird, dass die Teilungen des Sehraubenmikro- skops den Teilungen des Koordinatennetzes parallel sind, ergibt sich in dessen Gesichtsfeld das in Fig. 2 dargestellte Bild. Die zwangsläufige Nachdrehllng kann z. B. durch ein Zahnrad, das auf der festbleibenden Achse 2 angeordnet ist, und durch Zahnräder, die sich auf diesem Rad abwälzen und den Tubus verdrehen, bewirkt werden. Ausserdem kann dafür vorgesorgt werden, dass im Gesichtsfeld des Sohraubenmikroskops, z. B. durch drehbare Blenden, nur der eingestellte Quadrant frei ist.
Die Koordinateneinheiten werden für jedes Feld mit den ihnen im Quadranten zukommenden Vorzeichen von den Koordinatenaehsen aus angegeben oder können mit einer Hilfsteilung, die am Schraubenmikroskop angeordnet sein kann, ersichtlich gemacht werden. Die Bruchteile der Koordinateneinheiten oder auch ihre Vorzeichen werden mit Hilfe der Marken des Glasplättchen b des Schrauben-
<Desc/Clms Page number 3>
mikroskops 12 angegeben, und die Teile der Koordinateneinheiten können an der geteilten Trommel 14 abgelesen werden.
Für den Gebrauch der Vorrichtung wird mittels der Mikroskope 18 und M'nach Klemmung mittels der Schraube 15 durch Betätigung der Feineinstellung 16 direkt der in der Natur gemessene Riehtungwinkel festgelegt und mit Hilfe des Mikroskops 19 und der Längenteilung des Schiebers 8 unter Bedienung der Einstellräder 9 der Schieber 8 am Träger 4 verschoben und der in der Natur gemessene ebene Polarabstand des Polygonpunktes direkt eingestellt.
Die Präzisionswinkeleinstelleinrichtung hat sonach den in der Natur gemessenen Richtungswinkel und die Präzisionslängeneinstelleinrichtung den in der Natur gemessenen ebenen Polarabstand ähnlich nachgebildet. Die Projektion des optischen Mittelpunktes P des Schraubenmikroskops 12 auf das Koordinatennetz nimmt die ähnliche Lage des in der Natur gemessenen Polygonpunktes im Koordinatennetz ein.
An Stelle der Mikroskope 18, 18' und 19 können auch andere Ableseinrichtungen, wie z. B.
Lupen und auch Wälzräder, die ein Ziffernwerk betätigen, treten. Auch können die Ablesungen mit
EMI3.1
Ebenso kann die Länge und die Winkeleinstellung durch verschiedene andere Präzisionseinstelleinrich- tungen mit oder ohne Teilungen (z. B. Spindeln) bewirkt werden. Auch das Schraubenmikroskop 12 kann durch andere Einrichtungen mit optisch oder mechanisch beweglichen Marken oder Linien zur Reduktion von Längen (z. B. Schraubenmikroskop mit zwei oder mehreren Marken oder Linien) oder durch Einrichtungen mit Marken oder Linien (z. B. Schätzmikroskope) oder durch Einrichtungen, die die Koinzidenz von Längenteilungen herstellen oder die die Senkrechte auf eine Teilung kennzeichnen (z. B. Mikroskope mit Mittelpunktsmarken oder Linien), ersetzt werden.
Das Schraubenmikroskop 12 kann auch auf einen vom Träger 4 aus verschwenkbar und einstellbaren Schlitten angeordnet sein.
Die Winkelanzeigeeinrichtung der Vorrichtung kann mit einer z. B. bei Repetitionstheodoliten- Präzisionsdoppelbildtachymeter bekannten Winkelrepetition oder z. B. mit einem verdreh-und einstellbaren Ziffernkreis so ausgestattet sein, dass die Ablesestelle von der Winkeleinstellung selbst unabhängig ist, aber an eine gewünschte Stelle verlegt und auf einen beliebigen Winkelwert eingestellt werden kann. Schliesslich kann die Vorrichtung auch zur Bestimmung von andern Werten, z. B.
Zenithdistanzen, Schnittpunkten oder von Richtungswinkel und Distanzen aus Koordinatendifferenzen, herangezogen werden. Wo es notwendig ist, ist die Vorrichtung mit Rektifikationseinrichtungen (z. B. in Fig. 1-3 die Schrauben 7 und e) versehen.
Selbstverständlich kann man unter Verzicht auf die technischen Vorteile der ähnlichen Nachbildung der in der Natur gemessenen Elemente die Vorrichtungen gemäss der Erfindung auch zur Verwendung mit Quadranten oder Oktanten geeignet ausbilden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur genauen Bestimmung von zur Kartierung im Massstabe grösser als 1 : 5000 geeigneten rechtwinkeligen Koordinaten von Geländepunkten, insbesondere von Polygonzügen u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die in der Natur gemessenen Elemente durch direkte Einstellung auf Präzisionswinkeleinstelleinrichtungen und Präzisionslängeneinstelleinriehtungen, die einem rechtwinkeligen Koordinatensystem zugeordnet sind, ähnlich nachgebildet werden und die Feststellung der reehtwinkeligen Koordinaten mit Hilfe eines Koordinatennetzes, von Abwälzorganen od. dgl., die den Koordinatenachsen zugeordnet sind, durch Hilfsmittel, wie z. B. Messmikroskope bzw. Wälzräder mit Zählwerk od. dgl., welche unter Vermeidung aufeinander schleifende Teilungen Ablesungen ohne Parallaxen ermöglichen, erfolgt.