Tecniche e Strumenti di Misurazione Topografica: Errori, Angoli e Distanze

Errori di Livellamento in Topografia

Errore Orizzontale (E_NH)

Questo errore è prodotto da una visuale imperfetta sull'asse orizzontale (collimazione) ottenuta a livello dello strumento ed è analogo a un errore dell'asse verticale del teodolite. Dipende dalla sensibilità del livello a bolla (o di spirito) e, di conseguenza, è espresso in secondi d'arco.

Errore di Scopo (E_NP)

È analogo a quello del teodolite, ottenuto a seguito di una lettura inesatta sulla mira. Anche questo errore è espresso in secondi d'arco.

Errore Totale (E_NT)

L'errore risultante è ottenuto come somma dei due errori precedenti (E_NH + E_NP).

Misurazione degli Angoli Topografici

Metodi per Aumentare la Precisione nella Misurazione degli Angoli

Per garantire la massima accuratezza nelle misurazioni angolari, si utilizzano diverse tecniche, tra cui:

• Regola di Bessel
• Metodo di Ripetizione
• Metodo di Iterazione

Regola di Bessel

Questo metodo consiste nel rilevare lo stesso punto due volte. Inizialmente, si opera con il telescopio in posizione normale (cerchio diretto), registrando gli angoli verticali e orizzontali. Successivamente, si utilizza il telescopio in posizione invertita (cerchio inverso), dopo aver effettuato un ribaltamento e una rotazione di 200 g (gradi centesimali), e si registrano nuovamente gli angoli orizzontali e verticali.

Differenze di Misurazione tra Cerchio Diretto e Cerchio Inverso

• Angoli Orizzontali: Le letture in cerchio diretto e inverso differiscono di 200 g. Per calcolare la media, è necessario convertire la lettura in cerchio inverso aggiungendo o sottraendo 200 g.
  Formula Esempio: LH = (Lettura Diretta + (Lettura Inversa ± 200g)) / 2
• Angoli Verticali: Le letture in cerchio diretto e inverso devono sommare 400 g. Per la media, si deve convertire la lettura in cerchio inverso.
  Formula Esempio: LV = (Lettura Diretta + (Lettura Inversa ± 400g)) / 2

Identificazione del Cerchio (Diretto o Inverso)

Per identificare se uno strumento sta operando in cerchio diretto o inverso, si osserva la lettura zenitale (o nadirale):

• Se l'angolo mostrato sullo schermo è compreso tra 000-200 g, si tratta di cerchio diretto.
• Se l'angolo mostrato sullo schermo è tra 200-400 g, si tratta di cerchio inverso.

Misurazione delle Distanze in Topografia

Metodi Diretti e Indiretti per la Misurazione delle Distanze

La misurazione delle distanze, fondamentale in topografia, può essere effettuata tramite:

• Metodi Diretti: Utilizzando strumenti come nastri (metallici, in tessuto o sintetici) o fili Invar.
• Metodi Indiretti: Avvalendosi di tecnologie ottiche e distanziometri elettronici (EDM).

Metodi Diretti: Misurazione con Nastro

Studieremo in dettaglio il caso della misurazione con il nastro. La determinazione della proiezione orizzontale, o della distanza ridotta, è quella che si effettua per rilevare edifici o altri elementi orizzontali. La misurazione della proiezione orizzontale con il nastro deve essere eseguita tramite triangolazione, al fine di consentire la successiva rappresentazione del disegno in scala, utilizzando software di progettazione assistita da computer (CAD). Questo è essenziale poiché il nastro misura solo la distanza lineare, non gli angoli.

Metodi Indiretti: Distanziometri Elettronici (EDM)

Come accennato, i metodi indiretti prevedono la misurazione di altre grandezze per poi calcolare la distanza. Nel caso dei distanziometri elettronici (EDM), vengono misurate grandezze delle onde stesse, come la differenza di fase, poiché questi strumenti emettono un'onda elettromagnetica.

Principi di Funzionamento degli EDM

La misurazione elettronica della distanza (EDM) si basa sull'emissione di onde elettromagnetiche, sull'equazione fondamentale dei distanziometri a onda, sulle correzioni strumentali necessarie e sull'uso di prismi riflettenti. Gli EDM emettono onde per misurare le distanze, basandosi sulla misurazione delle grandezze delle onde stesse.

Tipi di Strumenti EDM

A seconda del metodo di misurazione utilizzato, gli strumenti EDM possono essere raggruppati in due categorie principali:

• Strumenti a Impulso: Misurano il tempo impiegato dall'onda per percorrere la distanza.
• Strumenti a Confronto di Fase: Misurano la differenza di fase tra l'onda emessa e quella riflessa.

Precisione degli Strumenti EDM

La precisione dei distanziometri elettronici dipende dalla misurazione accurata della differenza di fase e dalla precisione di generazione delle onde. La precisione tipica della misurazione di fase è di circa 1/1.000, mentre l'accuratezza nella generazione delle onde è di 1/1.000.000.

Per gli strumenti a infrarossi, la precisione tipica varia tra:

• 3 mm + 3 ppm
• 5 mm + 5 ppm

Nota: "ppm" sta per "parti per milione". Questo significa che, ad esempio, a una distanza di 1000 metri (1.000.000 mm), un distanziometro elettronico (EDM) con una precisione di 3 mm + 3 ppm avrà un errore totale di 3 mm + (3/1.000.000 * 1.000.000 mm) = 3 mm + 3 mm = 6 mm.