TOPOGRAFICI, APPARECCHI

Enciclopedia Italiana - II Appendice (1949)

TOPOGRAFICI, APPARECCHI

Giovanni BOAGA

. La costruzione degli apparecchi topografici ha subìto in questi ultimi anni trasformazioni essenziali grazie alle grandi conquiste dell'ottica; al posto di grandi e pesanti strumenti vengono ora realizzati strumenti piccoli e leggeri che gareggiano per precisione con quelli di antica costruzione e talvolta li superano.

I teodoliti (vedi XXXIII, p. 166) antichi, i quali erano costituiti da un cannocchiale e da due mrchi graduati, uno orizzontale (C0) ed uno verticale (Cv), dotati ciascuno di due microscopî micrometrici opposti per le letture coniugate, sono forniti di cannocchiali molto lunghi, di cerchi metallici di notevoli dimensioni (28 cm. e più) con graduazioni incise su lembi argentati. Per la messa a fuoco degli oggetti, pet il relativo puntamento, è necessario azionare una vite a cremagliera che sposta l'oculare assieme al reticolo rispetto all'obiettivo, ciò che, talvolta, può dar luogo allo spostamento della linea di mira; l'asse di rotazione è mobile e l'operatore è costretto durante le osservazioni a verificare se è mantenuta la mutua ortogonalità delle tre rette o assi fondamentali, e nel caso, a procedere alla rettifica dello strumento. Nei teodoliti moderni (di varie grandezze a seconda degli scopi cui si vogliono impiegare: triangolazioni di varî ordini, poligonazioni, ecc.) non solo delle case estere Zeiss, Wild, ecc., ma anche di quelle italiane Galileo, Filotecnica, ecc., i cannocchiali vengono costruiti di piccole dimensioni e di lunghezze costanti.

Il focamento viene effettuato per mezzo di spostamenti di una lente interna, sistemata fra l'obiettivo e l'oculare. I cerchi graduati, pure di piccole dimensioni (il C0 dei modelli più grandi ha il diametro non superiore a 1 cm., ed il Cv non superiore a 9,5 cm) sono di vetro ottico; i quattro microscopî micrometrici (due al cerchio orizzontale e due al cerchio verticale) sono aboliti ed al loro posto è montato un solo microscopio con l'asse parallelo all'asse del cannocchiale (fig. 1). I cerchi sono completamente coperti; durante le letture essi vengono illuminati con luce diretta immessa attraverso prismi "porta luce", che possono essere sostituiti da piccole lampadine elettriche alimentate da opportuna batteria collocata sul treppiede dello strumento sì da poterlo utilizzare in grotte, gallerie, o di notte. Le porzioni dei cerchi graduati dove avvengono le letture sono trasmesse al microscopio attraverso un veicolo ottico costituito da lenti e da prismi collocati nell'interno dell'apparato (fig. 2). Anziché due letture coniugate, si fa direttamente la lettura media, realizzata da un congegno denominato "delle coincidenze". Nel campo del microscopio appaiono (fig. 3) o le immagini del cerchio orizzontale o quelle del cerchio verticale; si passa da un caso all'altro azionando un opportuno bottone (invertitore). L'asse di rotazione del cannocchiale è fisso. Lo strumento viene rettificato in officina e la rettifica permane per lunghissimo tempo, cosicché durante le osservazioni l'operatore deve avere una sola preoccupazione: quella di mantenere centrata la livella, e quindi verticale l'asse dell'alidada. Questi strumenti (Zeiss, ecc.) possono essere corredati da una livella a cavaliere (tipo Horrebow) con precisione di centramento e di lettura di 1″ ed adoperati vantaggiosamente per osservazioni astronomiche di latitudine e di longitudine col metodo delle distanze zenitali eguali. Per puntamenti zenitali l'oculare può venire sostituito da un oculare spezzato. La casa Zeiss sfruttando il forte ingrandimento del cannocchiale e la sua grande luminosità è riuscita ad utilizzare il tacheometro-teodolite II anche per misurazioni di distanze secondo il sistema della doppia immagine (dispositivo Dimess). Un cuneo di vetro ottico, il quale ha la funzione di deviare di un angolo costante (caratteristica dello strumento) il piano visuale orizzontale, viene fissato esternamente all'obiettivo del cannocchiale ed un contrappeso alla parte dell'oculare. Le doppie immagini della stadia che si vedono nel campo visivo permettono di leggere direttamente le distanze oblique a meno di mezzo decimetro e di valutare a stima i centimetri (fig. 4). La precisione che si raggiunge è di cm. 3 su 100 m. di distanza. Data la grande precisione con cui si possono mìsurare gli angoli, è possibile, utilizzando una stadia base di lunghezza costante disposta su un treppiede in posizione orizzontale e normale all'asse del cannocchiale (fig. 5), leggere l'angolo parallattico e determinare (telemetricamente) la distanza (orizzontale) fra lo strumento e la stadia. I limiti della misurazione non dipendono dalla lunghezza della stadia; con una stadia di 2 m. si hanno incertezze dell'ordine di ± 1 cm., ± 4 cm., ± 35 cm., ± 400 cm. rispettivamente per distanze di 50 m., 100 m., 300 m., 1000 m. Dispositivi analoghi atti a trasformare i teodoliti in telemetri sono stati realizzati da altri costruttori (E. Wild, ecc.).

Fra i distanziometri (v. VIII, p. 743) va ricordato il "Lodis" (fig. 6), squadro distanziometro a bastone, costruito dalla Gasa Zeiss, che si utilizza per effettuare rilevamenti di dettaglio col metodo delle coordinate rettangolari.

Gli angoli retti si stabiliscono mediante una croce di prismi pentagonali sovrapposti ai cannocchiale e le distanze si misurano otticamente. Il cannocchiale non possiede reticolo; davanti all'obiettivo è disposta una coppia di cunei ottici, la quale devia nella direzione dell'asse di collimazione i raggi incidenti con un'inclinazione di 1:20. L'immagine della stadia osservata attraverso il cannocchiale compare nel campo visivo come due semimmagini (due semistadie) spostate l'una rispetto all'altra di 1:20 della distanza (fig. 7). Le stadie usate a questo scopo sono con graduazioni di mezzi centimetri. La distanza si ottiene moltiplicando per 10 la differenza di letture eseguite alle due semimmagini in corrispondenza di un contrassegno orizzontale. Il cannocchiale è collegato rigidamente ad un bastone metallico, sostenuto cardanicamente dal treppiede. Quando il bastone raggiunge la posizione di equilibrio (verticale) il cannocchiale si dispone orizzontalmente. Una livella sferica collegata al bastone permette di verificare la verticalità di questo. In terreni inclinati si può adoperareil "Kipplodis" ossia il "Lodis" inclinabile, fornito di un settore graduato verticale per ridurre le distanze all'orizzonte. La precisione con la quale si può misurare o tracciare angoli retti è inferiore a 1′; gli errori medî nella determinazione delle distanze per lunghezze comprese fra 0 m. e 50 m. è di ± 0,8 centimetri.

Fra i distanziometri autoriduttori è da ricordare il tacheometro Bosshardt-Zeiss; davanti al prisma romboedrico, il quale copre la metà inferiore dell'obiettivo, sono situati due prismi micrometrici con le facce-cateto più lunghe collocate in piani perpendicolari all'asse ottico del cannocchiale. Tali prismi possono ruotare in senso contrario attorno ad un asse parallelo all'asse ottico, e produrre così non spostamenti delle immagini in altezza, ma variazioni di angolo parallattico risultante dai due prismi e conseguente spostamento trasversale della immagine della mira orizzontale vista attraverso i prismi. La distanza ridotta all'orizzonte si trova mouiplicando per 100 lo spostamento della parte superiore della mira, rispetto a quella inferiore.

Alcuni distanziometri operano senza l'ausilio di stadie; fra questi ricordiamo l'"autotachigrafo Hugershoff" ed il "Teletop" (fig. 8), il primo dei quali appartiene alla categoria dei grafometri autoriduttori. Il cannocchiale di questo apparato è sostituito da un telemetro stereoscopico con base di 70 cm. Le distanze sono automaticamente ridotte all'orizzonte con procedimento ottico; le posizioni planimetriche dei punti si possono riportare sulla tavoletta per mezzo di una punta sottile su cui agisce una piccola molla. Le differenze di livello si leggono sul cateto verticale di una squadra, analogamente a quanto si fa con altri strumenti riduttori (Wagner-Fennel, ecc.). L'apparato è corredato dai cerchi orizzontali e verticali, che si leggono con microscopî a stima; può pertanto considerarsi comc un universale topografico. Il "Teletop", della fig. 8, è stato studiato soprattutto per rilevamenti da riprodurre graficamente nelle scale 1:2500 o 1:5000; esso quindi viene utilizzato specialmente dagli agrimensori e dai geologi. Dovendo misurare una distanza AB, fatta stazione in A si collima al segnale in B; si sposta lungo l'asta orizzontale la scatola contenente un prisma ottico, finché nel campo del cannocchiale non compare in continuazione l'immagine dello stesso segnale visto direttamente dal cannocchiale ed indirettamente attraverso il prisma. A coincidenza avvenuta, sull'asta orizzontale in corrispondenza di un indice solidale alla scatola del prisma, si legge la distanza AB. Lo strumento è corredato da una livella sferica, da una bussola con armilla graduata e da un cerchio verticale. Con questo strumento si possono misurare distanze fino a 200 m. con la precisione di 1%; esso può essere adoperato anche per misurare altezze verticali.

Nella costruzione dei livelli moderni sono stati abbandonati i concetti che guidarono la costruzione dei livelli tipo Chezy, Egault, Lenoir, con cannocchiale libero e livella fissa al cannocchiale o alla traversa del cannocchiale o mobile, e che tennero incontrastato dominio per parecchie decine di anni. Nei livelli moderni generalmente il cannocchiale può ruotare attorno al proprio asse, la livella per lo più è sfornita di divisioni equidistanti superficiali; il centramento della bolla si fa col metodo delle coincidenze delle estremità della bolla, avvicinate mediante opportuna disposizione di prismi, e può essere osservato dalla parte dell'oculare (livelli Zeiss, Wild, ecc.). Altri costruttori (Otto-Fennel, Filotecnica, Galileo, ecc.) preferiscono portare l'immagine della bolla nel campo visivo del cannocchiale, permettendo così all'osservatore di assicurarsi del centramento all'istante della lettura alla stadia (fig. 9).

Questi livelli sono forniti di vite di elevazione. Davanti all'obiettivo talvolta riesce possibile sistemare una lastra di vetro ottico a facce piane e parallele, la cui rotazione attorno un asse orizzontale può essere regolata da apposito congegno. Si realizza così spostamento in altezza del piano di mira, e si elimina l'apprezzamento della frazione di graduazione, in quanto si ha cura di spostare la lastra fino a portare l'immagine del filo orizzontale del reticolo a coincidere con il bordo di una graduazione (la precedente o la seguente) dalla stadia. Questo spostamento che si addiziona alla lettura fatta alla stadia si legge su apposito tamburo. Con questo procedimento le livellazioni di alta precisione possono essere effettuate con errori chilometrici accidentali e sistematici inferiori a 1 mm. Questi apparati possono essere utilizzati in tutti quei lavori di ingegneria nei quali è necessario determinare con la massima precisione spostamenti in altezza (collaudo di ponti, movimenti di fabbricati, ecc.) o per studî geofisici relativi a spostamenti verticali del suolo in zone vulcaniche, ecc. Con questi livelli è conveniente utilizzare speciali stadie con nastri di invar convenientemente tesi, forniti di doppie graduazioni di intervalli di mezzo centimetro, lunghe 3 m. Talvolta la livella è a doppia curvatura. La Filotecnica, per eliminare la difficoltà di costruzione di queste livelle, ha realizzato una livella automaticamente girevole ed opportunamente zavorrata, per modo che ruotando il cannocchiale (al quale la livella è solidale) di due angoli retti, la livella passa dalla posizione di destra alla posizione di sinistra o reciprocamente, presentando sempre verso l'alto la medesima superficie della livella.

Per gli apparecchi fotogrammetrici: v. fotogrammetria, in questa Appendice.