Во время экскурсий, походов или работы в экспедиции часто возникает необходимость измерить расстояние между предметами, иногда небольшую площадь, а то и высоту, составить профиль по маршруту и т. д. Существует много способов измерения на местности расстояний, углов, превышений и высот. Познакомимся с простейшими из них.
Расстояние можно измерить шагами. У взрослых людей шаг в среднем равен 0,7—0,8 м. Два шага принимают за 1,5 м. При измерении расстояний шаги считают парами. Большие расстояния измеряют по времени, затраченному на ходьбу. Средняя скорость движения человека обычным шагом — 5 км/ч. Для большей точности измерения этим способом тщательно определяют скорость движения. С высокой точностью небольшие расстояния измеряют рулеткой или стальной мерной лентой, длина которой обычно 20 м. Широкое применение в сельском хозяйстве нашла «двухметровка». При этом способе возможен 1 м ошибки на каждую сотню метров.
Угловые измерения применяют при ориентировании, при определении местоположения различных объектов, направления движения. Для измерения углов изготовьте угломер. Кусок картона перегните в виде квадратной папки. Из вершины угла проведите дугу радиусом, равным стороне квадрата. Этим же радиусом отложите на дуге хорду. Концы ее ограничат дугу окружности с центральным углом в 60°. Поделите хорду на 6 равных частей и одну правую часть еще на 10 равных частей. Каждое большое деление будет соответствовать 10°, а малое—1°. В точках деления на верхней крышке проткните отверстия для булавок, через которые они должны проходить и втыкаться в нижнюю крышку. Приложив глаз, определите направление луча зрения на один предмет по вставленной булавке, и на другой предмет, на этой линии также вставьте булавку. Подсчитайте число десятков и единиц градусов между булавками.
Определение превышений одних точек местности над другими называется нивелированием. Сделаем самодельный нивелир. Две планки: одна длиной 1 м, вторая—1,5 м. К концу первой прибьем небольшой прямоугольный кусок фанеры. У его вершины закрепим нить с грузиком, и нивелир готов (см. рис.). Из второй планки сделаем нивелирную рейку. Отметим на ней метровый отрезок и поделим его на 10 равных частей, по 10 см. Отсчет можно брать на глаз до 0,1 части, т. е. с точностью до 1 см. Деления на рейке подписывают от середины метрового участка вверх и вниз, как показано на рисунке. Превышения определяют так: на одну точку ставят нивелир, на вторую — рейку. Визируют вдоль установленного по отвесу нивелира и делают отсчет по рейке. На нашем рисунке он равен 23 см. Значит, превышение одной точки над другой 23 см. Доказательство: нулевая отметка на рейке отстоит от поверхности земли на таком же расстоянии, как и верхняя сторона нивелира.
Простейший способ определения относительной высоты предметов с помощью угломера, изготовленного из школьного прямоугольного равнобедренного треугольника. К нему прибивается линейка Д (см. с. 158) и делит один из острых углов треугольника так, чтобы угол ВБГ был равен 22°. На стороне АВ укрепляется отвес таким образом, чтобы его конец совпадал с индексом Г на конце линейки Д. Для определения высоты предмета отходят от него на расстояние, с которого можно визировать на его вершину вдоль гипотенузы АБ при вертикальном положении катета АВ. Это можно сделать лишь из точки, отстоящей от предмета на расстоянии, равном его высоте (см. рис.). Следовательно, точка визирования С отстоит от измеряемого обнажения на расстоянии СЕ = ЕТ. Высота обнажения равняется ET+h, где h — превышение прибора над земной поверхностью.
Если нельзя подойти к измеряемому предмету, его высоту измеряют, как показано на рисунке. Сначала отходят на расстояние, с которого можно визировать на его вершину вдоль гипотенузы угломера. Это возможно сделать из точки С. Затем отходят от этой точки еще на такое расстояние, с которого туже высоту обнажения можно будет визировать вдоль линейки на угломер. Это можно сделать лишь из точки 3. Если измерить расстояние ЗС, то оно будет равно высоте ЕТ. К ней надо прибавить еще высоту глаза наблюдателя над поверхностью земли (h).
Нередко приходится выполнять и более сложные работы. Например, школьники решили помочь колхозу изучить рельеф участка, выбранного для сада или под строительство дома, под трассу дороги, канала и т. п. Для правильной организации работ надо знать рельеф участка. С этой целью производят нивелирование, т. е. определяют разности высот различных точек, их превышения. Они и будут характеризовать рельеф. Сначала намечают точки и измеряют между ними расстояние. Затем производят нивелирование, вычисляют превышение между точками. Это превышение имеет знак плюс или минус. Для наглядного представления о рельефе строится чертеж — профиль между точками, на котором изображается рельеф. Для этого проводят горизонтальную линию, на ней в определенном масштабе откладываются расстояния между точками. В полученных точках строят перпендикуляры и на них откладывают уже в другом масштабе высоты точек.
Профиль удобнее строить на миллиметровке или бумаге в клеточку. После соединения точек высот получается ломаная линия, изображающая вертикальный разрез земной поверхности. Если изучается рельеф на определенной площади (а не трассе), то строят серию профилей в разных направлениях.
Когда мы определяли высоты точек, то выяснялась относительная высота, т. е. превышение одной точки земной поверхности относительно другой точки, иначе говоря — разности абсолютных высот этих точек. Абсолютная высота, или абсолютная отметка,— это расстояние по вертикали какой-либо точки на поверхности земли от среднего уровня поверхности океана. В РФ абсолютная высота отсчитывается от уровня Балтийского моря, за который принят нуль футштока (водомерная рейка) в Кронштадте. Абсолютная высота точек выше этого уровня — положительная, ниже — отрицательная. Определяется она с помощью нивелирования от точки, абсолютная высота которой известна, например показана на топографической карте.
Гораздо более сложные измерительные работы производят специалисты при топографической съемке или геодезических измерениях. Для этой цели необходимо построить на местности сеть опорных пунктов, состоящую из системы треугольников, в которых измеряют углы, а в сети—длину хотя бы одной стороны (базис); из тригонометрических вычислений находят взаимное положение всех точек. Определяемые точки служат вершинами треугольников, которые на местности отмечаются знаками, устанавливаемыми на возвышенных местах; они находятся на расстоянии нескольких километров друг от друга, но так, чтобы была взаимная видимость между соседними знаками. Такой способ определения положения геодезических пунктов называется триангуляцией (см. Геодезия).