Геодезическое нивелирование

Содержание
  1. Прикладная геодезия: нивелировка — основа строительных работ
  2. Методы нивелировки
  3. Инструменты и приспособления для геометрического нивелирования
  4. Принцип нивелировки
  5. Лазерные уровни
  6. Что такое нивелирование?
  7. Геометрическое нивелирование
  8. Тригонометрическое нивелирование
  9. Барометрическое нивелирование
  10. Гидростатическое нивелирование
  11. Радиолокационное нивелирование
  12. Спутниковое нивелирование
  13. Классы нивелирования
  14. Инструменты для проведения нивелирования
  15. Виды нивелирования в геодезических исследованиях
  16. Виды нивелирования
  17. Приборы для нивелирования
  18. Геодезическое нивелирование
  19. Методы нивелирования
  20. Приборы нивелирования
  21. Основы геометрического нивелирования
  22. Тригонометрическая нивелировка
  23. Нивелирование в геодезии
  24. Нивелировка и ее методы
  25. Инструментарий геометрической нивелировки
  26. Принципиальные основы геометрического нивелирования
  27. Тригонометрическая нивелировка
  28. Принцип гидростатического нивелирования
  29. Принцип работы лазерных уровней

Прикладная геодезия: нивелировка — основа строительных работ

Геодезическое нивелирование

Современную стройку можно сравнить с большим заводом, все цеха которого нацелены на выпуск ответственной продукции. Бригады и отдельные специалисты выполняют различные виды процессов, которые разнесены во времени.

Очень многое зависит от слаженной работы смежных служб, при этом контроль качества становится во главу угла — ведь в здании в итоге будут постоянно находиться люди.

Сложные электронные теодолиты и устройства дляGPS наблюденийдоступны для работы не всем, а вот освоить нивелир под силу любому строителю, заинтересованному в качестве выполненных работ.

План участка с отметками высот является основой для строительства. Данные о рельефе позволяют выбрать оптимальное место для котлована и рассчитать точку сброса поверхностных вод.

Так что задача нивелировки — определение разницы высот между точками земной поверхности, именуемой превышением. Зная проектную отметку пола первого этажа сооружения, можно рассчитать место сброса ливневых стоков, или предусмотреть точку врезки самотечной канализации.

В арсенале у специалиста есть различные инструменты и приспособления, которые позволяют получить локальные данные, не давая общей картины. Например, гигрометром определяют влажность определенного материала, а как узнать степень «набухания» всего сооружения? В этом случае нам на помощь приходит нивелир, с помощью которого можно получить значения высоты объекта и сравнить ее с контрольной.

Для этого в фасадную часть здания по периметру монтируются специальные марки, между которыми определяются превышения. Если марки расположены на одной высоте в пределах допуска — все в порядке, если одна часть здания дает просадку быстрее другой — пора эвакуировать людей.

Методы нивелировки

Существуют несколько видов определения превышений, однако в строительстве преимущественно используются первые три метода из ниже перечисленных:

  • геометрическое нивелирование — использует принцип горизонтальности визирного луча зрительной трубы инструмента, используется нивелир;
  • тригонометрическое нивелирование — за основу берется принцип наклона визирного луча зрительной трубы инструмента, используется теодолит;
  • гидростатическое нивелирование — основано на выравнивании уровня жидкости в сообщающихся сосудах (водяной уровень);
  • барометрическое нивелирование — в зависимости от высоты точки меняется показатель атмосферного давления (применяется в горах);
  • автоматическое нивелирование — специальные датчики, установленные на автомобилях, передают наклонный вектор перемещения на считывающее устройство (дорожные работы);
  • стереофотограмметрическое нивелирование — осуществляется на сложном аппаратном комплексе. Два космических или аэрофотоснимка, выполненных с частичным перекрытием, загружаются в специальное устройство. При взгляде на них через оптическую систему, вы получаете «3-D эффект присутствия».

Вот так, к примеру, выглядит трехмерная модель микрорайона, выполненная с использованием стереофотограмметрического комплекса. Далее осуществляется привязка жестких контуров местности в системе координат, и мы получаем цифровую модель, для которой в любой точке снимка можно получить значение высоты методом интерполяции.

Инструменты и приспособления для геометрического нивелирования

Главный инструмент, с помощью которого осуществляются замеры — нивелир. Классический инструмент представляет собой оптико-механическое устройство, с помощью которого в пространстве обеспечивается горизонтальность визирного луча. Нивелир крепится на штатив, устанавливается на точку стояния и выводится в горизонтальное положение специальными винтами.

Труба таких устройств бывает как прямого (современные модели), так и обратного изображения. Собственно, особых проблем при работе с перевернутым изображением нет — измерительную рейку просто устанавливают вверх ногами. Для поворота картинки используется специальная система линз, которая влияет на стоимость инструмента.

Дополнительные линзы также вносят незначительные искажения, которые хорошо заметны при условиях рефракции в жаркое время года. К примеру, видимость в советском теодолите с перевернутым изображением лучше, чем в электронном тахеометре с оптикой Carl Zeiss.

Хотя это и неудивительно — сейчас нет потребности в съемках на больших расстояниях, для этого больше подходят методы спутниковой геодезии, а работать с «правильной» картинкой все же удобнее.

Конструктивно нивелиры бывают следующих типов:

  • с цилиндрическим уровнем возле зрительной трубы
  • с автоматическим компенсатором
  • электронные

По классу точности инструменты принято делить на следующие группы:

  • высокоточные (Н-05, Н-1, Н-2)
  • точные (Н-3, Н-3К, Н-3КЛ)
  • технические (Н-10)

Буква «Н» в названии инструмента обозначает нивелир, а цифры — среднеквадратическую погрешность измерений в миллиметрах на 1 километр расстояния. Остальные буквы обозначают конструктивные особенности инструмента (лимб и компенсатор).

Компенсаторы способны убрать погрешности установки инструмента, что повысит точность выполненных работ. При наличии ручного компенсатора инструмент в горизонтальную плоскость выводится вручную, а вот самовыравнивающийся нивелир способен занять правильно положение автоматически.

Принцип нивелировки

Исполнитель берет отсчет по рейке (или рейкам — передней и задней), которая установлена на точке, и вычисляет полученное значение превышения. Метод, когда инструмент установлен между измеряемыми точками, получил название «нивелирование из середины», и наиболее часто применятся в строительстве.

Принцип нивелировки методом «из середины»

Как видно из иллюстрации, превышение между точками А и Б будет равно разнице отсчета по рейкам, причем она может быть как положительная, так и отрицательная.

Само превышение мало чем поможет для производства работ, таких значений должно быть множество, так как их совокупность и дает нам представление о рельефе местности.

Поэтому, как и в случае с теодолитным ходом, замеры ведутся от точек с известными высотами, именуемых «реперами».

Нивелирная сеть берет свое начало от нуля Кронштадтского футштока, который, как мы помним из прошлых статей нашего цикла, расположен на берегу Балтийского моря.

Поэтому система высот, применяемая для изготовления топографических планов, и получила название «Балтийская».

В нашем случае абсолютная высота точки Б составит h = А + а – б, где А — отметка точки относительно государственной системы высот, а и б — отсчет по рейкам.

Еще один метод нивелировки подразумевает использование инструмента вместо рейки. Он получил название «нивелировки вперед».

Принцип нивелировки методом «вперед»

В этом случае инструмент устанавливается на точку с известной высотой. Формула для вычисления высоты точки Б принимает следующий вид:

h = А + i – б, где i — высота инструмента, измеренная с помощью рулетки.

Данный способ не всегда удобен при производстве работ, ведь сложно установить инструмент на вертикальную поверхность стены, да и работать дистанционно, не приближаясь к объекту, гораздо проще.

Условно говоря, за начало отсчета можно принять урез воды любого водоема, имеющего сообщение с мировым океаном. Однако в этом случае можно говорить про условную систему высот, ведь точность определения высоты в таком случае будет недостаточна для проведения работ, хотя такой метод может применяться на локальных площадках, где нет необходимости увязки высот с местными системами.

Принцип тригонометрического нивелирования подразумевает использование теодолита или тахеометра. В этом случае измеряется угол от горизонтальной плоскости до верха рейки или недоступного объекта.

Именно методом тригонометрии мы и определили высоту опоры ЛЭП в предыдущей статье.

Этот метод менее точен, чем геометрическое нивелирование, однако позволяет вести измерения на значительные расстояния и при значительных углах наклона местности.

Принцип тригонометрической нивелировки

В этом случае рабочая формула для определения высоты примет следующий вид:

h = s * tg ν + i – б или h = S * sin ν + i – б, где ν — угол наклона луча, s — горизонтальное проложение линии, S — длина визирной линии, i — высота инструмента, а б — высота визирования.

Гидростатические нивелиры неприхотливы, просты в обращении и обеспечивают быстрое определение превышения. Этот вид нивелировки хорошо подходит для автоматизации измерений.

Сфера применения гидростатических нивелиров:

  • монтаж крупногабаритного оборудования;
  • нивелировка фундаментов;
  • отделочные и архитектурные работы;
  • укладка сантехнического оборудования и трубопроводов;
  • определение горизонтальности направляющих;
  • наблюдение за деформациями и просадками зданий и сооружений;
  • передача высоты через водные преграды и т.д.

Принцип действия такого устройства приведен на рисунке.

Принцип гидростатической нивелировки

Как известно, в сообщающихся сосудах уровень жидкости выравнивается. Искомое превышение h может быть найдено разницей отсчетов а и б, которые берутся по специальной шкале, встроенной в сосудах.

Этот метод позволяет вести работы в тесных помещениях, не требует специальных навыков, однако не всегда обеспечивает необходимую точность (погрешность измерений в этом случае ±10 мм) и создает неудобства при перемещении соединительных шлангов.

Лазерные уровни

Электронная разновидность нивелиров позволяет визуализировать сразу несколько плоскостей посредством проецирования лазерного луча на предметы и сооружения. Например, ротационный уровень вращается со скоростью 400–550 оборотов в минуту и более.

С помощью этого устройства можно произвести разметку как внутри помещения, так и снаружи, при свете дня или в сумерках. Эти уровни незаменимы при поклейке обоев, облицовке плиткой или монтаже конструкций с минимальными допусками.

Лазерный уровень позволяет замерять превышения точек, проводить нивелировку или размечать уклоны. При использовании лазерного инструмента вы навсегда забудете про веревочные отвесы и металлические угольники, которые особенно неудобны на расстояниях в десятки или даже сотни метров.

Разметка теперь стала возможна под любыми углами даже в самых недоступных местах.

Лазерные инструменты безопасны, так как относятся ко второму классу приборов по мощности излучения. Луч от лазерного уровня может навредить только в случае длительной проекции на глаз человека.

Большинство приборов, выпускаемых для строительства, защищены от ударов и попадания влаги, так как это может сказаться на работоспособности инструмента.

При неблагоприятных условиях стоит приобрести специальные очки, улучшающие видимость луча.

Как и в случае с любым другим строительным инструментом, предпочтение стоит отдавать моделям известных марок. Нивелиры и лазерные уровни должны проходить ежегодные поверки.

Если работать неточным инструментом, и загнать сантиметровую невязку в отметку первого этажа, на последнем этаже у вас может не стать плита перекрытия. Так что изучайте статьи нашего цикла, используйте современное оборудование и шлифуйте свое мастерство.

Построенное сооружение — результат кропотливой работы многих специалистов, которым очень бы не хотелось, чтобы их работа пошла под снос из-за невнимательности геодезистов.

© рмнт.ру, Игорь Максимов

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5aa78316c89010028f15d270/5e0068ba43fdc000adb4b61c

Что такое нивелирование?

Геодезическое нивелирование

13 Марта 2018

Нивелирование- метод определение превышения, т.е. разности высот между двумя или более точками поверхности.

Геометрическое нивелирование

Такое нивелирование производится с помощью нивелира и вертикальной рейки, т.е. горизонтальным лучом визирования. Это самый популярный метод нивелирования, так как является самым простым и универсальным.

С помощью него создана государственная нивелирная сеть и высотные сети различного значения. Ограничен высотой рейки, поэтому неудобен для использования в горной местности. Существует 2 метода нивелирования «из середины» и «вперед».

Более удобным и точным считается первый способ, так как нет необходимости определять высоту прибора.

Точность однократного измерения такого метода нивелирования составляет:

При техническом нивелировании от 1-2 мм, до 0,1 мм при нивелировании I класса.

Тригонометрическое нивелирование

В основе способа лежит линейно-угловая засечка. Для измерений используются угломерные приборы, такие как теодолит и тахеометр. Превышение определяют с помощью измерения угла наклона и расстояния.

Такой метод нашел широкое применение в строительстве, используется для создания картограммы земляных работ, при топографических съемках и др.

Точность измерений до 3 мм, но может быть ограничена в горной местности из-за преломления отвесных линий.

Барометрическое нивелирование

Прибором для измерения служит барометр. Измерения происходят за счет определения разности атмосферного давления на различных высотах.

Для определения превышения в точке с известной высотой измеряют температуру и атмосферное давление, тоже самое делают в искомой точке. По разности показателей определяют высоту.

Метод используют геологи и геофизики в труднодоступных местах. Невысокая точность измерений (не более 0,5м) не позволяет использовать метод в строительстве.

Гидростатическое нивелирование

Для измерений используют свойства жидкости в сообщающихся сосудах. Жидкость всегда находится на одном уровне в них, вне зависимости от высоты. Высокая точность измерений (0,1 мм) позволяет использовать гидростатические нивелиры в строительных работах, при наблюдении за деформациями сооружений и т.д. Возможно использование на расстоянии, ограниченном длиной трубок, соединяющих сосуды.

Радиолокационное нивелирование

Производится с помощью установленных на воздушных и водных суднах эхолотов и высотомеров. С их помощью автоматически определяется профиль пройденного пути.

Спутниковое нивелирование

Для проведения используются GNSS-приемники. Превышения определяются с помощью измерений аппаратурой, использующей спутниковые системы ГЛОНАСС, GPS, BeiDou, Galileo, QZSS, SBAS и т.д. Точность определения превышений статическим методом может достигать первых миллиметров. Может применяться для создания сетей сгущения, топографических съемок и других видов работ.

Классы нивелирования

Нивелирная сеть — сеть точек земной поверхности, высота которых определена над уровнем моря. Также называется высотная опорная геодезическая сеть. Точки, определенные геометрическим нивелированием, закрепляют на местности марками или реперами. Нивелирная сеть служит основой для топографических съемок.

В России для определения высот используется государственная нивелирная сеть I, II, III и IV классов. Она предназначена для обозначения единой высоты на территории всей страны, используется для инженерно-геодезических и топографических работ. Нивелирная сеть I и II классов является главной высотной основой Российской Федерации.

Для создания этих сетей используются специальные программы и самое современное геодезическое оборудование. Помимо определения единой системы высот так же выполняет задачи по изучению поверхности Земли и гравитационного поля, движения земной коры и т.д.

Сеть I класса является наиболее точной и служит исходной для сетей следующего класса.

Класс нивелирования зависит от размера максимально допустимой погрешности. Чем выше точность измерений, тем строже допуск. Таким образом, I и II класс относят к высокоточному нивелированию, а III и IV класса — к точному.

Помимо государственной нивелирной сети нивелирование с точностью II, III и IV класса применяется при геодезическом сопровождении строительства и эксплуатации сооружений, железнодорожных работах.

В работах где не так важна высокая точность допустимо применение технического нивелирования, точность такого нивелирования 50мм√L.Например, на изыскательных работах при строительстве дорог или для определения высот при строительстве. Для осуществления технического нивелирования допустимо использование точных или технических нивелиров, а также нивелирных реек шашечного типа.

Инструменты для проведения нивелирования

В зависимости от выбранного метода нивелирования и поставленных задач необходимо выбрать оборудование. Это могут быть оптические, цифровые и лазерные нивелиры, тахеометры, теодолиты.

Для достижения максимальной точности оборудование должно быть высокого качества и от проверенных производителей.

Инженеры компании «Геодезия и Строительство» помогут выбрать среди разнообразия инструментов, а также проведут обучение при необходимости.

Источник: https://gis2000.ru/articles/chto-takoe-nivelirovanie.html

Виды нивелирования в геодезических исследованиях

Геодезическое нивелирование
23-09-2018

Одним из видов геодезических измерений является нивелирование.

В ходе проведения работ, специалистами ставится задача, определить высоту точек поверхности земли, по отношению к нулевым точкам.

Измерения производятся с использованием самого разнообразного инструмента, а также с применением различных методов, зависимо от того, какие виды нивелирования применяются в каждом конкретном случае.

Нивелирование — один из древнейших способов геодезических измерений, который практиковали мастера Греции и Древнего Рима.

Правда, в арсенале древних специалистов был только гидростатический метод, который и использовался в ходе строительства. На сегодняшний день существует 7 методов выполнения измерений, которые используют специалисты.

В своей работе геодезисты «опираются на геодезические сети, которые подразделяются на:

  • глобальная сеть, покрывающая весь земной шар;
  • государственная сеть в пределах территории одного государства с единой системой координат и высот, принятой в данной стране;
  • сеть и сгущение для топографических съемок;
  • локальные сети в местной системе координат.

Различают плановые, высотные и пространственные геодезические сети. Высотная сеть называется нивелирной. В свою очередь нивелирные сети подразделяют на государственные и ведомственные.

Под государственной нивелирной сетью понимается система размещенных по всей стране геодезических знаков-реперов, высоты которых определены в единой системе от одного исходного пункта, принятого за начало отсчета высот.В России таким исходным пунктом является средний уровень Балтийского моря.

Колебания уровня Балтийского моря определяются по мареографу, установленному в городе Кронштадт.

В ходе проведения работ специалистами ставится задача определить высоту точек поверхности земли по отношению к нулевым точкам.

Измерения производятся с использованием самого разнообразного инструмента, а также с применением различных методов, зависимо от того, какие виды нивелирования применяются в каждом конкретном случае.

Виды нивелирования

Прежде чем говорить о видах нивелирования, необходимо понять, зачем вообще нужно выполнять этот вид измерений.

Благодаря правильно выполненным измерениям, специалисты смогу отобразить на схемах и картах особенности ландшафта, рельефы изучаемой местности.

На основании полученной информации у специалистов появляется возможность проектировки парков, лесных хозяйств, и других объектов благоустройства. В ходе работ специалистами применяются такие виды нивелирования:

  • Тригонометрический метод предполагает визирование наклонным лучом. Для выполнения измерений применяется тахеометр или теодолит. Это геодезические приборы, которые могут произвести измерения вертикальных углов. Погрешность метода составляет не более 4 сантиметров на сотню метров.
  • Геометрический метод. Суть геометрического метода измерения состоит в использовании специализированного прибора, который называют нивелиром. Прибор дополняется рейками, для полной точности измерений. В ходе работ визирование точек производится посредством горизонтального луча. Метод, несмотря на простоту, очень популярен, так как отличается предельной точностью, потому многие застройщики предпочитают заказать нивелирование именно геометрическое, так как погрешность при измерении составит не более 1 миллиметра на 1 километр.
  • Барометрический способ заключается в измерении давления воздушных потоков, что позволяет вычислить высоту точек и наличия превышений. Для измерений применяют барометры, однако, этот метод не является очень точным, так как погрешность может составлять от полуметра и до 2 метров. Зачастую его применяют на нулевом этапе работ.
  • Механический метод реализуется путем монтажа на подвижные железнодорожные составы, автомобили или же велосипеды специализированных приборов. В ходе движения информация о местности наносится на ленту. Такие виды нивелирования особенно актуальны для осуществления контроля за положением железнодорожных путей.
  • Стереофотограмметрический метод предполагает сравнение данных, полученных как при наземной, так и аэросъемке.
  • Гидростатический способ чаще всего применяется в строительстве, для осуществления контроля за процессом возведения зданий, а также выявления деформации знаний. Это точный метод, потому застройщики предпочитают заказать нивелирование гидростатическим способом.
  • Радиолокационный способ подразумевает применение электромагнитных передатчиков, которые устанавливаются на самолеты или любые другие летательные аппараты. Электромагнитный сигнал, посылаемый передатчиком с высоты, отражается от поверхности и регистрируется радиодальномером, что позволяет геодезистам составить точный план местности, с погрешностью не более 10 метров.

Несмотря на то, что виды нивелирования достаточно многочисленны, наиболее часто используемым считается именно геометрический способ. Именно он применяется при возведении любых строений, работах, связанных с благоустройством всевозможных территорий, как в городах, так и поселках, прокладке инженерных коммуникации, в геологии, и т.д.

Приборы для нивелирования

Точные геодезические работы невозможно произвести без нивелира. Зависимо от типа предстоящих работ специалисты выбирают соответствующее оборудование. На рынке точных приборов представлены следующие нивелиры:

  • Оптические.
  • Цифровые.
  • Лазерные устройства.

Универсальным оборудованием, которое подходит практически для любого типа измерений считается оптическое устройство. С его помощью можно выполнить практически все виды нивелирования, при условии, что речь идет о наземных работах.

Оптические нивелиры представляют собой автоматическое оборудование, которое позволяет производить максимально точные измерения. Максимальное отклонение составляет всего пару миллиметров. Оптические нивелиры применяют для выполнения следующих измерений:

  • Для прокладывания ходов.
  • При проведении строительства, для контроля за ходом работ и перед тем, как предстоит новый этап возведения объекта.
  • В геодезических исследованиях местности.
  • При контроле высоты объектов.
  • При закладке опалубки и возведении фундамента.
  • В составлении прогнозов по проседанию грунта, а также строений.
  • При расчете угла наклона крыш.

Цифровые нивелиры представляет собой высокотехнологичные приборы, которые являются более совершенными по сравнению с оптическими аналогами.

Цифровой нивелир способен намного быстрее произвести расчеты, причем с гораздо большей точностью. Процессор нивелира способен запоминать полученную информацию автоматически.

Цифровое оборудование позволяет выполнить практически любые виды нивелирования, но чаще всего применяются для:

  • Ландшафтных измерений.
  • Контроля за просадкой зданий.
  • Вычисления движений грунта, особенно при его близком расположении к земле.
  • Строительства мостов, подземных туннелей.
  • Контроля за возведением небоскрёбов.

Автоматические лазерные приборы отличаются высокой точностью и способны выполнять измерения с минимальным участием пользователя. Лазерное оборудование, как ротационное, так и проекционное  применяется, если предстоит выполнять работы в условиях открытого пространства.

Источник: https://geo-teo.ru/stati/vidy-nivelirovaniya-v-geodezicheskix-issledovaniyax/

Геодезическое нивелирование

Геодезическое нивелирование

В ходе современного строительства специалисты руководствуются различными методами и применяют точные геодезические приборы. От их слаженной работы зависит конечный результат на площадке. Подходящую роль играет устройство, которое называют нивелиром. С его помощью проводятся основные подготовительные работы на любом строительном объекте.

Принцип действия прибора достаточно прост. Геодезисты выверяют точки высот на окружающей местности и составляют точный план, по которому будут дальше работать строители. Это необходимо для определения наиболее точного места расположения котлована будущего объекта строительства, а также при расчете точек вывода сточных вод.

Рисунок 1. Определение и значение нивелирования. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Методы нивелирования

Геодезическое нивелирование имеет основную задачу. Она заключается в определении разницы точек здания, которое необходимо возвести, по отношению к нулевому уровню.

Эти точные данные о нулевой отметке позволяют рассчитать точные данные в первом этапе строительства.

В частности, специалисты определяют расположения точек выводы сточных вод, отметку цокольного этажа и другие важные инженерные данные.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Замечание 1

При проведении процесса нивелирования специалисты, работающие на строительном объекте, могут пользоваться различными измерительными приборами, однако не все они способны предоставить полные необходимые данные о строительной площадке и местности, окружающей ее.

Прорабы на стройке используют приборы локального значения. Например, гигрометры способны определить влажность используемых на строительном объекте материалов, однако с их помощью нельзя понять критических значений увеличения здания.

Нивелир используется для более практичных задач. Специалисты с его помощью снимают точные значения высот по периметру будущего здания и сопоставляют данные с промежуточными контрольными значениями.

Это процесс проводится в несколько основных этапов:

  • по периметру здания на фасадной части наносятся специальные маркерные отметки;
  • рассчитываются различия между этими точками.

В результате, все точки должны совпадать с контрольными отметками в пределах допустимой погрешности. Нивелирование может применяться в уже построенных зданиях.

Таким образом, специалисты смотрят на степень отклонения основных показателей на фасаде здания и после просчета результата составляют экспертное заключение о возможности дальнейшей эксплуатации действующего сооружения.

Если итоговые данные превышают максимально допустимые значения, то принимается решение об эвакуации людей из здания и признания его аварийным.

Все виды превышений подразделяются на основные и дополнительные виды. Основные виды подразумевают под собой:

  • геометрическое нивелирование;
  • тригонометрическое нивелирование;
  • гидростатическое нивелирование.

Дополнительные методы нивелирование разделяются на:

  • автоматическое нивелирование;
  • барометрическое нивелирование;
  • стереофотограмметрическое нивелирование.

При использовании геометрического нивелирования применяется горизонтальный визир луча у зрительной трубы нивелира. В тригонометрическом методе нивелирования используется принцип наклона визира луча зрительной трубки. При гидростатическом методе происходит процесс выравнивания жидкости в двух емкостях.

При использовании дополнительных методов нивелирования происходит более длительная обработка данных. В горной местности обычно имеет смысл сопоставлять разницу показателей атмосферного давления по отметкам определенных высот. В этом состоит барометрический метод измерения.

В условиях проведения работ при строительстве дорожных объектов используется автоматическое нивелирование. Оно представляет собой принятие принципа действия считывания показаний датчиков, которые установлены на специальной автомобильной технике. В процессе перемещения автомобиля производится обработка необходимых данных и составляется «портрет» окружающей местности.

Еще один метод нивелирования производится с использованием сложной вычислительной техники, которая работает как единый комплекс. Сначала делают ряд фотоснимков из космического пространства. Затем эти материалы перерабатывают в цифровой вид.

После обработки изображений составляется трехмерная модель местности или объекта. Таким образом, можно составить трехмерный план местности целого города или микрорайона, а затем привязать получившиеся данные к системе координат с определением точек высот.

В этом состоит стереофотограмметрическое нивелирование.

Приборы нивелирования

Геометрическое нивелирование проводится в основном при помощи одного главного инструмента – нивелира. У этого классического точного прибора мощное оптико-механическое внутреннее содержание. Оно в полной мере обеспечивает горизонт, необходимый для визирного луча. Сам прибор удерживается на специальном штативе.

Нивелир выставляют в определенную точку, откуда будут произведены необходимые замеры. Прибор состоит из трубки, которые бывают двух типов. В них формируются прямые и обратные изображения.

В современных приборах обычно используется труба прямого изображения. В более старых образцах можно увидеть трубку обратного изображения.

Они отличаются очень хорошим качеством картинки и также используются специалистами.

Нивелиры по типу конструкции делятся на электронные устройства, приборы с компенсатором и на приборы с цилиндрическим уровнем зрительной трубы.

Основы геометрического нивелирования

В работе с нивелиром применяют ряд специальных методов, которые позволяют добиваться наиболее точных результатов измерений. Специалисты используют метод нивелирования из середины и метод нивелирования вперед.

Согласно первому методу работы нивелира, отсчет показаний производится по геодезическим рейкам. Они устанавливаются в определенных точках стояния. Обычно это положение спереди и сзади самого прибора. Данные, которые были получены нивелиром, записывают в журнал измерений.

Этот метод стал основным при проведении строительных работ.

Второй метод предполагает брать за основу урез воды любого водоема и сопоставлять с уровнем мирового океана. В этом случае геодезист имеет дело с условной системой высот.

Ее точности не хватает, чтобы провести полномасштабные измерения на строительном объекте, однако он практически идеально подходит для локальных измерений, где не требуется жесткая привязка высот здания с другими региональными системами.

Тригонометрическая нивелировка

Рисунок 2. Тригонометрическое нивелирование. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Тригонометрическая нивелировка строится на принципе использования в работе теодолита и тахеометра. Эти точные измерительные приборы считывают превышение угла от горизонта до верхнего края используемой рейки.

Подобный способ измерения часто используют при выявлении высот опор линий электропередач и других подобных высоких нестандартных объектов.

Такой способ нивелировки позволяет производить максимально точные расчеты превышений, где есть большие расстояния между объектами и присутствуют углы рельефа местности.

Для тригонометрической нивелировки используют ряд значений величин, с помощью которых составляются формулы высоты измерения. При определении результата вычислений используется угол луча по отношению к горизонту, высота измерительного прибора, длина отрезка визирной линии и горизонт линии.

Источник: https://spravochnick.ru/geodeziya/cel_i_zadachi_nivelirovaniya/geodezicheskoe_nivelirovanie/

Нивелирование в геодезии

Геодезическое нивелирование

Введите ваш запрос для начала поиска.

Что такое нивелировка, расскажем о основных методах нивелирования в геодезии. Инструменты и основы геометрического и других принципов нивелирования.

Современное строительство похоже на масштабное производство какого – ни будь завода автогиганта, где существует масса отдельных производственных конвейеров, готовящих узлы будущего автомобиля.

Кто-то собирает двигатель, а другие специалисты, к примеру, управляют процессом автоматической сварки кузова.

Но и там и здесь четкое взаимодействие групп специалистов направлено на достижение конечного результата – производство технически сложного изделия, к примеру, машины, здания или сооружения.

От их слаженной подконтрольной работы зависит не только качественный результат, но и в первую очередь безопасность людей, которым впоследствии предстоит эксплуатация объекта.

Применительно конкретно к строительству это означает точность заранее выверенных точек, горизонтали и вертикальных плоскостей.

Да, профессия геодезиста высококвалифицированный труд, поскольку подразумевает владение точными, дорогими и технически сложными приборами, такими как электронный теодолит и т.д.

Но все же, для большинства строителей, хорошей практикой контроля качества работ, послужит регулярное применение более простого в обращении устройства, получившего название нивелир.

К примеру, разметить высоты на строительном участке, согласно плану, будет основной частью геодезических работ.

Изучив рельеф местности, строители получат необходимую информацию для оптимального выбора места под котлован и расчета точек сброса (вывода) сточных вод.

Таким образом, основной задачей нивелирования можно назвать определение разницы точек будущего здания по отношению к земле по высоте. Получив данные о отметке цоколя здания, легко рассчитать точку вывода сточной воды или же привязать по месту врезку стока канализации.

Для осуществления контроля над ходом строительных работ, у мастера прораба, могут быть разные приборы локального значения, но они не дадут общей информации по всему объекту. Так, к примеру, для определения влажности строительных материалов существуют так называемые гигрометры. Но с его помощью невозможно определить степень критического увеличения всего здания.

С помощью нивелира реально точно снять значения высот по периметру здания и затем сравнить их с контрольными точками. На фасады здания по всему периметру устанавливаются специальные маркеры, затем высчитывают превышение между ними.

Таким образом, допустимым показателем можно считать нахождение всех маркеров в одной плоскости с учетом допустимых отклонений.

Если это так, значит, здание можно эксплуатировать дальше, в противном случае обнаруживается просадка и возможно потребуется эвакуация.

Нивелировка и ее методы

В целом все виды превышений можно сгруппировать на основные (преимущественные) и дополнительные. Основные подразумевают:

  • Использование горизонтального визира луча зрительной трубы нивелира (геометрическое нивелирование)
  • Принцип наклона визира луча зрительной трубки теодолита (тригонометрическое нивелирование)
  • Выравнивание жидкости в сообщающихся емкостях водяного уровня (гидростатическое нивелирование)

В качестве дополнительных методов нивелирования используют:

  • Барометрическое нивелирование, которое применяют в горах и основано на разнице показателей атмосферного давления по отметкам высоты
  • Автоматическое нивелирование, применяемое при производстве строительно-дорожных работ, принцип действия которых основан на считывание показаний с датчиков, установленных на автомобиле. Они в свою очередь высчитывают наклонный вектор при перемещении
  • Стереофотограмметрическое нивелирование выполняется на сложной аппаратуре в комплексе. Основано на паре снимков с космоса или самолета, которые потом частично перекрывают и загружают в цифровое устройство. Это самый догорай и современный метод, в результате которого выводится эффект трехмерного изображения

В качестве примера можно привести аэрофотосъемку современного микрорайона. Осуществив привязку четких контуров снятой местности к системе координат, можно получить трехмерную модель, с определением точек высот с использованием метода интерполяции.

Инструментарий геометрической нивелировки

Как было указано данный тип работ проводиться с помощью нивелира. Он представляет классический прибор с оптико-механической начинкой, обеспечивающий горизонт для визирного луча.

Прибор монтируется на штативе и выставляется в точку стояния, затем при помощи специальных винтов выводиться в горизонтальную плоскость. Трубка нивелира бывает двух видов, прямого и обратного изображения.

Трубкой прямого изображения оснащаются в основном нивелиры современного типа.

Приборы старого образца, хоть и имеют систему обратного изображения, но имеют отличную видимость.

К тому же при работе с трубками обратного изображения применяется измерительная линейка в перевернутом виде и система поворотных линз.

Стоимость таких приборов высока, да к тому же система линз для поворота изображения страдает одним недостатком. В условии рефракции наблюдаются незначительные искажения объектов, при использовании в жаркий период года.

И все же качество советских приборов цениться, по причине высокой четкости по сравнению с современными аналогами.

В качестве примера возьмем советский теодолит и сравним его с электронным геодезическим тахеометром имеющий оптическую систему Carl Zeiss .

Результат будет не в пользу последнего, так как советский хорошо подходит для локальной выверки с адекватным изображением. Если нужна глобальная картинка, необходимо использовать метод спутниковой геодезии.

Существует три типа конструкций нивелиров: цилиндрического уровня зрительной трубы, с компенсатором автоматом и электронные. Нивелиры так же принято делить по классу точности: технические (H -10), точные (Н-3, Н-3К, Н-3КЛ) и приборы высокой точности (Н-05, Н-1, Н-2).

Как можно наблюдать все нивелиры имеют маркировку буквами, основная из которых Н. Она собственно означает слово нивелир. Цифры означают погрешность (среднеквадратическую) в миллиметрах, на  километр расстояния. Буквы Л и К означают лимб, а так же компенсатор, указывающие на конструктивную особенность нивелиров.

Компенсаторы предназначены для устранения погрешности при установке нивелиров, и бывают ручного и автоматического типа. То есть, вывод в горизонтальную плоскость при ручном компенсаторе выполняется непосредственно человеком, а при автоматическом соответственно самовыравниванием.

Принципиальные основы геометрического нивелирования

При работе с нивелиром существует ряд методов позволяющих эффективно добиваться точного результата:

  • Методом нивелирования из середины
  • Методом нивелирования вперед

В основе каждого из них лежит свой принцип работы. Так первый способ подразумевает отсчет показаний по геодезическим рейкам, которые устанавливаются в точках стояния, сзади и спереди нивелира.

Затем снимаются данные разницы превышения и записываются в журнал.

Способ расположения нивелира по отношению к рейкам получил название «метод нивелирования из середины», который является основным методом при строительстве.

Данный метод основан на принципе отсчета, по аналогии с теодолитным ходом, ведущимся с заранее известных высот, называемых реперами. Принцип хорошо иллюстрирует картинка, где есть точки А и Б.

Естественно разница между точками по рекам составляет превышение, которое может быть как отрицательным, так и положительным.

Данные одного превышения на местности, на практике нельзя считать окончательным, поскольку для объективной картины ее рельефа, необходимо снять как можно больше таких превышений.

Система сравнивания высот, применяемая в топографических планах, носит название «Балтийская».

Она имеет начальную точку нуля Кронштадтского футштока, который в свою очередь находится на балтийском побережье.

В данном случае на картинке, абсолютная высота (точка Б) рассчитывается, как h = А + а – б. Точка А – это отметка государственной системы высот, а считывание с реек ведется по отрезкам а, б.

Нивелирование методом «вперед» основано на использовании прибора и одной рейки, устанавливаемой перед ним. Сам нивелир устанавливается на заранее известную точку, а формула, по которой рассчитывается превышение, имеет вид:

h = А + i – б, где i — высота нивелира, измеряемая рулеткой. Такой способ применяется реже, так как имеет сложности в установки прибора на вертикальной поверхности стен. К тому же работа дистанционным способом намного легче и позволяет не приближаться к объектам.

Здесь за начальную точку отсчета, условно принято брать урез воды водоемов сообщающихся с любым мировым океаном.

Но в таком случае мы будем иметь дело с условной системой высот, точности которой будет не хватать для проведения масштабных строительных работ.

И все-таки, данный принцип геометрического нивелирования, отлично подойдет для локальных строительных площадок, где не требуется увязка высот здания с региональными системами.

Тригонометрическая нивелировка

Она построена на принципе использования одного из двух измерительных приборов, тахеометра или теодолита.

Для считывания превышения используют угол от горизонта до верхнего края измерительной рейки, а в случае большой удаленности объекта его вершины. К примеру, этим способом измеряют высоты опор линий электропередач.

Он хоть и дает незначительную погрешность расчета, но зато позволяет производить расчеты превышений на больших расстояниях и углах рельефа местности.

Формула высоты тригонометрического измерения выглядит так: h = s * tg ν + i – б или h = S * sin ν + i – б. Значения величин подставляются в нее с учетом того, что:

  1. ν —  это угол луча по отношению к горизонту
  2. s — горизонт линии
  3. S — длина отрезка визирной линии
  4. i — высота измерительного прибора
  5. б — высота визировки

Принцип гидростатического нивелирования

Гироскопы (гидроуровня) хороши для использования в любых условиях, доступны по цене, а главное позволяют определять превышения в ускоренном автоматизированном режиме. Обычно их принято использовать:

  • при монтаже оборудования крупных габаритов
  • в отделочных и в архитектурных работах
  • для выверки горизонта фундамента
  • при укладке труб и монтаже сантехнических узлов
  • для выставления горизонтальных направляющих
  • для передач отметок высоты через преграды (перегородки, барьеры, водоемы)
  • для отслеживания просадок зданий и деформации сооружений

Работа гидроуровня демонстрируется рисунком ниже, и как было указано ранее, основана на выравнивании уровня воды (любой другой жидкости, к примеру, антифриз) в сообщающихся емкостях (сосудах). Здесь для нахождения превышения h, используют разницу в отметках, со специальных шкал, нанесенных на сосуды (отметки а, б).

Принцип, положенный в основу этого измерения допускает считывание превышения в условиях малых пространств. Пользование приборами такого типа, не потребуют специальных знаний, но не даст точного результата. При измерении гидроуровнем погрешность может составлять до 1 см, как в минус, так и в плюс.

  Еще одним недостатком применения, можно считать неудобное перемещение прибора, а точнее его соединительного шланга.

Принцип работы лазерных уровней

Современные электронные нивелиры построены на визуализации отметок проецируемых самим прибором с помощью лазера. При этом разметка может производиться лучом сразу в нескольких плоскостях предметов и помещений. В качестве примера рассмотрим работу ротационного уровня, скорость вращения луча которого, достигает 400 -550 об/мин.

Преимущество использования такого нивелира в том, что им можно производить разметку, высчитывать превышение в условиях закрытых узких пространств помещений и на открытой местности, с минимальной погрешностью и под любым углом. Работать можно, как при дневном освещении, так и в темное время суток. Его удобно использовать при поклейки плитки на стену, оклейки обоев и выставления иных конструкций. С его помощью выполняют:

  • нивелировку
  • превышение точек
  • размечать угол наклона конструкций

Лазерные уровни особенно незаменимы, там, где необходимо производить разметку на больших и удаленных плоскостях, так как они более удобны в отличие от веревочных отвесов, угольников и реечных уровней. Они безопасны в применении и относятся к 2 классу излучения.

Сам луч прибора так же не представляет угрозы для человека, за исключением длительного воздействия на глаза. Все лазерные уровни ударопрочны и влагонепроницаемы, поскольку такие факторы влияют на работу и защита от них изначально заложена в разработку приборов.

Для большего удобства, при интенсивном солнечном свете, рекомендовано использовать специализированные очки.

Все приборы необходимо подвергать проверке на точность периодично (раз в год). Желательно приобретать приборы известных марок и производителей. Использование непроверенного инструмента, может стоить вам больших ошибок, особенно при строительстве многоэтажных или многоярусных конструкций.

Ошибки в сантиметрах на начальных этапах строительства, могут привести к невозможности его завершения, по причине не соответствия размеров верхних помещений или консолей, типовым завершающим конструкциям (фермам, плитам перекрытий и т.д.).

Помните о том, что от кропотливой работы геодезистов, зависит весь ход строительного процесса, где задействовано множество ресурсов, как людских, так и машин (механизмов). А переделывать всю работу порой невозможно и дорого.

Источник: https://stroy-masterden.ru/nivelirovka-osnovnyie-metodyi-nivelirovaniya.html

Booksm
Добавить комментарий