Пристрій і принцип роботи нівеліра

Робота з нівеліром - уділ геодезиста, такий інструмент дозволяє зробити нівелювання, тобто визначити різність між точками на поверхні землі щодо нульової позначки, іншими словами - перевищення на поверхні.

Принцип геодезії на будівельному майданчику

Правильна організація геодезичних робіт на будівельному майданчику починається з чітко поставленої мети роботи. Відповідно до завдання вибирається необхідний вимірювальний інструмент, технологія виробництва, допустима похибка у вимірах.

Принципи геодезії створені для зниження накопичення неточностей вимірювань.

«Від загального до приватного» - система, при якій переходять від великих опорних геодезичних мереж до мереж нижчого класу. Геодезичні роботи на будівельному майданчику починаються з прив'язки до державної опорної мережі. Потім визначають розбивку осей будови і тільки потім виділяють положення конструктивних елементів у контурі будівлі.

Другий принцип полягає в контролі попередніх вимірювань. Нові вимірювання роблять після ретельної перевірки попередніх.

Дотримуючись цих правил, забезпечують високу точність геодезичних робіт у будівництві.

Список інструментів для нівелювання

• штатив;
• мірна рейка;
• відвіс з ниткою;
• планшет з аркушем паперу або журнал для запису вимірювань.

Способи зйомки місцевості

Нівелювання поверхні виробляють для отримання точного топографічного плану місцевості.

Метою вимірювання є вивчення рельєфу, зіставлення висот окремих точок.

За методами здійснення робіт класифікують такі види нівелювання:

• геометричне;
• тригонометричне;
• фізичне;
• автоматичне;
• стереофотограмметричне.

У будівельній області використовується геометричне нівелювання площі.

Вимірювання проводиться горизонтальним візуючим променем світла. Точки закріплюються на місцевості за допомогою колиць або башмаків. Нівелір розміщують у місці, званому станцією, мірні рейки встановлюють на вимірюваних точках.

За способом опор зйомки розрізняють:

• нівелювання поверхні по квадратах;
• нівелювання рельєфу по магістралях і паралельних лініях;
• нівелювання місцевості способом полігонів.

Рельєф будівельної ділянки, як правило, рівнинний, плоский, без значних перепадів висот.

На підставі отриманого нівелюванням по квадратах топографічного плану будівельного майданчика складаються проекти вертикального планування ділянки, підрахунки обсягів земляних робіт.

Конструкція і класифікація стандартних нівелірів

За конструктивним рішенням стандартні нівеліри класифікують на:

• оптичні, або оптико-механічні;
• лазерні;
• цифрові.

Оптичні (оптико-механічні)

Принцип дії оптичних, або оптико-механічних нівелірів заснований на проходженні променя світла через зорову трубу, що обертається в горизонтальній площині. Всі налаштування проводять вручну. Для вимірювання використовується рейок з числовими значеннями. Оптичні нівеліри підрозділюють за ступенем точності на технічні, точні, високоточні.

Працюють удвох - одна людина тримає рейку, друга знімає свідчення.

Комплект складається з трьох предметів: вимірювального інструменту, штативу, або трегера і мірного рейка. Шкала рейки двостороння. Поділення нанесені червоним і чорним кольором, з різних сторін в сантиметрах і міліметрах.

Лазерні

• позиційні, промінь проходить через призму;
• ротаційні, в основі променя лежить лінза.

Ротаційні нівеліри вважаються професійними інструментами, мають кут роботи 360 градусів, велику дальність і розширені функціональні можливості.

Режим самовирівнювання інструмента горизонтально спрощує попереднє налаштування.

Корпус захищений від пилу і вологи. Використання прийомника променя збільшує дальність роботи. За дальністю, точність вимірювання розрізняють прилади професійного класу та побутового використання.

Додатковими функціями є проектування вертикальних і горизонтальних ліній на поверхню, побудови кутів. Для поліпшення видимості і збереження зору працюють в захисних окулярах. За підтримки віддаленого управління допустимо працювати одному.

Радимо почитати: Робота з лазерним рівнем на будівництві

Цифрові

Цифровими нівелірами називають інструменти оптико-механічного або лазерного типу, що відображають, запам'ятовують та аналізують інформацію в цифровому вигляді.

Цифрові прилади мають процесор і пам'ять, високий клас точності, дозволяють працювати без напарника. Поділення рейки нанесені штрихкодом для автоматичного зчитування приладом.

Недоліками вважають високу вартість, чутливість апаратів до механічних пошкоджень.

Застосування геодезичних умінь при будівництві

Під час робіт з винесення планів в натуру слід знати, яка різниця між висотами декількох точках на ділянках поверхні і відміткою, яка виступає в ролі умовного рівня. Знаходження різниці висот називається геометричним нівелюванням і виконується за допомогою нівеліру і спеціальних річок.

Вісь нівеліра має горизонтальне положення, з точки умовного рівня є різниці висот показань залежно від позначок на рейках. У процесі роботи кожна точка знаходиться за сто метрів від точки розміщення нівеліра, рівень її потрібно міряти як мінімум три рази, слід при цьому приймати середнє арифметичне значення. Плани земельних ділянок будують на основі таких даних. Так, нівелір потрібен з метою з'ясування різниці висот в точках вимірювань.

Рейки та їх опис

Така рейка має довжину близько 3 − 4 метрів, і щоб її зручно було транспортувати, можна складати навпіл за допомогою спеціального вузла. Сучасні варіанти передбачають розсувну телескопічну конструкцію.

На сторонах стандартного рейка часто є градуювання:

• з лицьового боку розмітка робиться в метричній системі вимірювання;
• зі зворотного боку - в дюймовій відповідно.

Перед початком робіт рейку ставлять на нижній металевій скобі в центр вимірювальної точки за допомогою спеціальної позначки.

З метою зручності для утримання інструментів на точці присутні спеціальні ручки. Якщо рейки якісні і зроблені на основі спеціального сплаву заліза і нікелю, то на них є бульбашкові рівні, щоб можна було контролювати вертикальне розміщення рейки.

Якщо роботи знаходяться на початковому етапі досліджень забудови, то потрібно виконати комплексне моделювання об'єкта в майбутньому у взаємодії з навколишнім ландшафтом і архітектурою.

Точки вимірювання фотографують з перенесенням значень реальних масштабів як дані для різних комп'ютерних програм, завдяки чому об'єкт можна змоделювати у взаємодії з навколишнім екстер'єром.

Пристрій нівеліра оптичного типу

Даний прилад включає в себе чотири ключових елементи:

• зорову трубу оптичного типу. Принцип її роботи передбачає вільний рух у горизонтальній площині. Ключовою функцією такої труби є те, що вона наводить систему на об'єкт зйомки;
• рівень циліндричний. Така деталь - це дуже чутливий пристрій, він потрібен для того, щоб точно визначити орієнтованість нівеліра щодо відвісу. Визначити точність розміщення горизонтальної осі можна за знаходженням бульбашки рівня в т. зв. «нуль-пункті»;
• трегер - це підстава для оптичної труби з трьома гвинтами, за допомогою яких регулюється висота;
• елеваційний гвинт - він потрібен для однозначного орієнтування. Щоб визначити параметр, потрібно привести в горизонтальне положення візирну лінію пристрою.

А ще в конструкції оптичних нівелірів останнього покоління часто передбачений вбудований компенсатор. Він потрібен для підтримки нівеліра в строго горизонтальному положенні. Це виключає похибки, які можуть бути спровоковані навіть незначним нахилом пристрою, а геодезична зйомка буде більш точною.

Вибирати той чи інший тип пристрою потрібно залежно від точності вимірювань та рівня проведених робіт.

На що звертати увагу при покупці?

Вибираючи нівелір, керуються сферою його застосування, тобто дивляться, для чого він потрібен у конкретній ситуації. Критерії відбору - дальність дії, точність вимірювання, додаткові функції.

Для домашнього майстра при виборі лазерного нівеліра достатньо наступних характеристик:

• точність вимірювання - 0,3 мм/м і вище;
• дальність з роботи з прийомником 40-60 м;
• проектування горизонтальних, вертикальних площин, прямих кутів;
• середній кут розгортання;
• робота від акумулятора;
• помірна ціна.

Для домашнього використання не потрібна велика дальність вимірювання і високоточна оптика, а режим самонівелювання лазерного приладу не буде зайвим. Зелений промінь краще видно при штучному освітленні.

Професійний лазерний рівень повинен відповідати вищим вимогам:

• точність вимірювання - 0,1 мм/м і вище. Великі відстані на місцевості дають збільшення похибки;
• робота з прийомником для збільшення видимості променя, дальності роботи від 300 метрів;
• високий клас захисту від пилу і вологи;
• пристрій дистанційного керування;
• лазерний відвіс.

Ротаційний прилад забезпечує охоплення в 360 градусів. Відповідно, професійні прилади відрізняє і більш висока вартість.

Що таке нівелір і нівелювання

Нівелір є технічним приладом, за допомогою якого геодезисти і будівельники роблять вимірювання висотних точок. Його головним завданням у процесі вимірювання стає побудова стабільної горизонталі, щодо чого будь-яке відхилення буде помітним.

Нівелювання є складним процесом, освоїти які не так легко, але можливо ФОТО: geobest.dp.ua

Іншими словами, за допомогою нівеліра визначається різність висот двох і більше точок поверхні землі по відношенню до умовного рівня (наприклад, водойму).

Класи нівелювання

Нівелювання першого класу має високу точність робіт. Цей результат можна отримати тільки із застосуванням якісних сучасних геодезичних пристроїв, за допомогою яких можна проводити дані вимірювання. І тільки ультрасучасні розробки дозволять не допускати навіть дрібних похибок і навіть стандартних помилок.

Конструкція даного обладнання включає в себе плоскопараллельну пластину, яка виступає в ролі складового елемента мікрометра. Дану деталь ставлять перед об'єктивом рухомої глядацької труби, а ще такий оптичний нівелір повинен бути оснащений компенсатором або ж контактним рівнем, в якому бульбашка відрізняється в полі зору труби. Є кілька видів оптичних нівелірів, які застосовуються для виконання робіт першого класу. Всі їхні функціональні особливості цілком повинні відповідати всім потрібним вимогам.

Для проведення нівелювання другого класу теж потрібно застосовувати високоточні оптичні прилади. Їх конструкція передбачає наявність плоскопараллельних пластин, а також компенсатора або ж контактного рівня. Як і в попередньому випадку, є спеціальні види прилади для цієї роботи, але також можна застосовувати і ті пристрої, що пройшли сертифікацію і мають необхідний рівень точності.

Щоб виконувати вимірювання третього класу, потрібен оптичний нівелір, оснащений вбудованим компенсатором, а для четвертого класу потрібен прилад з рівнем і компенсатором. Залежно від класифікації нівелювання, оптичні прилади бувають таких видів:

• високоточні;
• точні;
• технічні.

Фокусування

Зняття показань приладу передує процедура фокусування. Для фокусування використовується спеціальний елемент - кремальєра, яка обертається з метою наведення фокусуючої лінзи. Коли отримано досить чітке зображення вимірювального рейка, потрібно також домогтися чіткості зображення сітки ниток.

За середньою ниткою цієї сітки буде визначатися висота. Щоб зробити її чіткою, потрібно обертати окулярне коліно до потрібного положення.

В оптичних нівелірах класичної конструкції ви можете бачити в зорову трубу бульбашкову ампулу циліндричного рівня. Орієнтуючись на бульбашку, трубу приводять у горизонтальне положення шляхом обертання навідних гвинтів.

Якщо проблема вирівнювання по горизонту вирішена за допомогою компенсатора, в наявності циліндричного рівня на зоровій трубі немає потреби, але присутній установчий рівень на корпусі приладу. За його допомогою ви повинні рівно встановити прилад на підставці, регулюючи його положення гвинтами, і тільки після цього виконати фокусування.

Нівелювання класу методом середньої нитки

Таким же чином потрібно виконати зйомку під час наведення труби на поверхню темної сторони передньої рейки, а потім на поверхню червоної сторони передньої частини, а потім - на поверхню темної сторони задньої частини.

За умови застосування оптичного приладу з компенсатором слід, насамперед, встановити пристрій у робоче положення, а також проконтролювати нормальне робоче положення компенсатора. І тільки після цього приступати до процесу зйомки.

Під час зйомки все фіксуйте в польовому журналі. Найзручніше застосовувати для цього пристрій реєстратора. Якщо було визначено різницю у значеннях понад 5 мм, то вимірювання проводять заново, при цьому слід змінити висоту прилади як мінімум на 3 см. Після закінчення польових робіт підрахуйте нев'язки по лінії між вихідними реперами. Це значення має бути від 20 мм, всі результати потрібно вносити у відомість підвищень.

Отже, вище були розглянуті особливості і принцип роботи оптичного нівеліра, який часто використовується при будівельних роботах. В даний час альтернативи такому приладу не існує, тому при проведенні геодезичних робіт він довго ще буде найбільш актуальним.

Розділення нівелювання за класами

З'єднання нівелірних мереж, що утворюють єдину державну нівелірну мережу РФ, можна розділити за класами. До основної висотної основи належать перший і другий класи. Для нівелювання I класу характерна найвища точність робіт.

Отримання такого результату роботи можливе тільки за допомогою сучасних геодезичних приладів, що дозволяють використовувати відповідні методи вимірювань.

Тільки останні розробки геодезичного обладнання дозволяють уникнути стандартних помилок і найменших похибок у роботі. Мова, зрозуміло, йде про високоточного оптичного нівеліра.

У його конструкцію входить плоскопараллельна пластина, що є складовим елементом оптичного мікрометра. Встановлюється ця деталь перед об'єктивом обертової глядацької труби.

Крім того, оптичний нівелір такого рівня забезпечується компенсатором або такою деталлю, як контактний рівень, бульбашка якого розрізняється в полі зору обертової зорової труби.

Для нівелювання I класу використовуються оптичні нівеліри видів Н-05, H1, Ni-002 і Ni-004. Функціональні можливості цих марок повністю відповідають усім необхідним вимогам.

При здійсненні нівелювання II класу також необхідні високоточні нівеліри оптичні з конструкцією, що включає в себе і плоскопараллельні пластини, і компенсатор або контактний рівень.

В даному випадку можуть застосовуватися прилади H1 і Н-05, Ni-002, Ni-004 і Ni-007. Можливо і використання приладів, що пройшли сертифікацію і відповідають необхідному рівню точності.

Для проведення вимірювань III класу кращий нівелір оптичний з компенсатором вбудованого типу, а для IV класу - нівелір як з рівнем, так і з компенсатором.

Взагалі, оптичні нівеліри поділяють на технічні, точні і високоточні залежно від класифікації нівелювання.

Помилки під час використання оптичного нівеліра

Для початківців, які вперше приступають до роботи з пристроєм, потрібно взяти до уваги наступні моменти:

• Необхідно забезпечити збереження пристосування. Він хоч і захищається різними покриттями, проте сприйнятливий до ударів. Для повного виключення похибок нівеліра, слід перейматися тим, щоб кожен міцний елемент і складові працювали справно.
• Слід скористатися допоміжними штативами і кріпаками. Це дасть можливість зберегти пристрій навіть під час різких поривів вітру.
• Не слід сліпо довіряти інформації, яка вказана в керівництві. Краще самому перевірити функціонал пристрою.
• Потрібно пам'ятати, що під час використання пристрою важлива допомога асистента.
• При монтажі рейки вона повинна перебувати точно на поверхні, щоб уникнути перекосу.
• Не можна допускати перегрівання приладу, це може позначитися на точності вимірювань.

Додаткові пристосування та інвентар

ДО