Теодолить і нівелір: подібності та відмінності

21

Відмінностей теодоліту від нівеліра не так мало, як може здатися. При їх деякій зовнішній схожості, це зовсім різні інструменти. Різниця теодоліту і нівеліра, в першу чергу, полягає в їх призначенні: геодезичні оптичні теодоліти застосовують для вимірювання кутів, а нівеліри - для визначення величини вертикальних перевищень геометричним методом. Відповідно, ці прилади мають різний устрій, принцип роботи та функціональні можливості.

Найкращі ротаційні лазерні рівні

У категорії ТОП інструментів лідирують німецький бренд Bosch з пристроєм GRL 300 HVG Set і американський DeWalt DW 079 PKH. Це лазерні нівеліри, рейтинг яких підтверджується їх функціоналом і якістю, а вони приблизно рівні в обох приладів. Винятки становлять тільки деякі «плюшки», смак яких і визначить вибір кінцевого покупця.

Bosch GRL 300 HVG Set	DeWALT DW 079 PKH
Тип вирівнювання	автоматичний	автоматичний
Вимкнення вирівнювання
Кут самовирівнювання, град.	+/- 5	+/- 5
Дальність вимірювання, з приймачем/без приймача	150 / 50	300 / 30
Різьба під штатив, дюйм	5/8	5/8
Колір променя	зелений	червоний
Точність, мм/м	+/- 0,1	+/- 0,1
Напрямок променів	горизонталь/вертикаль	горизонталь/вретикаль
Кількість променів, шт.	2
Клас лазера	3	3R
Довжина хвилі, мм	532	635

Bosch GRL 300 HVG Set

Професійний нівелір для робіт на відкритому просторі і всередині приміщень. Визначена виробником дальність - 50 метрів у звичайному режимі і 150 метрів з приймачем лазерного променя, який входить в комплектацію.

Колір променя лазера зелений - за твердженням виробника його видимість в 4 рази краще ніж у червоного. Кількість променів 2 - один формує площину, а другий показує точку зеніту. Функція автовирівнювання відпрацьовує при перекосах положення пристрою в межах 5 °. Вимкнення не передбачено, але пристрій може працювати в горизонтальній і вертикальній площинах.

+ Плюси Bosch GRL 300 HVG Set

• комплектація включає в себе всі необхідні інструменти - пульт, універсальний утримувач, акумулятор і батареї, окуляри і лазерний приймач;
• велика дальність дії;
• лазер може обертатися по колу, створюючи площину 360 ° або переміщатися вперед-назад по одній або сусідніх стінах (режим сканування);
• живлення від акумулятора або батарейок - можливість роботи від мережі;
• прогумований захист корпусу забезпечує роботу в умовах запиленості та високої вологості.

- Мінуси Bosch GRL 300 HVG Set

• радіус дії пульта ДУ близько 30 метрів - якщо проводити вимірювання на великих відстанях, то необхідно залучати помічників;

DeWALT DW 079 PKH

Самовыравнивающийся нівелір з максимально можливими для влаштування такого класу експлуатаційними характеристиками. Лазер пристрою вирівнюється автоматикою при похибці установки корпусу +/- 5 °, а заявлена виробником точність приладу становить 1 см на 100 метрів.

У роботі використовується два промені - один обертається в горизонтальній площині, а другий показує до неї точку зеніту. Заявлена виробником дальність - 30 метрів у звичайному режимі і 300 з використанням приймача променя.

+ Плюси DeWALT DW 079 PKH

• функціональний і стійкий штатив;
• ручне налаштування діапазону сканування - якщо потрібні вимірювання на лінії певної довжини, то точка буде переміщуватися тільки в зазначеному діапазоні;
• можливість побудови площин під нахилом;
• якісна батарея і зарядний пристрій;
• при побудові вертикальної площини нівелір можна ставити впритул до стіни.

- Мінуси DeWALT DW 079 PKH

• приймач сигналу від пульта ДУ розташований не на вершині корпусу - дистанційне управління можливе не з усіх боків будмайданчика;
• червоний промінь - не так добре помітний на сонці, як зелений.

Нівелір

Нівелір - оптичний або електронний (у тому числі лазерний) прилад, призначений для визначення співвідношення висоти різних точок оцінюваної поверхні. Тобто, по суті, він дозволяє виявити, що одна ділянка вище іншої. Цей процес і називається нівелюванням.

Крім того, нівелір можна використовувати для завдання направлення при проведенні тих чи інших будівельних або оздоблювальних робіт.

Так, нівеліром зручно користуватися в наступних ситуаціях:

• Коли потрібно залити фундамент або чистовий пол. Прилад допоможе досягти абсолютно рівної горизонтальної поверхні;
• У процесі укладання стін. Тоді з нівеліром буде досягнута рівна вертикальна поверхня з відсутністю перекосів та інших проблем. Особливо важливо користуватися нівелюванням при укладанні цегляних стін, оскільки навіть невелике відхилення може призвести до подальших нерівностей;
• Оздоблювальні роботи. Особливо корисно нівелювання як процес при укладанні плитки, але і при оклейку шпалер, оштукатурення та інших діях воно також не завадить.
• Крім того, нівелір допомагає побудувати правильні напрямні для проведення робіт. Але в цілому він - інструмент аналізу, а не вимірювання. Тобто просто нівелюванням можна визначити, що стіна або підлога відхилилися від вертикальної або горизонтальної площини. А ось на скільки вони відхилилися - вже ні.

Гідності

• Корисний у різних будівельних ситуаціях - від риття фундаменту до фінального оздоблення;
• Простий у використанні, не вимагає спеціальних навичок;
• В основному характеризується низькою ціною.

Недоліки

• Це інструмент аналізу, а не вимірювання. Тобто він може визначити факт наявності відхилення, але ніяк не відсоток або кут;
• Для багатьох видів робіт потрібно дві людини. Один керує нівеліром, інший - спеціальною виносною рейкою;
• Зазвичай - тільки один ступінь свободи, тобто при кожному новому вимірі потрібно переналаштовувати прилад.

Як вже було сказано, цей прилад представлений у трьох варіантах - оптичний, електронний і лазерний. Перший відрізняється найнижчою ціною, але вимагає двох осіб для використання і складний у побудові напрямних. Найбільш практичним є лазерний, але він характеризується відносною дорожнечею.

Пристрій нівеліра і теодоліта

Щоб зрозуміти відмінність між теодолітом і нівеліром, потрібно вивчити будову і призначення пристроїв. Обидва інструменти застосовуються в будівництві, але виконують різні функції.

Що таке теодоліт

Теодоліт - це геодезичний оптичний пристрій, призначений для вимірювання кутів. У конструкцію приладу входять:

• корпус і підставка;
• лімб - скляний диск зі шкалою від 0 до 360 °;
• алідада - ще один обертовий диск на тій же самій осі з власною шкалою;
• оптична система для наведення на об'єкт, що складається з лінзи, сітки ниток і об'єктива;
• відліковий мікроскоп;
• регулювальні та закріплювальні гвинти, що відповідають за точність фокусування приладу;
• вбудовані рівні для встановлення теодоліту в правильному положенні.

Використання вугломера має деякі відмінності порівняно із застосуванням нівеліру. Роботу з приладом проводять так:

• встановлюють теодоліт у верхній точці вимірюваного кута, стежачи за тим, щоб у ній опинився центр лімба;
• обертають алідаду до суміщення з однією з площин;
• фіксують показання на шкалі;
• пересувають алідаду до площини на іншій стороні кута;
• повторно фіксують свідчення;
• обчислюють різницю між отриманими значеннями.

Теодолить вимірює горизонтальні та вертикальні кути. Всередині категорії прилади діляться на кілька різновидів. Зокрема, виділяють технічні, точні і високоточні вугломери - відмінності між ними полягають у величині похибки.

Більшість моделей теодолітів постачаються з комплектним штативом

У деяких моделей алідада прикріплена до вертикальної осі, в інших володіє відмінностями і обертається разом з лімбом. Також існують вугломери з фото- і відеокамерами, електронним дисплеєм і вбудованою пам'яттю для зберігання попередніх даних.

Що таке нівелір

Нівелір - це ще один оптичний прилад геодезичного типу, призначений для вимірювань всередині приміщень або на місцевості. Використовують його для обчислення точок висоти, у цьому полягає головна відмінність від вугломера. Конструктивно прилад складається з таких частин:

• корпусу, заснування та знімного штативу;
• складної оптики, що включає в себе окуляр і зорову трубу з дзеркальцем всередині;
• системи рівнів для налаштування приладу при установці;
• гвинтів для зміни робочого положення;
• компенсатора, що забезпечує утримання горизонтальної осі.

При використанні нівеліра процес роботи виглядає так:

• прилад встановлюють в оглядовому місці, від якого однаково добре видно всі точки вимірювання;
• нівелір налаштовують за рівнями, домагаючись рівного положення інструменту;
• у кожній з вимірюваних точок по черзі розміщують спеціальну рейку зі шкалою;
• при відмінностях у показаннях визначають місцевість, як нерівну;
• обчислюють висоту конкретних точок за різницею між їх положенням і положенням вимірювального пристрою.

Як і теодолить, нівелір представлений кількома типами. Існують прості оптичні і більш складні цифрові прилади. Відмінність полягає в простоті поводження і зручності. Перші частіше використовують в домашніх умовах, другі застосовують в масштабному будівництві, оскільки вони здатні швидко обробляти показання в автоматичному порядку і зберігати в пам'яті отримані значення.

Оскільки нівелір діє разом зі спеціальною рейкою, зазвичай роботи з ним проводять з помічником. Одна людина виставляє шкалу на точках, а інша управляє приладом і виконує безпосередні заміри.

Оптична система і конструкція у нівеліра більш прості, порівняно з вугломером

Важливо! В окрему категорію варто виділити лазерні нівеліри - вони проектують світлодіодні промені. З їх допомогою можна без зайвих складнощів вирівняти поверхні.

Що таке побудовник площин?

Побудовник площин - складний електронний прилад, який лазерними променями вказує горизонтальний або вертикальний рівень. Функціональна складова побудовника площин складається з компенсатора (також називають електронним маятником), який автоматично приводить пристрій у стан рівноваги не залежно від того, на якій підставі він розташований, і лазерного випромінювача, за допомогою пучків червоного кольору вказує необхідну площину. Всередині лазерного випромінювача закріплена циліндрична призма, яка перетворює лазерний промінь на площинну лінію, що проходить крізь неї.

Показники похибки роботи сучасних лазерних побудовників максимальна: максимальне відхилення - 1 мм на 1 м. Хоча багато проектувальників і відносяться до таких показників скептично, альтернатива поки що не винайдена, а наявна точність згідно досвіду будівництва як житлових будівель, так і промислових виявляється достатньою для створення стану рівноваги і необхідної стійкості конструкції.

Лазерний побудовник площин допоможе створити практично всі основні геометричні елементи, необхідні для будівництва: точки, лінії, кути, площини і так званий «лазерний хрест», утворений перпендикулярним перетином площин і дуже зручний у використанні при роботі з внутрішнім оздобленням приміщень. Більшість будівельників використовуються як побутові, вони прості в установці та експлуатації. Довжина променя при використанні в приміщенні може досягати 30-50 м.

Використання побудовника площин

Функціонал теодолітів і нівелірів, конструкційні особливості

Відповідь на питання, чим відрізняється теодоліт від нівеліра, дає сама конструкція обох приладів.

І теодолить, і оптичний нівелір оснащуються зоровою системою з сіткою ниток, за допомогою якої здійснюється наведення приладу на потрібну точку. Однак зорова труба теодоліту має два ступені свободи - вона може обертатися як у горизонтальній, так і у вертикальній площині, а візирна лінія зорової системи нівеліру може повертатися тільки по горизонталі, не змінюючи свого висотного положення.

Принцип проведення вимірювань також є важливою відмінністю теодоліту від нівеліра. По суті, теодолить - це вугломерний прилад, а нівелір - геодезичний висотомір, який використовується для визначення перевищень між пунктами по горизонтальній лінії візування. Теодоліти мають відлікові кола і оснащуються оптичною або електронною системою зчитування.

Прикладами оптичних теодолітів можуть служити:

• УОМЗ 2Т30П
• RGK TO-05
• Електронними теодолітами є:
• RGK T-02
• Topcon DT-209
• Spectra Precision DET-2

Нівеліри ж вбудованої шкали не мають та призначені для вимірювання перевищень за шкалою нівелірного рейка, що встановлюється на вимірюваних точках. Сам нівелір, без нівелірного рейка, не може виконувати вимірювання, він тільки забезпечує завдання горизонтального променя.

Можливість працювати поодинці - ще одна відмінність теодоліту від нівеліра. Для теодоліту достатньо доброї видимості точок візування, тоді як вимірювання за допомогою нівеліру вимагають помічника, який встановлює і утримує у вертикальному положенні нівелірний рейок.

Характеристика пристроїв

Отже, давайте по черзі розглянемо обидва апарати і почнемо з теодоліту.

Теодоліт - оптичний пристрій з геодезичної групи, призначений для вимірювання кутів, вертикальних і горизонтальних. Основними складовими теодоліту є:

• лімб - скляний диск із зображенням шкали, на якому вказані градуси від 0 до 360;
• алідада - багато в чому схожий з лімбом диск, розташований на тій же осі, навколо якої вільно обертається, має свою шкалу;
• оптика - об'єктив, лінза і сітка ниток, необхідні для наведення на об'єкт, що вимірюється;
• підйомні гвинти - застосовуються для регулювання приладу в процесі наведення;
• система рівнів - дозволяє встановити теодоліт у вертикальному положенні.

Також можна виділити корпус, в якому розташовуються вищеназвані деталі, підставку і штатив на трьох ногах.

Теодоліт розміщується у вершині вимірюваного кута таким чином, щоб центр лімба опинився саме в даній точці. Потім оператор обертає алідаду, щоб поєднати її з однією стороною кута і зафіксувати показання по колу. Після цього алідаду потрібно перемістити до іншої сторони і відзначити друге значення. На завершення залишається лише обчислити різницю між отриманими показаннями. Вимірювання завжди відбувається за одним принципом як для вертикальних, так і для горизонтальних кутів.

Існує кілька різновидів теодоліту. Залежно від класу розрізняють:

• технічні;
• точні;
• високоточні.

Залежно від конструкції:

• прості - алідада закріплена на вертикальній осі;
• повторювальні - лімб і алідада можуть обертатися не тільки окремо, а й спільно.

Залежно від оптики:

• фототеодоліт - зі встановленою фотокамерою;
• кінотеодоліт - зі встановленою відеокамерою.

Окремо варто згадати більш сучасний і досконалий різновид - електронні теодоліти. Вони відрізняються високою точністю вимірювань, наявністю цифрового дисплея, а також вбудованою пам'яттю, яка дозволяє зберігати отримані дані.

Тепер давайте поговоримо про нівелірів.

Нівелір - оптичний прилад з геодезичної групи, призначений для вимірювань точок висоти на місцевості або всередині зведених будівель.

Конструкція нівеліра багато в чому схожа з теодолітом, але має свої особливості і елементи:

• оптика, що включає зорову трубу і окуляр;
• дзеркальце, закріплене всередині труби;
• система рівнів для встановлення;
• підйомні гвинти для встановлення робочого положення;
• компенсатор для утримання горизонтальної осі.

Нівелір вимірює висоту наступним чином. Сам апарат встановлюється в точці, званій оглядовою. З неї має бути добре видно всі інші точки вимірювання. Після чого в кожній з них по черзі розміщують інварну рейку зі шкалою. І якщо всі точки мають різні свідчення, значить, місцевість нерівна. Висота точки визначається шляхом обчислення різниці між її положенням і положенням оглядової точки.

Нівелір теж має кілька різновидів, але не так багато, як теодолить. До них можна віднести:

• оптичні прилади;
• цифрові прилади;
• лазерні прилади.

Цифрові нівеліри забезпечують найбільш точні результати, а також простоту застосування. Такі прилади оснащуються спеціальним програмним забезпеченням, яке дозволяє швидко обробити зафіксовані показання. Потім вони зберігаються на самому пристрої, завдяки наявності вбудованої пам'яті.

Сьогодні в будівництві широко застосовується різновид лазерних нівелірів. Їхньою відмінною рисою є наявність лазерного покажчика. Його промінь пропускається через спеціальну призму, яка застосовується замість лінзи. У підсумку два таких промені утворюють у просторі перпендикулярні площини, що перетинаються одна з одною. Саме вони допомагають вирівняти поверхню. Тому лазерні нівеліри часто застосовуються для ремонту.

Професійні будівельники, які часто мають справу з нерівними поверхнями, використовують підвид ротаційних лазерних нівелірів. Він додатково оснащений електричним двигуном, який дозволяє швидше переміщати і розгортати сам прилад.

Що краще - нівелір чи теодолить?

Отже, нівелір потрібен для визначення самого факту відхилення від горизонтальної або вертикальної осі (або площини), а теодоліт допомагає ще й виміряти це саме відхилення завдяки двом ступеням свободи оптичного візора. Але цим різниця між двома приладами не обмежується.

Характеристики	Нівелір	Теодолить
Основне завдання	Визначення факту відхилення від осі або площини, нівелювання	Вимірювання ступеня (кута) відхилення від осі або площини
Кількість ступенів свободи під час вимірювання	Одна (вертикальна або горизонтальна)	Дві
Наявність труднощів при використанні	У деяких випадках потрібна друга людина зі спеціальним вимірювальним рейком	У деяких випадках потрібно проводити математичні обчислення або звірятися з табличками відхилень
Ціна	Порівняно низька	Порівняно висока

Загалом теодолить у сфері будівництва багато в чому здатний замінити нівелір. Але краще користуватися обома цими інструментами або ж визначити найбільш підходящий для своїх цілей, виходячи з наявних завдань.

Як влаштовані оптичні та лазерні нівеліри

Оптичні або призменні нівеліри використовуються професіоналами найчастіше. Вони являють собою прилад, який складається з основного блоку і підставки (тригера). Розгляньмо, з яких елементів він складається.

Основні елементи оптичного нівеліра

Основною частиною приладу є оптична труба з системою лінз. Вони здатні наближати об'єкти з двадцятикратним і збільшенням. В оптичних нівелірах всі дії здійснюються вручну: фіксування положення, вирівнювання, налаштовування фокусу окуляра, регулювання положення зорової труби. У корпус інструмента вбудовано пристосування для визначення рівня. Детальніше про роботу з приладом ми розглянемо в наступному розділі статті. За класом точності оптичні прилади розділені на три групи. Це маркування прийнято за основу при виробництві та визначенні класу точності:

• Технічні пристосування. Мають маркування Н-10, Н-12 тощо.
• Точні пристрої. Мають маркування від Н-3 до Н-9.
• Особливо точні пристрої. Мають маркування від Н-0,5 до Н-2,5.

Цифри в маркуваннях позначають огріхи вимірювань в мм/км. Отже, навіть технічне обладнання буде давати відхилення приблизно 1 см на 1 км відстані до об'єкта. Цього буде достатньо для того, щоб виконати правильне планування більшості робіт з будівництва.

нівелір оптичний

Варіант проектування променів лазерного нівеліра: нульова позначка (паралельно підлозі) і побудова променів у двох площинах

Якщо говорити про більш сучасні лазерні моделі, то основний елемент у приладах цього типу - світлодіодний випромінювач. Світловий промінь, який створює прилад, може будувати проекцію на площині. Залежно від моделі, пристрій може проектувати лазерний промінь горизонтально і вертикально, по периметру або утворювати перехрещувані лінії в 360 °.

За призначенням і конструктивними особливостями лазерні нівеліри можуть бути:

• Ротац