Типи нівелірів. Класифікація нівелірів або як підібрати потрібний інструмент Вплив кривизни Землі та рефракції на результати нівелювання

Згідно з діючими ГОСТами нівеліри виготовляють трьох типів: високоточні – Н-05; точні – Н-3; технічні – Н-10.

У назві нівеліра числом праворуч від літери Н цифрою позначають припустиму середню квадратичну помилку виміру перевищення на 1 км подвійного нівелірного ходу.

Залежно від того, яким способом візирний промінь встановлюється в горизонтальне положення, нівеліри виготовляють у двох виконаннях: - з циліндричним рівнем при зоровій трубі, за допомогою якого здійснюється горизонтування візирного променя (рис. 63); - з компенсатором – вільно підвішена оптико-механічна система, яка наводить візирний промінь у горизонтальне положення. У назві нівеліру буква К означає компенсатор (Н-3К, Н-3КЛ), де Л – лімб (рис. 64). На рис. 65 наведено технічний нівелір другого покоління з компенсатором та лімбом 2Н-10КЛ

Мал. 63. Точний нівелір Н-3 з циліндричним рівнем при зоровій трубі: 1 - підйомні гвинти; 2 – круглий рівень; 3 – елеваційний гвинт; 4 – окуляр зорової труби з діоптрійним кільцем; 5 – візир; 6 – кремальєра; 7 – об'єктив зорової труби; 8 – закріплювальний гвинт; 9 - навідний гвинт; 10 – контактний циліндричний рівень; 11 – юстирувальні гвинти циліндричного рівня

ЗН-3КЛ

Мал. 64. Точний нівелір ЗН-3КЛ з компенсатором та лімбом: 1 – лімб; 2 – навідний гвинт; 3 – кремальєра; 4 – візир. ЗН-3КЛ

2Н-10КЛ

Мал. 65. Технічний нівелір 2Н-10КЛ

Нівеліри іноземного виробництва

Електронний нівелір Trimble

Лазерний нівелір

7.4. Нівелірні рейки

Нівелірні рейки для нівелювання III – IV класу та технічного виготовляють із дерев'яних брусів двотаврового перерізу шириною 8 – 10 та товщиною 2 – 3 см.

Рейка РН-3 (рис. 66) має довжину 3 м. Поділу нанесені через 1 см. Нижня частина рейки укладена в металеве кування і називається п'ятою.

Основна шкала має поділки чорного та білого кольору, нуль поєднаний із п'ятою рейки. Додаткова шкала з іншого боку рейки має червоні і білі поділки, що чергуються. З п'ятою рейки поєднано відлік більше 4000 мм. Часто зустрічаються комплекти рейок, у яких із п'ятами червоних сторін збігаються відліки 4687 та 4787 мм. Тому перевищення, виміряні по червоним сторонам рейок, будуть більшими або меншими на 100 мм виміряних по чорних сторонах рейок.

Мал. 66. Нівелірна рейка (а) та поле зору зорової труби нівеліра з циліндричним рівнем (б)

7.5. Вплив кривизни Землі та рефракції на результати нівелювання

При виведенні формул для способів нівелювання з середини і вперед прийнято, що рівнена поверхня є площиною, візирний промінь прямолінійний і горизонтальний, рейки, встановлені в точках, паралельні між собою.

Насправді рівнена поверхня не є площиною і рейки, встановлені в точках А і В перпендикулярно поверхні, непаралельні між собою (мал. 67), отже Зі Пперебільшено на величину поправок за кривизну Землі СМ = К 1 і DN = К 2 .

Мал. 67. Вплив кривизни Землі та рефракції на результати геометричного нівелювання

Виправлення за кривизну Землі рівні:

,

де S 1 , S 2 - відстань від нівеліра до рейок; R- Радіус Землі.

Крім того, відомо, що промінь світла поширюється прямолінійно лише в однорідному середовищі. У реальній атмосфері, щільність якої збільшується в міру наближення до поверхні Землі, промінь світла йде деякою кривою, яка називається рефракційною кривою. Внаслідок цього візирний промінь має форму рефракційної кривої радіусу. R 1 і перетинає рейки в точках C" та D". Тому звіти щодо рейок зменшуються на величину поправок за рефракцію: СC" = r 1 та DD" = r 2 , які визначаються за формулою

Радіус рефракційної кривої залежить від температури, щільності, вологості повітря та ін. Відношення радіуса Землі Rдо радіусу рефракційної кривої R 1 називають коефіцієнтом земної рефракції, середнє значення якого набувають

Позначимо

де f 1 та f 2 – поправки за кривизну Землі та рефракцію рівні

Отже перевищення між точками А і В з урахуванням поправок за кривизну Землі та рефракцію одно

Необхідність обліку виправлення залежить від необхідної точності вимірювань.

З формули випливає, що за рівності відстаней від нівеліра до рейок і приблизно однакових умов вважатимуться, що f 1 = f 2 та h = З – П. Таким чином, при нівелюванні із середини з дотриманням рівності плечей вплив кривизни Землі та рефракції практично усувається.

Лекція 8. Геодезичні мережі

За точністю нівеліри відповідно до ГОСТ 10528-76 поділяють на три типи: високоточні (типу Н-05), точні (типу Н-3) та технічні (типу Н-10).

Цифра у позначенні нівеліру вказує значення середньої квадратичної помилки перевищення на 1км подвійного ходу т км: для нівеліра Н-05. ткм = 0,5мм, для нівеліру Н-3 ткм = 3мм, для нівеліру Н-10 ткм = 10мм.

за конструктивним особливостямприведення візирної осі горизонтальне положення розрізняють нівеліри з рівнем при зорової трубі і нівеліри з компенсатором. Для нівелірів з компенсатором до позначення нівеліра додається буква К. Якщо нівелір має лімб, до його позначення додається літера Л.

Наприклад, Н-3К - нівелір з компенсатором, що забезпечує вимірювання перевищень з помилкою ткм = 3мм; Н-10КЛ нівелір з компенсатором та лімбом, ткм = 10мм.

Встановлено, що застосування нівелірів із компенсатором дозволяє підвищити продуктивність нівелірних робіт на 10-15 %, тому в геодезичному приладобудуванні спостерігається тенденція заміни нівелірів із рівнями нівелірами із компенсаторами. Однак, високоточний нівелір Н-05 ( ткм = 0,5мм) в даний час випускається лише з рівнем.

Мал. 5. а -Н-3 та поле зору його зорової труби; б – Н-3К; в -Н-10 КЛ; 1 – окуляр; 2 – дзеркало; 3 – корпус; 4 - навідний гвинт; 5 - лімб

На рис. 5, апредставлений нівелір із рівнем Н-3. Його зорова труба 1 з внутрішнім фокусуванням має збільшення 20 x , фокусування труби виробляють за допомогою кремальєри 2. Нівелір забезпечений закріплювальним 3 і мікрометрним 4 гвинтами. Круглий рівень 5 служить для приведення осі обертання нівеліра у вертикальне положення за допомогою гвинтів. Нівелір має контактний циліндричний рівень та елеваційний 6 гвинт. Циліндричний рівень наглухо скріплений із зоровою трубою. Зображення кінців циліндричного рівня через систему призм передаються поле зору труби. Через лупу в полі зору зорової труби нівеліра можна бачити одночасно обидва кінці рівня, що розрізають вертикально по осі. Перед відліком по рейці елеваційнимгвинтом здійснюють точне поєднання ( контакт) кінців пляшечки рівня, привівши тим самим візирну вісь зорової труби в горизонтальне положення. Саме тому рівень у нівелірі Н-З називають контактним.

У момент контакту, коли візирна вісь займає горизонтальне положення, та роблять відліки по рейках. Наприклад, відлік з рейки (рис. 5, а) дорівнює 1250.

Нівелір Н-З є досить точним та портативним приладом, маса його без ящика для укладки 2кг.

Нівелір Н-ЗК (рис. 5, б) має пристрій для автоматичного приведення візирної осі в горизонтальне положення при нахилі приладу в діапазоні ±15". На відміну від нівеліру Н-З підставка 1 зорової труби немає закріплювального гвинта, остаточне наведення труби виробляють мікромірним гвинтом 2.

Збільшення зорової труби нівеліру Н-3К становить 20 x. Вісь обертання приладу наводиться у прямовисне положення за допомогою круглого рівня 3.

Маятниковий, оптико-механічний компенсатор (рис. 6) розташований між сіткою ниток 4 і лінзою, що фокусує 1 в пучці променів, що сходиться. Компенсатор складається з двох прямокутних призм 3 і 5. Верхня призма 3 служить передачі зображення в площину сітки ниток 4, вона скріплена з корпусом зорової труби. Нижня призма 5 підвішена на двох парах сталевих ниток 2, що перетинаються в центрі ваги підвіски 6. Повітряний демпфер 7 служить для гасіння коливань призми.

Мал. 6.

Нівелір Н-10КЛ (рис. 5, в) має оптико-механічний компенсатор. Чутливим елементом компенсатора є прямокутна призма, підвішена на шарикопідшипниковій підвісці, коливання компенсатора гасяться повітряним демпфером. Зорова труба має пряме зображення. Навідний гвинт труби відсутній. У нижню частину нівеліру вмонтовано горизонтальний лімб зі шкалою через 1°, що розширює можливості нівеліру при вирішенні різноманітних інженерних завдань у будівництві.

Рейки для нівелюваннявипускають згідно з ГОСТ 11158-83 трьох типів: РН 05, РН 3, РН 10. Літера Р - рейка, Н - нівелірна, цифрами, що стоять після літер, позначають величину середньої квадратичної похибки мм на 1км ходу. У комплекті до кожного нівеліра даються дві однотипні нівелірні рейки.

Рейки РН-3, PH-l0 виготовляють з дерева хвойних порід, цільними та складаними. До нижньому кінцірейки (п'яті) прибивається металева пластина завтовшки 2мм. Рейки мають на обох сторонах шкали (рис. 41, а), виконані у вигляді сантиметрових шашок.

Кожен дециметр шкал оцифрований. З одного боку шашки наносяться чорного кольору на білому тлі (чорна сторона), з іншого боку – червоні на білому тлі (червона сторона). На чорних сторонах рейок нуль (початок шкали) збігається з п'ятою рейки, на червоних сторонах з площиною п'яти збігається інший відлік, наприклад, 4687. Таким чином, початок відліку по чорній та червоній сторонах зміщено на певну величину. Це зроблено для того, щоб контролювати правильність відліків у процесі нівелювання. Різниця відліків по чорній та червоній сторонах однієї і тієї ж рейки – величина постійна. Відліки по рейках беруть по середній нитці сітки із заокругленням до міліметра. Для точної установки рейки у вертикальне положення до неї прикріплюють круглий рівень або виска. У робочому положенні рейки утримують за допомогою ручок.

Мал. 7. а -рейка РН-10; б -рейка РН-05 у полі зору труби; в -милиця; г -черевик

У останнім часомна будівництві часто застосовують для нівелювання рейки зі шкалою, виконаною на лавсановій плівці. Такі шкали, згорнуті в рулон, зручні при транспортуванні, для їх роботи прикріплюють до дерев'яних брусків потрібної довжини.

Відповідно до ГОСТ 11158-83 шкали на рейки РН-З наносяться з такими граничними похибками: відхилення від номінального значення довжини найменшого інтервалу дорівнюють 0,2мм, допустима різниця між середньою довжиноюметр пари рейок одного комплекту 0,8 мм. Рейки можуть бути довжиною 1,5; 3,0; 4,0м, в особливо обмежених умовах, наприклад, при виробництві нівелювання всередині трубопроводів використовують спеціальні рейки завдовжки 0,8 та 1,0м.

Рейки РН-05 складаються з дерев'яного корпусу, який натягують стрічку зі штрихами через 5мм. Зазвичай є дві шкали – «основна» та «додаткова». На шкалах підписуються напівдециметри. Стрічки виготовляють із сплаву (інвару) з низьким коефіцієнтом лінійного розширення, що дозволяє усунути температурні деформації шкал.

Порядок взяття відліку за допомогою нівеліру Н-05 за такою рейкою наступний:

• · Після встановлення нівеліра в робоче положення та наведення труби на рейку, поєднують зображення кінців бульбашки циліндричного рівня;
• · Повертаючи барабан мікрометра, наводять бісектор або горизонтальну нитку на ближній штрих шкали (див. рис. 7 б);
• · Відраховують напівдециметри та напівсантиметри, на рис. 7, б- 148;
• · Беруть відлік по барабану мікрометра 25, а повний відлік 14825.

При спостереженнях за осіданням будівель та інших споруд часто замість рейок використовують короткі шкали, які прикріплюють до стін або підвішують на спеціальні репери.

При прокладанні нівелірного ходу в точках установки рейок забивають коли або металеві штирі, на які при нівелюванні ставлять рейки. Для більш точного нівелювання рейки встановлюють на милиці чи черевики (мал. 7 в; г).

Милицівиконують у вигляді металевих стрижнів зі сферичною головкою, на яку ставлять рейку. При забиванні милиці в ґрунт на верхню частину надягають кришку. Черевик-металева пластина товщиною 15-20мм зі сферичною головкою для встановлення рейки.

Мета роботи: вивчити пристрій нівеліру та принципів його застосування. .

Прилади, інструменти та матеріали:оптичний нівелір Н-3, лінійки, олівці, папір формату А4.

Загальні відомості

Нівелювання – одне із видів польових геодезичних вимірів визначення перевищень (різниці відміток) між точками. За допомогою нівеліру та нівелірних рейоквиконується геометричне нівелювання. Геометричне нівелювання полягає у безпосередньому визначенні різниці висот двох точок за допомогою горизонтального візирного променя, одержуваного приладом – нівеліром.

Нівелювання застосовують щодо форм рельєфу, будівництві та експлуатації споруд та інших геодезичні роботи. Залежно від точності висотних визначень нівелювання поділяється на класи: I, II, III, IV та технічне нівелювання.

Найбільш поширений тип нівелірів – оптичні нівеліри. Нівеліри класифікуються за точністю та за конструкцією.

За точністю нівеліри випускають:

Високоточні - нівелір Н-05 має похибку не більше 0.5мм на 1км ходу;

Точні – нівеліри Н-3, Н-3Л, Н-3К, Н-3КЛ – дають похибку трохи більше 3мм на 1км ходу;

Технічні – нівеліри Н-5, Н-10, Н-10КЛ – трохи більше 10мм на 1км ходу.

За конструкцією нівеліри всіх типів випускаються у двох виконаннях: з циліндричним рівнем та з компенсатором. Якщо нівелір із компенсатором, до назви приладу додається буква «К», наприклад, Н-3К.

Високоточні та точні оптичні нівеліри (згідно з ГОСТом) можуть виготовлятися у двох виконаннях: з циліндричним рівнем при зоровій трубі і з компенсатором; технічні оптичні нівеліри із компенсатором. Зараз майже всі точні оптичні нівеліри мають компенсатор.

Точні та технічні оптичні нівеліри виготовляються з зоровою трубою прямого зображення, високоточні - і прямого, і зворотного.

Завдання 1.Вивчити пристрій оптичного нівеліру Н-3 та рейок, що застосовуються при IVкласу та технічному нівелюванні

Пристрій нівеліру з циліндричним рівнем

Розглянемо пристрій нівелірів з циліндричними рівнями з прикладу нівеліру Н-3 (рис 15,а).

Малюнок 15 Пристрій оптичного нівеліру Н-3

а) – основні частини нівеліру Н-3;

б)- поле зору зорової труби нівеліру Н-3

Н-3 – точний нівелір з циліндричним рівнем та елеваційним гвинтом. Верхня частина, що обертається, складається з зорової труби (1), жорстко скріпленого з трубою циліндричного рівня, круглого рівня (5), закріпного (3) і навідного (4) гвинтів труби і елеваційного гвинта (6).

Нижня частина складається з підставки з трьома гвинтами (трегер) і притискної пластини. Прилад наводиться в робоче положення обертанням гвинтів підйомних трегера за круглим рівнем.

Зорова труба є телескопічною системою, що складається з об'єктива, що фокусує лінзи (кремальєра), сітки ниток і окуляра. Зображення кінців бульбашки циліндричного рівня з допомогою системи призм передається у зору зорової труби (рис.1,б). Бульбашка циліндричного рівня наводиться на середину елеваційним гвинтом (6). Різкість зображення нівелірної рейки досягається обертанням гвинта (2) лінзи, що фокусує. Потім знімається відлік по рейці (на малюнку 15 б, відлік 1250).

Нівелірні рейки

Нівелірні рейки виготовляються із дерев'яного бруска двотаврового перерізу товщиною 2-3 см, довжиною 4м, 3м, 1.5м. 1.2м і коротше, складні та цілісні (рисунок 16,а). Основна шкала (чорна сторона) складається з чорних і білих сантиметрових поділів, що чергуються. Рахунок поділів ведуть від нуля, поєднаного з основою рейки, що називається «п'ятою». На додатковій шкалі (червоний бік) початковий відлік виражається певним числом. Різниця відліків за основною та додатковою шкалами рейки повинна залишатися завжди постійною, що служить контролем правильності зняття відліків по рейці на станції. У комплект нівеліра із прямою трубою входять рейки із прямими написами.

Для зручності та швидкості встановлення нівелірні рейки іноді забезпечують круглими рівнями. Рейки маркують так: наприклад, РН-10П-3000С, що означає, що ця рейка нівелірна, зі шкалою поділу 10мм, прямим написом цифр, довжиною 3000мм, складана.

При виробництві нівелювання І та ІІ класів використовуються штрихові інварні рейки (рисунок 16,б).

Під час роботи рейки ставлять на черевики (малюнок 16, г), милиці (малюнок 16, в) або дерев'яні кілки.

Малюнок 16 Нівелірні рейки

а – рейка РН-10; б - інварна рейка РН-05 у полі зору труби;

в - милиця; г - черевик

Одними з найвідоміших і найпопулярніших у своїй галузі, простих у користуванні та точних геодезичних приладів вважаються оптичні нівеліри. Основний принцип, задіяний у конструкціях всіх видів нівелірів, полягає у передачі на відстань горизонтального променя, необхідного для його практичного застосування. Цей принцип застосовується через здійснення взаємозв'язку геометричних умов та оптичної системи у конструкції приладу. Очевидно, і спосіб вимірів із застосуванням цього інструмента отримав його найменування, а саме геометричне нівелювання.

Оптичні нівеліри дозволяють нам:

• вимірювати перевищення між точками щодо горизонтального променя, що проходить через візирну вісь труби;
• визначати відхилення від горизонтального променя вимірюваних площин та всіляких поверхонь;
• встановлювати висотні позначки точок щодо відлікової системи координат (абсолютної, умовної).

Класифікація оптичних нівелірів

У сучасному приладобудуванні та геодезії відповідно випускаються та застосовуються оптичні нівеліри, які можна дозволити класифікувати на два види:

• оптико-механічні;
• оптико-електронні, ще називають цифровими.

І в тих та інших пристроях існуючі системиспостереження та орієнтування мають однаковий зв'язок між оптикою та геометрією. Орієнтування забезпечується через візирну вісь щодо прямовисної лінії. Спостереження здійснюється через зорову трубу та механізм наведення. А ось відмінність між ними полягає у відлікових системах відповідно до візуальної та електронної.

Оптичні нівеліри також розрізняють за рівнем точності. Серед них можна виділити:

• високоточні;
• точні;
• технічної точності.

Відповідно до державних стандартів до високоточної групи належать прилади із середньоквадратичною похибкою не більше 0,5мм при проведенні одного кілометра подвійного ходу. До них відносяться раніше виготовлені оптико-механічні нівеліри Ni-002 (Цейс), Н-0,5 та сучасні цифрові, наприклад, SDL-1X (SOKKIA).

До точних нівелірів відносяться інструменти із середньоквадратичною похибкою (СКП) до 3-х мм та найменуваннями Н-3, Н-3К та багато сучасних марок провідних іноземних виробників.

Технічною точності вважаються інструменти із середньоквадратичною помилкою не більше десяти міліметрів, наприклад, такою, як Н-10КЛ.

Ще, всі оптичні нівеліри, що виробляються сьогодні, залежно від приведення візирного променя до горизонталі можна розділити на два види:

• з циліндричним настановним рівнем візирної осі, яка виводиться в горизонтальне положення так званим елеваційним гвинтом, з'єднаним з рівнем (Н-3);
• з самовстановлюваним візирним променем за допомогою компенсаторів, що автоматично виставляють його в горизонтальну площину(Н-3К).

Всі сучасні прилади зараз виготовляються здебільшого з компенсаторами, що дозволяють збільшувати продуктивність праці. польових робіт.

Пристрій оптичного нівеліру

Класичний пристрій нівеліру можна показати на такій марці, що широко використовується, приладів як Н-3. У його складі необхідно виділити основні вузли, показані малюнку.

Мал. 1. Пристрій.

На малюнку можна побачити такі деталі та вузли оптичного нівеліру:

• зорова труба, призначена для наведення на рейку (1);
• окуляр, частина оптичної системи, призначена для спостереження (2);
• об'єктив, частина оптичної системи, призначена для одержання збільшеного зображення об'єктів (3);
• трегер або іншими словами підставка для розміщення в ньому самого пристрою (4);
• підйомні гвинти, що служать приведенню інструменту в робочий стан, що збігається з вертикальною лінією (5);
• пластина, нижня частина підставки, що здає жорсткості всієї її конструкції та стійкості підйомних гвинтів (6);
• закріплювальний гвинт приладу, призначений для фіксації зорової труби після грубого наведення на рейку (7);
• циліндричний рівень, з'єднаний з трубою і службовець для встановлення візирного променя горизонтальне положення (8).
• місце встановлення юстирувальних гвинтів, призначених для виправлення положення циліндричного рівня (9);
• візир, розташована зверху труби деталь для орієнтовного наведення на рейку (10);
• фокусування (кремальєра), призначений для фокусування (надання різкості зображення) механізм, (11);
• навідний (мікрометренний) гвинт, що служить точному наведенню зорової труби на рейку (12);
• круглий рівень, що показує положення приладу щодо прямовисної лінії (13);
• юстирувальні гвинти круглого рівня, для виправлення положення рівня (14);
• елеваційний гвинт, що виводить циліндричний рівень на середину і зв'язує його з візирним променем (15).

Основні геометричні умови

Для працездатності оптичного нівеліра потрібно дотримання геометричних умов, передбачених конструкцією самого приладу. Геометрична схема приладу в спрощеному вигляді представлена ​​на наведеному нижче малюнку.

Рис.2. Геометрична схема.

Елементи геометричної схеми представляють сукупність невидимих ​​вертикальних та горизонтальних ліній основних вузлів та деталей інструменту:

• (N – N) – вертикальна лінія, що представляє вісь круглого рівня;
• (V - V) - лінія, що зображає вертикальну вісьобертання приладу;
• (Z - Z) - візирний промінь, що проходить через центр окуляра та об'єктива;
• (L – L) – горизонтальна вісь циліндричного рівня;
• (K – K) – вертикальна вісь автоматичного компенсатора.

Основні деталі та конструкції оптичних нівелірів геометрично пов'язані між собою та їх елементами (осями). Усі конструктивні геометричні умови приладів перевіряються під час проведення перевірок нівеліру. До них відносяться:

• перевірка круглого рівня, її умова полягає у паралельності осі круглого рівня та невидимої осі обертання приладу;
• перевірка сітки ниток, її умова полягає у вертикальності осі сітки ниток;
• перевірка з визначення кута і, суть якої полягає в паралельності візирного променя та горизонтальної осі циліндричного настановного рівня;
• перевірка компенсатора, її умова полягає у горизонтальності візирного променя.

Додаткове приладдя

Для проведення вимірювань за допомогою оптичних нівелірів використовується додаткове приладдя:

• штативи;
• рейки.

Штативи необхідні для встановлення та жорсткого кріплення конструкції приладу, приведення його в робоче положення та виконання вимірювань. Нівелірні штативи бувають дерев'яні, фібергласові, алюмінієві і зазвичай вони легкі за вагою та з меншими головками кріплення.

Рейки можуть бути різної довжини, виготовлені з різного матеріалуіз розграфленою шкалою на їх поверхнях. До позначень нівелірних рейок, наприклад РН-3-3000СП, входять:

• скорочене найменування (РН – рейка нівелірна);
• перша цифра (3), що означає точність вимірювань мм;
• друге число (3000) означає довжину мм;
• СП - скорочення означає: складану конструкцію та пряме зображення.

Існують різні видирейок:

• дерев'яні складні двосторонні;
• алюмінієві висувні з накладним круглим рівнем;
• інварні, підвищену точність.

Довжина рейок коливається від одного до п'яти метрів. Поділи на них бувають міліметрові з одного боку та сантиметрові Е-подібні з іншого або з обох боків сантиметровими одночасно, але з чергуванням кольору (червона, чорна). Вони можуть бути штриховими та з інварним дротом для цифрових нівелірів. Вся градуювання на рейках, нанесена фарбою, перед введенням її в експлуатацію має бути досліджена та відповідати вимогам граничних відхиленьметрового відрізка та довжин поділок шкал.

Залежно від точності нівелювання ділять на чотири класи: I, II, III, IV, що становлять державну опорну висотну мережу, і технічне нівелювання, що виконується зазвичай під час будівництва та створення знімального обгрунтування.

Нивелірні ходи I класу прокладають залізницями та шосейними дорогами в різних напрямках країни. З метою випромінювання руху земної кори проводиться повторне нівелювання ходів І класу не рідше як за 25 років.

Ходи нівелювання ІІ класу утворюють полігони з периметром 500-600 км, що спираються на пункти нівелювання І класу. Нівелювання II класу прокладають переважно залізними, шосейними та покращеними грунтовими дорогами, а також уздовж великих річок.

Нівелювання I та II класів, що примикає до морів, пов'язують по висоті з морськими водомірними постами (мареографами). Нивелірні ходи І та ІІ класів прокладають у прямому та зворотному напрямках.

Ходи нівелювання III класу прокладають між пунктами І та ІІ класів, причому нівелюють їх у прямому та зворотному напрямках. Нівелювання IV класу є згущенням нівелірної мережі III класу і є безпосереднім висотним обгрунтуванням для топографічних зйомок.

Для вирішення різних завданьінженерного характеру, наприклад при будівництві міст, великих селищ та промислових підприємств, інженерних споруд (гідроелектростанції, водопровід, каналізація, зрошувальні та осушувальні системи та ін.) допускається прокладання нівелірних ходів II, III та IV класів за схемою, зручною для будівництва, але з обов'язковою прив'язкою до державної нівелірної мережі, щоб забезпечити прокладання всіх нівелірівок у країні в єдиній державної системивисот.

Знаки нівелірні

Знаки, закладені з метою відзначити і закріпити біля пункти геометричного нівелювання. Існують наступні види 3. н.

· Фундаментальний репер I типу - залізобетонний моноліт у вигляді чотиригранної усіченої піраміди з основою-плитою на глибині не менше 2,5 м від поверхні землі та верхньою гранню на глибині 1 м. У плиту основи та верхню грань закладають металеві марки зі сферичною головкою.

· Ґрунтовий репер, що складається з залізної трубиабо відрізка рейки, що заробляють у бетонні моноліти; верхній кінець труби має бути на глибині 1 м від поверхні для фундаментального репера II типу та 30 см для звичайних реперів. У верхній кінець труби і верхню грань моноліту закладаються марки зі сферичною головкою.

· Стінні чавунні марки з заглибленням у центрі для штифта підвісної рейки.

· Стінні чавунні репери, що відрізняються від марок тим, що мають виступ для встановлення на нього рейки.

44. Нівеліри та рейки

Нівелір – геодезичний прилад, що використовується в геодезії, за допомогою якого будуються нівелірна мережа та прокладаються нівелірні ходи, що є основою топографічних зйомок та геодезичних вимірів, з метою визначення перевищення точок земної поверхні відносно один одного.

Державна нівелірна мережа залежно від точності поділяється на класи: I, II, III і IV.
Нівелірна мережа I класу будується окремими лініями, що прокладаються переважно вздовж залізниць. Вона забезпечує територію держави єдиною системою висот. При нівелювання мережі I класу використовують нівеліри високої точності. Такі геодезичні прилади можуть бути забезпечені мікрометром із ціною розподілу 0,05 мм.

Нівелірна мережа II класу, спираючись на пункти мереж нівелювання I класу, прокладається, як правило, залізними, шосейними та іншими покращеними дорогами у вигляді полігонів з периметром 500-600 км. При виконанні геодезичних вимірювань такої точності використовують високоточні нівеліри та штрихові рейки з інварною смугою.

Нівелірна мережа ІІІ класу будується всередині полігонів нівелювання І та ІІ класів, як окремими лініями, так і системами ходів із вузловими точками. У цьому полігон II класу ділиться на 6-9 полігонів III класу з периметрами 150-200 км кожен. Для отримання пунктів нівелювання такого класу застосовують точні рівневі нівеліри. Рейки застосовують триметрові шашкові двосторонні із сантиметровими поділками.

Побудова нівелірних ходів IV класу здійснюється окремими лініями на вихідні пункти, або системами ходів із вузловими точками. Пункти нівелювання IV класу є безпосереднім обґрунтуванням топографічних зйомок і основою для різноманітних будівництва.

Нівелювання – вид геодезичних робіт, у яких визначаються різниці висот точок (перевищень) лежить на поверхні землі. При чому існує кілька методів проведення таких робіт:

· геометричне нівелювання;

· Тригонометричне нівелювання;

· Гідростатичне нівелювання;

· Барометричний нівелювання.

Найпоширеніша методика – це геометричне нівелювання. Спосіб геометричного нівелювання полягає у безпосередньому визначенні перевищень за допомогою спеціального приладу- нівеліра, що дає горизонтальну вісь візування, і нівелірних рейок з градуюванням, вертикально встановлених у цих точках земної поверхні.

Основні складові нівеліру:

· Влаштування наведення - зорова труба;

· алідадна частина, циліндричний рівень або компенсатор, що його замінює,

· Циліндричний рівень або компенсатор, що його замінює,

· Підставка нівеліра, пов'язані з нею вісь і три підйомні гвинти.

Дані геодезичні прилади виробляють різному виконанні: оптичні, електронні, лазерні. Оптичний нівелір - найбільш затребуваний геодезичний прилад, який широко використовується в будівництві; електронний (цифровий) нівелір - з електронним пристроємта програмою для обробки результатів вимірювання, що використовується для високоточних вимірювань; лазерний нівелір (наприклад, ротаційний) – в основі має лазерний промінь, що обертається, не вимагає високих професійних знань при користуванні.

Перед початком польових вимірів загальним оглядом, перевірками та дослідженнями переконуються у придатності нівеліра для робіт певної точності.

Загальним оглядом встановлюють стан геодезичного приладу щодо справності рівнів, підйомних, виправних, елеваційних, затискних і гвинтів, що наводять, штатива і комплектності приладдя. Особливу увагу при цьому приділяють чистоті оптики, плавному обертанню приладу щодо вертикальної осі, чіткості зображення сітки ниток та бульбашки контактного рівня.

Перевіркою нівеліра виявляють відступи від вимог до взаємному розташуваннюосей геодезичного приладу досить повно усувають ці відхилення.

На ринку Росії пропонуються нівеліри виробництва SETL, УОМЗ, Topcon, Trimble, Sokkia та багато інших. ін.

Робота з нівеліром неможливо, звичайно, без штатива і рейки для нівеліра. Нівелірні рейки служать для виміру висот точок, що визначає величину перевищення. Нівелірні рейки розрізняють за матеріалом виготовлення: інварні, алюмінієві та дерев'яні. Корпус більшості дерев'яних нівелірних рейок виконують у формі бруска довжиною 3 – 4 метри з добре витриманого дерева, просоченого олією. Лицьову сторону забарвлюють світлою фарбою, і на ній наносять шашкові або штрихові шкали. Нівелірні рейки виготовляють як цілісні, і складні.
У робочому (вертикальному) положенні рейка встановлюється на виступ металевого черевика. вертикальне положення рейці надається за допомогою круглого рівня, пригвинченого до її бічної грані. Щоб переконатися у придатності нівелірної рейки для нівелювання, зовнішнім оглядом встановлюють чіткість поділів, відсутність прогину, справність рівня та п'яти.

45.Влаштування нівелірів

Нівелір немає звичайних закріпного (затискного) і навідного гвинтів. Наведення на рейку виконується обертанням труби від руки по мушці 1, укріпленої на корпусі зорової труби. Для вимірювання горизонтальних кутів нівелір оснащений горизонтальним колом із ціною поділу лімбу; відліки беруться за індексом, розташованим у вікні алідади, з точністю 0,1. Мала маса (1,0 кг), компактність і наявність горизонтального кола забезпечують широке застосування нівеліру в геодезичних роботах на будівельних майданчиках, при пошуку трас, а також при розвитку висотного обґрунтування великомасштабних топографічних зйомок. Влаштування нівелірів з компенсаторами. В даний час у практиці набули широкого поширення нівеліри з компенсаторами (з самовстановлюваною лінією візування). Вперше у світовій практиці нівелір з рівним компенсатором П. Ю. Стодолкевича (НС-2) розробили і створено 1945 р. нашій країні. Використання компенсаторів дозволяє виключити трудомісткий процес приведення бульбашки циліндричного рівня в нуль-пункт, що підвищує продуктивність праці при нівелюванні приблизно на 60%. Точний нівелір Н-ЗК (рис. 100 в) сконструйований на базі нівеліру НС-4 (НСЗ). Він оснащений призмінним компенсатором оптико-механічного типу, що є дві призми, одна з яких вільно підвішена на 4 залізних нитках. Компенсатор забезпечує автоматичне встановленнясмуги візування горизонтальне положення з точністю 0,5, при кутах нахилу осі зорової труби в межах 15. Наближене горизонтування нівеліра здійснюється за круглим рівнем 1 за допомогою підйомних гвинтів 2, мають укрупнений крок різьблення. Для юстування лінії візування (при перевірці основної геометричної умови) в оправі мережі ниток є два юстирувальні гвинти, що дозволяють переміщати сітку ниток у вертикальному напрямку. При грубому наведенні нівеліра на рейку зорова труба досить просто повертається рукою і фіксується у положенні без затискного гвинта. Чітке наведення труби здійснюється обертанням однієї з двох головок 3 нескінченного навідного гвинта. Технічний нівелір Н-10К (НТС)-з самовстановлюваною візирною віссю (рис. 100, г); оснащений призменним компенсатором, що забезпечує автоматичну установку смуги візування горизонтальне положення з точністю 1 при нахилах підставки в межах +20. Щоб вступив у дію компенсатор, приблизно по круглому рівню 1 з ціною розподілу 10 приводять вертикальну вісь нівеліра в вертикальне положення за допомогою підйомних гвинтів 2. Зорова труба, включаючи компенсатор та інші оптичні деталі, укладена в термоізоляційний кожух. Зорова труба дає пряме зображення спостережуваних предметів.

46.Перевірки та юстування нівелірів