Nivelace je druh geodetického měření.S jeho pomocí se zjistí relativní výšky různých bodů na zemském povrchu. Přírodní předměty, jako jsou řeky, moře, oceány, pole nebo jiné počáteční body, lze při takových měřeních považovat za podmíněnou úroveň. Ve skutečnosti je nivelace určování hodnoty přebytku povrchu každého objektu nad daným (referenčním). Taková měření jsou nutná pro sestavení přesného reliéfu studované oblasti. V budoucnu budou tato data použita při zpracování plánů území, map nebo při řešení konkrétních aplikovaných problémů.
Jaké typy nivelace existují?
Taková měření lze provádětrůznými metodami, které se liší použitým vybavením nebo technologií. Zvažme, jaké jsou hlavní typy nivelace. Nejběžnější je pět metod: geometrické, trigonometrické, barometrické, mechanické a hydrostatické měření povrchu. Poznejme každého z nich podrobněji.
Geometrické vyrovnání
U této metody měření terénu použijtespeciální geometrická kolejnice a nivelační zařízení. Princip střelby je instalace hůlky s tahy a děleními v požadovaném bodě poblíž studovaného povrchu. Poté se pomocí vodorovného zaměřovacího paprsku změří výškový rozdíl. Geometrické vyrovnání se provádí podle principu „ze středu“ nebo „dopředu“. Při měření první metodou jsou tyče instalovány ve dvou bodech povrchu, zařízení je umístěno mezi nimi ve stejné vzdálenosti. Výsledkem průzkumu jsou údaje o přebytku jednoho sloupce nad druhým. Druhá metoda je klasická - jedno zařízení a jedna kolejnice. Tyto metody nivelace jsou nejběžnější. Našli uplatnění při stavbě jak malých objektů (domů), tak velkých (mostů).
Trigonometrické nivelace
S tímto typem měřicí práceje zvykem používat speciální goniometrická zařízení, která se nazývají teodolity. S jejich pomocí jsou odebírány informace o úhlech sklonu paprsku zaměřovače, který prochází dvojicí daných bodů na povrchu. Trigonometrická nivelace je široce používána v topografických měřeních k určení rozdílu ve výškách dvou objektů, které jsou ve značné vzdálenosti od sebe navzájem, ale v zóně optické viditelnosti zařízení.
Barometrické měření povrchu
Barometrická nivelace je metodaměření založená na závislosti atmosférického tlaku vzduchu na výšce bodu určeného povrchu. Proces čtení se provádí pomocí barometru. Tento vyrovnávací systém musí brát v úvahu řadu korekcí skutečné teploty vzduchu a jeho vlhkosti. Tato metoda našla uplatnění v těžko dostupných oblastech (například v horských podmínkách) během různých geografických a geologických expedic.
Mechanické (technické) měření povrchu
Technická nivelace znamenápoužití speciálního zařízení - automatického nivelačního zařízení. Pomocí něj se profil studované oblasti nakreslí v automatickém režimu pomocí třecího kotouče, který fixuje uraženou vzdálenost, a instalované olovnice, která nastavuje svislost. Takové zařízení je obvykle instalováno na vozidle a je poháněno z jednoho bodu, aby bylo určeno do druhého. Technické vyrovnání umožňuje určit výškový rozdíl mezi studovanými objekty, vzdálenost mezi nimi a terénním profilem, který je upevněn na speciální fotografické pásky.
Hydrostatické měření povrchu
Hydrostatická nivelace je metoda, kterána základě principu činnosti komunikujících plavidel. Střelba tímto způsobem se provádí pomocí hydrostatického zařízení, které pracuje s chybou až dvou milimetrů. Taková hladina je sestavena z dvojice skleněných trubic spojených hadicí; tento systém je naplněn vodou. Proces měření se provádí následovně - trubky jsou připevněny ke kolejnicím, na které je použita stupnice. Poté jsou tyče instalovány v blízkosti studovaných objektů, číselná hodnota rozdílu mezi dvěma úrovněmi je označena děleními. Tato konstrukce má významnou nevýhodu, konkrétně omezení meze měření, která je určena délkou hadice.
Popsané metody nivelace (kroměmechanické) jsou velmi jednoduché a nevyžadují od provozovatele konkrétní znalostní základnu, proto jsou široce používány ve stavebnictví a dalších oblastech národního hospodářství.
Třídy měření
Kromě postupu měřenínivelace se obvykle dělí třídami přesnosti. Každý z nich odpovídá určitému typu a metodě vyhledávání informací. Zvažme, jaké levelovací třídy existují.
- První třída je považována za vysoce přesnou. Odpovídá střední kvadratické náhodné chybě 0,8 milimetru na kilometr a systematické chybě 0,08 mm / km.
- Druhá třída je také považována za vysoce přesnou. Chyba je zde však o něco vyšší - chyba střední kvadratické hodnoty je 2,0 mm / km a systematická chyba je 0,2 mm / km.
- Třetí třída. Odpovídá střední hodnotě kvadratické odchylky 5,0 mm / km a systematická chyba není brána v úvahu.
- Čtvrtý ročník. Odpovídá střední hodnotě kvadratické odchylky rovné 10,0 mm / km, systémová chyba se také nebere v úvahu.
V závislosti na vlastnostech terénu apřiřazené úkoly průzkumu lze použít různými způsoby k provádění údajů průzkumu. Například podél mnohoúhelníků, podél rovnoběžných čar nebo vyrovnání povrchu ve čtvercích. Druhá technika je nejrozšířenější; je široce používána pro sběr dat z velkých otevřených ploch s relativně malými výškami průřezů. Zvažme to podrobněji.
Rozdělení podle čtverců
Vyrovnání povrchu touto metodouse provádí za účelem získání topografických rozsáhlých plánů prostých území. Hladká poloha kontrolních bodů je určena položením teodolitických tahů. A výšky - metodou geometrického měření s využitím technických úrovní. Proces sběru dat lze provést dvěma různými způsoby: pokládáním nivelačních vrstev s postupným členěním průřezů a čtverců.
Vyrovnávání pomocí čtverců provádírozbití o zem pomocí měřicí pásky a teodolitu (mřížka s celovou stranou dvaceti metrů) při měření v měřítku 1: 500 a 1: 1000, čtyřicet metrů - při střelbě v měřítku 1: 2000 a sto metrů v 1: 5000.
Současně se provádí fixacesituace zkoumaného území a je načrtnut obrys. Tento postup se provádí stejným způsobem jako u teodolitického průzkumu. Kromě vrcholů buněk jsou na terénu upevněny charakteristické reliéfní objekty - plus body: vrchol a základna kopce, dno a okraje jámy, body na liniích přepadu a povodí a další.
Ospravedlnění natáčení vytvářípoložení na vnějších hranicích mřížky čtverců nivelačních a teodolitických tahů, které jsou poté vázány na body jednotné státní sítě. Výšky plusových bodů a vrcholy buněk jsou určeny metodou geometrického vyrovnání. Pokud je délka strany čtverce čtyřicet metrů nebo méně, pak se pokusí změřit všechny body, které mají být určeny z jedné stanice. Vzdálenost od zařízení k liště by neměla přesáhnout 100-150 metrů. Pokud je strana čtverce sto metrů, pak je úroveň umístěna ve středu každé buňky. Podle terénního průzkumu terénu metodou čtverců je sestaven nivelační protokol a osnova měření.
Čtvercový nivelační protokol a obrys
Protokol zaznamenává velikost stranybuňky, odkazující na souřadnicovou mřížku na pohyby teodolitu (geodetické zdůvodnění). Kromě toho je indikována vazba na objekty terénu - jezera, kopce atd. Je také třeba poznamenat, z jaké polohy bylo provedeno vyrovnání terénu. Výsledky natáčení každého ze čtverců se zadají do obrysu. V horním a plusovém bodě každé buňky jsou zobrazeny hodnoty z černé strany prkna (v metrech) a také vypočítané výšky. Tento výpočet se provádí podél horizontu nástroje. Výšky vrcholů buněk se stanoví jako rozdíl mezi horizontem nástroje na stanici a odečtem podél osnovy.
Za účelem kontroly procesu měření povrchupro dva vrcholy buněk se nivelace provádí ze dvou různých stanic. Vypracování plánu založeného na získaných materiálech pro odebírání povrchových dat začíná fixací na tabletu na souřadnicích bodů jednotné geodetické sítě stavu, objektech odůvodnění průzkumu (nivelační a teodolitické pohyby), plus bodům, vrcholům čtverců a situace.
Metoda aplikace
Při vyrovnávání území pomocí aplikační metodyteodolit a nivelační průchody s rozpadem na průměry jsou průchody položeny podél přirozených charakteristických linií dané oblasti, například podél jezů nebo povodí. V takových pracích by měly být průřezy a hůlky rozděleny každých čtyřicet metrů při střelbě v měřítku 1: 2000 a každých dvacet metrů při střelbě v měřítku 1: 1000 a 1: 500. V inflexních bodech svahů jsou označeny plus objekty. V procesu dělení hlídek by měla být situace zaznamenána a měl by být vypracován obrys. Vyrovnávací záznamy se provádějí v deníku. Označuje pořadová čísla hlídek, hodnoty podél červené a černé strany kolejnic, vzdálenost plusových předmětů od nejbližších hlídek. Na základě výsledků nivelace je zpracován topografický plán území, příčné a podélné profily terénu.
Doporučuje se měřit povrchoblasti navrhovaného místa pro terénní úpravy a vertikální plánování území. Příkladem je krajinný design oblasti obklopující jakoukoli architektonickou památku nebo krajinářská zahradní zóna.
Co je to úroveň?
Provést geometrické měřeníterénu, který je široce používán ve stavebnictví, se používají úrovně různých provedení. Tato zařízení se podle principu činnosti obvykle dělí na: elektronická, laserová, hydrostatická a opticko-mechanická. Všechny úrovně jsou vybaveny dalekohledem rotujícím v horizontální rovině. Moderní konstrukce takového měřicího zařízení umožňuje automatickou kompenzaci pro nastavení vizuální osy v pracovní poloze.
Historie vyrovnávání
První informace, která se dostala k modernímuČlověk o provádění nivelace odkazuje na první století před naším letopočtem, konkrétně na stavbu zavlažovacích kanálů ve starověkém Řecku a Římě. Historické dokumenty zmiňují zařízení na měření vody. Jeho vynález a použití jsou spojena se jmény starořeckého vědce Herona z Alexandrie a římského architekta Marka Vitruvia. Podnětem pro vývoj těchto měřicích přístrojů a nivelačních metod bylo vytvoření dalekohledu, barometru, válcové vodováhy a gradovací mřížky v dalekohledech. Tyto vynálezy sahají do 16.-17. Století a umožnily vývoj systému pro přesné měření zemského povrchu.
V Rusku byl v době Petra Velikého založenoptická dílna, kde se mimo jiné vyráběly vodováhy, až potom se jim říkalo vodováhy s trubkou. IE Belyaev se zabýval vývojem úrovní v dílně. Ve stejném období se objevily první měřicí přístroje založené na barometrech. Na začátku devatenáctého století se objevily první trigonometrické hladiny, s jejichž pomocí byly provedeny velmi rozsáhlé práce ke stanovení rozdílu v hladinách Azovského a Černého moře, byla měřena výška hory Elbrus. Použití geometrických nástrojů bylo zaznamenáno v polovině devatenáctého století. V roce 1847 byly tedy použity při stavbě Suezského průplavu. U nás se při stavbě vodních a pozemních komunikací používalo geometrické vyrovnání povrchu. Rok 1871 je považován za začátek vytváření národní státní sítě. Poté začaly práce na opravě a instalaci bodů, které sloužily jako základ pro topografický průzkum.
Nivelační aplikace
Výsledkem nivelace je vytvořeníjednotná referenční geodetická síť, která slouží jako základ pro provádění topografických měření terénu nebo různých geodetických měření. Zeměměřičství je široce používáno pro výzkumné a vědecké účely: při studiu zeměkoule, pohybu zemské kůry, k nápravě kolísání hladiny moří a oceánů.
Při řešení se také používá nivelacerůzné aplikované úkoly, které jsou spojeny se stavbou různých objektů, pokládáním komunikačních linek, inženýrských komunikací atd. Například terénní měření je nutné k provedení převodu konstrukčních řešení do výšky, navíc během instalačních prací na instalaci stavebních konstrukcí. Při řešení těchto problémů se vždy používají data získaná geodetickou službou. Rovněž přímo k řešení různých vysoce specializovaných úkolů se používají systémy automatického vyhledávání informací. Mezi takové úkoly patří například oprava a výstavba silnic. Senzory obsažené v automatickém nivelačním zařízení jsou instalovány na železničních vozech, automobilech, v důsledku čehož je v co nejkratší době získán hotový profil studované oblasti.
Moderní technologie
Dnes se kvůli netypicky rychlému rozvoji vědy a techniky používá k vyrovnávání povrchů různé technické know-how.
- Laser. Jejich práce je založena na čtení parametrů terénu pomocí laserového skenovacího zařízení.
- Ultrazvukové. Hlavním prvkem takového zařízení je ultrazvukový měnič, který vydává vlny.
- Technologie GNSS, která je spojena se získáváním informací o aktuálních souřadnicích pomocí satelitní komunikace. Takové zařízení poskytuje velmi vysokou přesnost nivelace.
Zajistit efektivní zpracování velkýchpočet informačních toků získaných v procesu aplikace výše uvedeného know-how vyžaduje přítomnost příslušného speciálního softwaru, který bude provádět úkoly související s ukládáním, správou, vizualizací a zpracováním dat.
Moderní nivelační systémy při stavbě silnic
V moderní konstrukci silnicautomatizované systémy jsou široce používány. Umožňují vám ovládat silniční stavební stroje s ohledem na jejich aktuální polohu. Automatické vyrovnání koleje se zároveň vyznačuje vysokou přesností prováděných prací, což výrazně zvyšuje kvalitu vyráběné vozovky a zkracuje dobu výstavby. Taková zařízení instalovaná na asfaltových finišerech, silničních frézách, buldozerech vám umožní eliminovat poškození a vady starého povrchu při pokládání nové vrstvy. Tyto úrovně řídí boční sklon silnice, provádějí ji podle parametrů stanovených v projektu. Moderní systémy měření povrchu pro silniční stavební stroje jsou rozděleny do několika typů v závislosti na použité technologii.
- Ultrazvuková zařízení s různým počtem senzorů.
- Laserové doffingové systémy.
- Zařízení založené na satelitní technologii GPS.
- Trojrozměrný systém založený na principu totální stanice.
V případě potřeby lze v závislosti na složitosti a zvláštnosti prováděné práce použít jednu nebo druhou technologii automatického vyrovnávání.
