O nivelamento é um tipo de medição geodésica.Com a ajuda dele, são encontradas as alturas relativas de vários pontos da superfície da Terra. Objetos naturais como rios, mares, oceanos, campos ou outros pontos iniciais podem ser considerados como um nível condicional em tais medições. Na verdade, o nivelamento é a determinação do valor do excesso da superfície de cada objeto sobre um dado (referência). Essas medições são necessárias para compilar um relevo preciso da área de estudo. No futuro, esses dados serão utilizados na elaboração de planos de área, mapas ou na solução de problemas específicos aplicados.
Que tipos de nivelamento existem?
Essas medições podem ser realizadaspor uma variedade de métodos, diferindo no equipamento ou tecnologia usada. Vamos considerar quais são os principais tipos de nivelamento. Os mais comuns são cinco métodos: medição de superfície geométrica, trigonométrica, barométrica, mecânica e hidrostática. Vamos conhecer cada um deles com mais detalhes.
Nivelamento geométrico
Com este método de medição do terreno, usetrilho geométrico especial e dispositivo de nivelamento. O princípio do tiro é instalar um bastão com golpes e divisões no ponto necessário próximo à superfície estudada. Em seguida, usando o feixe de mira horizontal, a diferença de altura é medida. O nivelamento geométrico é executado de acordo com o princípio "do meio" ou "para a frente". Ao medir pelo primeiro método, as hastes são instaladas em dois pontos da superfície, o dispositivo está localizado entre eles a uma distância equidistante. O resultado da pesquisa são os dados sobre o excesso de uma das barras sobre a outra. O segundo método é clássico - um dispositivo e um trilho. Esses métodos de nivelamento são os mais comuns. Eles encontraram aplicação na construção de objetos pequenos (casas) e grandes (pontes).
Nivelamento trigonométrico
Com este tipo de trabalho de mediçãocostuma-se usar dispositivos goniométricos especiais, chamados teodolitos. Com a ajuda deles, são tiradas informações sobre os ângulos de inclinação do feixe da mira, que passa por um par de pontos dados na superfície. O nivelamento trigonométrico é amplamente utilizado em medições topográficas para determinar a diferença de alturas de dois objetos que estão a uma distância considerável um do outro, mas na zona de visibilidade óptica do dispositivo.
Medição de superfície barométrica
O nivelamento barométrico é um métodomedições baseadas na dependência da pressão atmosférica do ar na altura de um ponto da superfície determinada. O processo de leitura é realizado por meio de um barômetro. Este sistema de nivelamento deve levar em consideração uma série de correções para a temperatura real do ar, para sua umidade. Este método encontrou aplicação em áreas de difícil acesso (por exemplo, em condições montanhosas) durante várias expedições geográficas e geológicas.
Medição mecânica (técnica) de superfície
O nivelamento técnico implicauso de um dispositivo especial - dispositivo de nivelamento automático. Com a ajuda dele, o perfil da área estudada é traçado de forma automática por meio de um disco de fricção, que fixa a distância percorrida, e um prumo instalado, que define a vertical. Esse dispositivo é normalmente instalado em um veículo e conduzido de um ponto a ser determinado para outro. O nivelamento técnico permite determinar a diferença de altura entre os objetos em estudo, a distância entre eles e o perfil do terreno, que é fixado em uma fita fotográfica especial.
Medição de superfície hidrostática
O nivelamento hidrostático é um método quebaseado no princípio de ação dos vasos comunicantes. O tiro desta forma é realizado por meio de um dispositivo hidrostático, que opera com um erro de até dois milímetros. Esse nível é montado a partir de um par de tubos de vidro conectados por uma mangueira; este sistema é preenchido com água. O processo de medição é realizado da seguinte forma - os tubos são fixados aos trilhos nos quais a escala é aplicada. Em seguida, as barras são instaladas próximo aos objetos em estudo, o valor numérico da diferença entre os dois níveis é marcado por divisões. Este projeto tem uma desvantagem significativa, a saber, a limitação do limite de medição, que é determinado pelo comprimento da mangueira.
Os métodos descritos de nivelamento (excetomecânicos) são muito simples e não requerem uma base de conhecimento específica do operador, portanto são amplamente utilizados na construção civil e em outras esferas da economia nacional.
Classes de medição
Além do procedimento de medição,o nivelamento é geralmente dividido por classes de precisão. Cada um deles corresponde a um determinado tipo e método de recuperação de informações. Vamos considerar quais classes de nivelamento existem.
- A primeira classe é considerada altamente precisa. Corresponde a um erro quadrado médio aleatório de 0,8 milímetros por quilômetro e um erro sistemático de 0,08 mm / km.
- A segunda classe também é considerada altamente precisa. No entanto, o erro aqui é um pouco maior - a raiz do erro quadrático médio é 2,0 mm / km e o erro sistemático é 0,2 mm / km.
- Terceira classe. Corresponde ao erro quadrático médio de 5,0 mm / km, e o erro sistemático não é levado em consideração.
- Quarta série. Corresponde ao erro quadrático médio igual a 10,0 mm / km, o erro do sistema também não é levado em consideração.
Dependendo das características do terreno eas tarefas de pesquisa atribuídas podem ser usadas de diferentes maneiras de realizar os dados da pesquisa. Por exemplo, ao longo de polígonos, ao longo de linhas paralelas ou nivelamento de uma superfície em quadrados. A última técnica é a mais difundida; é amplamente utilizada para aquisição de dados de grandes áreas abertas com alturas de seção transversal relativamente baixas. Vamos considerá-lo com mais detalhes.
Discriminação por quadrados
Nivelando a superfície com este métodoé realizada a fim de obter planos topográficos em larga escala de territórios planos. A posição suave dos pontos de controle é determinada pela colocação de movimentos de teodolito. E alturas - pelo método de medição geométrica usando níveis técnicos. O processo de aquisição de dados pode ser realizado de duas maneiras diferentes: assentando passagens de nivelamento com uma repartição gradual das secções transversais e em quadrados.
O nivelamento por quadrados é realizado porquebrar no solo usando uma fita métrica e um teodolito (grade com um lado da célula de vinte metros) ao medir em escalas de 1: 500 e 1: 1000, quarenta metros - ao atirar em uma escala de 1: 2000 e cem metros em 1: 5000.
Ao mesmo tempo, a fixação é realizadaa situação do território estudado e um esboço é traçado. Este procedimento é realizado da mesma forma que para o levantamento de teodolito. Além dos topos das células, objetos de relevo característicos são fixados no terreno - pontos positivos: topo e base do morro, fundo e bordas da cava, pontos nas linhas do vertedouro e bacia hidrográfica, entre outros.
A justificativa de filmagem é criada porcolocando nas bordas externas da grade de quadrados de movimentos de nivelamento e teodolito, que são então amarrados aos pontos da rede estadual unificada. As alturas dos pontos positivos e dos vértices das células são determinadas pelo método de nivelamento geométrico. Se o comprimento do lado do quadrado for de quarenta metros ou menos, eles tentam medir todos os pontos a serem determinados de uma estação. A distância do dispositivo à barra não deve exceder 100-150 metros. Se o lado do quadrado tiver cem metros, o nível será colocado no centro de cada célula. De acordo com o levantamento de campo do terreno pelo método dos quadrados, são compilados um diário de nivelamento e um esquema de medidas.
Registro de nivelamento quadrado e contorno
O log registra o tamanho da lateralcélulas, referenciando a grade de coordenadas para movimentos de teodolito (justificação geodésica). Além disso, a ligação a objetos de terreno é indicada - lagos, colinas e assim por diante. Deve-se observar também em que posição foi realizado o nivelamento do terreno. Os resultados do tiro em cada um dos quadrados são inseridos no contorno. No topo e no ponto positivo de cada célula, as leituras do lado preto da prancha (em metros), bem como as alturas calculadas, são indicadas. Este cálculo é executado ao longo do horizonte da ferramenta. As alturas dos vértices das células são determinadas como a diferença entre o horizonte da ferramenta na estação e a leitura ao longo da mira.
A fim de controlar o processo de medição de superfíciepara dois vértices das células, o nivelamento é executado a partir de duas estações diferentes. A elaboração de um plano com base nos materiais obtidos para a obtenção de dados de superfície começa com a fixação em um tablet nas coordenadas dos pontos de uma rede geodésica unificada, objetos de justificativa de levantamento (nivelamento e movimentos de teodolito), pontos positivos, topos de quadrados e um situação.
Método de aplicação
Ao nivelar o território usando o método de aplicaçãoteodolito e passagens de nivelamento com divisão em diâmetros, as passagens são colocadas ao longo das linhas características naturais de uma determinada área, por exemplo, ao longo de açudes ou bacias hidrográficas. Nesses trabalhos, as seções transversais e piquetes devem ser divididos a cada quarenta metros ao atirar em uma escala de 1: 2000 e a cada vinte metros ao atirar em uma escala de 1: 1000 e 1: 500. Nos pontos de inflexão das encostas, mais os objetos são marcados. No processo de divisão de piquetes, a situação deve ser registrada e um esboço deve ser traçado. As entradas de nivelamento são feitas no diário. Ele marca os números ordinais dos piquetes, leituras ao longo dos lados vermelho e preto dos trilhos, a distância de mais objetos dos piquetes mais próximos. A partir dos resultados do nivelamento, traça-se um plano topográfico do território, perfis transversais e longitudinais do terreno.
É aconselhável medir a superfície emáreas do local proposto para paisagismo e planejamento vertical do território. Um exemplo é o projeto paisagístico da área ao redor de qualquer monumento arquitetônico ou uma zona de paisagismo.
O que é um nível?
Para fazer uma medição geométricaterreno, que é amplamente utilizado na construção, são usados níveis de vários projetos. Esses dispositivos, de acordo com seu princípio de funcionamento, costumam ser divididos em: eletrônico, laser, hidrostático e ótico-mecânico. Todos os níveis são equipados com um telescópio giratório no plano horizontal. O design moderno de tal dispositivo de medição fornece compensação automática para definir o eixo visual na posição de trabalho.
Histórico de nivelamento
As primeiras informações que chegaram ao modernohomem sobre a realização de nivelamentos, referem-se ao século I AC, nomeadamente, à construção de canais de irrigação na Grécia Antiga e Roma. Documentos históricos mencionam um dispositivo de medição de água. Sua invenção e uso estão associados aos nomes do antigo cientista grego Heron de Alexandria e do arquiteto romano Marcos Vitrúvio. O ímpeto para o desenvolvimento desses instrumentos de medição e métodos de nivelamento foi a criação de um telescópio, um barômetro, um nível cilíndrico e uma grade de graduação nos telescópios. Essas invenções datam dos séculos 16-17 e permitiram o desenvolvimento de um sistema de levantamento preciso da superfície da Terra.
Na Rússia, na época de Pedro, o Grande foi fundadooficina óptica, onde, entre outras coisas, eram produzidos níveis, só então eram chamados de níveis de bolha com um tubo. IE Belyaev estava envolvido no desenvolvimento de níveis no workshop. No mesmo período, surgiram os primeiros instrumentos de medição, baseados em barômetros. No início do século XIX, surgiram os primeiros níveis trigonométricos, com sua ajuda um trabalho em grande escala foi realizado para determinar a diferença entre os níveis dos mares Azov e Negro, a altura do Monte Elbrus foi medida. O uso de instrumentos geométricos foi registrado em meados do século XIX. Então, em 1847 eles foram usados na construção do Canal de Suez. Em nosso país, o nivelamento geométrico de superfície foi utilizado na construção de estradas aquáticas e terrestres. O ano de 1871 é considerado o início da criação da rede estadual nacional. Em seguida, iniciaram-se os trabalhos de fixação e instalação de pontos, que serviram de base ao levantamento topográfico.
Aplicação de nivelamento
O resultado do nivelamento é a criaçãouma rede geodésica única de referência, que serve de base para a realização de medições topográficas do terreno ou várias medições geodésicas. A topografia é amplamente utilizada para fins de pesquisa e científicos: ao estudar o globo, o movimento da crosta terrestre, para corrigir as flutuações no nível dos mares e oceanos.
O nivelamento também é usado ao resolvervárias tarefas aplicadas que estão associadas à construção de vários objetos, colocação de linhas de comunicação, comunicações de engenharia, etc. Por exemplo, a medição do terreno é necessária para realizar a transferência de soluções de design em altura, além disso, durante o trabalho de instalação na instalação de estruturas de construção. Na solução de tais problemas, são sempre utilizados os dados obtidos pelo serviço de geodésia. Além disso, diretamente para resolver várias tarefas altamente especializadas, são usados sistemas de recuperação automática de informações. Essas tarefas incluem, por exemplo, reparação e construção de estradas. Os sensores incluídos no dispositivo de nivelamento automático são instalados em vagões, vagões, de modo que um perfil acabado da área estudada é obtido no menor tempo possível.
Tecnologia moderna
Hoje, devido ao desenvolvimento extraordinariamente rápido da ciência e da tecnologia, vários conhecimentos técnicos são usados para o nivelamento de superfícies.
- Laser. Seu trabalho é baseado na leitura de parâmetros do terreno por meio de um dispositivo de varredura a laser.
- Ultra-sônico. O principal elemento de tal dispositivo é um transdutor ultrassônico que emite ondas.
- Tecnologia GNSS, que está associada à obtenção de informações sobre as coordenadas atuais por meio de comunicações via satélite. Esse equipamento fornece uma precisão de nivelamento muito alta.
Para garantir o processamento eficiente de grandeso número de fluxos de informação obtidos no processo de aplicação do know-how acima requer a presença de software especial apropriado que realizará tarefas relacionadas ao armazenamento, gerenciamento, visualização e processamento de dados.
Sistemas modernos de nivelamento na construção de estradas
Na construção de estradas modernassistemas automatizados são amplamente utilizados. Permitem controlar o equipamento de construção rodoviária, tendo em conta a sua posição atual. Ao mesmo tempo, o nivelamento automático da via distingue-se pela elevada precisão das obras realizadas, o que aumenta significativamente a qualidade da estrada produzida, bem como encurta o tempo de construção. Tais dispositivos, instalados em pavimentadoras de asfalto, fresadoras de estradas, escavadeiras, permitem eliminar danos e defeitos da superfície antiga ao colocar uma nova camada. Estes níveis controlam a inclinação lateral da estrada, realizam-na de acordo com os parâmetros especificados pelo projeto. Os modernos sistemas de medição de superfície para máquinas de construção de estradas são divididos em vários tipos, dependendo da tecnologia utilizada.
- Dispositivos ultrassônicos com diferentes números de sensores.
- Sistemas de troca a laser.
- Um dispositivo baseado na tecnologia GPS via satélite.
- Um sistema tridimensional baseado no princípio de uma estação total.
Se necessário, dependendo da complexidade e peculiaridade do trabalho executado, pode ser utilizada uma ou outra tecnologia de nivelamento automático.
