Nivelarea este un fel de măsurători geodezice. Este folosit pentru a găsi înălțimile relative ale diferitelor puncte de pe suprafața pământului. Obiectele naturale precum râurile, mările, oceanele, câmpurile sau alte puncte de plecare pot fi luate ca nivel condiționat în astfel de măsurători. De fapt, nivelarea este determinarea valorii excesului de suprafață a fiecărui obiect pe o anumită (referință). Astfel de măsurători sunt necesare pentru a compila un relief precis al zonei studiate. În viitor, aceste date vor fi folosite în pregătirea planurilor de teren, a hărților sau pentru a rezolva probleme specifice aplicate.
Ce tipuri de nivelare există?
Astfel de măsurători pot fi efectuate printr-o varietate de metode, care diferă în ceea ce privește echipamentul sau tehnologia utilizată. Luați în considerare care sunt principalele tipuri de nivelare. Cele mai comune sunt cinci metode: măsurarea geometrică, trigonometrică, barometrică, mecanică și hidrostatică a suprafețelor. Să le cunoaștem pe fiecare dintre ele mai detaliat.
Nivelizare geometrică
Cu această metodă de măsurare a terenului, o specialășină geometrică și nivelul dispozitivului. Principiul tragerii este de a instala o șină cu curse și diviziuni în punctul necesar lângă suprafața studiată. După aceea, folosind un fascicul de ochire orizontal, diferența de înălțime este numărată. Nivelarea geometrică se realizează după principiul „de la mijloc” sau „înainte”. La măsurarea prin prima metodă, șinele sunt instalate în două puncte de pe suprafață, dispozitivul este situat între ele la o distanță echidistantă. Rezultatul sondajului sunt date privind excesul uneia dintre bare față de ceal altă. A doua metodă este clasică - un dispozitiv și o șină. Aceste metode de nivelare sunt cele mai comune. Au găsit aplicație atât în construcția obiectelor mici (case), cât și a celor mari (poduri).
Nivelare trigonometrică
La acest tip de lucru de măsurare, se obișnuiește să se utilizeze dispozitive goniometrice speciale, care se numesc teodoliți. Cu ajutorul acestora, se iau informații despre unghiurile de înclinare ale fasciculului de vedere, care trece printr-o pereche de puncte date de pe suprafață. Nivelarea trigonometrică este utilizată pe scară largă în măsurătorile topografice pentru a determina diferența de înălțime dintre două obiecte care se află la o distanță considerabilă unul de celăl alt, dar în zona de vizibilitate optică a dispozitivului.
Măsurarea suprafeței barometrice
Nivelarea barometrică este o metodă de măsurare bazată pe dependența presiunii atmosferice a aerului de înălțimea unui punct de pe suprafața care se determină. Procesul de citire se realizează folosindbarometru. Acest sistem de nivelare trebuie să țină cont de o serie de corecții pentru temperatura reală a aerului și umiditatea acestuia. Această metodă și-a găsit aplicație în zone greu accesibile (de exemplu, în condiții muntoase) în timpul diferitelor expediții geografice și geologice.
Măsurare mecanică (tehnică) a suprafeței
Nivelizarea tehnică presupune utilizarea unui dispozitiv special - nivelarea automată. Cu acesta, profilul zonei studiate este trasat în mod automat folosind un disc de frecare care înregistrează distanța parcursă și un fir de plumb stabilit care stabilește verticala. Un astfel de dispozitiv este de obicei instalat pe un vehicul și condus dintr-un punct determinat în altul. Nivelarea tehnică vă permite să determinați diferența de înălțime dintre obiectele studiate, distanța dintre acestea și profilul terenului, care este înregistrat pe o bandă foto specială.
Măsurarea suprafeței hidrostatice
Nivelarea hidrostatică este o metodă bazată pe principiul vaselor comunicante. Filmarea în acest fel se efectuează folosind un dispozitiv hidrostatic, care funcționează cu o eroare de până la doi milimetri. Un astfel de nivel este asamblat dintr-o pereche de tuburi de sticlă conectate printr-un furtun, acest sistem este umplut cu apă. Procesul de măsurare se efectuează după cum urmează - tuburile sunt atașate de șinele pe care este aplicată scara. După aceea, barele sunt instalate lângă obiectele studiate, diviziunile marchează valoarea numericădiferența dintre două niveluri. Acest design are un dezavantaj semnificativ, și anume limita limitată de măsurare, care este determinată de lungimea furtunului.
Metodele de nivelare descrise (cu excepția celor mecanice) sunt foarte simple și nu necesită cunoștințe specifice din partea operatorului, prin urmare sunt utilizate pe scară largă în construcții și în alte domenii ale economiei naționale.
Clase de măsurare
Pe lângă tehnica de măsurare, nivelarea este de obicei împărțită în clase de precizie. Fiecare dintre ele corespunde unui anumit tip și metodei de regăsire a informațiilor. Să luăm în considerare ce clase de nivelare există.
- Clasa întâi este considerată extrem de precisă. Ea corespunde unei erori aleatorii rms de 0,8 milimetri pe kilometru și unei erori sistematice de 0,08 mm/km.
- A doua clasă este, de asemenea, considerată extrem de precisă. Totuși, eroarea aici este puțin mai mare - eroarea efectivă este de 2,0 mm/km, iar eroarea sistematică este de 0,2 mm/km.
- Clasa a treia. Corespunde unei erori standard de 5,0 mm/km, iar sistematica nu este luată în considerare.
- Clasa a patra. Ea corespunde unei erori pătratice medie egală cu 10,0 mm/km, eroarea de sistem nu este, de asemenea, luată în considerare.
În funcție de caracteristicile terenului și de obiectivele sondajului, pot fi utilizate diverse metode de topografie a datelor. De exemplu, prin poligoane, prin linii paralele sau prin nivelarea suprafeței prin pătrate. Ultima tehnică este cea mai utilizată, este utilizată pe scară largă pentru colectarea datelor dinzone mari deschise cu înălțimi relativ mici în secțiune transversală. Să o luăm în considerare mai detaliat.
Pătrat
Nivelizarea suprafețelor prin această metodă se realizează în vederea obținerii unor planuri topografice la scară largă ale suprafețelor plane. Poziția netedă a punctelor de control este determinată de traversele de așezare. Și înălțimi - prin metoda măsurării geometrice folosind niveluri tehnice. Procesul de achiziție a datelor poate fi realizat în două moduri diferite: prin așezarea mișcărilor de nivelare cu o defalcare treptată a diametrelor și prin pătrate.
Nivelarea prin pătrate se realizează prin spargerea pe pământ cu ajutorul unei bandă de măsurare și a unui teodolit (o grilă cu o latură a celulei de douăzeci de metri) atunci când se măsoară la scara 1:500 și 1:1000, patruzeci de metri - când fotografiați la scara 1:2000 și o sută de metri la 1:5000.
Totodată, se fixează situația teritoriului studiat și se întocmește un contur. Aceste proceduri sunt efectuate în același mod ca și în sondajul cu teodolit. Pe lângă vârfurile celulelor, obiectele de relief caracteristice sunt fixate pe sol - plus puncte: vârful și baza dealului, fundul și marginile gropii, punctele de pe liniile deversorului și al bazinului de apă și altele.
Justificarea topografiei este creată prin așezarea pasajelor de nivelare și teodolit de-a lungul limitelor exterioare ale rețelei de pătrate, care sunt apoi legate de punctele unei singure rețele de stat. Înălțimile punctelor plus și vârfurilor celulelor sunt determinate prin metoda nivelării geometrice. Dacă lungimea lateralăpatruzeci de metri pătrați sau mai puțin, apoi de la o stație încearcă să măsoare toate punctele determinate. Distanța de la dispozitiv la bară nu trebuie să depășească 100-150 de metri. Dacă lungimea laturii pătratului este de o sută de metri, atunci nivelul este plasat în centrul fiecărei celule. Conform studiului pe teren al zonei folosind metoda pătratelor, se întocmesc un jurnal de nivelare și o schiță de măsurători.
Contur de jurnal și nivelare după pătrate
Jurnalul conține date despre dimensiunea laturii celulei, legând grila de coordonate de traversările teodolitului (justificare geodezică). În plus, este indicată legarea de obiecte de teren - lacuri, dealuri și așa mai departe. De asemenea, trebuie menționat din ce poziții s-a efectuat nivelarea terenului. Conturul conține rezultatele împușcării fiecărui pătrat. În partea de sus și în plus ale fiecărei celule, sunt indicate citirile din partea neagră a barei (în metri), precum și înălțimile calculate. Acest calcul se efectuează pe orizontul instrumentului. Înălțimile vârfurilor celulei sunt determinate ca diferență dintre orizontul instrumentului de la stație și citirea pe șină.
Pentru a controla procesul de măsurare a suprafeței pentru două vârfuri de celule, nivelarea este efectuată din două stații diferite. Întocmirea unui plan pe baza materialelor obținute pentru preluarea datelor de suprafață începe cu fixarea pe tabletă în funcție de coordonatele punctelor rețelei geodezice de stat unificate, a obiectelor de justificare a studiului (nivelare și mișcări teodolit), plus puncte, vârfuri de pătrate. și situația.
Metoda de aplicare
Când nivelați teritoriul într-un felaplicații de teodolit și pasaje de nivelare, defalcate în diametre, pasajele sunt așezate de-a lungul liniilor caracteristice naturale ale unei anumite zone, de exemplu, de-a lungul barajelor sau bazinelor de apă. În astfel de lucrări, secțiunile transversale și pichetele ar trebui să fie stabilite la fiecare patruzeci de metri atunci când se efectuează un sondaj la o scară de 1:2000 și la fiecare douăzeci de metri când se efectuează topografii la scara de 1:1000 și 1:500. În punctele de inflexiune ale pantelor, plus sunt marcate obiectele. În procesul de înființare a pichetelor, situația ar trebui să fie fixată și să se întocmească o schiță. Înregistrările de nivelare se fac în jurnal. Se marchează numerele de serie ale picheților, citirile pe părțile roșii și negre ale șinelor, distanțele obiectelor pozitive față de cele mai apropiate pichete. Pe baza rezultatelor nivelării, se întocmește un plan topografic al teritoriului, profile transversale și longitudinale ale terenului.
Este oportună măsurarea suprafeței în zonele amplasamentului propus pentru amenajarea peisagistică și amenajarea verticală a teritoriului. Un exemplu este designul peisagistic al zonei din jurul oricărui monument de arhitectură sau o zonă de grădinărit peisagistic.
Ce este un nivel?
Pentru a efectua o măsurare geometrică a terenului, care este utilizat pe scară largă în construcții, sunt utilizate niveluri de diferite modele. Aceste dispozitive, după principiul lor de funcționare, sunt de obicei împărțite în: electronice, laser, hidrostatice și optic-mecanice. Toate nivelurile sunt echipate cu un telescop care se rotește într-un plan orizontal. Designul modern al unui astfel de dispozitiv de măsurare asigură compensarea automatăpentru setarea axei vizuale în poziția de lucru.
Istoria nivelării
Primele informații care au ajuns la omul modern despre nivelare se referă la secolul I î. Hr. și anume construcția canalelor de irigații în Grecia antică și Roma. Documentele istorice menționează un dispozitiv de măsurare a apei. Invenția și utilizarea sa este asociată cu numele savantului grec antic Heron din Alexandria și ale arhitectului roman Mark Vitruvius. Impulsul dezvoltării acestor instrumente de măsurare și metode de nivelare a fost crearea unei lunete, a unui barometru, a unei nivele cilindrice și a unei grile de gradare în lunete. Aceste invenții datează din secolele al XVI-lea și al XVII-lea și au făcut posibilă dezvoltarea unui sistem pentru supravegherea cu precizie a suprafeței pământului.
În Rusia, pe vremea lui Petru cel Mare, s-a înființat un atelier de optică, unde, printre altele, se produceau și nivele, abia atunci se numeau nivele cu spirt cu țeavă. I. E. Belyaev a fost implicat în dezvoltarea nivelurilor în atelier. În aceeași perioadă au apărut primele instrumente de măsură, bazate pe barometre. La începutul secolului al XIX-lea au apărut primele niveluri trigonometrice, cu ajutorul lor s-au efectuat lucrări de mare amploare pentru a determina diferența dintre nivelurile Mării Azov și Mării Negre, s-a măsurat înălțimea Muntelui Elbrus. Utilizarea instrumentelor geometrice este consemnată la mijlocul secolului al XIX-lea. Deci, în 1847 au fost folosite la construcția Canalului Suez. La noi, nivelare geometricăsuprafata a fost folosita la constructia drumurilor de apa si uscat. Începutul creării rețelei naționale de stat este considerat a fi 1871. Apoi au început lucrările de fixare și instalare a punctelor care au servit drept bază pentru ridicări topografice.
Aplicarea nivelării
Rezultatul nivelării este crearea unei singure rețele geodezice de referință, care servește drept bază pentru măsurători topografice ale zonei sau diferite măsurători geodezice. Tragerea este utilizată pe scară largă în scopuri de cercetare și științifice: atunci când studiem globul, mișcarea scoarței terestre, pentru a fixa fluctuațiile nivelului mărilor și oceanelor.
Nivelarea este folosită și în rezolvarea diverselor probleme aplicate care sunt asociate cu construcția diferitelor obiecte, așezarea liniilor de comunicație, utilități etc. De exemplu, măsurarea terenului este necesară pentru a transfera deciziile de proiectare în înălțime, în plus, în timpul lucrari de montaj la montarea structurilor de constructii. La rezolvarea unor astfel de probleme se folosesc întotdeauna datele obținute de serviciul de geodezie. De asemenea, direct pentru rezolvarea diverselor sarcini de în altă specializare se folosesc sisteme automate de regăsire a informațiilor. Astfel de sarcini includ, de exemplu, repararea și construcția drumului. Senzorii incluși în dispozitivul automat de nivelare sunt instalați pe vagoane de cale ferată, vagoane, rezultând un profil gata făcut al zonei studiate în cel mai scurt timp posibil.
Tehnologii moderne
Până în prezent,Datorită dezvoltării extraordinare rapide a științei și tehnologiei, diferite cunoștințe tehnice sunt folosite pentru a nivela suprafața.
- Laser. Munca lor se bazează pe citirea parametrilor terenului folosind un dispozitiv de scanare laser.
- Ultrasunete. Elementul principal al unui astfel de dispozitiv este un senzor ultrasonic care emite unde.
- GNSS, care este asociată cu obținerea de informații despre coordonatele curente folosind comunicațiile prin satelit. Un astfel de echipament oferă o precizie foarte mare de nivelare.
Tehnologia
Pentru a asigura prelucrarea eficientă a unui număr mare de fluxuri de informații obținute în procesul de aplicare a know-how-ului de mai sus, este necesar să existe un software special adecvat care să îndeplinească sarcini legate de stocarea, gestionarea, vizualizarea și prelucrarea date.
Sisteme moderne de nivelare în construcția drumurilor
Sistemele automate sunt utilizate pe scară largă în construcția de drumuri moderne. Acestea vă permit să gestionați echipamentele de construcție a drumurilor, având în vedere poziția actuală. Totodată, nivelarea automată a traseului se remarcă prin precizia ridicată a lucrărilor efectuate, ceea ce îmbunătățește semnificativ calitatea carosabilului care se produce, precum și reduce timpul de construcție. Astfel de dispozitive, instalate pe pavaje de asf alt, mașini de frezat drumuri, buldozere, vă permit să eliminați daunele și defectele vechiului pavaj la așezarea unui nou strat. Aceste niveluri controlează panta transversală a drumului, o execută în conformitate cu proiectul specificat cu precizieparametrii. Sistemele moderne de măsurare a suprafețelor pentru echipamentele de construcție a drumurilor sunt împărțite în mai multe tipuri, în funcție de tehnologia utilizată.
- Dispozitive cu ultrasunete cu un număr diferit de senzori.
- Sisteme de preluare cu laser.
- Dispozitiv bazat pe tehnologia GPS prin satelit.
- Sistem 3D bazat pe principiul stației totale.
Dacă este necesar, în funcție de complexitatea și particularitatea lucrărilor efectuate, se poate folosi una sau alta tehnologie de nivelare automată.
