Niveliranje je neke vrste geodetske meritve. Uporablja se za iskanje relativnih višin različnih točk na zemeljski površini. Takšne naravne objekte, kot so reke, morja, oceani, polja ali druga izhodišča, lahko vzamemo kot pogojno raven pri takšnih meritvah. Pravzaprav je izravnava določitev vrednosti presežka površine vsakega predmeta nad danim (referenco). Takšne meritve so potrebne za sestavo natančnega reliefa preučevanega območja. V prihodnosti se ti podatki uporabljajo pri pripravi terenskih načrtov, zemljevidov ali za reševanje specifičnih aplikativnih problemov.
Katere vrste niveliranja obstajajo?
Takšne meritve je mogoče izvesti z različnimi metodami, ki se razlikujejo po uporabljeni opremi ali tehnologiji. Razmislite, katere so glavne vrste izravnave. Najpogostejših je pet metod: geometrijsko, trigonometrično, barometrično, mehansko in hidrostatično merjenje površin. Spoznajmo vsakega od njih podrobneje.
geometrijsko izravnavanje
S to metodo merjenja terena je posebnageometrijska tirnica in nivo naprave. Načelo streljanja je namestitev tirnice s potezami in delitvami na zahtevani točki blizu preučevane površine. Po tem se z uporabo vodoravnega opazovalnega žarka šteje višinska razlika. Geometrijsko izravnavanje se izvaja po principu "od sredine" ali "naprej". Pri merjenju po prvi metodi so tirnice nameščene na dveh točkah na površini, naprava je nameščena med njima na enaki razdalji. Rezultat ankete je podatek o preseganju ene od palic nad drugo. Druga metoda je klasična - ena naprava in ena tirnica. Te metode izravnave so najpogostejše. Našli so uporabo pri gradnji tako majhnih objektov (hiše) kot velikih (mostov).
Trigonometrična izravnava
Pri tovrstnih merilnih delih se običajno uporabljajo posebne goniometrične naprave, ki jih imenujemo teodoliti. Z njihovo pomočjo se vzamejo informacije o kotih naklona vidnega žarka, ki poteka skozi par danih točk na površini. Trigonometrična nivelacija se pogosto uporablja pri topografskih meritvah za določanje višinske razlike med dvema objektoma, ki sta med seboj na precejšnji razdalji, vendar v območju optične vidljivosti naprave.
barometrična površinska meritev
Barometrična nivelacija je merilna metoda, ki temelji na odvisnosti atmosferskega zračnega tlaka od višine točke na površini, ki se določa. Postopek branja se izvaja z uporabobarometer. Ta izravnalni sistem mora upoštevati številne popravke za dejansko temperaturo zraka in njegovo vlažnost. Ta metoda je našla uporabo na težko dostopnih območjih (na primer v gorskih razmerah) med različnimi geografskimi in geološkimi odpravami.
Mehanska (tehnična) meritev površine
Tehnično niveliranje vključuje uporabo posebne naprave - avtomatsko niveliranje. Z njim se profil preučevanega območja nariše v avtomatskem načinu s pomočjo tornega diska, ki beleži prevoženo razdaljo, in nastavljene navpične črte, ki nastavi navpičnico. Takšna naprava je običajno nameščena na vozilu in se pelje od ene določene točke do druge. Tehnična nivelacija vam omogoča, da določite višinsko razliko med preučevanimi objekti, razdaljo med njimi in profilom terena, ki je posnet na posebnem foto traku.
Hidrostatična površinska meritev
Hidrostatična izravnava je metoda, ki temelji na principu komunikacijskih posod. Streljanje na ta način se izvaja s hidrostatično napravo, ki deluje z napako do dveh milimetrov. Tak nivo je sestavljen iz para steklenih cevi, povezanih s cevjo, ta sistem je napolnjen z vodo. Postopek merjenja se izvede na naslednji način - cevi so pritrjene na tirnice, na katere je nanesena lestvica. Po tem so palice nameščene v bližini preučenih predmetov, delitve označujejo številčno vrednostrazlika med dvema nivojema. Ta zasnova ima pomembno pomanjkljivost, in sicer omejeno mejo meritve, ki jo določa dolžina cevi.
Opisani načini niveliranja (razen mehanskih) so zelo preprosti in ne zahtevajo posebnega znanja od upravljavca, zato se široko uporabljajo v gradbeništvu in drugih področjih nacionalnega gospodarstva.
Merilni razredi
Poleg merilne tehnike je niveliranje običajno razdeljeno na razrede točnosti. Vsak od njih ustreza določeni vrsti in načinu pridobivanja informacij. Poglejmo, kateri nivojski razredi obstajajo.
- Prvi razred velja za zelo natančno. Ustreza efektivni naključni napaki 0,8 milimetra na kilometer in sistematični napaki 0,08 mm/km.
- Drugi razred velja tudi za zelo natančen. Vendar je napaka tukaj nekoliko večja - efektivna napaka je 2,0 mm/km, sistematična napaka pa 0,2 mm/km.
- Tretji razred. Ustreza standardni napaki 5,0 mm/km, sistematično pa se ne upošteva.
- Četrti razred. Ustreza povprečni kvadratni napaki, ki je enaka 10,0 mm/km, sistemska napaka se prav tako ne upošteva.
Odvisno od značilnosti terena in ciljev ankete se lahko uporabljajo različne metode geodetskih podatkov. Na primer s poligoni, z vzporednimi črtami ali z izravnavo površine s kvadrati. Slednja tehnika je najbolj razširjena, pogosto se uporablja za zbiranje podatkov izvelike odprte površine z relativno nizkimi višinami preseka. Razmislimo o tem podrobneje.
kvadrat
Niveliranje površine po tej metodi se izvaja z namenom pridobivanja obsežnih topografskih načrtov ravninskih površin. Gladko lego kontrolnih točk določimo s polaganjem traverzov. In višine - po metodi geometrijskega merjenja s tehničnimi nivoji. Postopek pridobivanja podatkov se lahko izvede na dva različna načina: s polaganjem nivelacijskih potez s postopnim razčlenitvijo premerov in s kvadrati.
Niveliranje po kvadratih se izvede z lomljenjem na tleh z uporabo merilnega traku in teodolita (mreža s stranico celice dvajset metrov) v merilu 1:500 in 1:1000, štirideset metrov - pri streljanju v merilu 1:2000 in sto metrov pri 1:5000.
Hkrati se določi stanje na preučevanem ozemlju in sestavi obris. Ti postopki se izvajajo na enak način kot pri teodolitskem pregledu. Poleg vrhov celic so na tleh pritrjeni značilni reliefni predmeti - plus točke: vrh in podnožje hriba, dno in robovi jame, točke na prelivnih in razvodnih linijah in drugo.
Geodetska utemeljitev se ustvari s polaganjem nivelmanov in teodolitnih prehodov vzdolž zunanjih meja mreže kvadratov, ki so nato vezani na točke enotnega državnega omrežja. Višine plus točk in oglišč celic se določijo z metodo geometrijske izravnave. Če stranska dolžinakvadratnih štirideset metrov ali manj, potem z ene postaje poskušajo izmeriti vse določene točke. Razdalja od naprave do palice ne sme presegati 100-150 metrov. Če je dolžina stranice kvadrata sto metrov, je raven postavljena v središče vsake celice. Glede na terensko raziskavo površine po metodi kvadratov se sestavi nivelmanski dnevnik in oris meritev.
Oris dnevnika in izravnave po kvadratih
Dnevnik vsebuje podatke o velikosti stranic celice, ki povezujejo koordinatno mrežo s teodolitnimi prečkami (geodetska utemeljitev). Poleg tega je navedena vezava na terenske objekte - jezera, hribe itd. Opozoriti je treba tudi, s katerih položajev je bila izvedena izravnava terena. Oris vsebuje rezultate streljanja vsakega od kvadratov. Na vrhu in plus točki vsake celice so prikazani odčitki s črne strani črte (v metrih) ter izračunane višine. Ta izračun se izvede na horizontu instrumenta. Višine oglišč celic so določene kot razlika med obzorjem instrumenta na postaji in odčitkom na tirnici.
Za nadzor postopka merjenja površine za dve oglišči celice se izravnava izvede z dveh različnih postaj. Izdelava načrta na podlagi pridobljenih materialov za odvzem površinskih podatkov se začne s pritrjevanjem na tablico glede na koordinate točk enotne državne geodetske mreže, objekte geodetske utemeljitve (nivelirne in teodolitne premike), plus točke, oglišča kvadratov in situacija.
Način prijave
Ko na določen način izravnate ozemljePri uporabi teodolitnih in izravnalnih prehodov, razčlenjenih na premere, so prehodi položeni vzdolž naravnih značilnih linij določenega območja, na primer vzdolž jezov ali razvodov. Pri takem delu je treba prereze in pike postaviti na vsakih štirideset metrov pri meritvi v merilu 1:2000 in na vsakih dvajset metrov pri meritvi v merilu 1:1000 in 1:500. Na točkah pregibov pobočij so označeni plus predmeti. V procesu postavljanja piketov je treba urediti situacijo in pripraviti načrt. Izravnalni zapisi se vodijo v dnevniku. Označuje serijske številke nabojev, odčitke na rdeči in črni strani tirnic, oddaljenosti pozitivnih predmetov od najbližjih nabojev. Na podlagi rezultatov nivelacije se izdela topografski načrt ozemlja, prečni in vzdolžni profili terena.
Primerno je izmeriti površino na območjih predlagane lokacije za krajinsko in vertikalno načrtovanje ozemlja. Primer je krajinska zasnova območja, ki obdaja kateri koli arhitekturni spomenik, ali krajinsko vrtnarsko cono.
Kaj je raven?
Za izvedbo geometrijske meritve terena, ki se pogosto uporablja v gradbeništvu, se uporabljajo nivoji različnih izvedb. Te naprave po principu delovanja običajno delimo na: elektronske, laserske, hidrostatične in optično-mehanske. Vsi nivoji so opremljeni s teleskopom, ki se vrti v vodoravni ravnini. Sodobna zasnova takšne merilne naprave omogoča samodejno kompenzacijoza nastavitev vidne osi v delovni položaj.
Zgodovina izenačevanja
Prve informacije, ki so prišle do sodobnega človeka o izravnavi, se nanašajo na prvo stoletje pred našim štetjem, in sicer na gradnjo namakalnih kanalov v stari Grčiji in Rimu. Zgodovinski dokumenti omenjajo napravo za merjenje vode. Njegov izum in uporaba sta povezana z imeni starogrškega znanstvenika Herona iz Aleksandrije in rimskega arhitekta Marka Vitruvija. Spodbuda za razvoj teh merilnih instrumentov in nivelmanskih metod je bila izdelava merilnega daljnogleda, barometra, cilindričnega nivoja in graduacijske mreže v daljnogledih. Ti izumi segajo v 16. in 17. stoletje in so omogočili razvoj sistema za natančno raziskovanje zemeljskega površja.
V Rusiji je bila v času Petra Velikega ustanovljena optična delavnica, kjer so med drugim izdelovali tudi nivoje, le da so jih takrat imenovali libele s cevjo. I. E. Belyaev se je ukvarjal z razvojem ravni v delavnici. V istem obdobju so se pojavili prvi merilni instrumenti, ki so temeljili na barometrih. V začetku devetnajstega stoletja so se pojavile prve trigonometrične ravni, z njihovo pomočjo je bilo opravljeno zelo obsežno delo za določitev razlike v nivojih Azovskega in Črnega morja, izmerjena je bila višina gore Elbrus. Uporaba geometrijskih instrumentov je zabeležena v sredini devetnajstega stoletja. Tako so jih leta 1847 uporabili pri gradnji Sueškega prekopa. Pri nas geometrijsko izravnavanjepovršina je bila uporabljena pri gradnji vodnih in kopenskih cest. Začetek ustvarjanja domačega državnega omrežja se šteje za leto 1871. Nato so se začela dela na pritrditvi in namestitvi točk, ki so služile kot osnova za topografske raziskave.
Uporaba izravnave
Rezultat niveliranja je oblikovanje enotne referenčne geodetske mreže, ki služi kot osnova za topografske meritve območja ali različne geodetske meritve. Streljanje se pogosto uporablja v raziskovalne in znanstvene namene: pri preučevanju globusa, gibanja zemeljske skorje, za popravljanje nihanj v gladini morij in oceanov.
Niveliranje se uporablja tudi pri reševanju različnih aplikativnih problemov, ki so povezani z gradnjo različnih objektov, polaganjem komunikacijskih vodov, komunalnih sistemov itd. Merjenje terena je na primer potrebno za prenos projektnih odločitev v višino, poleg tega pa med inštalacijska dela na montaži gradbenih konstrukcij. Pri reševanju tovrstnih problemov se vedno uporabljajo podatki, ki jih pridobi geodetska služba. Prav tako se neposredno za reševanje različnih visoko specializiranih nalog uporabljajo sistemi za samodejno iskanje informacij. Takšne naloge vključujejo na primer popravilo in gradnjo cestišča. Senzorji, vključeni v avtomatsko izravnalno napravo, so nameščeni na železniške vagone, avtomobile, kar ima za posledico pripravljen profil preučevanega območja v najkrajšem možnem času.
Sodobne tehnologije
Do danes,zaradi izredno hitrega razvoja znanosti in tehnologije se za izravnavo površine uporablja različna tehnična znanja.
- Laser. Njihovo delo temelji na branju parametrov terena s pomočjo laserske naprave za skeniranje.
- Ultrazvočno. Glavni element takšne naprave je ultrazvočni senzor, ki oddaja valove.
- GNSS-tehnologija, ki je povezana s pridobivanjem informacij o trenutnih koordinatah s pomočjo satelitskih komunikacij. Takšna oprema zagotavlja zelo visoko natančnost niveliranja.
Za zagotovitev učinkovite obdelave velikega števila informacijskih tokov, pridobljenih v procesu uporabe zgoraj navedenega znanja, je potrebna ustrezna posebna programska oprema, ki bo izvajala naloge v zvezi s shranjevanjem, upravljanjem, vizualizacijo in obdelavo podatki.
Sodobni izravnalni sistemi pri gradnji cest
Automatizirani sistemi se pogosto uporabljajo v sodobni gradnji cest. Omogočajo vam upravljanje opreme za gradnjo cest glede na njen trenutni položaj. Hkrati samodejno izravnavo trase odlikuje visoka natančnost opravljenega dela, kar bistveno izboljša kakovost izdelanega vozišča in skrajša čas gradnje. Takšne naprave, nameščene na asf altnih tlakovce, cestne rezkalne stroje, buldožerje, vam omogočajo, da pri polaganju nove plasti odpravite poškodbe in napake na starem pločniku. Ti nivoji nadzorujejo prečni naklon ceste, ga izvajajo po natančno določenem projektuparametrov. Sodobni sistemi za merjenje površin za opremo za gradnjo cest so glede na uporabljeno tehnologijo razdeljeni na več vrst.
- Ultrazvočne naprave z različnim številom senzorjev.
- Laserski prevzemni sistemi.
- Naprava, ki temelji na satelitski GPS tehnologiji.
- 3D sistem, ki temelji na principu totalne postaje.
Po potrebi, odvisno od zahtevnosti in posebnosti opravljenega dela, se lahko uporabi ena ali druga tehnologija samodejnega izravnavanja.
