Что такое нивелирование поверхности

Нивелирование поверхности

Вы будете перенаправлены на Автор24

Нивелированием поверхности считается топографическая съемка с задействованием метода геометрического нивелирования с целью съемки рельефа. Результатом становится получение топографического плана-с включением изображений рельефа и контуров ситуации.

С целью проведения на землях сельскохозяйственного формата технических работ (планировка орошаемых лугов, пастбищ, ликвидация замкнутых микропонижений, переувлажненных на них) для проектировки и строительства орошаемых гидромелиоративных систем, аэродромов, населенных пунктов, центров культурного и спортивного развития и иных инженерных сооружений, требуется предварительное детальное исследование рельефа территории.

Нивелирование поверхности в геодезии

Нивелирование поверхности представляет одну из разновидностей топографической съемки, при которой на местности, согласно определенному принципу, располагаются точки, чьи высоты определяются геометрическим нивелированием.

Все зависит от характера рельефа и ситуации на местности; также большую роль играет площадь нивелирующей поверхности. В зависимости от вышеперечисленного, будут задействованы такие методы нивелирования: по квадратам, с параллельными линиями, метод магистралей (полигонов). Наибольшее распространение среди них получил первый из вышеуказанных методов.

Способы нивелирования поверхности

Рисунок 1. Схемы нивелирования поверхности. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Готовые работы на аналогичную тему

Нивелирование поверхности осуществляется специалистами в области геодезии с целью детального изучения рельефа, производимого на небольшом участке местности. Способы нивелирования поверхности различаются, в зависимости от рельефа местности, и делятся на следующие:

Нивелирование поверхности по квадратам

Способ, который заключается в нивелировании поверхности по квадратам, считается в геодезии наиболее простым и активно применяемым. Нивелирование участков равнинной местности небольших размеров производится, чтобы получить топографические планы крупных масштабов. Для этой цели потребуется выполнение следующего комплекса полевых работ:

Рисунок 2. Схема нивелирования поверхности по квадратам. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Станции выбираются таким образом, чтобы из связующих точек формировался замкнутый полигон. С каждой станции, исходя из характера рельефа, определяются отметки вершин квадратов (в максимальном радиусе в 150 м). Контроль нивелирования на станции включает подсчет взглядов на связующие точки. Таким образом, его смысл заключается в равности суммы накрест лежащих взглядов (отсчетов) на связующие точки, а расхождения сумм не должны оказаться более 3 мм.

Полученные посредством вычислений, превышения по опорному полигону выписываются в ведомость, в которой они уравниваются, и далее вычисляются высоты вершин опорного полигона, одна из которых будет принята за исходную. Далее определенные вычислительным способом высоты связующих точек выписываются на полевую схему. Дальше на каждой станции по высотам двух точек вычисляются два значения горизонта прибора, а среднее из них будет выписано над номером станции.

После вычисленной обработки результатов нивелирования составляют топографический план, на который наносятся: граница участка, вершины квадратов, а также дополнительные точки, полученные в характерных зонах рельефа, контуры ситуации. Высоты точек подписываются и проводятся горизонтали с заданной изначально высотой сечения рельефа. План вычерчивается, соответственно условным знакам.

Далее осуществляется проведение съемки ситуации посредством промеров от вершин квадратов. Необходима передача высоты на одну из вершин квадратов для получения в дальнейшем высот точек. Проведение горизонталей предполагает интерполирование (определение на плане точек, чьи высоты кратны принятой высоте рельефного сечения).

Горизонтали интерполируют только между точками, находящимися на одном скате. Речь идет о трех способах интерполирования горизонталей:

Рельеф местности играет большую роль. Так, он учитывается в землеустройстве, при мелиорации, в рамках сельского строительства и пр. С целью отображения рельефа на топографических картах, а также планах и профилях, требуется знание высот точек местности (это требует проведения работ по нивелированию (вертикальной съемке). Высоты остальных точек относительно принятой уровенной поверхности определяются по известным высотам исходных точек.

Перед началом нивелирования поверхности составляется схематическое изображение квадратов, которое параллельно выступает и в качестве полевого журнала нивелирования, на который переписываются все отсчеты и высота репера.

Источник

В данной статье рассмотрим понятие, виды нивелирования, где и как они применяются. Слово заимствованно из немецкого (nivelieren) и французского (niveleur) языков.

Значение слова – определять разность высот, к нему подходят синонимы – «сглаживать», «уравнивать».

Что такое нивелирование

Нивелирование – комплекс замеров, применяемых в геодезии. Оно используется, чтобы определить перепад высот между двумя или более точками. Таким образом выявляется превышение.

Применяя нивелирование и сопоставляя результаты измерений, можно в точности отобразить рельеф на топографических картах, разработать проекты организационно-хозяйственной деятельности.

Прибор, применяемый для измерения разности высот, называется нивелиром. Его устанавливают на подставку и винтами регулируется уровень.

Подразделяются на высокоточные (для работ I и II классов), точные (III и IV), технические (инженерно-технические исследования).

Виды нивелирования

В настоящий момент применяют семь разновидностей выполнения измерений. Каждый вид зависит от конкретного случая.

Геометрическое нивелирование

Чтобы выполнить такое измерение, нужен горизонтальный луч визирования и отсчетная шкала. Такой луч генерируется при помощи нивелира, а отсчетной шкалой является рейка со шкалой.

Такой вид самый распространенный и не сложный. Точность данного вида велика и риск в просчетах достигает максимум 1 мм на 1 км расстояния. Такой вид используется при геодезических работах для нивелирования поверхности.

По способу определения планового положения снимаемых очертаний и нивелируемых точек выделяют следующие методики нивелирования поверхности:

по квадратам (при условии гладкой местности);

по параллельным линиям (в лесистой местности);

по магистралям (при выраженном рельефе).

Барометрическое нивелирование

Метод необходим, чтобы измерить превышение перепада атмосферного давления. Измерения проводятся в разных отметках необходимой территории.

В данном методе пользуются барометр. Им измеряют давление и, сопоставляя показатели, определяется превышение.

В барометрическом методе нивелирования точность исследований невысокая, так как вид исследований зависит от погодообразования, и погрешность может варьироваться от полуметра до двух.

Данный метод применяется на начальном этапе работ.

Тригонометрическое нивелирование

Используя такой вид, вычисление превышения измеряют путем наклонного угла визирования к горизонту.

Чтобы измерить вертикальные углы, применяют геодезическое оборудование: теодолит – чтобы определить угол наклона, дальномер – измерить расстояние.

Погрешность – максимум 40 мм на 100 м. Ограниченно применение в горной и холмистой местности.

Гидростатическое нивелирование

Вид измерения, который основывается на методе свойства сообщающихся сосудов.

Жидкость в емкости устанавливается по одному уровню, а поверхность расположена под прямым углом по направлению к силе тяжести, что дает возможность определить превышение.

Применяется, чтобы получить небольшие измерения. Погрешность сопоставима с геометрическим нивелированием.

Стереофотограмметрическое нивелирование

Это основной метод, применяемый для топографии и картографии местности.

Механическое нивелирование

Применяется в качестве контроля расположения железнодорожных дорог и прочих линейных конструкций.

При помощи особых датчиков, зафиксированных на транспорте, на листе вырисовывается профиль местности.

Радиолокационное нивелирование

Основа метода заключается в получении абсолютных высот с летательных аппаратов, используя специальные высотометры.

Основные способы нивелирования

Выделяют пару способов, они отличаются от положения нивелира в нивелируемых точках:

Нивелирование из середины. Нивелир ставится посередине между заданными точками, в самих точках рейки. Точка А – задняя, В – передняя.

Визирная ось нивелира приводится в горизонтальное положение и поочередно наводится на А, а потом на В, получаются расчеты а и b. Формула превышения между точками: h = a — b;

Нивелирование вперед. Над т. А устанавливается нивелир таким образом, чтобы визир находился на одной отвесной линии с точкой. Рейка устанавливается на т. В.

Измеряется высота i над точкой А и берется отсчет b по рейке. Формула превышения между точками: h = i — b.

Выполняя последовательное нивелирование – получается нивелирный ход.

Нивелирование проводится, чтобы изучить рельеф, определить высоту точек в стадии проектировании, применяется при сооружении и эксплуатации инженерных конструкций.

Показатели нивелирования вносят огромный вклад в решении главных научных целей не только в геодезии, но и в других науках о Земле.

Источник

Нивелирование в геодезии

Современное строительство похоже на масштабное производство какого – ни будь завода автогиганта, где существует масса отдельных производственных конвейеров, готовящих узлы будущего автомобиля. Кто-то собирает двигатель, а другие специалисты, к примеру, управляют процессом автоматической сварки кузова. Но и там и здесь четкое взаимодействие групп специалистов направлено на достижение конечного результата – производство технически сложного изделия, к примеру, машины, здания или сооружения.

От их слаженной подконтрольной работы зависит не только качественный результат, но и в первую очередь безопасность людей, которым впоследствии предстоит эксплуатация объекта. Применительно конкретно к строительству это означает точность заранее выверенных точек, горизонтали и вертикальных плоскостей. Да, профессия геодезиста высококвалифицированный труд, поскольку подразумевает владение точными, дорогими и технически сложными приборами, такими как электронный теодолит и т.д.

Но все же, для большинства строителей, хорошей практикой контроля качества работ, послужит регулярное применение более простого в обращении устройства, получившего название нивелир. К примеру, разметить высоты на строительном участке, согласно плану, будет основной частью геодезических работ. Изучив рельеф местности, строители получат необходимую информацию для оптимального выбора места под котлован и расчета точек сброса (вывода) сточных вод.

Таким образом, основной задачей нивелирования можно назвать определение разницы точек будущего здания по отношению к земле по высоте. Получив данные о отметке цоколя здания, легко рассчитать точку вывода сточной воды или же привязать по месту врезку стока канализации.

Для осуществления контроля над ходом строительных работ, у мастера прораба, могут быть разные приборы локального значения, но они не дадут общей информации по всему объекту. Так, к примеру, для определения влажности строительных материалов существуют так называемые гигрометры. Но с его помощью невозможно определить степень критического увеличения всего здания.

С помощью нивелира реально точно снять значения высот по периметру здания и затем сравнить их с контрольными точками. На фасады здания по всему периметру устанавливаются специальные маркеры, затем высчитывают превышение между ними. Таким образом, допустимым показателем можно считать нахождение всех маркеров в одной плоскости с учетом допустимых отклонений. Если это так, значит, здание можно эксплуатировать дальше, в противном случае обнаруживается просадка и возможно потребуется эвакуация.

Нивелировка и ее методы

В целом все виды превышений можно сгруппировать на основные (преимущественные) и дополнительные. Основные подразумевают:

В качестве дополнительных методов нивелирования используют:

В качестве примера можно привести аэрофотосъемку современного микрорайона. Осуществив привязку четких контуров снятой местности к системе координат, можно получить трехмерную модель, с определением точек высот с использованием метода интерполяции.

Инструментарий геометрической нивелировки

Как было указано данный тип работ проводиться с помощью нивелира. Он представляет классический прибор с оптико-механической начинкой, обеспечивающий горизонт для визирного луча. Прибор монтируется на штативе и выставляется в точку стояния, затем при помощи специальных винтов выводиться в горизонтальную плоскость. Трубка нивелира бывает двух видов, прямого и обратного изображения. Трубкой прямого изображения оснащаются в основном нивелиры современного типа.

Приборы старого образца, хоть и имеют систему обратного изображения, но имеют отличную видимость. К тому же при работе с трубками обратного изображения применяется измерительная линейка в перевернутом виде и система поворотных линз. Стоимость таких приборов высока, да к тому же система линз для поворота изображения страдает одним недостатком. В условии рефракции наблюдаются незначительные искажения объектов, при использовании в жаркий период года.

Как можно наблюдать все нивелиры имеют маркировку буквами, основная из которых Н. Она собственно означает слово нивелир. Цифры означают погрешность (среднеквадратическую) в миллиметрах, на километр расстояния. Буквы Л и К означают лимб, а так же компенсатор, указывающие на конструктивную особенность нивелиров.

Компенсаторы предназначены для устранения погрешности при установке нивелиров, и бывают ручного и автоматического типа. То есть, вывод в горизонтальную плоскость при ручном компенсаторе выполняется непосредственно человеком, а при автоматическом соответственно самовыравниванием.

Принципиальные основы геометрического нивелирования

При работе с нивелиром существует ряд методов позволяющих эффективно добиваться точного результата:

В основе каждого из них лежит свой принцип работы. Так первый способ подразумевает отсчет показаний по геодезическим рейкам, которые устанавливаются в точках стояния, сзади и спереди нивелира. Затем снимаются данные разницы превышения и записываются в журнал. Способ расположения нивелира по отношению к рейкам получил название «метод нивелирования из середины», который является основным методом при строительстве.

Данный метод основан на принципе отсчета, по аналогии с теодолитным ходом, ведущимся с заранее известных высот, называемых реперами. Принцип хорошо иллюстрирует картинка, где есть точки А и Б. Естественно разница между точками по рекам составляет превышение, которое может быть как отрицательным, так и положительным. Данные одного превышения на местности, на практике нельзя считать окончательным, поскольку для объективной картины ее рельефа, необходимо снять как можно больше таких превышений.

Система сравнивания высот, применяемая в топографических планах, носит название «Балтийская». Она имеет начальную точку нуля Кронштадтского футштока, который в свою очередь находится на балтийском побережье. В данном случае на картинке, абсолютная высота (точка Б) рассчитывается, как h = А + а – б. Точка А – это отметка государственной системы высот, а считывание с реек ведется по отрезкам а, б.

Нивелирование методом «вперед» основано на использовании прибора и одной рейки, устанавливаемой перед ним. Сам нивелир устанавливается на заранее известную точку, а формула, по которой рассчитывается превышение, имеет вид:

h = А + i – б, где i — высота нивелира, измеряемая рулеткой. Такой способ применяется реже, так как имеет сложности в установки прибора на вертикальной поверхности стен. К тому же работа дистанционным способом намного легче и позволяет не приближаться к объектам.

Здесь за начальную точку отсчета, условно принято брать урез воды водоемов сообщающихся с любым мировым океаном. Но в таком случае мы будем иметь дело с условной системой высот, точности которой будет не хватать для проведения масштабных строительных работ. И все-таки, данный принцип геометрического нивелирования, отлично подойдет для локальных строительных площадок, где не требуется увязка высот здания с региональными системами.

Тригонометрическая нивелировка

Она построена на принципе использования одного из двух измерительных приборов, тахеометра или теодолита. Для считывания превышения используют угол от горизонта до верхнего края измерительной рейки, а в случае большой удаленности объекта его вершины. К примеру, этим способом измеряют высоты опор линий электропередач. Он хоть и дает незначительную погрешность расчета, но зато позволяет производить расчеты превышений на больших расстояниях и углах рельефа местности.

Формула высоты тригонометрического измерения выглядит так: h = s * tg ν + i – б или h = S * sin ν + i – б. Значения величин подставляются в нее с учетом того, что:

Принцип гидростатического нивелирования

Гироскопы (гидроуровня) хороши для использования в любых условиях, доступны по цене, а главное позволяют определять превышения в ускоренном автоматизированном режиме. Обычно их принято использовать:

Работа гидроуровня демонстрируется рисунком ниже, и как было указано ранее, основана на выравнивании уровня воды (любой другой жидкости, к примеру, антифриз) в сообщающихся емкостях (сосудах). Здесь для нахождения превышения h, используют разницу в отметках, со специальных шкал, нанесенных на сосуды (отметки а, б). Принцип, положенный в основу этого измерения допускает считывание превышения в условиях малых пространств. Пользование приборами такого типа, не потребуют специальных знаний, но не даст точного результата. При измерении гидроуровнем погрешность может составлять до 1 см, как в минус, так и в плюс. Еще одним недостатком применения, можно считать неудобное перемещение прибора, а точнее его соединительного шланга.

Принцип работы лазерных уровней

Преимущество использования такого нивелира в том, что им можно производить разметку, высчитывать превышение в условиях закрытых узких пространств помещений и на открытой местности, с минимальной погрешностью и под любым углом. Работать можно, как при дневном освещении, так и в темное время суток. Его удобно использовать при поклейки плитки на стену, оклейки обоев и выставления иных конструкций. С его помощью выполняют:

Лазерные уровни особенно незаменимы, там, где необходимо производить разметку на больших и удаленных плоскостях, так как они более удобны в отличие от веревочных отвесов, угольников и реечных уровней. Они безопасны в применении и относятся к 2 классу излучения. Сам луч прибора так же не представляет угрозы для человека, за исключением длительного воздействия на глаза. Все лазерные уровни ударопрочны и влагонепроницаемы, поскольку такие факторы влияют на работу и защита от них изначально заложена в разработку приборов. Для большего удобства, при интенсивном солнечном свете, рекомендовано использовать специализированные очки.

Все приборы необходимо подвергать проверке на точность периодично (раз в год). Желательно приобретать приборы известных марок и производителей. Использование непроверенного инструмента, может стоить вам больших ошибок, особенно при строительстве многоэтажных или многоярусных конструкций. Ошибки в сантиметрах на начальных этапах строительства, могут привести к невозможности его завершения, по причине не соответствия размеров верхних помещений или консолей, типовым завершающим конструкциям (фермам, плитам перекрытий и т.д.). Помните о том, что от кропотливой работы геодезистов, зависит весь ход строительного процесса, где задействовано множество ресурсов, как людских, так и машин (механизмов). А переделывать всю работу порой невозможно и дорого.

Источник

Нивелирование поверхности

Нивелирование поверхности — один из способов топографической съемки, при котором на местности по определенному правилу располагают точки, высоты которых определяют геометрическим нивелированием.

Нивелирование поверхности создают для детализированного изображения рельефа местности на строй площадках больших сооружений, промплощадках горных компаний, на участках открытых горных работ, для проектирования осушительных и оросительных систем и т. д.

В зависимости от характера рельефа и ситуации местности, а также от площади нивелируемой поверхности используют разные методы нивелирования: по квадратам, параллельных линий, магистралей (полигонов), из которых наибольшее распространение получил метод нивелирования по квадратам.

1. При нивелировании по параллельным линиям прокладывают параллельные магистральные ходы, часто по характерным линиям рельефа, по обе стороны от каждого хода разбивают перпендикулярные линии (поперечники). По ходам и поперечникам через 40 м при съемке в масштабе 1:2000 и 20 м — при съемке в масштабах 1:1000 и 1:500 закрепляют пикеты и снимают ситуацию. Высоты пикетов определяют геометрическим нивелированием.

Одновременно с раз6ивкой пикетажа ведут съемку ситуации. По магистрали откладывают теодолитный ход, а по пикетажу производят геометрическое нивелирование. Результаты съемки ситуации заносят в абрис, результаты нивелирования — в нивелирный журнал.

2. Способ полигонов применяют на местности с хорошо выраженным рельефом. Опорой съемки являются сомкнутые между собой ходы (магистрали), прокладываемые, как правило, по водоразделам и тальвегам. Перпендикулярно к магистралям разбивают поперечники. По магистралям и поперечникам разбивают пикетаж; попутно ведут съемку ситуации.

3. Способ по квадратам используют при топографической съемке открытых участков местности со слабовыраженным рельефом в больших масштабах (1:500—1:5000) с малой (0,1—0,5 м) высотой сечения рельефа с целью составления проекта вертикальной планировки и подсчета размеров земельных работ.

Для получения плана необходимо выполнить следующий комплекс полевых и камеральных работ:

1. произвести рекогносцировку местности

2. построить на местности сеть квадратов

3. выполнить геометрическое нивелирование участка

4. произвести обработку результатов нивелирования

5. составить план нивелирования

В процессе рекогносцировки уточняют границы участка нивелирования, характер рельефа, схему построение сетки квадратов, а также длину сторон квадратов. Построение сетки квадратов производится теодолитом и лентой по принципу перехода от общего к частному.

Если площадь участка не превышает 200*200м и все и вершины по условиям рельефа можно нивелировать с одной станции, нивелир устанавливают в центре участка и делают отсчеты по рейкам, последовательно устанавливают на всех вершинах сетки.

Если нельзя выполнить нивелирование участка одной станции, то надо наметить несколько станций с которой можно охватить все вершины. При этом каждая пара смежных станций должна иметь по две связующие точки (для контроля).

Нивелирование начинают со станции расположенной ближе к реперу.

Отсчеты снимают по черной и красной сторонам реек по средней нити.

Первоначально рейку ставят на репер, а затем на все вершины, внутри данной станции. Далее переходят на следующую станцию.

Камеральная обработка нивелирования поверхности по квадратом. Составление плана местности.

1.контролем правильности снятия отсчетов по рейке служит разность отсчетов по черной и красеой сторонам рейки, которая с точностью +/- 5 мм должна быть равной величине 4786мм. Результаты контроля выписываются на полевую схему нивелирования поверхности по квадратам.

2.вычисляют невязку накрест лежащих отсчетов для каждой пары связующих точек. Данная невязка не распределяется (это промежуточный контроль)

= ≤ 5мм

3.Вычисляют горизоны приборов (ГП) всех станций

r_а— отсчет по черной стороне рейки, установленной на репере

Горизонт прибора по следующей станции вычисляют по формуле:

4.вычисляют невязку горизонта прибора станции

5.вычисляют допустимую невязку горизонта прибора станции

f_доп≤±10 n-число станций

6.распределение невязки (невязка распределяется с обратным знаком)

, где

к- порядковый номер станции(по порядку производства полевых работ)

7.вычисляют исправленный горизонт прибора

8.вычисляют высоты всех вершин квадратов

План нивелирования поверхности по квадратам составляют на плотной чертежной бумаге. Первоначально на бумаге в соответствии с масштабом строят сетку квадратов, и у каждой точки подписывают ее отметку, округленную до 0.01м. Затем путем интерполирования проводят горизонтали с заданной высотой сечения и вычерчивают план в туши.

Источник