КЛАССИФИКАЦИЯ НИВЕЛИРОВ. НИВЕЛИР Н-3. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ. СПОСОБЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО

КЛАССИФИКАЦИЯ НИВЕЛИРОВ. НИВЕЛИР Н-3. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ. СПОСОБЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕВЫШЕНИЙ. ГОРИЗОНТ ПРИБОРА. СВЯЗУЮЩИЕ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ТОЧКИ. Нивелир это геодезический прибор, служащий для определения превышений и высот точек в полевых условиях. По конструкции современные нивелиры подразделяются на оптические, цифровые и лазерные. По точности их классифицируют на технические ( Среднеквадратичная погрешность измерения превышений на 1 км. Двойного хода не более 5 мм.), точные (не более 2 мм.) и высокоточные ( не более 0.5 мм). Наиболее распространены оптические нивелиры. Большинство современных оптических нивелиров имеют прямое изображение (П) и компенсатор (К), т.е. устройство для автоматической установки визирной оси в горизонтальное положение. Они имеют также горизонтальные лимбы со счетным устройством, которое служит для измерения горизонтальных углов, или направлений с погрешностью не более 0.1°. Отечественная промышленность выпускает также нивелиры с уровнем при зрительной трубе. Нивелиры выпускаемые в Российской Федерации, имеют шифр, состоящий: из номера модели (заглавной буквы русского алфавита – принадлежности к данному прибору), числа, характеризующего среднеквадратическую погрешность измерения превышений на 1 км двойного нивелирного хода (мм), заглавных букв русского алфавита, указывающих на наличие компенсатора. Например: шифр нивелира 3Н – 3КЛ означает: 3 – модель; Н – нивелир; 3 – три миллиметра – среднеквадратическая погрешность измерения превышений на 1 км двойного нивелирного хода; К – наличие компенсатора; Л – наличие горизонтального лимба. Лекция №5

Нивелир 3Н – 3КЛ относится к классу нивелиров технической точности , снабжен компенсатором и горизонтальным лимбом. К этому же типу нивелиров относится нивелир 4Н - 2КЛ,т.е. нивелир 4 модели, 2 – два миллиметра – среднеквадратическая погрешность измерения превышений на 1 км двойного нивелирного хода; К – наличие компенсатора; Л – наличие горизонтального лимба.

Предназначение большинства частей нивелира 4Н-2КЛ не отличается от их применения в нивелире Н-3, которые подробно описаны ниже . Отличительной особенностью нивелира 4Н-2КЛ, является наличие лимба горизонтального круга, который позволяет измерять горизонтальные углы со среднеквадратической погрешностью не более 0.1°. Поворот лимба можно осуществлять рукой. Отсчет по лимбу берется при помощи лупы. Наличие компенсатора позволяет автоматически привести визирную ось нивелира в горизонтальное положение, после выведения на середину пузырька круглого уровня. К нивелиру прилагается металлическая рейка, состоящая из трех секций. Длина каждой секции равна одному метру. Окраска нечетной секции имеет черный цвет, а четной красный. Секции соединяются винтами. Рейку можно удлинить до 5 метров за счет второго комплекта. Рейка имеет прямое изображение цифр. Длина рейки может изменяться под воздействием температуры. Поэтому при резком колебании температуры и при высоких отрицательных температурах необходимо вносить поправки в длину рейки.

. НИВЕЛИР С330 SOKKI/\ Как и нивелир 4Н-2КЛ имеет компенсатор и лимб горизонтального круга. Нивелир С330 SOKKI/\ имеет прямое изображение. Лимб горизонтального круга позволяет измерять горизонтальные углы и переносить их на местность.

Цифровые нивелиры Цифровые нивелиры относятся к разряду многофункциональных геодезических приборов, совмещающего функции высокоточного оптического нивелира, электронного запоминающего устройства и встроенного программного обеспечения для обработки полученных геодезических измерений. Основная отличительная особенность цифрового нивелира – наличие в приборе электронного встроенного устройства для снятия отсчетов по специальной фиберглассовой рейке со специальным штриховым кодом (BAR или RAB) с высокой точностью. Применение цифровых нивелиров позволяет исключить ошибки наблюдателя и ускорить процесс измерения. Цифровые нивелиры относятся к разряду высокоточных и точных геодезических приборов.

. ЛАЗЕРНЫЕ НИВЕЛИРЫ. НИВЕЛИР НЛ30. Нивелир НЛ30 предназначен для измерения превышений, построения горизонтальной и вертикальной плоскости и контроля точности высотного положения конструкций при инженерно-геодезических работах в строительстве. Он относится к классу строительных лазерных приборов средней точности. Дополнительно нивелир можно использовать: При геодезических разбивочных работах, построении проектных отметок на строительных конструкциях и поверхности земли. При проведении строительно-монтажных работ как внутри помещений, так и снаружи. Нивелирования по горизонтали полов, потолков. Построение опорных и разметочных линий для установки шкафов, батарей, сантехники, установки стен и перегородок под прямым углом и т.д. Прибор излучает красный лазерный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Один из лучей, вращаясь, образует видимую лазерную плоскость, второй луч проецирует видимую ортогональную линию.

. Принцип работы В металлическом корпусе 3 установлен полупроводниковый красный лазер. Излучаемый лазером луч, проходя через призму, расположенную в головке нивелира 4, разделяется на два взаимно перпендикулярных луча. При вращении головки, осуществляемой с помощью электродвигателя, луч, перпендикулярный оси вращения описывает плоскость. Второй луч, направленный вдоль оси вращения, остается неподвижным. Скорость вращения плавно регулируется от 0 до об/мин с помощью рукоятки 6. Включение-выключение осуществляется переключателем 5. В верхней части корпуса расположен круглый уровень 7, предназначенный для предварительной установки нивелира в горизонтальное положение. Помимо круглого уровня в верхней части корпуса расположены два цилиндрических уровня 8, служащие для точной установки луча в горизонтальное положение. На боковой поверхности корпуса расположен цилиндрический уровень 9, предназначен для горизонтирования осевого лазерного луча. Установка батареи 12 на корпус нивелира производится с помощью экстрактора 10. Подъемными винтами 2 корпус нивелира наклоняется относительно подставки 1 для выведения пузырьков уровней в среднее положение. Подставка крепится на штатив с помощью отверстия с резьбой.

. Приемник FR11 Приемник (Рис.104) предназначен для быстрого точного определения лазерной плоскости на любом удалении от нивелира. На лицевой стороне расположена фотоприемная линейка 1, регистрирующая прохождение лазерного луча. Включение-выключение осуществляется трехпозиционным переключателем 3. Нажатие клавиши с одной риской включает приемник в режиме акустического сопровождения индикации. Нажатие на клавишу с двумя рисками включает приемник в режиме без акустического сопровождения. При включении и появлении на индикаторе 2 надписи «ON», приемник готов к работе. При пересечении приемником лазерной плоскости, высвечивается одна из стрелок 4 (верхняя или нижняя). Перемещая приемник в направлении стрелки, необходимо добиться ее погасания и высвечивания горизонтальной черты 5. В таком положении лазерный луч проходит точно по белой черте 6 и выемкам (реперам 7) на боковых сторонах приемника. Звуковое дублирование индикации предназначено для работы в условиях недостаточной освещенности и недоступном положении приемника.

При нахождении точного положения лазерной плоскости раздается много тональный сигнал соответствующий свечению черты 6. Под крышкой 9 находится элемент питания. На обратной стороне приемника имеется резьбовое отверстие 8, служащее для крепления к адаптеру (Рис.105), который в свою очередь крепится к нивелирной рейке.

. Нивелирная рейка ТN14 Нивелирная четырех секционная телескопическая рейка предназначена для определения превышений с использованием приемника FR11. Длина рейки в разложенном состоянии составляет 4 метра, к верхней части которой с помощью адаптера крепится приемник. Отсчеты снимаются по шкалам выдвигаемых секций, точкой отсчета служит торцовая часть нижестоящей секции.

Подготовка нивелира к работе и порядок работы Подготовка нивелира к работе производится в следующей последовательности: Нивелир устанавливается на штатив и с помощью круглого уровня производится его предварительное горизонтирование. С помощью подъемных винтов пузырьки цилиндрических уровней выводятся на середину. Нивелир включается с помощью переключателя и вращением рукоятки, добиваемся необходимой скорости вращения головки. Построение проектных отметок. На расстоянии 30 метров от нивелира построение отметок возможно без приемника: Первый способ без вращения головки нивелира. Вращая головку рукой, лазерный луч наводится на рабочую поверхность и в центре его проекции делается отметка. При втором способе устанавливается такая скорость вращения, чтобы на рабочей поверхности была отчетливо видна непрерывная линия проекции лазерного луча. Отметка делается посередине линии проекции. Для получения гарантированной точности, а при расстоянии более 30 метров необходимо использование приемника.

Измерение превышений по рейке. Данный способ определения превышений, аналогичен определению превышением способом из середины, с той лишь разницей, что отсчет по рейке берется только по одной стороне и с помощью приемника, который подает сигнал при прохождении лазерного луча.

Нивелир Н – 3 Нивелир Н-3 относится к техническим нивелирам, предназначенным для выполнения инженерно- технических работ. По конструкции нивелир Н-3 относится к нивелирам, визирная ось которых, устанавливается в горизонтальное положение при помощи цилиндрического уровня. Буква Н означает нивелир, 3 – три миллиметра – среднеквадратическая погрешность измерения превышений на 1 км двойного нивелирного хода. Нивелир Н – 3 имеет перевернутое изображение, поэтому для определения отсчетов по нему используется рейка с перевернутым изображением.

1. УСТРОЙСТВО НИВЕЛИРА Н-3. Нивелир Н-3 имеет следующие части: 1.1 Пружинистая пластинка со втулкой, с помощью которой нивелир крепится к штативу. 1.2 Подъемные винты, с помощью которых на середину (в нуль пункт) выводится пузырек круглого уровня. 1.3 Подставка (трегер). 1.4 Круглый уровень. 1.6 Наводящий винт. 1.7 Корпус трубы нивелира. 1.8 Винт резкости изображения (кремальера). 1.9 Коробка цилиндрического уровня. 1.10 Цилиндрический уровень. 1.11 Элевационный винт.

1.1-3 Пружинистая пластинка со втулкой, подъемные винты и подставка (трегер) образуют нижнюю некрутящуюся часть нивелира. С помощью станового винта, который закручивается во втулку пружинистой пластины, нивелир крепится к штативу.

Пружинистая пластинка с втулкой. Подъемные винты Подъемные винты Подъемные винты Подставка (трегер).

Верхняя крутящаяся часть нивелира. Все элементы начиная с 1.4 и кончая 1.11 составляют верхнюю крутящуюся часть нивелира.

1.4 Круглый уровень служит для приближенной установки оси нивелира в отвесное положение. На круглом уровне имеется три исправительных винта (см. главу поправки и юстировки нивелира).

Закрепительный винт. Наводящий винт Зрительная труба Кремальера Элевационный винт

1.5 Закрепительный винт служит для фиксации верхней части нивелира (зрительной трубы и коробки цилиндрического уровня в неподвижном положении, после приблизительного наведения нивелира на рейку).

1.6 С помощью наводящего винта производится точное наведение сетки нити на рейку.

1.7 Зрительная труба нивелира Н-3 имеет внутреннюю фокусировку и 30 кратное увеличение. Поле зрения 1°20’.

Мушка служит для приблизительного наведения трубы нивелира на рейку.

1.8 Кремальера служит для фокусирования трубы, т.е. для получения четкости изображения предмета, на который наводится нивелир. Вращая винт резкости в ту или иную сторону добиваемся четкости изображения рейки попадающей в фокус трубы.

1.9 В коробке цилиндрического уровня, над уровнем расположена система оптических призм, с помощью которого изображение концов пузырька уровня передается в поле зрения трубы. Вращая элевационный винт выводим пузырек цилиндрического уровня на середину. Для этого необходимо совместить (добиться контакта) изображений концов половинок пузырька. В этом случае горизонтальная ось визирования будет параллельной уровенной поверхности. Такие уровни называются контактными.

Элевационный винт Коробка цилиндрического уровня Цилиндрический уровень.

Цена деления круглого уровня 5’.Цена деления цилиндрического уровня на 2 мм. -15”. Коэффициент дальномера 100.

НАСТРОЙКА НИВЕЛИРА В РАБОЧЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ. Для приведения нивелира в рабочее положение необходимо произвести следующие действия: 2.1 Устанавливаем нивелир на штатив, закрепляем его и с помощью подъемных винтов приводим пузырек круглого уровня в нуль пункт.

Поворачиваем верхнюю часть нивелира на 180° и если пузырек остается в нуль пункте, наводим нивелир на рейку.

2.2 После того как рейка попала в поле зрения трубы, закрепительным винтом фиксируем верхнюю часть нивелира в неподвижном положении.

2.3 С помощью кремальеры добиваемся четкости изображения предмета (рейки), на который наводим нивелир.

2.4 Вращая окуляр добиваемся четкости изображения сетки нити.

2.5 Наводящим винтом наводим сетку нитей на рейку.

2.6 Вращая элевационный винт выводим пузырек цилиндрического уровня на середину, одновременно добиваемся совпадения половинок пузырька, находящихся в поле зрения трубы нивелира.

После совмещения половинок пузырька цилиндрического уровня достигается условие, когда визирная ось нивелира, становится параллельной уровенной поверхности. Т.е. нивелир приведен в рабочее положение и можно брать отсчеты по рейкам.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕВЫШЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЕ АБСОЛЮТНЫХ ОТМЕТОК НИВЕЛИРУЕМЫХ ТОЧЕК. 3.1 Способы геометрического нивелирования. На практике применяется два способа геометрического нивелирования: нивелирование вперед и нивелирование из середины

ί Рейка устанавливается на точку В отметку которой требуется определить и берется отсчет b.

Нрп Уровенная поверхность В

Нрп Уровенная поверхность В b

Нрп Уровенная поверхность В ί b Превышение h находим по формуле h = ί – b Абсолютная отметки точки В находится по формуле: Нв = Нрп + h h Необходимо отметить , что при нивелировании вперед необходимо учитывать поправки за рефракцию света и кривизну земли. HB

На А Уровенная поверхность В

На А Уровенная поверхность В а ч = 1870

На А Уровенная поверхность В ач = 1870 Поворачиваем рейку и берем отсчет по красной стороне рейки.

На А Уровенная поверхность В ач = 1870

На А Уровенная поверхность В акр = 6658 акр = 6658

На А Уровенная поверхность В Наводим нивелир на переднюю рейку и берем отсчеты по черной и красной сторонам, которые называются взгляд вперед.

На А Уровенная поверхность В

На А Уровенная поверхность В bч = 1370 bч = 1370

На А Уровенная поверхность В Поворачиваем рейку и берем отсчет по красной стороне.

На А Уровенная поверхность В

На А Уровенная поверхность В bкр = 6158 bкр = 6158

На А Уровенная поверхность В Превышение h находим по формуле h = a - b а b

На = 100 м. А Уровенная поверхность В а b h Для уменьшения ошибок, которые могут возникнуть при замерах, превышение находим как среднее из разницы отсчетов по черной и красной сторонам рейки, т.е. h1 = ач – bч h2 = акр -bкр hcp =(h1 + h2) /2

На = 100 м. А Уровенная поверхность В а b h Из наших отсчетов получается, что h1 = 1870 – 1370 = 0500 мм. h2 = 6658 - 6158 = 0500 мм. hcp = 0500мм. Разница отсчетов выполненных по черной и красной сторонам рейки не должна превышать 5 миллиметров.

На = 100 м. А Уровенная поверхность В а b h Абсолютная отметка точки В находится по формуле: Нв = На + h = 100.000 + 0.501 = 100.500 м. Нв = 100.500 м.

Точки А и В нивелирного хода, являются связующими, так как через них передаются отметки на последующие точки, поэтому ошибка при измерении на этих точках передается на последующие отметки. Для уменьшения этих ошибок отсчеты на связующие точки берутся по черной и красной сторонам рейки. h1 h4 h3 h2 Σh Уровенная поверхность

3.4 Определение отметок промежуточных точек, горизонт прибора. При нивелировании часто возникает необходимость нивелировать точки, находящиеся либо в стороне от линии нивелирного хода, либо между связующими точками, но подчеркивающими особенности рельефа местности. Такие точки называются промежуточными. Их отметки вычисляются через горизонт прибора. Горизонтом прибора называется расстояние от уровенной поверхности до визирной оси нивелира. То есть горизонт прибора равен ГП = На + а, абсолютной отметке точки плюс отсчет по черной стороне рейки, установленной на этой точке. Например: необходимо определить абсолютную отметку точки С, расположенную между точками А и В.

Превышение между крайними точками нивелирного хода будет равно сумме всех превышений между связующими точками. Но превышение между двумя точками равно взгляду назад минус взгляд вперед. Следовательно превышение между крайними точками нивелирного хода равно сумме взглядов назад минус сумма взглядов вперед.

На = 100 м. А Уровенная поверхность В а b h Нв = 100.500 м. Из проведенных измерений получается, что ГП1 = На + а = 100.000 + 1.870 = 101.870 м. ГП2 = Нв + b = 100.500 + 1.368 = 101.868 м. Так как нивелирование проводится с точностью до миллиметра, то при нечетной разнице для получения среднего берется старший отсчет. Допустимое расхождение между двумя значениями ГП не должна превышать 5 мм. ГП1 ГП2 ГПср =101.869

На = 100 м. А Уровенная поверхность В b h Нв = 100.500 м. ГП1 ГП2 Устанавливаем рейку на точку С и берем отсчет по черной стороне. С а

На = 100 м. А Уровенная поверхность В b h Нв = 100.500 м. ГП1 ГП2 С c = 1569 c = 1569

На = 100 м. А Уровенная поверхность В b h Нв = 100.500 м. ГП1 ГП2 Абсолютная отметка т. С будет равна: Нс = ГП ср. – с = 101.869 – 1.569 = 100.300 м. С а c = 1569 Нс = 100.300

Нивелирование из середины имеет следующие достоинства: На одной станции можно определить предельное превышение, равное длине рейки, т.е. значительно большее , чем при нивелировании вперед. Отпадает необходимость измерения высоты инструмента. Так как расстояние между нивелиром и рейкой при всех прочих равных условиях ограничивается качествами трубы и уровня инструмента, то при нивелировании из середины расстояние между нивелируемыми точками может быть вдвое больше, чем при нивелировании вперед. Важным преимуществом этого способа является то, что при одинаковом расстоянии между рейками и нивелиром, из измерений автоматически исключаются ошибки за кривизну земли, за рефракцию света и инструментальные ошибки.

ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКИ НИВЕЛИРА Н-3 Целью поверок и юстировок является выявление отступлений от идеальной геометрической схемы нивелиров, вызванных нарушением правильного взаимного расположения их частей и осей. Поверки и, если необходимо юстировки следует выполнять систематически. После поверок и юстировок нивелира с цилиндрическим уровнем должно быть соблюдено главное условие: визирная ось нивелира и ось цилиндрического уровня должны быть параллельны. Если это условие выполнено, то после приведения пузырька цилиндрического уровня в нульпункт визирная ось займет горизонтальное положение. Подробно поверки и юстировки нивелира Н-3 рассмотрены в презентации « Нивелир Н-3» и изучаются на лабораторных занятиях, а также самостоятельно.

При нивелировании могут возникать ошибки ,которые не обнаруживаются способами контроля при работе на станции. Поэтому необходимо иметь контроль всего нивелирного хода, который может осуществляться следующими способами: 1. Нивелирование двумя нивелирами. Нивелирование ведется двумя работниками идущими друг за другом, причем первый нивелирует связующие, промежуточные точки и поперечники, а второй только связующие, от которых зависит точность передачи отметок. 2. Двойное нивелирование. Под двойным понимается нивелирование в прямом и обратном направлениях, обратный ход ведется только по связующим точкам. 3. Нивелирование замкнутого хода. При нивелировании замкнутых ходов возникает надежный контроль, так как сумма превышений замкнутого хода равна нулю. 4. Нивелирование между твердыми высотными точками. Нивелирный ход начинается и завершается точками, отметки которых заранее известны из результатов более точного нивелирования. В этом случае сумма превышений хода равна разности отметок конечной и начальной точек хода

Контрольные вопросы. К каким типам нивелиров относится нивелир Н-3 ? Назовите основные детали нижней, некрутящейся части нивелира? Для чего нужен круглый уровень ? Что достигается с помощью кремальеры ? Роль цилиндрического уровня? При каких условиях достигается горизонтальность визирной оси нивелира ? Порядок приведения нивелира в рабочее положение ? Назовите способы геометрического нивелирования? Для чего измеряется высота прибора при нивелировании вперед ? В чем преимущество способа нивелирования из середины по сравнению с нивелированием вперед ? Какие точки называются связующими, промежуточными ? Как определяются отметки связующих точек? Как определяются отметки промежуточных точек? Что такое горизонт прибора?