Nivellering er en slags geodætiske målinger. Det bruges til at finde de relative højder af forskellige punkter på jordens overflade. Sådanne naturlige objekter som floder, have, oceaner, marker eller andre udgangspunkter kan tages som et betinget niveau i sådanne målinger. Faktisk er nivellering bestemmelsen af værdien af overskydende overflade af hvert objekt over en given (reference). Sådanne målinger er nødvendige for at kompilere en nøjagtig relief af det undersøgte område. I fremtiden bruges disse data til udarbejdelse af terrænplaner, kort eller til at løse specifikke anvendte problemer.
Hvilke typer nivellering findes der?
Sådanne målinger kan udføres ved en række forskellige metoder, der er forskellige i det anvendte udstyr eller teknologi. Overvej, hvad der er hovedtyperne af nivellering. De mest almindelige er fem metoder: geometrisk, trigonometrisk, barometrisk, mekanisk og hydrostatisk måling af overflader. Lad os lære hver af dem at kende mere detaljeret.
Geometrisk nivellering
Med denne metode til at måle terrænet er en specielgeometrisk skinne og enhedsniveau. Princippet for skydning er at installere en skinne med slag og opdelinger på det krævede punkt nær overfladen under undersøgelse. Derefter tælles højdeforskellen ved hjælp af en vandret sigtestråle. Geometrisk nivellering udføres efter princippet "fra midten" eller "fremad". Ved måling ved den første metode er skinner installeret på to punkter på overfladen, enheden er placeret mellem dem i en ækvidistant afstand. Resultatet af undersøgelsen er data om overskridelsen af en af søjlerne i forhold til den anden. Den anden metode er klassisk - en enhed og en skinne. Disse nivelleringsmetoder er de mest almindelige. De har fundet anvendelse i konstruktionen af både små genstande (huse) og store (broer).
Trigonometrisk nivellering
Ved denne type målearbejde er det sædvanligt at bruge specielle goniometriske apparater, som kaldes teodoliter. Ved hjælp af dem tages information om hældningsvinklerne for synsstrålen, som passerer gennem et par givne punkter på overfladen. Trigonometrisk nivellering bruges i vid udstrækning i topografiske målinger for at bestemme højdeforskellen mellem to objekter, der er i betydelig afstand fra hinanden, men i enhedens optiske synlighedszone.
Barometrisk overflademåling
Barometrisk nivellering er en målemetode baseret på afhængigheden af atmosfærisk lufttryk af højden af et punkt på overfladen, der bestemmes. Læseprocessen udføres vhabarometer. Dette nivelleringssystem skal tage højde for en række korrektioner for den aktuelle lufttemperatur og dens fugtighed. Denne metode har fundet anvendelse i svært tilgængelige områder (f.eks. i bjergrige forhold) under forskellige geografiske og geologiske ekspeditioner.
Mekanisk (teknisk) overflademåling
Teknisk nivellering involverer brug af en speciel enhed - automatisk nivellering. Med den tegnes profilen af det undersøgte område i automatisk tilstand ved hjælp af en friktionsskive, der registrerer den tilbagelagte afstand, og en fast lodlinje, der sætter lodret. En sådan enhed er norm alt installeret på et køretøj og kørt fra et bestemt punkt til et andet. Teknisk nivellering giver dig mulighed for at bestemme højdeforskellen mellem de undersøgte objekter, afstanden mellem dem og terrænprofilen, som optages på et specielt fotobånd.
Hydrostatisk overflademåling
Hydrostatisk nivellering er en metode baseret på princippet om at kommunikere kar. Skydning på denne måde udføres ved hjælp af en hydrostatisk enhed, som arbejder med en fejl på op til to millimeter. Et sådant niveau er samlet af et par glasrør forbundet med en slange, dette system er fyldt med vand. Måleprocessen udføres som følger - rørene er fastgjort til skinnerne, hvorpå skalaen er påført. Derefter er stængerne installeret i nærheden af genstandene under undersøgelse, divisionerne markerer den numeriske værdiforskel mellem to niveauer. Dette design har en væsentlig ulempe, nemlig den begrænsede målegrænse, som er bestemt af længden af slangen.
De beskrevne nivelleringsmetoder (bortset fra mekaniske) er meget enkle og kræver ikke nogen specifik viden fra operatøren, derfor er de meget udbredt inden for byggeri og andre områder af den nationale økonomi.
Målekurser
Udover måleteknikken er nivellering norm alt opdelt i nøjagtighedsklasser. Hver af dem svarer til en bestemt type og metode til informationssøgning. Lad os overveje, hvilke nivelleringsklasser der findes.
- Første klasse anses for at være meget nøjagtig. Det svarer til en rms tilfældig fejl på 0,8 millimeter pr. kilometer og en systematisk fejl på 0,08 mm/km.
- Den anden klasse anses også for at være meget nøjagtig. Fejlen her er dog lidt højere - rms fejlen er 2,0 mm/km, og den systematiske fejl er 0,2 mm/km.
- Tredje klasse. Det svarer til en standardfejl på 5,0 mm/km, og det systematiske er ikke taget i betragtning.
- Fjerde klasse. Det svarer til en rod-middel-kvadrat-fejl svarende til 10,0 mm/km, systemfejlen tages heller ikke i betragtning.
Afhængig af terrænets egenskaber og målene for undersøgelsen, kan forskellige metoder til opmåling af data bruges. For eksempel ved polygoner, ved parallelle linjer eller ved at nivellere overfladen med kvadrater. Sidstnævnte teknik er den mest udbredte, den er meget brugt til dataindsamling frastore åbne arealer med relativt lave tværsnitshøjder. Lad os overveje det mere detaljeret.
Squaring
Overfladenivellering med denne metode udføres for at opnå storskala topografiske planer af flade områder. Den jævne position af kontrolpunkter bestemmes ved at lægge traverser. Og højder - ved metoden til geometrisk måling ved hjælp af tekniske niveauer. Processen med dataindsamling kan udføres på to forskellige måder: ved at lægge nivelleringsbevægelser med en gradvis opdeling af diametrene og ved firkanter.
Nivellering med firkanter udføres ved at bryde på jorden ved hjælp af et målebånd og en teodolit (et gitter med en celleside på tyve meter), når det måles i en skala på 1:500 og 1:1000, fyrre meter - når du skyder i skalaen 1:2000 og hundrede meter ved 1:5000.
Samtidig fastlægges situationen for det undersøgte område, og der udarbejdes en oversigt. Disse procedurer udføres på samme måde som ved teodolitundersøgelse. Ud over toppen af cellerne er karakteristiske reliefobjekter fastgjort på jorden - pluspunkter: toppen og bunden af bakken, bunden og kanterne af gruben, punkter på overløbs- og vandskellinjerne og andre.
Opmålingsberettigelse skabes ved at lægge nivellerings- og teodolitpassager langs de ydre grænser af gitteret af firkanter, som derefter bindes til punkterne i et enkelt statsnetværk. Højderne af pluspunkter og cellespidser bestemmes af metoden til geometrisk nivellering. Hvis sidelængdenkvadrat fyrre meter eller mindre, så forsøger de fra en station at måle alle de bestemte punkter. Afstanden fra enheden til stangen bør ikke overstige 100-150 meter. Hvis længden af siden af firkanten er hundrede meter, placeres niveauet i midten af hver celle. I henhold til feltundersøgelsen af området ved hjælp af kvadraters metode, udarbejdes en nivelleringslog og en oversigt over mål.
Log og nivelleringskontur efter firkanter
Loggen indeholder data om størrelsen af cellens side, der binder koordinatgitteret til teodolittraverser (geodetisk begrundelse). Derudover er binding til terrænobjekter angivet - søer, bakker og så videre. Det skal også bemærkes fra hvilke positioner terrænets udjævning blev udført. Konturen indeholder resultaterne af at skyde hver af felterne. I toppen og pluspunktet af hver celle er aflæsningerne fra den sorte side af bjælken (i meter) samt de beregnede højder angivet. Denne beregning udføres på instrumentets horisont. Højden af cellespidserne bestemmes som forskellen mellem instrumentets horisont på stationen og aflæsningen på skinnen.
For at kontrollere overflademålingsprocessen for to cellespidser udføres nivellering fra to forskellige stationer. Udarbejdelse af en plan baseret på de opnåede materialer til at tage overfladedata begynder med fastgørelse på tabletten i henhold til koordinaterne for punkterne i det forenede geodætiske netværk, genstande for undersøgelsesberettigelse (nivellering og teodolitbevægelser), plus punkter, firkanter og situationen.
Ansøgningsmetode
Når man jævner territoriet på en mådeanvendelser af teodolit og nivelleringspassager, opdelt i diametre, lægges passagerne langs de naturlige karakteristiske linjer for et givet område, for eksempel langs overløb eller vandskel. Ved sådant arbejde bør tværsnit og strejker sættes for hver 40 meter ved opmåling i en målestok på 1:2000 og hver tyvende meter ved opmåling i en skala på 1:1000 og 1:500. Ved skråningernes bøjningspunkter er plus objekter markeret. I færd med at oprette strejker bør situationen rettes op, og der skal udarbejdes en oversigt. Nivelleringsregistreringer laves i journalen. Den markerer strejkernes serienumre, aflæsninger på de røde og sorte sider af skinnerne, afstandene mellem positive objekter fra de nærmeste strejker. På baggrund af nivelleringsresultaterne udarbejdes en topografisk plan over territoriet, tværgående og langsgående terrænprofiler.
Det er hensigtsmæssigt at måle overfladen i områderne på det foreslåede sted til landskabspleje og vertikal planlægning af territoriet. Et eksempel er landskabsdesignet af området omkring ethvert arkitektonisk monument eller et landskabsgartneriområde.
Hvad er et niveau?
For at udføre en geometrisk måling af terrænet, som er meget brugt i byggeri, bruges niveauer i forskellige designs. Disse enheder er i henhold til deres funktionsprincip norm alt opdelt i: elektronisk, laser, hydrostatisk og optisk-mekanisk. Alle niveauer er udstyret med et teleskop, der roterer i et vandret plan. Det moderne design af en sådan måleanordning sørger for automatisk kompensationtil indstilling af den visuelle akse til arbejdsposition.
Nivelleringshistorik
Den første information, der nåede det moderne menneske om nivellering, refererer til det første århundrede f. Kr., nemlig konstruktionen af kunstvandingskanaler i det antikke Grækenland og Rom. Historiske dokumenter nævner en vandmåler. Dens opfindelse og brug er forbundet med navnene på den antikke græske videnskabsmand Heron af Alexandria og den romerske arkitekt Mark Vitruvius. Drivkraften til udviklingen af disse måleinstrumenter og nivelleringsmetoder var skabelsen af et spotting scope, et barometer, et cylindrisk niveau og et gradueringsgitter i spotting scopes. Disse opfindelser dateres tilbage til det 16. og 17. århundrede, og de gjorde det muligt at udvikle et system til nøjagtig opmåling af jordens overflade.
I Rusland blev der i Peter den Stores tid grundlagt et optisk værksted, hvor man blandt andet også producerede vaterpas, først dengang blev de kaldt vaterpas med pibe. I. E. Belyaev var engageret i udviklingen af niveauer i værkstedet. I samme periode dukkede de første måleinstrumenter op, baseret på barometre. I begyndelsen af det nittende århundrede dukkede de første trigonometriske niveauer op, med deres hjælp blev der udført meget storstilet arbejde for at bestemme forskellen i niveauerne i Azov og Sortehavet, højden af Mount Elbrus blev målt. Brugen af geometriske instrumenter er registreret i midten af det nittende århundrede. Så i 1847 blev de brugt i konstruktionen af Suez-kanalen. I vores land, geometrisk nivelleringoverflade blev brugt til anlæg af vand- og landveje. Begyndelsen på oprettelsen af det indenlandske statsnetværk anses for at være 1871. Derefter begyndte arbejdet med at fikse og installere punkter, der tjente som grundlag for topografiske undersøgelser.
Anvendelse af nivellering
Resultatet af nivellering er oprettelsen af et enkelt geodætisk referencenetværk, som tjener som grundlag for topografiske målinger af området eller forskellige geodætiske målinger. Skydning er meget brugt til forskning og videnskabelige formål: når man studerer kloden, bevægelsen af jordskorpen, for at fikse udsving i havenes og oceanernes niveau.
Nivellering bruges også til at løse forskellige anvendte problemer, der er forbundet med konstruktionen af forskellige objekter, lægning af kommunikationslinjer, forsyninger osv. For eksempel er terrænmåling nødvendig for at overføre designbeslutninger i højden, derudover under installationsarbejder på installation af bygningskonstruktioner. Ved løsning af sådanne problemer bruges de data, der er opnået af geodæsitjenesten, altid. Også direkte til løsning af forskellige højt specialiserede opgaver anvendes automatiske informationssøgningssystemer. Sådanne opgaver omfatter for eksempel reparation og anlæg af vejbanen. Sensorerne, der er inkluderet i den automatiske nivelleringsanordning, er installeret på jernbanevogne, biler, hvilket resulterer i en færdiglavet profil af området under undersøgelse på kortest mulig tid.
Moderne teknologier
Til dato,på grund af den ekstraordinære hurtige udvikling af videnskab og teknologi bruges forskellig teknisk knowhow til at udjævne overfladen.
- Laser. Deres arbejde er baseret på læsning af terrænparametre ved hjælp af en laserscanningsenhed.
- ultralyd. Hovedelementet i en sådan enhed er en ultralydssensor, der udsender bølger.
- GNSS-teknologi, som er forbundet med at få information om de aktuelle koordinater ved hjælp af satellitkommunikation. Sådant udstyr giver meget høj nivelleringsnøjagtighed.
For at sikre en effektiv behandling af et stort antal informationsstrømme opnået i processen med at anvende ovenstående knowhow, er det nødvendigt at have passende specialsoftware, der vil udføre opgaver relateret til lagring, styring, visualisering og behandling data.
Moderne nivelleringssystemer i vejbyggeri
Automatiske systemer er meget udbredt i moderne vejbyggeri. De giver dig mulighed for at administrere vejbygningsudstyr, givet dets nuværende position. Samtidig er den automatiske nivellering af ruten kendetegnet ved den høje nøjagtighed af det udførte arbejde, hvilket væsentligt forbedrer kvaliteten af den kørebane, der produceres, samt reducerer byggetiden. Sådanne enheder, der er installeret på asf altudlæggere, vejfræsere, bulldozere, giver dig mulighed for at eliminere skader og defekter i det gamle fortov, når du lægger et nyt lag. Disse niveauer styrer vejens tværhældning, udfører det i henhold til præcist specificeret projektparametre. Moderne overflademålesystemer til vejbygningsudstyr er opdelt i flere typer afhængigt af den anvendte teknologi.
- Ultralydsenheder med forskelligt antal sensorer.
- Laser pickup-systemer.
- Enhed baseret på satellit-GPS-teknologi.
- 3D-system baseret på totalstationsprincippet.
Hvis det er nødvendigt, afhængigt af kompleksiteten og det særlige ved det arbejde, der udføres, kan en eller anden automatisk nivelleringsteknologi anvendes.
