Nivelacija je vrsta geodetskih mjerenja. Koristi se za pronalaženje relativnih visina različitih tačaka na zemljinoj površini. Takvi prirodni objekti kao što su rijeke, mora, okeani, polja ili druge početne tačke mogu se uzeti kao uslovni nivo u takvim mjerenjima. U stvari, nivelacija je određivanje vrijednosti viška površine svakog objekta nad datom (referencom). Takva mjerenja su potrebna da bi se napravio tačan reljef područja koje se proučava. U budućnosti se ovi podaci koriste u izradi planova terena, karata ili za rješavanje konkretnih primijenjenih problema.
Koje vrste niveliranja postoje?
Takva mjerenja se mogu izvesti raznim metodama, koje se razlikuju u opremi ili tehnologiji koja se koristi. Razmotrite koje su glavne vrste niveliranja. Najčešćih je pet metoda: geometrijsko, trigonometrijsko, barometrijsko, mehaničko i hidrostatičko mjerenje površina. Upoznajmo se sa svakim od njih detaljnije.
Geometrijsko niveliranje
Ovom metodom mjerenja terena, specijalgeometrijska šina i nivo uređaja. Princip snimanja je postavljanje šine s potezima i podjelama na traženoj tački blizu površine koja se proučava. Nakon toga, pomoću horizontalnog nišanskog snopa, broji se visinska razlika. Geometrijsko niveliranje se izvodi po principu "od sredine" ili "naprijed". Prilikom mjerenja po prvoj metodi, šine se postavljaju na dvije točke na površini, a uređaj se nalazi između njih na jednakoj udaljenosti. Rezultat ankete je podatak o višku jedne od šipki nad drugom. Druga metoda je klasična - jedan uređaj i jedna šina. Ove metode niveliranja su najčešće. Našli su primenu u izgradnji kako malih objekata (kuća), tako i velikih (mostova).
Trigonometrijsko niveliranje
Kod ove vrste mjernih radova uobičajeno je koristiti posebne goniometrijske uređaje, koji se nazivaju teodoliti. Uz pomoć njih se uzimaju informacije o uglovima nagiba snopa nišana koji prolazi kroz par zadanih tačaka na površini. Trigonometrijsko niveliranje se široko koristi u topografskim mjerenjima za određivanje visinske razlike između dva objekta koji su na znatnoj udaljenosti jedan od drugog, ali u zoni optičke vidljivosti uređaja.
Barometrijsko mjerenje površine
Barometrijsko niveliranje je metoda mjerenja zasnovana na zavisnosti atmosferskog pritiska vazduha od visine tačke na površini koja se utvrđuje. Proces čitanja se vrši pomoćubarometar. Ovaj sistem nivelisanja mora uzeti u obzir brojne korekcije za stvarnu temperaturu vazduha i njegovu vlažnost. Ova metoda je našla primjenu u teško dostupnim područjima (na primjer, u planinskim uslovima) tokom raznih geografskih i geoloških ekspedicija.
Mehaničko (tehničko) mjerenje površine
Tehničko niveliranje podrazumijeva korištenje posebnog uređaja - automatskog niveliranja. Pomoću njega se profil proučavanog područja crta u automatskom načinu pomoću frikcionog diska koji bilježi prijeđenu udaljenost i postavljene viske koja postavlja vertikalu. Takav uređaj se obično ugrađuje na vozilo i vozi od jedne određene tačke do druge. Tehničko niveliranje omogućava određivanje visinske razlike između proučavanih objekata, udaljenosti između njih i profila terena, koji se snima na posebnoj foto traci.
Hidrostatičko površinsko mjerenje
Hidrostatičko niveliranje je metoda zasnovana na principu komuniciranja posuda. Snimanje na ovaj način vrši se pomoću hidrostatičkog uređaja, koji radi s greškom do dva milimetra. Takav nivo je sastavljen od par staklenih cijevi povezanih crijevom, ovaj sistem je napunjen vodom. Proces mjerenja se provodi na sljedeći način - cijevi se pričvršćuju na šine na koje se nanosi skala. Nakon toga, šipke se postavljaju u blizini objekata koji se proučavaju, podjele označavaju numeričku vrijednostrazlika između dva nivoa. Ovaj dizajn ima značajan nedostatak, odnosno ograničenu granicu mjerenja, koja je određena dužinom crijeva.
Opisane metode niveliranja (osim mehaničkih) su vrlo jednostavne i ne zahtijevaju nikakvo specifično znanje od operatera, stoga se široko koriste u građevinarstvu i drugim oblastima nacionalne privrede.
Klase mjerenja
Pored tehnike mjerenja, niveliranje se obično dijeli na klase tačnosti. Svaki od njih odgovara određenoj vrsti i načinu pronalaženja informacija. Hajde da razmotrimo koje klase niveliranja postoje.
- Prva klasa se smatra visoko preciznim. Odgovara efektivnoj slučajnoj grešci od 0,8 milimetara po kilometru i sistematskoj grešci od 0,08 mm/km.
- Druga klasa se također smatra vrlo preciznom. Međutim, greška je ovde nešto veća - efektivna greška je 2,0 mm/km, a sistematska greška je 0,2 mm/km.
- Treći razred. Odgovara standardnoj grešci od 5,0 mm/km, a sistematičnost se ne uzima u obzir.
- Četvrti razred. Odgovara srednja kvadratna greška od 10,0 mm/km, sistemska greška se takođe ne uzima u obzir.
U zavisnosti od karakteristika terena i ciljeva istraživanja, mogu se koristiti različite metode snimanja podataka. Na primjer, poligonima, paralelnim linijama ili izravnavanjem površine kvadratima. Potonja tehnika je najčešće korištena, široko se koristi za prikupljanje podataka izvelike otvorene površine sa relativno malim visinama poprečnog presjeka. Razmotrimo to detaljnije.
Squaring
Nivelacija površine ovom metodom se izvodi u cilju dobijanja topografskih planova velikih razmera ravnih površina. Glatki položaj kontrolnih tačaka određuje se polaganjem travera. I visine - metodom geometrijskog mjerenja pomoću tehničkih nivoa. Proces prikupljanja podataka može se izvesti na dva različita načina: polaganjem nivelacionih poteza sa postepenim raščlanjivanjem prečnika i kvadratima.
Niveliranje po kvadratima se vrši lomljenjem na tlu pomoću mjerne trake i teodolita (mreža sa stranom ćelije od dvadeset metara) mjereno u skali 1:500 i 1:1000, četrdeset metara - pri snimanju u mjerilu 1:2000 i sto metara na 1:5000.
U isto vrijeme, fiksira se situacija na proučavanoj teritoriji i izrađuje se nacrt. Ovi postupci se izvode na isti način kao kod teodolitskog snimanja. Pored vrhova ćelija, na tlu su fiksirani karakteristični reljefni objekti - plus tačke: vrh i podnožje brda, dno i ivice jame, tačke na prelivnim i razvodnim linijama i drugo.
Opravdanje premjera se stvara polaganjem nivelmanskih i teodolitnih prolaza duž vanjskih granica mreže kvadrata, koji se potom vezuju za tačke jedne državne mreže. Visine plus tačaka i vrhova ćelija određuju se metodom geometrijskog nivelmana. Ako je dužina stranekvadratnih metara ili manje, onda sa jedne stanice pokušavaju da izmjere sve utvrđene tačke. Udaljenost od uređaja do šipke ne smije biti veća od 100-150 metara. Ako je dužina stranice kvadrata sto metara, tada se nivo postavlja u središte svake ćelije. Prema terenskom premjeru površine metodom kvadrata, sastavlja se nivelmanski dnevnik i nacrt mjerenja.
Log i izravnavanje obrisa po kvadratima
Evidencija sadrži podatke o veličini stranice ćelije, vezivanje koordinatne mreže za teodolitske traverze (geodetska opravdanost). Osim toga, naznačeno je vezivanje za objekte terena - jezera, brda i tako dalje. Treba napomenuti i sa kojih pozicija je vršeno nivelisanje terena. Nacrt sadrži rezultate gađanja svakog od polja. Na vrhu i plus tački svake ćelije prikazana su očitanja sa crne strane trake (u metrima), kao i izračunate visine. Ovaj proračun se vrši na horizontu instrumenta. Visine vrhova ćelija određuju se kao razlika između horizonta instrumenta na stanici i očitanja na šini.
Da bi se kontrolisao proces merenja površine za dva vrha ćelije, nivelisanje se vrši sa dve različite stanice. Izrada plana na osnovu dobijenih materijala za uzimanje površinskih podataka počinje fiksiranjem na tabletu prema koordinatama tačaka jedinstvene državne geodetske mreže, objekata opravdanosti premjera (nivelacija i potezi teodolita), plus tačaka, vrhova kvadrata i situacija.
Način primjene
Kada poravnate teritoriju na neki načinprimjenom teodolita i nivelacijskih prolaza, razbijenih na prečnike, prolazi se polažu duž prirodnih karakterističnih linija datog područja, na primjer, uz brane ili slivove. U takvom radu treba postaviti poprečne presjeke i pike na svakih četrdeset metara kod mjerenja u mjerilu 1:2000 i svakih dvadeset metara kod mjerenja u mjerilu 1:1000 i 1:500. Na tačkama pregiba padina označeni su plus objekti. U procesu postavljanja piketa treba popraviti situaciju i izraditi nacrt. Evidencija nivelmana se vodi u dnevniku. Označava serijske brojeve šina, očitavanja na crvenoj i crnoj strani tračnica, udaljenosti pozitivnih objekata od najbližih piketa. Na osnovu rezultata nivelacije sastavlja se topografski plan teritorije, poprečni i uzdužni profili terena.
Svrsishodno je izmjeriti površinu u područjima predložene lokacije za uređenje i vertikalno planiranje teritorije. Primjer je pejzažni dizajn područja koje okružuje bilo koji arhitektonski spomenik ili zonu pejzažnog vrtlarstva.
Šta je nivo?
Za geometrijsko mjerenje terena, koji se široko koristi u građevinarstvu, koriste se nivoi različitih dizajna. Ovi uređaji se po principu rada najčešće dijele na: elektronske, laserske, hidrostatske i optičko-mehaničke. Svi nivoi su opremljeni teleskopom koji se rotira u horizontalnoj ravni. Moderan dizajn takvog mjernog uređaja omogućava automatsku kompenzacijuza postavljanje vizuelne ose u radni položaj.
Historija niveliranja
Prve informacije koje su došle do savremenog čoveka o nivelaciji odnose se na prvi vek pre nove ere, odnosno na izgradnju kanala za navodnjavanje u staroj Grčkoj i Rimu. Istorijski dokumenti pominju uređaj za mjerenje vode. Njegov izum i upotreba povezuju se s imenima starogrčkog naučnika Herona iz Aleksandrije i rimskog arhitekte Marka Vitruvija. Poticaj za razvoj ovih mjernih instrumenata i metoda niveliranja bilo je stvaranje uočenog nivelmana, barometra, cilindričnog nivelira i mjerne mreže u nivelmanima. Ovi izumi datiraju iz 16. i 17. vijeka i omogućili su razvoj sistema za precizno mjerenje zemljine površine.
U Rusiji je za vreme Petra Velikog osnovana optička radionica u kojoj su, između ostalog, proizvodili i libele, samo što su se tada zvale libele sa lulom. I. E. Belyaev je bio angažovan na razvoju nivoa u radionici. U istom periodu pojavili su se i prvi mjerni instrumenti bazirani na barometrima. Početkom devetnaestog stoljeća pojavili su se prvi trigonometrijski nivoi, uz njihovu pomoć obavljeni su vrlo veliki radovi na utvrđivanju razlike u nivoima Azovskog i Crnog mora, izmjerena je visina planine Elbrus. Upotreba geometrijskih instrumenata zabilježena je sredinom devetnaestog vijeka. Tako su 1847. godine korišteni u izgradnji Sueckog kanala. Kod nas geometrijsko nivelisanjepovršina je korištena u izgradnji vodenih i kopnenih puteva. Početak stvaranja domaće državne mreže smatra se 1871. Zatim su počeli radovi na fiksiranju i postavljanju tačaka koje su služile kao osnova za topografska snimanja.
Primjena niveliranja
Rezultat nivelacije je stvaranje jedinstvene referentne geodetske mreže, koja služi kao osnova za topografska mjerenja područja ili različita geodetska mjerenja. Pucanje se naširoko koristi u istraživačke i naučne svrhe: prilikom proučavanja globusa, kretanja zemljine kore, za popravljanje fluktuacija u nivou mora i okeana.
Nivelacija se takođe koristi u rešavanju različitih primenjenih problema koji su povezani sa izgradnjom raznih objekata, polaganjem komunikacionih vodova, komunalnih sistema itd. instalaterski radovi na montaži građevinskih konstrukcija. Prilikom rješavanja ovakvih problema uvijek se koriste podaci dobijeni od geodetske službe. Takođe, direktno za rešavanje različitih visoko specijalizovanih zadataka, koriste se sistemi za automatsko pronalaženje informacija. Takvi zadaci uključuju, na primjer, popravku i izgradnju kolovoza. Senzori uključeni u uređaj za automatsko niveliranje ugrađuju se na vagone, vagone, što rezultira gotovim profilom proučavanog područja u najkraćem mogućem roku.
Moderne tehnologije
Do danas,zbog izuzetno brzog razvoja nauke i tehnologije, različito tehničko znanje se koristi za izravnavanje površine.
- Laser. Njihov rad se zasniva na očitavanju parametara terena pomoću uređaja za lasersko skeniranje.
- Ultrasonic. Glavni element takvog uređaja je ultrazvučni senzor koji emituje talase.
- GNSS-tehnologija, koja je povezana sa dobijanjem informacija o trenutnim koordinatama pomoću satelitskih komunikacija. Takva oprema pruža vrlo visoku preciznost niveliranja.
Da bi se osigurala efikasna obrada velikog broja tokova informacija dobijenih u procesu primjene navedenog know-how-a, potrebno je posjedovanje odgovarajućeg specijalnog softvera koji će obavljati poslove u vezi pohranjivanja, upravljanja, vizualizacije i obrade podaci.
Moderni sistemi nivelisanja u izgradnji puteva
Automatski sistemi se široko koriste u modernoj izgradnji puteva. Omogućavaju vam upravljanje opremom za izgradnju puteva, s obzirom na njen trenutni položaj. Istovremeno, automatsko niveliranje trase odlikuje se visokom preciznošću izvedenih radova, što značajno poboljšava kvalitet kolovoza koji se proizvodi, kao i skraćuje vrijeme izgradnje. Takvi uređaji, ugrađeni na asf altne pločnike, freze za ceste, buldožere, omogućuju vam da otklonite oštećenja i nedostatke na starom kolovozu prilikom postavljanja novog sloja. Ovi nivoi kontrolišu poprečni nagib puta, izvode ga prema tačno određenom projektuparametri. Moderni sistemi za merenje površine opreme za izgradnju puteva dele se u nekoliko tipova u zavisnosti od tehnologije koja se koristi.
- Ultrazvučni uređaji sa različitim brojem senzora.
- Laserski sistemi podizanja.
- Uređaj baziran na satelitskoj GPS tehnologiji.
- 3D sistem zasnovan na principu totalne stanice.
Po potrebi, u zavisnosti od složenosti i specifičnosti radova koji se izvode, može se koristiti jedna ili druga tehnologija automatskog niveliranja.
