Расстояние по рейке как найти

   Нивелир вопреки распространенному мнению очень прост в использовании. Об устройстве, начальных основах применения и полевой проверке прибора — наша заметка ниже. 

Купить нивелир можно в нашем магазине посетив его лично или заказав доставку.
Если Вам требуется поверка и ремонт нивелиров — к вашим услугам наш сервисный центр!

Что такое нивелир и как он работает?

   Оптический нивелир является одним из самых простых в конструкции и эксплуатации измерительных приборов. В соответствии с его названием, он служит для нивелирования — определения разности высот между несколькими точками земной поверхности.
   Основным элементом конструкции нивелира является оптический блок, то есть зрительная труба. Она состоит из линзы, объектива, фокусирующей трубки и окуляра с нанесенным на него крестом сетки нитей.

    Компенсатор является очень важным компонентом нивелира, его задача — исправить ход луча света, попадающего в объектив. Или проще говоря — компенсатор удерживает визирную ось в горизонтальном положении.

   Большинство нивелиров имеют магнитный демпфер компенсатора . Проще говоря, это маятник, который движется между двумя магнитами. Также есть компенсаторы с воздушными демпфером. Воздушные компенсаторы как правило используются на более дешевых приборах. Их основные недостатки: длительное время стабилизации и деликатная конструкция, менее устойчивы к повреждениям, чем магнитные компенсаторы. Компенсатор имеет ограниченный диапазон действия (обычно несколько градусов), поэтому перед началом измерений нивелир должен быть отгоризонтирован с помощью установочных винтов в трегере и круглого пузырькового уровня. Эта операция выполняется после установки прибора на геодезический штатив .

От чего зависит точность и качество нивелира?
     Вопреки распространенному мнению, не только увеличение зрительной трубы является ключевым параметром оптического нивелира, а так же диаметр объектива оказывает большое влияние на качество изображения.
Диаметр объектива — важнейший оптический параметр нивелира. Он определяет диапазон увеличения, разрешение прибора, то есть качество изображения, диапазон наблюдения, поле зрения. Чем больше диаметр линзы, тем лучше визуальное изображение выравнивающего стержня в окуляре, и, следовательно, наблюдение может быть выполнено с большей точностью.
Увеличение зрительной трубы — зависит от диаметра объектива и используемой линзы. Увеличение обычно колеблется от 20 до 32х. Чем выше значение увеличения, тем больше увеличение изображения пятна, видимого в окуляре телескопа. Для строительных работ достаточно нивелирующих инструментов с телескопами с увеличением 20, 22 и 24. Инструменты с лучшим телескопом чаще всего используются геодезистами.
Поле зрения — информирует вас о длине участка рейки, расположенного в 100 м от станции нивелирования, которая будет видна в окуляре.
Яркость объектива — параметр, редко предоставляемый производителями измерительной техники. Это зависит от конструкции оптической системы и качества используемых в ней компонентов. Более высокая яркость объектива позволяет проводить точные измерения уровня в более сложных условиях освещения.
Минимальное фокусное расстояние — наименьшее расстояние выравнивателя от точки измерения, из которой изображение пятна, видимого в окуляре, будет «резким».
    Качество изображения и соответственно удобство работы зависит от совокупности факторов и диаметра объектива и увеличения телескопа. 

Какие аксессуары необходимы для нивелира?
   Нивелир без дополнительных аксессуаров похож на автомобиль без колес — красивый, но при этом не ездит. Сам инструмент в без аксессуаров использовать нельзя.
    Штатив — часто называют треногой. Под технический нивелир достаточно использования алюминиевого штатива. Он легкий, устойчив к погодным условиям, удобен в транспортировке и долговечен. Для современных приборов  он должен иметь 5/8-дюймовый винт — это стандартное крепление оптических нивелиров и других измерительных приборов.

   На рынке есть штативы с плоской или сферической головкой. Последний позволяет быстро выравнивать прибор без необходимости точной регулировки ножек штатива. Опытные пользователи на шаровой головке могут выровнять инструмент, не используя регулировочные винты в трегере.

   Нивелирная рейка, наиболее популярными на данный момент являются алюминиевые телескопические рейки. Деревянные рейки время от времени используются в строительных и геодезических изысканиях. Алюминиевые рейки различаются по длине (от 3 до 7 м) и, следовательно, по количеству сегментов. Сегменты основаны на принципе телескопа. Сложенный участок имеет длину чуть более 1 м и его легко транспортировать. Алюминиевые рейки имеют геодезическое шкалу типа «Е» с одной стороны и стандартное миллиметровое деление с другой. 

   Важно, чтобы рейка была снабжен коробкой уровнем для установки. Часто многих пользователи не используют уровень и устанавливают рейку вертикально «на глаз». Однако что неправильная установка рейки очень сильно влияет на конечную точность нивелирования.

С чего начать работу с нивелиром?
   Правильному нивелированию должно предшествовать несколько подготовительных действий.  Нивелир обычно устанавливается на  штатив с тремя ножками (предпочтительно из алюминия или фиберглас, потому что они легкие и долговечные). на устойчивое основание и вставляется в горизонт регулированием ножек штатива и подъемных винтов нивелира (для контроля используется круглый пузырьковый уровень).
   Компенсатор же отвечает за точное выравнивание. Это автоматическая маятниково-магнитная система, которая корректирует ход луча света, поступающего в телескоп на постоянной основе, и благодаря этому позволяет выполнять выравнивание даже с вибрирующим штативом. Часто начинающие пользователи испытывают затруднения при выравнивании нивелира с помощью регулировочных винтов в трегере. Лучший и самый быстрый способ — использовать два винта.
    Установите нивелир так, чтобы его зрительная труба была перпендикулярна линии, соединяющей два винта, с помощью которых будем устанавливать нивелир. Поворачивая оба в противоположных направлениях быстро приведем пузырь к середине. Третим винтом по необходимости приведите пузырек в центр капсулы.

Основы определения разницы высот с помощью нивелира
     Рассмотрим простое определение разницы в высоте между противоположными точками. Пользователь видит в окуляр сетку нитей: это четыре штриха — одна вертикальная и несколько горизонтальных. Почему несколько горизонтальных, ведь одного — среднего было бы достаточно? Однако, основываясь на показаниях, сделанных с двумя крайними горизонтальными штрихами — вы можете легко рассчитать расстояние, на котором рейка находится от нивелира. 

   После установки нивелира на штатив и его выравнивания, помощник вертикально устанавливает рейку (ему поможет уровень, прикрепленный к ней) в точке A. Наблюдатель осуществляет точное прицеливания с помощью винта горизонтального круга и фокусирует изображения с помощью фокусирующего винта и в окуляре выполняет чтение отметки O1. 

   В точке A мы имеем: 24 (потому что тире выше 24, но ниже 25), 6 (шестой сантиметр), 5 (пятый миллиметра сантиметра). Получаем показание отметки O1 — 2465 мм . Это расстояние от середины штрихов до точки, на которой стоит рейка. 

   В точке B, в свою очередь, мы получили показание O2 — 2045 мм . Для расчетов предположим, что точка А имеет высоту 0 м, и мы будем использовать формулу: HB = HA + O1 — O2 HB = 0 м + 2,465 м — 2045 м = 0,42 м.
    Это означает, что точка B находится на 42 см выше точки A.

Как измерять расстояние с помощью дальномерных нитей нивелира?
   Расстояние между нивелиром и рейкой можно приблизительно измерить с помощью инструмента нивелира. Вам не нужно использовать дополнительные дальномеры или измерительные ленты . Для этого используются две дополнительные горизонтальные линии пересечения нити. 

Чтобы рассчитать расстояние положения выравнивателя от рейки, прочитайте показания рейки на верхнем и нижнем штрихе. Итак, мы имеем:
Считывание по верхнему штриху В = 2539 мм.
Считывание нижнего штриха Н = 2390 мм.
Для расчета расстояния мы будем использовать формулу:
D = (В [мм] — Н [мм]) x K (k — постоянная умножения нитяного дальномера, обычно 100)
D = (2539 мм — 2390 мм) х 100 D = 14 900 мм = 14,9 м.Для чего горизонтальный круг с отметками на оптическом нивелире?
   Горизонтальный лимб используется для расчета угла поворота прибора при измерении. Лимб используется при нивелировании полярным методом, но стоит отметить что точность отсчетов невысокая. Горизонтальный лимб с делением на 360 и 400? В чем разница?
В 90% случаев при покупке нивелира пользователи не обращаются внимание на горизонтальный лимб. Им он не пригодится или используют в единичных случая как вспомогательный инструмент. 

   В оставшихся случаях — следует обратить на него внимание. Разметка лимба может быть выполнена в градусах и градах . Работа в градусах (шкала до 360) привычнее для ориентрования геодезисту. Грады (шкала до 400) удобнее в расчетах и использовании рядовому пользователю.
Плюсы прибора с разметкой градах:

• грады имеют десятичное деление, естественное для калькуляторов и компьютеров
• расчеты выполняются быстро, даже в памяти, без необходимости какого-либо преобразования или преобразования
• использование града исключает риск ошибок вычислений из-за разделения шага на 60 минут (секунд) и 3600 градусов (секунд).

Как самостоятельно проверить нивелир и подготовить его к работе?
    Мало толку от качественной оптики нивелира или его высокого стандарта по пыле- и влагостойкости, если прибор вышел из строя и результаты измерений неверны.  Каждый производитель измерительной техники перед выпуском товаров на рынок проводит контроль и настройку. Тем не менее, даже путешествие на машине из офиса продаж на стройплощадку может привести к тому, что инструмент станет неточным в результате сотрясений. Кроме того, перепады температур, внутренние напряжения материала, из которого сделан нивелир — это факторы, которые вызывают формирование инструментальных погрешностей.
    На самом деле оптических нивелиров очень просты в конструкции приборов и редко подвергаются самопроизвольным сбоям. Поломка нивелира обычно это результат падения. По правилам перед каждым нивелированием мы должны проверять 3 наиболее важных геометрических условия. Но в большинстве случаев нивелир работает в течение нескольких лет без надлежащего технического осмотра.
Если мы не можем позволить себе простои из-за обслуживания приборов — стоит знать несложную процедуру контроля и время от времени проверять его состояние самостоятельно? Тем более производители в комплекте с инструментом продают набор инструментов для юстировки.

В рамках полевого выпрямления мы проверяем три геометрических условия, которым должен соответствовать выравниватель:
• Основная плоскость пузырька круглого уровня pg должна быть перпендикулярна главной оси vv выравнивающего устройства.
• Горизонтальная линия прицельной сетки должна быть перпендикулярна главной оси vv.
• Визирная ось cc должна быть горизонтальной в диапазоне действия компенсатора.

    Перед началом юстировки проверьте работоспособность механических компонентов нивелира. Внимательно посмотрите на винты трегера, горизонтальные винты, фокусирующий винт и окуляр, оцените их на предмет плавной работы и наличия нестандартных зазоров. Стоит несколько раз повернуть инструмент, установленный на штативе и убедиться, что механизм главной оси механизма не поврежден. Только если все механические компоненты нивелира находятся в рабочем состоянии, вы можете приступить к проверке устройства.

Этап 1: Поверка круглого уровня 

Проверка и выпрямление перпендикулярности основной плоскости пузырькового уровня к главной оси нивелира.
Выровняйте инструмент на штативе с помощью винтов и контролируя процесс по круглому уровню. Поверните нивелир на 180 ° и посмотрите, не вышел ли пузырь из кольца уровня. Если нет, то уровень установлен правильно. Если уровень вышел за границы кольца — требуется исправление. Мы делаем это как с помощью регулировочных винтов трегера, так и с помощью установочных винтов уровня. 

   Отклонение пузырька на половину ошибки устраняется поворотом винтов трегера в противоположном направлении. Вторая половина той же ошибки устраняется с помощью регулировочных винтов уровня. Проверяем правильность исправления поворотом на 180 градусов. При необходимости повторяем корректирующие действия.

Этап 2: Проверка вертикальности сетки нитей
Контроль можно проводить двумя способами
1. Сфокусировавшись нивелиром на отвес легко можно определить вертикальность сетки нитей. Совпадает ли она с вертикальной линией отвеса или нет. При необходимости выполняется регулировка винтами по отвесу как по эталону.

2. Одним краем горизонтальной линии сетки нитей наводимся на точку на стене, плавно поворачиваем нивелир в горизонтальной плоскости. Если сетка нитей настроена верно — точка будет находится на другом конце горизонтальной линии. Данный способ контроля отвеса не требует, но менее пригоден для регулировки отклонения. 

Этап 3: Проверка работоспособности компенсатора 

    Если при повороте прибора гудит, стучит, … Это шанс, что компенсатор в нивелире еще может быть исправен. Если при осторожном встряхивании инструмента или постукивании по корпусу слышен звон и изображение в окуляре вибрирует — скорее всего, компенсатор работает правильно. Если во время этого теста крест не вибрирует, это может означать, что маятник завис или механизм поврежден более серьезно. Тогда, к сожалению, нас ждет посещение сервиса, и дальнейшая процедура настройки на месте невозможна.  По поводу ремонта нивелира предлагаем услуги нашего сервисного центра. Производим ремонт оборудования любой сложности, диагностика бесплатно.

Если компенсатор функционирует, второй тест этого параметра состоит в проверке диапазона действия.

• Установите прибор на штатив и на расстоянии 30-50 м установите вертикально рейку.
• Выровняйте прибор и измерьте O1.
• Наклоните сферический пузырек пузырька к четырем крайним положениям, и каждый раз мы читаем O2, O3, O4 и O5 на рейке.  
• Если все показания O1-O5 не отличаются друг от друга более чем на 1 мм (ошибка считывания), это означает, что компенсатор работает корректно во всем диапазоне значений. 

Этап 4: Поверка горизонтальности визирной оси

Проверка и исправление горизонтальной установки оси в области действия компенсатора. Проверка и исправление горизонтального выравнивания визирной оси является наиболее трудоемким этапом. Также необходимо иметь две нивелирных рейки и установить их друг от друга и вертикально на расстоянии не менее 30 метров. Поставить прибор посередине между рейками и вычислить превышение между точками. 

Свяжитесь с нами, если у Вас есть вопросы по обслуживанию или приобретению оптического нивелира:

• пишите на электронную почту zakaz@aspector.ru
• звоните по бесплатному номеру 8 (800) 707-71-98
• приходите в офис в Москве и Калужской области.

8

1. Общие сведения о нивелировании.

1.1. Сущность и методы нивелирования.

Нивелированием называют определение превышений между отдельными точками земной поверхности с последующим вычислением их высот над принятой отсчетной уровенной поверхностью.

Расстояние по отвесной линии от уровенной поверхности точки до уровенной поверхности, принятой за начальную, называется высотой точки, обозначается Н. Числовое значение высоты называется отметкой.

Если высоты точек вычислены относительно основной уровенной поверхности, их называют абсолютными высотами, альтитудами. Если они вычислены относительно любой другой, условно взятой поверхности, их называют условными.

Превышение – это разность абсолютных или условных отметок двух точек. Зная отметку одной и превышение между ними, можно вычислить отметку другой точки.

Нивелирование производят для изучения рельефа, определения высот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Результаты нивелирования имеют большое значение для решения научных задач как самой геодезии, так и для других наук о Земле.

В зависимости от применяемых приборов и измеряемых величин различают следующие методы нивелирования:

1. Геометрическое нивелирование выполняют горизонтальным лучом визирования. Осуществляют его обычно с помощью нивелиров, но можно использовать и другие приборы, позволяющие получать горизонтальный луч.

Рис. 1. Способы нивелирования

При нивелировании из середины нивелир располагают между двумя точками примерно на одинаковых расстояниях (рис.1, а). В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль, так как рейка под собственной тяжестью будет давить на землю и отсчет по ней будет меняться. Визирный луч зрительной трубы нивелира последовательно наводят на рейки и берут отсчеты З и П, которые записывают в миллиметрах в журнал нивелирования. Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира, т.е. по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Превышение между точками определяют по формуле

h = З – П

где З – отсчет назад на заднюю точку А; 

П – отсчет вперед на переднюю точку B.

При нивелировании вперед прибор устанавливают над точкой А (рис. 1, б), измеряют его высоту i и берут отсчет П по рейке в точке В. Превышение определяют вычитанием из высоты прибора i отсчета П.

h = i – П.

Высоту передней точки В вычисляется по формуле:

Высоту визирного луча на уровенной поверхностью называют горизонтом инструмента H_ГИ (рис. 1) и вычисляют

Н_ГИ = Н_А + З = Н_А + i.

 Место установки нивелира называется станцией. Если для определения превышения между точками А и В достаточно установить прибор один раз, то такой случай называется простым нивелированием.

Если же превышение между точками определяют только после нескольких установок нивелира, такое нивелирование называют сложным или последовательным (рис. 2).

Рис. 2. Последовательное нивелирование.

В этом случае точки С и D называют связующими. Превышение между ними определяют как при простом нивелировании:

;   ;   

h = ∑З – ∑П

Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом.

Превышение при нивелировании вперед равно высоте прибора ми­нус отсчет по рейке. Превышение при нивелировании из середины равно отсчету на заднюю рейку минус отсчет на переднюю рейку.

2. Тригонометрическое нивелирование выполняют на­клонным лучом визирования, приборами которые имеют вертикальный круг (тахеометр, кипрегель). При этом измеряют угол наклона визирной оси v и расстоя­ние d до рейки установленной в нивелируемой точке. Превышение вычисляют по тригонометрическим формулам.

d=Д_о*соs v

h=d*tg v

где d – горизонтальное проложение линии,

Д— расстояние до рейки,

v— угол наклона.

Оба метода примерно равноточны и называются техническими методами.

Физических методов нивелирования несколько. При этом исполь­зуют определенные закономерности природных явлений. Сюда от­носят барометрическое, гидростатическое, радио- и звуковое нивели­рование.

3. Барометрическое нивелирование основано на том, что с изменением высоты точек над уровенной поверхностью изменяется атмосферное давление. Измеряя давление барометрами, анероидами и другими приборами, получают данные для вычисления высот точек. Барометрическая ступень для Крыма 9,5-12,5м.

4. Гидростатическое нивелирование – определение превышений основывается на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых установлены сосуды.

5. Аэрорадионивелирование — превышения определяются путем измерения высот полета летательного аппарата радиовысотомером.

6. Механическое нивелирование — выполняется с помощью приборов, устанавливаемых в путеизмерительных вагонах, тележках, автомобилях, которые при движении вычерчивают профиль пройденного пути. Такие приборы называются профилографы.

К раме велосипеда или автомобиля подвешен маятник. Системой передач маятник связан с карандашом, который на миллиметровой бумаге вычерчивает профиль пройденного пути.

Масштаб профиля для горизонтальных линий 1 : 2000 или 1 : 5000, для вертикальных линий — в 10 раз крупнее.

7. Стереофотограмметрическое нивелирование основано на определении превышения по паре фотоснимков одной и той же местности, полученных из двух точек базиса фотографирования.

8. Определение превышений по результатам спутниковых измерений. Использование спутниковой системы ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система позволяет определять пространственные координаты точек.

1.2.  Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты нивелирования

При выводе формул для способов нивелирования из середины и вперед принято, что уровенная поверхность является плоскостью, визирный луч прямолинеен и горизонтален, рейки, установленные в точках, параллельны между собой.

На самом деле уровенная поверхность не является плоскостью и рейки, установленные в точках А и В перпендикулярно поверхности, непараллельны между собой (рис. 3), следовательно отсчеты З и П преувеличены на величину поправок за кривизну Земли СМ = К₁ и DN = К₂.

Рис. 3. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты геометрического нивелирования

Поправки за кривизну Земли равны:

,

 где 

S₁,  S₂ — расстояние от нивелира до реек; 

R – радиус Земли.

Кроме того известно, что луч света распространяется прямолинейно лишь в однородной среде. В реальной атмосфере, плотность которой увеличивается по мере приближения к поверхности Земли, луч света идет по некоторой кривой, которая называется рефракционной кривой. Вследствие этого визирный луч имеет форму рефракционной кривой (обращенной выпуклостью к верху) радиуса R₁ и пересекает рейки в точках C’ и D’. Поэтому отчеты по рейкам уменьшаются на величину поправок за рефракцию: СC’ = r₁  и  DD’= r₂, которые определяются по формуле

Радиус рефракционной кривой зависит от температуры, плотности, влажности воздуха и др. Отношение радиуса Земли R к радиусу рефракционной кривой R₁ называют коэффициентом земной рефракции, среднее значение которого принимают

Обозначим

,

где f₁ и f₂ – поправки за кривизну Земли и рефракцию равны

Следовательно превышение между точками А и В с учётом поправок за кривизну Земли и рефракцию равно

Необходимость учета поправки зависит от требуемой точности измерений.

Из формулы следует, что  при равенстве расстояний от нивелира до реек и примерно одинаковых условиях можно считать, что  f₁ = f₂  и  h = З – П. Таким образом, при нивелировании из середины с соблюдением равенства плеч влияние кривизны Земли и рефракции практически устраняется.

1.3. Марки и реперы.

Геодезические знаки служат для обозначения и сохранения точек местности, координаты которых определены.

Нивелирные знаки в основном служат для обозначения и сохранения на местности точек с известными высотами. Их делят на фундаментальные, постоянные и временные.

На линиях нивелирования I и II классов через 50—60 км вблизи уровнемерных станций, основных речных и озерных водомерных постов ставят фундаментальные реперы. В 50—150 м от фундаментального репера закладывают репер-спутник для лучшего отыскания и использования фундаментального репера.

Постоянные нивелирные знаки устанавливают через 5—6 км на нивелирных линиях всех классов, их делят на грунтовые, скальные, стенные. При строительстве сооружений ставят строительные постоянные реперы. Стенные реперы и марки закладывают в стены массивных сооружении, в устои мостов и гидротехнических сооружений: плотины, шлюзы, насосные станции, оголовки каналов, заложенные на глубину полтора метра и более в грунт и т. д.

Марка (металлическая) бетонируется в стену здания или сооружения. На лицевой стороне марки есть отверстие, куда передается отметка нивелированием I и II класса.

Реперы бывают стенные и грунтовые.

Стенной репер бетонируется в стену сооружения. Выступающая из стены часть имеет трехгранную форму. На верхнее ребро передается отметка.

Грунтовый репер из металла (рельс) бетонируется в яме, а деревянный закапывается в яму. В верхней части выделяется точка для передачи отметки.

Около постоянных реперов, устанавливаемых в северной зоне сезонного промерзания, ставят столбы — опознавательные знаки, а сам репер заглублен под почву для лучшей сохранности. На репер или на опознавательный знак устанавливают металлическую охранную плиту. Она обращена в сторону репера. Основание постоянного репера должно быть заложено ниже границы промерзания, чтобы репер не выпучивало в период замерзания и оттаивания грунта.

Нельзя устанавливать реперы около обрывов, на оползнях, в рыхлый грунт или плывуны, в местах, где их может повредить транспорт или сельскохозяйственная машина.

На площади, занятой мелиоративной системой, надо поставить столько постоянных реперов, чтобы наибольшее, расстояние от любой точки системы до ближайшего репера было не более 700 м, т. е. на каждые 100 га надо устанавливать по реперу. В городах реперы устанавливают на каждом перекрёстке.

При изысканиях вдоль рек и каналов реперы ставят около водомерных постов, у сужений русла, у перепадов и порогов, около островов, при устьях впадающих рек и суходолов, около существующих и в местах проектируемых сооружений, предусматривая его будущую сохранность.

Временные знаки устанавливают на период топографических съемок. В качестве временных знаков используют колья длиной около 0,5—1,0 м; гвозди—дюбели, забитые в строения, деревянные опоры линий связи, в деревья, мосты и т.п.; камни, валуны и т. д.

2. Приборы, применяемые при нивелировании.

2.1. Классификация нивелиров и их устройство.

Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот двух точек при помощи горизонтального луча и нивелирных реек, вертикально установленных в этих точках.

По классу точности нивелиры разделяют на:

-высокоточные Н-05;

-точные Н-3 

— технические Н-10.

Числа в шифре нивелира означают допустимую среднюю квадратическую погрешность, получаемую при нивелировании на 1 км двойного хода.

Кроме того, числа, стоящие впереди Н, – номера последующих моделей (3Н-3КЛ).

Нивелиры всех типов в зависимости от устройства, применяемого для приведения луча визирования в горизонтальное положение, выпускают в двух исполнениях: с уровнем при зрительной трубе (уровенные) и с компенсатором углов наклона (компенсационные). При наличии компенсатора к шифру нивелира добавляется индекс К, например Н-3К. Нивелиры типов Н-3 и Н-10 допускается изготовлять с лимбом для измерения горизонтальных углов с точностью до 5′. При наличии лимба к шифру нивелира добавляется индекс Л, например 2Н-10КЛ.

Нивелир Н-3 (рис. 4) относится к точным нивелирам, увеличение зрительной трубы – 31,5^х, наименьшее расстояние визирования – 1 м, цена деления уровней: круглого — 10′, контактного цилиндрического — 15». Прибор предназначен для нивелирования III и IV классов, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и в строительстве.

Рис.4. Точный нивелир Н-3:

а – вид со стороны круглого уровня; б – вид со стороны цилиндрического уровня; в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка: 1 – подъемные винты; 2 – элевационный винт; 3 – круглый уровень; 4 – кремальера; 5 – корпус зрительной трубы; 6 – наводящий винт; 7 – трегер; 8 – закрепительный винт; 9 – объектив; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом; 11 – контактный цилиндрический уровень; 12 – юстировочные винты цилиндрического уровня; 13 – крышка; 14 – сетка нитей; 15 – металлическая пластина; 16 – крепежные винты сетки нитей

Нивелир крепят к штативу с помощью станового винта и пружинящей пластины. В отвесное положение ось вращения нивелира устанавливают по круглому уровню с помощью подъемных винтов, винтовая нарезка которых входит в гнезда подставки (трегера). Для приближенного наведения трубы на рейку служит мушка над объективом зрительной трубы нивелира, для точного — наводящий винт, который работает, когда труба зафиксирована закрепительным винтом. Винт кремальеры служит для фокусировки трубы, а резкость изображения сетки нитей достигается вращением диоптрийного кольца окуляра. Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира устанавливают в горизонтальное положение элевационным винтом. Изображения половинок концов пузырька контактного цилиндрического уровня через систему призм передаются в поле зрения трубы (рис.5). Если центр пузырька уровня совместить с нуль-пунктом ампулы, то произойдет оптический контакт — изображения половинок концов пузырька уровня будут равными по длине и образуют в верхней части один овал (рис.5,в). При наклоне оси уровня контакт нарушается (рис.5,а,б).

Рис.5. Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне нуль-пункта (а,б) и в нуль-пункте (в)

У нивелира Н-3К (рис.6) основные параметры те же, что и у нивелира Н-3. Предварительное наведение луча визирования нивелира на рейку осуществляется от руки, а точное — вращением бесконечного наводящего винта.

Рис.6. Точный нивелир Н-3К (а) и поперечный разрез окулярной части трубы (б):

1 – винт наводящего устройства бесконечной наводки; 2 – кремальера; 3 – окуляр с диоптрийным кольцом; 4 – предохранительный колпачок; 5 – откидное зеркальце; 6 – круглый уровень с тремя юстировочными винтами; 7 – подъемный винт; 8 – юстировочные винты сетки нитей; 9 – оправа окуляра; 10 – диафрагма сетки нитей

Предел работы компенсатора не менее 15′, время затухания колебаний подвесной системы не более 2 с. Основные части компенсатора, обеспечивающие постоянство фокусировки и повышение точности его работы, — верхняя неподвижно закрепленная призма и нижняя, подвешенная на четырех стальных нитях; она придает визирному лучу горизонтальное положение.

2.2.  Нивелирные рейки

Нивелирные рейки для нивелирования III – IV класса и технического изготавливают из деревянных брусьев двутаврового сечения шириной 8 – 10 и толщиной 2 – 3 см.

Рейка РН-3 (рис. 7) имеет длину 3 м. Деления нанесены через 1 см. Нижняя часть рейки заключена в металлическую оковку и называется пяткой.

Основная шкала имеет деления черного и белого цвета, ноль совмещен с пяткой рейки. Дополнительная шкала на другой стороне рейки имеет чередующиеся красные и белые деления. С пяткой рейки совмещен отсчет больше 4000 мм. Часто встречаются комплекты реек, у которых с пятками красных сторон совпадают отсчеты 4687 и 4787 мм. Поэтому превышения, измеренные по красным сторонам реек, будут больше или меньше на 100 мм измеренных по черным сторонам реек.

Рис. 7. Нивелирная рейка (а) и поле зрения зрительной трубы нивелира с цилиндрическим уровнем (б)

Для установки рейки в вертикальное положение к ней прикрепляют круглый уровень или небольшие кронштейны, на которые подвешивают отвес.

Перед началом рабочего сезона и по его окончании рейки компарируют специальной контрольной линейкой. Ошибка в длине дециметровых делений рейки, предназначенной для нивелирования линий IV класса, не должна превышать 0,3 мм, а для нивелирования линий III класса 0,2мм.

Для нивелирования I и II классов применяют рейки, полотно которых изготовлено из инвара и натянуто на деревянную раму с силой 20 кгс. Деления таких реек равны 5 мм и обозначены тонкими штрихами, поэтому рейки называют штриховыми. При работе рейки надо оберегать от механических повреждений. На длительное хранение их устанавливают в отвесное положение в сухом помещении.

Могут быть изготовлены рейки с обратным и прямым изображением цифр. Могут быть цельные и складные рейки, тогда они имеют марку РН-3П-3000С — рейка нивелирная с ошибкой нивелирования 3 мм на 1 км хода, с прямой шкалой длиною 3000 мм, складная.

2.3. Нивелирные башмаки и костыли

При нивелировании для передачи высоты — при государственных нивелировках или привязках трасс к реперам государственного нивелирования — рейки устанавливают на металлические башмаки или костыли, которые забивают в грунт. Чтобы головка, на которую ставят рейку, не портилась, при забивке костыля на нее надевают колпак.

Реечники в месте установки рейки снимают дерн и прочно забивают костыль или башмак в грунт и следят за тем, чтобы положение их при наблюдении как на переднюю точку, так и на заднюю оставалось постоянным. После того как наблюдения на станции закончены, задний реечник вытаскивает костыль, переходит вперед и устанавливает в конце следующего нивелируемого отрезка переднюю рейку; передний костыль нельзя смещать, так как в этом случае будет нарушена последовательность в передаче высот и работы надо начинать снова от твердо закрепленной точки — репера.

3. Поверки точных и технических нивелиров

Чтобы ослабить накопление систематических ошибок, перед началом, а иногда и в процессе работы с нивелиром поверяют его исправность на выполнение определенных требований.

3.1 . Поверки нивелиров с цилиндрическим уровнем.

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Нивелир устанавливают на штатив, зрительную трубу располагают по направ­лению двух подъемных винтов. Вращением подъемных винтов пузырек уровня вы­водят в центр окружности на стекле оправы. Нивелир поворачивают на 180°.

Если пузырек остался в центре окружности, условие выполнено. Если пузырек ушел из центра, то его возвращают в центр на половину отклонения исправительными вин­тами уровня, а полностью — подъемными винтами Поверку повторяют.

1. Горизонтальный основной штрих сетки должен быть перпендикулярным к оси вращения нивелира.

При пузырьке круглого уровня на середине наводят зрительную трубу на рейку, установленную вертикально в 20—30 м от нивелира так, чтобы изображение рейки оказалось у края поля зрения трубы. Замечают отсчет на рейке по основному горизонтальному штриху сетки. Наводящим винтом трубу поворачивают так, чтобы изоб­ражение рейки переместилось в другой край поля зрения. Если отсчет по рейке не изменится — условие выполнено. В противном случае у нивелира Н-3 со зрительной трубы снимают окуляр и сетку поворачивают до нужного положения за счет эллиптичности отверстий для винтов, скрепляющих сетку с корпусом трубы.

У нивелиров Н-10Л и НС-4 снимают только колпачок, ослабляют винты и поворачивают окуляр вместе с сеткой до нужного положения

1. Ось цилиндрического уровня и визирная ось трубы должны находиться в па­раллельных вертикальных плоскостях. Нивелир устанавливают в рабочее положе­ние. Зрительную трубу располагают по направлению одного подъемного винта. Метра в 50 от нивелира устанавливают рейку и, выведя пузырек уровня на середину элевационным винтом, берут отсчет. Вращением одного бокового винта на 2—3 оборота наклоняют трубу, например, влево и, удерживая элевационным винтом основной горизонтальный штрих сетки на прочитанном отсчете, наблюдают в окуляр за половинками пузырька уровня. То же самое делают при наклоне трубы вправо. Если половинки пузырька не расходились или расходились в обоих случаях в одну сторону, условие выполнено.

Рис. 8 Поверка параллельности оси цилиндрического уровня и визирной линии нивелира

При расхождении половинок пузырька в разные стороны более 2 мм уровень смещают в нужное положение боковыми исправительными винтами.

4. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы. Колышками закрепляют линию АВ длиной 60—80 м (рис. 8).
Лентой находят середину линии, где устанавливают в рабочее положение нивелир
(станция 1). На колышках устанавливают рейки. Элевационным винтом соединяют концы половинок пузырька цилиндрического уровня и беру отсчеты по задней рейке а₁, и по передней b₁. При не параллельности осей уровня и визирной эти отсчеты будут ошибочны практически на одну и ту же величину, например δ. Вычисляют превышение между точками В и А, свободное от этих ошибок:

h=a₁—b₁=(a+ δ)-(b+ δ)=a—b

Нивелир устанавливают в 2—3 м за передней рейкой (станция 2) и берут отсчеты по дальней рейке а₂ и ближней b₂ Считая по малости расстояния от нивелира до рейки отсчет b₂ практически безошибочным, вычисляют отсчет по дальней рейке, который должен быть при горизонтальном положении визирной линии:

а₃ = b ₂ + h.

Вычисляют ошибку за не параллельность осей уровня и визирной

х = а.₂ — а.₃ .

Если она не более 4 мм, условие выполнено.

В противном случае исправляют положение цилиндрического уровня. Элевационным винтом устанавливают основной горизонтальный штрих сетки по дальней рейке на отсчет а₃. Пузырек цилиндрического уровня уйдет из середины. Вскрывают исправительные винты этого уровня, боковые ослабляют, а вертикальными, глядя в окуляр, соединяют концы половинок пузырька. Винты закрепляют. Убеждаются, что отсчет по рейке равен а₃.

3.2. Поверки нивелиров с компенсаторами (Н-ЗК, Н-10К).

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. По­веряют и исправляют так же, как нивелиры с цилиндрическим уровнем.

2. Горизонтальный основной штрих сетки должен быть перпендикулярен к оси вращения нивелира. Поверяют так же, как нивелиры с цилиндрическими уровнями. Для исправления снимают колпачок и, ослабив закрепительные винты окуляра, поворачивают его вместе с сеткой до нужного положения.

3. Компенсатор должен быть исправным. Трубу устанавливают по направлению одного подъемного винта. Метрах в 40—50 от нивелира по направлению линии визирования на колышек устанавливают рейку и по основному штриху сетки замечают отсчет. Затем, наблюдая в трубу, резко поворачивают на четверть оборота подъем­ный винт, расположенный вдоль трубы. Если средняя нить сначала колеблется, а потом установится на тот же отсчет по рейке, компенсатор работает. В противном случае нивелир следует сдать в мастерскую для исправления компенсатора.

4. При взятии отсчета по рейке визирный луч нивелира должен быть в горизонтальном положении. Выполняют поверку этого условия так же, как третью поверку нивелиров с цилиндрическим уровнем. Для исправления вращают испра­вительные винты сетки нитей и смещают основной штрих сетки на правильный от­счет а₃ по дальней рейке.

4. Поверки нивелирных реек

Полученные для работы нивелирные рейки поверяют на выпол­нение следующих требований.

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси рейки. Для поверки на крючок рейки, установленной вертикально, цеп­ляют нить отвеса и добиваются, чтобы острие грузика отвеса оказа­лось над острием штифта. Если пузырек уровня окажется не в центре, то его выводят в центр вращением исправительных винтов.

Можно поверить уровень при помощи вертикального штриха сетки нитей нивелира. Для этого нивелир устанавливают в рабочее положение, а метрах в 30 от него — рейку так, чтобы одно ребро ее совпало с вертикальным штрихом сетки, и юстировочными вин­тами выводят пузырек уровня рейки в центр. Затем рейку повора­чивают на 90° и аналогично юстируют уровень.

1. Деления рейки должны быть верны. Для поверки рейку кла­дут на ровный стол и специальной контрольной линейкой, имеющей миллиметровые деления и лупу (см. рис. 103, в), измеряют длину каждого метрового и дециметрового деления, с округлением до0,1 мм. Погрешность в делениях реек РН—3 не должна превышать дециметровых — 0,2 мм; метровых — 0,8 мм.

3. Разность нулей по красной и черной сторонам реек должна
быть постоянна.

На черной стороне реек подписи делений начинаются от нуля, а на красной — от условного числа, например 4687. Разность нулей по красной и черной сторонам — величина постоянная, называемая «пяткой», используется для контроля отсчетов при нивелировании.

Метрах в 20—30 от нивелира забивают в грунт 3—4 колышка. На них поочередно устанавливают рейку, берут отсчеты. Из отсче­тов по красной стороне вычитают соответствующие отсчеты по чер­ной стороне и получают «пятки».

Расхождения должны быть не более 2 мм, за окончательное при­нимают среднее значение «пятки». Поверяют обе рейки комплекта, их «пятки» могут отличаться на 100 мм, что следует учитывать при нивелировании.

Разность нулей черных сторон реек должна быть постоянна.
При поверке этого условия рейки поочередно ставят на одни и те же колышки и берут отсчеты по черной стороне. Отсчеты у исправ­ных реек должны быть одинаковые. В противном случае, во избе­жание накопления систематических погрешностей, рейки при ни­велировании чередуют местами

5. Производство технического нивелирования и нивелирования 4 класса

5.1. Техническое нивелирование.

Техническое нивелирование производится с целью создания высотного обоснования топографических съемок масштабов 1:500 – 1:5 000, а также при изысканиях, проектировании и строительстве различного рода инженерных сооружений.

Нивелирные ходы, прокладываемые для определения высот пунктов съемочного обоснования, должны опираться на пункты высшего класса. В исключительных случаях разрешается прокладывать висячие ходы, опирающиеся на твердую точку; при этом ходы прокладываются в прямом и обратном направлениях. Максимальная длина хода принимается в зависимости от характера рельефа местности, масштаба съемки и высоты сечения рельефа; так, например, предельная длина хода между двумя пунктами высшего класса при высоте сечения рельефа h ≥1м составляет 16 км, висячего хода – 4 км.

Техническое нивелирование для создания высотного обоснования съемок выполняется способом из середины техническими нивелирами с использованием двухсторонних шашечных реек. Расстояние от нивелира до реек допускается до 150 м, неравенство плеч – не более 10 м, а их накопление в секции – до 50 м. Отсчеты по рейкам берутся только по средней нити. Разность значений превышения на станции, определенных по черной и красным сторонам реек, не должна превышать 5 мм.

Допустимая высотная невязка ходов и полигонов технического нивелирования определяется по формулам:

или

_,

где n – число станций.

Формула применяется при нивелировании в гористой местности, когда число станций n ≥ 25 на 1 км хода.

Техническое нивелирование, выполняемое с целью обеспечения строительства сооружений линейного типа (железных или шоссейных дорог, трубопроводов, линий электропередач, каналов и т.д.), называется продольным. Для получения детального топографического плана на участке строительства крупных объектов при решении вопросов, связанных с вертикальной планировкой территории и подсчетом объемов земляных масс, выполняют нивелирование поверхности (площади). В случае, когда техническое нивелирование предназначается для решения конкретных инженерных задач, его точность регламентируется ведомственными инструкциями.

Техническое нивелирование применяется для построения высотного съемочного обоснования топографических съемок, при изысканиях линейных сооружений, при вертикальной планировке топографической поверхности. Производится нивелирами Н-10 или Н-3 или их модификациями и рейками РН-10 или РН-3. Основной способ нивелирования – способ из середины.

Порядок работы на станции следующий (используют либо двусторонние рейки, либо изменяют высоту прибора).

1. между рейками устанавливают нивелир. Неравенство расстояний от нивелира до реек (разность плеч) допускается 10 м. Нормальное расстояние между рейками по СНиП 120 м. Минимальный отсчет по рейке 300 мм. Нивелир приводят в рабочее положение по круглому уровню.

2. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по черной стороне а ч.

3. Визируют на переднюю рейку и берут отсчет по черной стороне b ч, а затем по красной стороне b к.

4. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по красной стороне а к.

5. Если со станции необходимо определить отметки дополнительных точек (промежуточных) С₁, С₂ и т.д., то рейку поочередно устанавливают на них и берут отсчеты по черной стороне с₁, с₂ и т.д. При использовании уровенных нивелиров перед каждым отсчетом (как на связующих точках, так и на промежуточных) пузырек цилиндрического уровня приводят в нуль-пункт элевационным винтом.

6. Для контроля вычисляют разности нулей красных и черных сторон реек. Расхождения в разностях не должны превышать 5 мм.

7. Вычисляют превышения по черным и красным сторонам реек. Расхождения в превышениях не должны превышать 5 мм.

8. При выполнении условий вычисляют среднее превышение с округлением до 1 мм. Если разность нулей красных сторон реек 100 мм, то это необходимо учитывать при выводе среднего превышения.

Отметки передних точек вычисляют через превышение по формуле:

H_B = H_A+ h,

а отметки промежуточных точек – через горизонт прибора:

ГН=Н_А+а

или

ГН=Н_В+в

где ГН – вычисляется для черных сторон реек.

5.2. Нивелирование 1У класса

Нивелирование IV класса является государственным. Отметки точек, определенные нивелированием IV класса, служат высотным обоснованием топографических съемок и инженерных работ.

-нивелирные ходы IV класса прокладываются в одном направлении. Длина линий нивелирования IV класса не должна превышать 50 км;

— нивелирование IV класса выполняется нивелирами, имеющими увеличение трубы не менее 25х, цену деления уровня не более 25” на 2 мм;

— перед началом полевых работ должны выполняться полевые поверки и исследования нивелиров, а также компарирование реек;

— рейки для нивелирования IV класса применяются двусторонние шашечные, отсчеты по черным и красным сторонам реек производят по средней нити. Для определения расстояний от нивелира до реек производятся отсчеты по дальномерным нитям по черным сторонам реек;

— значений превышения на станции, определенного по черным и красным сторонам реек, допускается расхождение до 5 мм;

— невязки в ходах между исходными пунктами и в полигонах должны быть не более 20 (мм) при числе станций менее 15 на 1 км хода и 5 (мм) при числе станций более 15 на 1 км хода, где L — длина хода (полигона) в км; n — число станций в ходе (полигоне).

Порядок работы на станции, как в техническом нивелировании. Но неравенство плеч не должно превышать 5 м. Для контроля неравенства плеч измеряют расстояния от нивелира до задней и передней реек нитяным дальномером (или шнуром). Нормальное расстояние между рейками 100 м. Расхождения между превышениями на станции — 5 мм.

Нивелирование 1У класса в два раза точнее технического. Применение того или иного класса нивелирования регламентировано СНиПми.

5.3. Ведение журнала технического нивелирования.

При нивелировании ведется полевой журнал. Нивелирные журналы могут быть разными в зависимости от способа нивелирования и применяемых при этом реек, способов контроля на станции и обработки результатов наблюдений.

В журнал записываются номера станций, пикеты и плюсовые точки; отсчеты по рейкам, их разность, а так же промежуточные отсчеты, в результате вычисляются отметки (высоты) всех нивелируемых точек.

Кроме полевого журнала нивелирования в процессе работы ведется пикетажная книжка, в которой дается подробный план трассы (вид сверху). Книжка ведется в масштабе 1:1000; 1:2000.

8

Содержание статьи:

Устройство нивелира

Рассмотрим, из чего состоит и как работает обычный оптический нивелир. Основной частью прибора является оптическая труба, с системой линз способная приближать наблюдаемые объекты с двадцатикратным и более увеличением.

Труба закреплена на особой поворотной станине, необходимой для следующих функций:

У некоторых моделей станина имеет специальный лимб, шкалу, позволяющую выполнять измерение или построение горизонтальных углов.

С правой стороны трубы расположен маховик, предназначенный для регулировки резкости изображения.

Подстройка под зрение оператора производится вращением регулировочного кольца на окуляре.

Элементы нивелира

При взгляде в окуляр зрительной трубы нивелира, мы увидим, что помимо приближения наблюдаемого в прибор предмета, нивелир накладывает на его изображение систему тонких линий, называемую визирной сеткой или визирными нитями. Она образует крестообразный рисунок, из вертикальных и горизонтальных линий (см. рисунок 1).

Дополнительные приспособления и инвентарь

Кроме самого прибора, для работы нам понадобится уже упомянутый штатив, а так же специальная мерная рейка, с нанесенными на ней делениями и цифрами. Деления представляют собой полоски чередующиеся черные или красные полоски шириной в 10 мм.

Цифры на рейке нанесены с шагом в десять см, а значение от нуля и до конца рейки в дециметрах, при этом числа выражены двумя цифрами. Так, 50 см обозначается как 05, число 09 обозначает 90 см, цифра 12 укажет на 120 см и т.д.

Для удобства, пять сантиметровых рисок каждого дециметра объединены еще и вертикальной полоской, так, что вся рейка оказывается размеченной знаками в виде буквы «Е», прямой и зеркальной.

Старые модели приборов дают перевернутое изображение, и рейка к ним требуется специальная, с перевернутыми цифрами.

Вспомогательные приспособления к нивелиру

Кроме паспорта, в комплекте нивелира идет ключ для обслуживания и мягкая фланель для протирки линз и конечно защитный футляр, где он хранится. Модели с горизонтальным лимбом — угломером комплектуются отвесом для установки строго в нужной точке.

Принцип действия нивелира. Установка прибора

Принцип работы нивелира предельно прост: оптическая ось прибора располагается строго горизонтально и не отклоняется при вращении прибора, постоянно находясь в одной горизонтальной плоскости.

Рассмотрим более подробно, как это качество можно использовать на практике.

Работу начинаем с установки прибора. Раздвигаем, и устанавливаем штатив. При работе на мягкой почве вдавливаем в нее острия, которыми заканчиваются «ноги» штатива.

Регулируя длину «ног», выставляем штатив на удобную для работы высоту, стараясь, чтобы его верхняя площадка, куда ставится нивелир, располагалась горизонтально.

Извлекаем из защитного футляра нивелир и устанавливаем его на штатив, закрепляя винтом штатива.

Теперь необходимо выставить нивелир так, чтобы его оптическая ось расположилась строго горизонтально. Для этого инструмент снабжен круглым пузырьковым уровнем, расположенным на станине. Вращая верньеры на ножках прибора, выставляем воздушный пузырек строго в центр уровня (см. рис.1).

Теперь, как бы мы не вращали трубу прибора, оптическая ось будет располагаться горизонтально.

Работа с нивелиром на стройке

Определение превышения точек

Как устанавливать инструмент мы разобрались, теперь рассмотрим, как определять с помощью нивелира разность высот двух и более точек. Для этого нам понадобится рейка и помощник, который будет рейку держать и переносить туда, куда нужно.

Выбираем первую точку измерения (обозначим ее «а»), на которую помощник ставит рейку по возможности вертикально. Вертикальность можно корректировать по вертикальной риске визирной сетки, подавая соответствующие сигналы помощнику.

Наводим прибор на рейку, сначала приблизительно, пользуясь «прицелом» сверху трубы. Смотрим в окуляр и, вращая маховик, добиваемся четкой видимости рейки.

Снимаем показания. Для этого смотрим, между какими значениями рейки оказалась горизонтальная линия визирной сетки, добавляем к нижнему значению количество сантиметровых делений между линией значения и линией визира прибора (или, если это удобнее, вычитаем из верхнего значения).

К примеру, риска легла чуть больше чем на три деления выше цифры 15. Нужно записать в блокноте значение 153, округляя до сантиметра в большую или меньшую сторону.

Даем команду помощнику перенести рейку на следующую точку («б») и снова выполняем замеры. Допустим, на рейке мы увидели значение «18» а наша риска чуть-чуть не добралась до «буквы Е», которая соответствует пяти делениям (сантиметрам). Значение высоты будет равно 185. Записываем его.

Поскольку горизонт нивелира неподвижен, а двигается рейка, то чем она ниже, тем больше значение мы увидим в объективе. Вычитаем: 185-153=32 Точка «б» ниже точки «а» на 32 сантиметра.

Определение превышения точек

Перенесение отметки

Разберемся, как перенести с помощью нивелира высотную отметку. К примеру, нам нужно сделать репер, ориентируясь на который, экскаваторщик будет копать котлован, глубиной на два метра ниже отметки пола здания. Значение высоты пола, нам и нужно указать экскаваторщику.

Устанавливаем рейку на реперной проектной точке, высота которой соответствует проектной высоте пола здания, то есть ноля, берем отсчёт. При самостоятельной разработке проекта либо при привязке к местности уже существующего проекта высота этой точки выставляется с помощью колышка либо на какой-то неподвижной поверхности (кирпичный забор, дерево, столб и т.д.) устанавливается метка.

Либо такие реперы (метки) выставляет геодезист, сопровождающий стройку. Пусть, к примеру, получилось 162.

Непосредственно у места будущего котлована, вбиваем колышек и, поставив рейку вплотную к нему, снова снимаем значение, пусть оно будет равно 179. Разница составит 17 сантиметров. Откладываем 17 см от низа рейки вверх по колышку, отмечаем значение риской маркера или карандаша. Вбив рядом еще один колышек, чтобы его верх совпал с риской, получим хорошо видимый ориентир, после чего колышек с риской можно убрать.

В заключение

Бережно относитесь к инструментам. Сразу после окончания работы, снимите нивелир со штатива и уложите в футляр. Лучше делать это, даже если спустя некоторое время вы будете продолжать работать с этого же места. В таком случае просто не убирайте сам штатив. Когда нужно, вы снова установите на него нивелир, при этом высота оптической оси нивелира, если и изменится, то незначительно.

Источник

Оптический нивелир: основы работы и настройка своими руками

На рынке есть штативы с плоской или сферической головкой. Последний позволяет быстро выравнивать прибор без необходимости точной регулировки ножек штатива. Опытные пользователи на шаровой головке могут выровнять инструмент, не используя регулировочные винты в трегере.

Нивелирная рейка, наиболее популярными на данный момент являются алюминиевые телескопические рейки. Деревянные рейки время от времени используются в строительных и геодезических изысканиях. Алюминиевые рейки различаются по длине (от 3 до 7 м) и, следовательно, по количеству сегментов. Сегменты основаны на принципе телескопа. Сложенный участок имеет длину чуть более 1 м и его легко транспортировать. Алюминиевые рейки имеют геодезическое шкалу типа «Е» с одной стороны и стандартное миллиметровое деление с другой.

Важно, чтобы рейка была снабжен коробкой уровнем для установки. Часто многих пользователи не используют уровень и устанавливают рейку вертикально «на глаз». Однако что неправильная установка рейки очень сильно влияет на конечную точность нивелирования.

После установки нивелира на штатив и его выравнивания, помощник вертикально устанавливает рейку (ему поможет уровень, прикрепленный к ней) в точке A. Наблюдатель осуществляет точное прицеливания с помощью винта горизонтального круга и фокусирует изображения с помощью фокусирующего винта и в окуляре выполняет чтение отметки O1.

Для чего горизонтальный круг с отметками на оптическом нивелире?
Горизонтальный лимб используется для расчета угла поворота прибора при измерении. Лимб используется при нивелировании полярным методом, но стоит отметить что точность отсчетов невысокая. Горизонтальный лимб с делением на 360 и 400? В чем разница?
В 90% случаев при покупке нивелира пользователи не обращаются внимание на горизонтальный лимб. Им он не пригодится или используют в единичных случая как вспомогательный инструмент.

• грады имеют десятичное деление, естественное для калькуляторов и компьютеров
• расчеты выполняются быстро, даже в памяти, без необходимости какого-либо преобразования или преобразования
• использование града исключает риск ошибок вычислений из-за разделения шага на 60 минут (секунд) и 3600 градусов (секунд).

В рамках полевого выпрямления мы проверяем три геометрических условия, которым должен соответствовать выравниватель:
• Основная плоскость пузырька круглого уровня pg должна быть перпендикулярна главной оси vv выравнивающего устройства.
• Горизонтальная линия прицельной сетки должна быть перпендикулярна главной оси vv.
• Визирная ось cc должна быть горизонтальной в диапазоне действия компенсатора.

Перед началом юстировки проверьте работоспособность механических компонентов нивелира. Внимательно посмотрите на винты трегера, горизонтальные винты, фокусирующий винт и окуляр, оцените их на предмет плавной работы и наличия нестандартных зазоров. Стоит несколько раз повернуть инструмент, установленный на штативе и убедиться, что механизм главной оси механизма не поврежден. Только если все механические компоненты нивелира находятся в рабочем состоянии, вы можете приступить к проверке устройства.

Этап 1: Поверка круглого уровня

Отклонение пузырька на половину ошибки устраняется поворотом винтов трегера в противоположном направлении. Вторая половина той же ошибки устраняется с помощью регулировочных винтов уровня. Проверяем правильность исправления поворотом на 180 градусов. При необходимости повторяем корректирующие действия.

Этап 2: Проверка вертикальности сетки нитей
Контроль можно проводить двумя способами
1. Сфокусировавшись нивелиром на отвес легко можно определить вертикальность сетки нитей. Совпадает ли она с вертикальной линией отвеса или нет. При необходимости выполняется регулировка винтами по отвесу как по эталону.

Этап 3: Проверка работоспособности компенсатора

Если компенсатор функционирует, второй тест этого параметра состоит в проверке диапазона действия.

Этап 4: Поверка горизонтальности визирной оси

Проверка и исправление горизонтальной установки оси в области действия компенсатора. Проверка и исправление горизонтального выравнивания визирной оси является наиболее трудоемким этапом. Также необходимо иметь две нивелирных рейки и установить их друг от друга и вертикально на расстоянии не менее 30 метров. Поставить прибор посередине между рейками и вычислить превышение между точками.

Возьмем для примера:
отчет по рейке A = 1.787м,
отчет по рейке B = 1.632м,
превышение (Δh) в этом случае будет: Δh = А–B = 0.155м. с Переставить штатив с прибором ближе к точке А и, взяв отчет по этой же рейке (для примера 1.509м), вычислить теоретический отчет по рейке B (отчет по рейке А – Δh). В нашем примере теоретический отчет по рейке В = 1.509м – 0.155м = 1.354м.
Взяв отчет по рейке В сравнить его с теоретическим. Если разность между отчетами превышает 1-3 мм, необходимо выполнить настройку. Отверните защитную крышку окуляра (или откройте заглушку в нивелирах Sokkia) и с помощью юстировочной шпильки / отвертки / шестигранника из комплекта прибора поворачивайте винт до тех пор, пока отчет по средней горизонтальной нити не станет равен теоретическому (1.354м). После чего необходимо повторить поверку.

Свяжитесь с нами, если у Вас есть вопросы по обслуживанию или приобретению оптического нивелира:

Источник

Как с помощью нивелира измерить расстояние

Проведение съемок при помощи теодолита и нивелира

Основы работы с геодезическими приборами

Съемка при помощи теодолита

Установка прибора

Перед началом теодолитной съемки, прибор необходимо установить строго над вершиной измеряемого угла, над опорной точкой, с которой проводят измерения. При подземных маркшейдерских съемках иногда устанавливают теодолит под опорной точкой.
Высота расположения оптической трубы прибора должна находиться на уровне глаз.
Прибор устанавливают по оптическому или нитяному отвесу, сначала грубо, «на глаз» перемещая штатив, затем, при помощи перемещения по горизонтальной платформе уточняют положение над вершиной угла (опорной точкой).
Вертикальное положение оси вращения теодолита выполняется при помощи цилиндрического уровня.

После закрепления прибора проверяют правильность установки, вращая теодолит в горизонтальной плоскости и наблюдая за положением пузырька цилиндрического уровня.
Отклонение не должно превышать одно деление шкалы.
Установка оптической трубы должна позволять четко видеть шкалу сетки нитей и наблюдаемый объект съемки. Штрихи лимба и шкала отсчетного микроскопа также должны быть четко видны.

Измерение угла

Отпускают алидаду и отводят ее влево на 30-40 град., затем обратным вращением наводят на визирную точку первого направления так, чтобы она оказалась справа от бисектора (в поле зрения оптической трубы). Алидаду закрепляют.
Ввинчиванием наводящего винта алидады бисектор наводят на визирную точку и снимают показание с оптического микрометра.

Отпускают винт крепления алидады и наводят на вторую визирную точку, затем снимают показание, следуя тем же шагам, что и при наведении на первую точку.

Далее проводят второй этап съемки, снижающий погрешности, появляющиеся в результате неточной установки теодолита.
Оптическую трубу переводят через зенит в противоположное направление, и по часовой стрелке поворачивают к второй точке измеряемого угла, предварительно отведя алидаду на 30-40 град. влево.
Наводящим винтом наводят бисектор на визирную точку и снимают показания оптического микрометра.
По часовой стрелке наводят алидаду на первую визирную точку и вновь снимают показания микрометра.

В случае если теодолит оснащен окулярным микрометром вместо оптического, результаты измерений повторяют трижды.

На этом практическая часть съемки угла завершена, приступают к вычислениям среднего результата измерений первого и второго этапов, что позволяет уменьшить погрешности съемки.
Расхождение в измерениях угла, полученных в дублирующих съемках не должно превышать двойную точность отсчетного устройства (для теодолита Т30 эта погрешность составляет 1′).

Для измерения вертикальных углов используют вертикальный круг теодолита.

Измерение магнитных азимутов

Теодолит приводится в рабочее состояние, на конце алидады закрепляется буссоль.

Вращая алидаду на горизонтальном круге устанавливается нулевой значение. После этого закрепительный винт алидады закручивается, а винт лимба ослабляется и вращением алидады стрелка бруссоли приводится в равновесие со штрихами-индексами, при этом объектив трубы и северная стрелка бруссоли должны совпадать по направлению. Винт лимба закрепляется.
После выполнении этих операций горизонтальный круг оказывается сориентирован по магнитному меридиану Земли.
Затем, вращением алидады, зрительная труба наводится на визирную точку и снимается отсчет по горизонтальному кругу.
Полученный таким образом отсчет и является магнитным азимутом визирной точки.

Измерение расстояния

При помощи теодолита можно измерять линейные расстояния.
Для осуществления этой функции служат дальномерные нити и визирная рейка.
Чтобы определить расстояние L от теодолита до рейки, оптическую трубу прибора наводят на шкалу установленной вертикально рейки. Оценивают длину l отрезка рейки между дальномерными нитями, которая определяется, как разность показаний нижней нити l’’ и верхней нити l’:
l = l’’ — l’.
Чтобы вычислить расстояние до рейки, надо найденную длину отрезка рейки l умножить на 100:
L = l х 100.

Пример:
l’ = 1240 мм, l’’ = 1483 мм, тогда:
l=1483-1240=243 мм
L = 243 х 100 = 24.3 м

При проведении съемки углов теодолитом возникают погрешности, вызываемые различными причинами: ошибка прибора, влияния внешней среды и человеческий фактор.
Приборные ошибки зависят от качества изготовления и класса точности применяемого теодолита, а также его технического состояния. Чаще всего они возникают при плохой калибровке шкал, в том числе лимбовых и оптических, остаточных погрешностей регулировки и юстировки прибора, температурных деформаций в самом приборе и т.д.
Ошибки из-за негативного влияния внешней среды вызываются оптической рефракцией, искажением оптических изображений из-за перемещения слоев воздуха и т. п.
Человеческий фактор влияет на аккуратность установки прибора, выполнения технологии измерений и съема показаний с прибора, а также подсчет результатов измерений.
На результаты маркшейдерских съемок техническим теодолитом погрешности, вызываемые воздействием внешней среды, не оказывают существенного влияния, поскольку допускаемая погрешность крупномасштабных съемок выше, чем при точных мелкомасштабных съемках.

Использование нивелиров

Нивелиры используют для определения разности высот между двумя точками на местности. Различают следующие способы нивелирования: геометрическое, тригонометрическое и гидростатическое.

Геометрическое нивелирование производится с помощью прибора нивелира и рейки. Прибор устанавливают строго вертикально над опорной точкой, при этом ось оптической трубы нивелира является горизонталью. У второй точки выставляют рейку. Разница высот (превышение) между точками определяется, как разность отсчетов по рейке. Недостаток этого метода проявляется при измерении превышений, имеющих размеры больше, чем длина рейки. При этом приходится переставлять прибор, точность измерений падает.

Тригонометрическое нивелирование также производится с использованием нивелира. Превышение между точками в этом случае определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками с помощью тригонометрических расчетов.

При помощи тригонометрического нивелирования можно измерить превышение любой высоты между взаимно видимыми точками, однако его точность ограничена влиянием на измерение вертикальных углов оптического преломления и уклонений отвесных линий, особенно проявляющихся в горной местности. Тем не менее этот метод определения превышений чаще всего применяется на практике, как наиболее универсальный.

При тригонометрическом нивелировании сначала определяется расстояние от нивелира до первой точки при помощи дальномерной сетки и рейки. Для этого вычисляется угол между горизонталью и произвольным отрезком на рейке. Путем несложных тригонометрических подсчетов (зная углы и длину одной из сторон – отрезок рейки), вычисляют расстояние.
Затем наводят оптическую трубу на вторую точку и замеряют угол между горизонталью и этой точкой. Рейка в измерениях на втором этапе не нужна.
Зная горизонтальное расстояние до первой точки, а также углы полученного прямоугольного треугольника, легко вычислить противоположный катет, величина которого и является превышением.

Нивелир – один из основных инструментов геодезиста. Основное назначение этих приборов заключается в определении перепадов высот между двумя точками на местности. По своей сути они выполняют ту же функцию, что и обычный строительный уровень. Однако нивелиры предназначены для решения более важных и ответственных задач, что обуславливает их более сложное устройство и принцип действия.

Необходимость в нивелировании возникает при выполнении геодезических работ в самых разных направлениях. Эти приборы применяются в строительстве, при выполнении дорожных работ, геологоразведке, геодезии, картографии и топографии, при ведении монтажных работ в любых отраслях промышленности. Практически всегда при выполнении подобных задач необходимо обеспечить горизонтальную плоскость или определенный уровень уклона, в чем и помогает геодезический нивелир. Этим обуславливается значительная востребованность данных приборов на современном рынке.

Нивелир – прибор высокого уровня точности

Нивелир является одним из самых старых видов геодезических приборов, применяемых человеком. Его принцип действия остался неизменным практически со времен Древнего Египта. Однако сегодня все более высокие требования предъявляются к классу точности и функциональности данных приборов. Поэтому технологии производства нивелиров становятся все более совершенными и эффективными.
Современные приборы для нивелирования должны обеспечивать максимально точное, простое и быстрое определение разницы высот. Кроме этого, они должны быть простыми и удобными в эксплуатации. Основные требования, предъявляемые сегодня к нивелирам:
• максимальная точность измерения;
• небольшой вес и компактная конструкция;
• простота в эксплуатации;
• возможность сохранения данных на разных носителях;
• высокая надежность и устойчивость к внешним воздействиям;
• выгодная стоимость.

Виды нивелиров

В зависимости от разных классификационных признаков нивелиры подразделяются на несколько разновидностей. Так по классу точности разделяют следующие виды нивелиров:
• высокоточные – точность менее 1 мм;
• технические – точность от 1мм до 2.5 мм.

Еще одним важнейшим признаком является конструктивный тип и принцип действия прибора. По этому признаку различаются следующие разновидности нивелиров:
• оптические (наиболее простой и доступный по цене тип приборов);
• цифровые;
• лазерные.

Высококачественные нивелиры от лучших производителей

Наша компания предлагает своим клиентам возможность купить нивелир любого типа на выгодных условиях. В нашем ассортименте представлена продукция только лучших производителей. Это приборы, способные обеспечить максимально высокую точность измерений, обладающие высокой функциональностью, надежностью и качеством. Также у нас вы можете приобрести все необходимые аксессуары для нивелирования и ознакомиться с полным перечнем дополнительных услуг, включая гарантийный и послегарантийный сервис, проведение метрологической аттестации приборов.

По такому важному критерию, как цена, нивелир должен обеспечивать максимальную экономическую эффективность для своего владельца. Поэтому мы стремимся предложить своим покупателям максимально выгодную стоимость высококачественных оригинальных приборов. Это достигается за счет прямого сотрудничества с производителями. Поэтому покупать у нас по-настоящему выгодно.

Работа С Оптическим Нивелиром

Учимся работать с оптическим нивелиром

Установка штатива:

1. Ослабьте винты на ножках штатива, выдвиньте ножки на нужную высоту и хорошо затяните винты.

2. Для того чтобы гарантировать устойчивость штатива, с достаточным усилием вдавите ножки в грунт. Утапливая ножки в грунт, обратите внимание, что усилие должно прилагаться вдоль ножек. При установке штатива обращайте внимание на то, чтобы головка штатива была горизонтальна. Значительный наклон штатива должен корректироваться с помощью подъемных винтов трегера.

Горизонтирование инструмента:

1. Установите нивелир на штативе. Затяните закрепительный винт.

2. Установите подъемные винты подставки (трегера) в среднее положение по высоте.

3. Приведите пузырек воздуха круглого уровня в нуль-пункт. Для этого вращайте подъемные винты А и В одновременно в противоположных направления до тех пор, пока пузырек не выйдет на линию, перпендикулярную линии, соединяющей винты А и В. Далее вращая винт С, приведите пузырек круглого уровня в центр нуль-пункта.

Фокусировка зрительной трубы:

1. Наведите трубу на яркую поверхность (например, на лист белой бумаги).

2. Вращайте окулярное кольцо до тех пор, пока сетка нитей не станет четкой и черной. Теперь окуляр настроен по вашему зрению.

3. Наведите трубу на рейку, используя визир.

4. Вращайте фокусировочный винт, пока изображение рейки в поле зрения не станет четким. Добейтесь отсутствия параллакса, то есть такого положения, когда при смещении глаза вверх и вниз, изображение рейки и сетки не смещаются относительно друг друга.

Центрирование:

Если необходимо установить нивелир над точкой:

2. Ослабьте закрепительный винт. Смещайте нивелир по головке штатива до тех пор, пока отвес не укажет строго на точку.

3. Затяните закрепительный винт.

Взятие отчетов (отсчитывание по рейке):

1. Установите прибор на штативе, выполните горизонтирование прибора и фокусировку сетки нитей.

2. Установите нивелирную рейку вертикально.

3. Выполните предварительное наведение трубы на рейку при помощи визира.

4. Точно отфокусируйте изображение рейки с помощью фокусировочного винта.

5. Выполните точное наведение с помощью наводящего винта.

6. Проверьте положение пузырька круглого уровня. Он должен быть в нуль-пункте. Используйте призму контроля положения уровня.

7. Возьмите отсчет по рейке. В качестве отсчетного индекса используйте среднюю горизонтальную нить сетки нитей.

Измерение расстояний:

Для определения расстояния возьмите отсчеты по нижней и верхней нитям.

Отсчет по верхней нити: 2.670м

Отсчет по нижней нити: 2.502м

Разность отсчетов: L=0.168 м

Так как коэффициент дальномера равен 100, расстояние вычисляется по формуле D=100xL

В примере D=100×0.168= 16.8 м

Нивелирный ход:

Выбирайте станции и точки установки реек, отмеряя шагами длины плеч (расстояния от нивелира до рейки). Они должны быть примерно одинаковые, порядка 40-50 м.

1. Установите прибор на станции I1.

2. Установите рейку вертикально на точке А.

3. Наведите трубу на рейку и возьмите отсчет по рейке (задний R).

4. Наведите трубу на рейку, установленную на точке 2, возьмите отсчет (передний V).

5. Переставьте прибор на станцию I2. Наведите на связующую точку 2 и возьмите отсчет по рейке (задний).

6. Выполните визирование на переднюю связующую точку 3.

7. Продолжайте прокладку нивелирного хода до тех пор, пока не придете на точку В.

Результат: ΔH = сумма задних отсчетов – сумма передних.

Как пользоваться нивелиром?

Нивелир — это прибор для определения разности высот, проверки ровности поверхности путем определения превышения одной точки над другой горизонтальным лучом. Нивелиры делятся на оптические, цифровые и лазерные.

Как пользоваться оптическим нивелиром?

Комплект оптического нивелира состоит из штатива, рейки с делениями в миллиметрах на одной стороне и сантиметрах с другой, а также самого нивелира.

Как пользоваться лазерным нивелиром?

До начала работы необходимо проверить функционирование прибора. Для этого нужно зарядить аккумулятор или вставить батареи, и включить нивелир. Если луч светит ярко и четко, то аппарат готов к работе.

Для достижения высокого качества разметки необходимо соблюдать следующие правила расположения прибора:

Настройка лазерного нивелира зависит от выбранной модели, важно помнить, что отключение неиспользуемых функций позволяет экономить заряд батареи и увеличить время работы устройства. Основные параметры настройки:

Использование лазерного нивелира в строительстве или ремонте позволяет выполнять большое количество задач. Способы использования зависят от конкретно поставленных целей, например:

Использование лазерного нивелира при работе на полу:

Использование лазерного нивелира для работ на стене:

В заключение

Нивелир является незаменимым устройством как на стройке, так и в быту. Купить лазерный или оптический нивелир вы можете в нашем интернет-магазине. А также мы проводим обучение по использованию профессионального геодезического и строительного оборудования. Обращайтесь к нашим специалистам, и мы ответим на все ваши вопросы.

Работа с нивелиром. Определение превышений

Для определения превышений между точками используются геометрическое нивелирование. Пробор – нивелир. Разность высот 2-х точек определяют с помощью горизонтального визирного луча. Нивелир ставится между точками.

Рисунок 1.3- Горизонтальность визирного луча нивелира.

3. Практическое задание измерение горизонтальность визирного луча нивелиром

Определить с помощью нивелира, задней и передней рейки, насколько стол ниже подоконника.

Приводим прибор в рабочее состояние:

· Проверку правильности установки сетки нитей производят для того, чтобы убедиться, что вертикальная нить сетки при среднем положении пузырька уровня совпадает с отвесной линией, а горизонтальная нить сетки перпендикулярна к вертикальной оси нивелира.

· Для нивелира с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе необходимо выполнение следующего главного условия: ось цилиндрического уровня должна быть параллельна оси визирования зрительной трубы.

Формулы для расчета:

где О- отчет, Ч-черная сторона рейки, К- красная сторона рейки, З- задняя рейка, П- передняя рейка

Ответ: превышение между столом и подоконником 136 мм.

Заключение

Геодезия – наука которая занимается определением формы и размеров земли, её гравитационных и магнитных полей. Изучает расположение объектов на земной поверхности и формы её рельефа. Практически решаемые задачи, определение координат точек земной поверхности, состав планов и карт местности, решение задач обеспечения проектировки сооружений и эксплуатация различных сооружений и объектов, обеспечение нужд обороны.

Оптические приборы (теодолиты, нивелиры) используются для определения превышений вертикальных точек, вычисления вертикальных и горизонтальных углов и измерения расстояний. Преимуществом данных приборов является то, что все измерения производятся с высокой точностью, на больших дистанциях и при любых погодных условиях. Существуют также цифровые, ротационные и лазерные нивелиры, предназначенные для внутренних и наружных работ. Для топографической съемки, проведения строительных, монтажных и инженерных работ используется электронные тахеометры, измеряющий углы и расстояния. Самым универсальным прибором является лазерный рулетки, позволяющий не только измерять расстояние от наблюдателя до объекта, но и вычислять площадь и объем, большой популярностью пользуются лазерные уровни для построения плоскости.

Современное геодезическое оборудование нашло самое широкое применение при отделке, проектировании, ландшафтном дизайне и ремонте любых объектов недвижимости. Плюсами лазерных приборов являются наглядность и расширенный функционал, несложность в эксплуатации и возможность работать с прибором одному человеку, что позволяет сэкономить время и повысить производительность.

Список использованной литературы

1. А.В. Беспалов. Теодолиты: методическая разработка.–Хабаровск: ДВГАПС, 1994.–42с.

2. Большаков В.Д., Гайдаев П.А. Теория математической обработки геодезических измерений. М.: Недра, 2007.

3. Большаков В.Д., Деймлих Ф., Васильев В.П., Голубев А.Н. Радиогеодезические и электрооптические измерения. М.: Недра, 2005.

4. Инженерная геодезия. Учебник для вузов железнодорожного транспорта/ Под. ред. Л.С. Хренова — 2-е изд.-М.: Высшая школа, 1985.- 352 с.

5. Сборник инструкций по производству поверок геодезических приборов. — М.: Недра, 1988. — 77 с.

Источник

Измерение расстояний с помощью теодолита.

При помощи теодолита
можно измерять расстояние до рейки. Для
этого имеются два коротких горизонтальных
штриха в поле зрения зрительной трубы,
они называются дальномерные нити. При
наведение на рейку, которая имеет
сантиметровые деления, оценивается
длина рейки расположенную между
дальномерными нитями. Эта длина
определяется разностью отсчетов, из
показаний нижней нити (L//) снимают
показания верхней (L/) L=L//-L/ .

Чтобы вычислить
расстояние до рейки надо найденную
длину L умножить на 100. d=100.L.

Теодолит и устройство теодолита

Теодолит
– геодезический
инструмент для определения направлений
и измерения горизонтальных и вертикальных
углов при геодезических работах,
топографических
и маркшейдерских
съёмках, в строительстве и т. п.
Основной рабочей мерой в теодолите
служат горизонтальный и вертикальный
круги с градусными минутными и секундными
делениями

Устройство
теодолита.

Горизонтальную
проекцию β угла β’ измеряют теодолитом
— универсальным прибором, применяемым
для измерения горизонтальных и
вертикальных углов, расстояний и
определения превышений. Изучение
теодолита  удобно начать с рассмотрения
схемы теодолита.

Лимб
— круговая
шкала с градусными или градовыми
делениями располагаемая на плоском
стеклянном круге. Плоскость лимба,
являющуюся плоскостью горизонтальных
проекций углов, при работе устанавливают
горизонтально.

Уровень
— прибор, по которому следят за
горизонтальностью плоскости лимба во
время работы.

Оптическая
зрительная труба
служит для визирования — наведения на
предметы — визирные цели. Вращая трубу
около горизонтальной оси, получают
вертикальные проектирующие плоскости
W₁
и W 2.

Алидада—
дословно — линейка. У горизонтальных
кругов алидадная часть, расположена и
вращается над лимбом. На ней закреплена
оптическая труба, на ней также расположен
индекс или шкала отсчетного приспособления
и поэтому она позволяет определять на
лимбе направление трубы, наведенной на
визирную цель — предмет наведения, т. е.
найти положение проектирующих плоскостей.

Ось
вращения алидады ZZ₁
соотнесена с осью лимба, при работе ее
устанавливают вертикально, она является
осью вращения прибора, относительно
нее определяют положение всех частей
теодолита.

Микрометр,
шкаловый
или штриховой
микроскоп
— устройства, позволяющие значительно
повысить точность отсчитывания долей
делений на лимбе.

Подставка
и подъемные винты
служат для удержания теодолита на
штативе и приведения плоскости лимба
в горизонтальное положение — для
горизонтирования прибора.

Отвес
металлический
на шнуре или оптический
центрир,
укрепляемый на подставке, служит для
установки оси алидады и лимба на отвесной
линии, проходящей через вершину
измеряемого угла, т. е. для центрирования
прибора.

Типы
теодолитов.

В
зависимости от устройства осей лимба
различают три типа теодолитов: простой,
повторительный и с поворотным лимбом.

У
простого теодолита
лимб наглухо скреплен с подставкой и
не вращается.

У
повторительного теодолита
лимб и алидаду можно вращать и отдельно,
и вместе, когда алидада скреплена с
лимбом.

У
теодолитов с поворотным лимбом
алидаду и лимб можно вращать только
независимо один от другого.

Теодолиты могут
быть с металлическими кругами и со
стеклянными кругами — оптические.

По
точности теодолиты
делят на
высокоточные, точные и технические.

В высокоточных,
точных и некоторых технических теодолитах
на алидаде вертикального круга
устанавливается контактный уровень,
но вместо уровня может применятся
маятниковый компенсатор. В этом случае
в шифр теодолита добавляется буква К,
например Т5К.

Усовершенствованные
теодолиты в шифрах имеют цифру 2, например
2Т2,2Т30 (теодолиты «второго поколения»),
либо цифру 3 («третье поколение»), например
3Т2КП,3Т5КП. Буква П добавляется в шифр
теодолита со зрительной трубой прямого
изображения.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Работа с теодолитом – тема настоящей инструкции. Ниже поэтапно приведена методика измерения теодолитом, аккуратное выполнение пунктов которой обеспечит получение точных результатов. Настоящая инструкция предполагает, что пользователь обладает начальными знаниями о том, как работать с теодолитом, знаком с основными узлами и принципом работы прибора.

Установка теодолита в рабочее положение

Измерение горизонтальных углов теодолитом предполагает  установку прибора в вершине определяемого угла. Для этого сначала ставят штатив так, чтобы центр площадки для установки штатива был примерно над точкой, а плоскость площадки – горизонтальна. Только после этого теодолит закрепляют на штативе, центрируют и горизонтируют прибор.

Центрирование теодолита — это проецирование оси вращения алидады и лимба по отвесной линии на вершину определяемого угла с точностью для механического отвеса ± 5 мм, ± 1-2 мм для оптического отвеса. Сначала проводится центрирование штатива с помощью механического отвеса с точностью 10-15 мм. При этом необходимо установить штатив горизонтально, чтобы регулировка подъемных винтов позволила произвести горизонтирование прибора. При установке прибора на штатив, производим окончательное центрирование теодолита, передвигаем оптический теодолит, ослабив становой винт.

Горизонтирование теодолита – это последовательное горизонтирование плоскости лимба горизонтального угломерного круга (ГУК) и приведение вертикальной оси вращения в отвесное положение. Процесс горизонтирования контролируется по цилиндрическому уровню алидады ГУК и производится посредством подъёмных винтов теодолита. Поворачивая алидаду, направляют ось уровня по двум подъёмным винтам и перемещают пузырёк уровня в центр. Затем следует повернуть алидаду на 90° и, используя третий подъёмный винт, вновь перевести пузырёк в центр. Действия необходимо повторять до тех пор, пока пузырек не станет сходить с середины при всех позициях алидады горизонтального круга. Допустимое его отклонение не больше двух делений шкалы цилиндрического уровня.

Для получения достоверного результата работа с теодолитом требует соблюдения двух геометрических условий:

1. ось вращения прибора находится в вертикальном положении;
2. ось цилиндрического уровня — в горизонтальном положении.

Измерение горизонтального угла теодолитом
Визирование

Визирование – совмещение центра сетки нитей с точкой.

Сетка нитей – это стеклянная пластина с нанесёнными на нём линиями (характер их нанесения может быть разным). Пересечение средних линий называют центром сетки нитей Z.

Наведение центра нитей на точку

Для визирования теодолита на точку необходимо:

1. Закрепить лимб.
2. Открепить алидаду для того, чтобы по грубому визиру, расположенному наверху зрительной трубы, установить прибор примерно на искомую точку.
3. Закрепить алидаду.
4. Для наблюдения установить зрительную трубу так, чтобы сетка нитей имела резкое изображение. Эта операция называется установкой по глазу и производится вращением окулярного колена.
5. Установить зрительную трубу так, чтобы точка визирования была видна наилучшим образом. Эта операция называется установкой по предмету и производится вращением кремальеры.
6. Навести центр сетки нитей точно на точку визирования посредством наводящих винтов алидады и зрительной трубы. Если вертикальный круг оказывается с правой стороны от трубы, если смотреть со стороны окуляра, говорят «круг право» (КП). Если вертикальный круг оказался слева – «круг лево» (КЛ).

Измерение горизонтального угла β

Измерение горизонтального угла теодолитом предполагает установку прибора в вершине измеряемого горизонтального угла (т.н. станция), а рейки на станциях n+1 и n–1.

Перекрестие сетки нитей совмещают с самой нижней видимой точкой рейки так, чтобы вертикальная нить совпадала с осью рейки.

Затем выполняют следующую последовательность действий (первый полуприём):

1. наводят центр сетки нитей на вершину заднего (правого) угла  (n – 1) и снимают отсчёт по лимбу горизонтального круга — отсчёт а1;
2. наводят на вершину переднего (левого) угла (n + 1) снимают отсчет а2;
3. определяют значение угла при круге лево βкл=а1-а2.

Измерение горизонтального угла на станции n:
β – горизонтальный угол

До начала второго полуприёма (КП) разблокируют зрительную трубу и переводят через положение зенита. Затем разблокируют алидаду и поворачивают прибор на 180° , проводят измерения при КП. При втором полуприёме (КП) визирование и измерения производят аналогично, различия в значениях угла в двух полуприёмах (С) не должно превышать двойной точности прибора (t): С < 2t.

Измерение горизонтального угла β на станции n (КЛ):
n – станция
n–1 –- вершина заднего угла
n+1 – вершина переднего угла
а1 – отсчёт на вершину заднего угла
а2 – отсчёт на вершину переднего угла

Вычисление горизонтальных углов

При выполнении условия расхождения в значениях угла, полученных за два полуприёма, средний горизонтальный угол рассчитывают по формуле: βср = (βКЛ + βКП) /2.

Лимб горизонтального угломерного круга оцифрован всегда от нуля до 360? через 1?, слева направо.

Отсчёт по горизонтальному кругу берут следующим образом:

• считывают по шкале алидады количество градусов отсчётного штриха (по рисунку – 125°);
• считывают минуты слева направо от нуля, учитывая, что цена деления на шкале ГУ – 5´ (по рисунку – 07´).

 Отсчётный микроскоп теодолита RGK TO-15:
отсчёт по ГУК – «125°07´»
отсчёт по ВУК – «-0°35´»

Измерение вертикального угла теодолитом

Измеренный угол наклона может иметь как положительное, так и отрицательное значение, изменяясь от -90° до 90°.

Работа с теодолитом требует  проводить горизонтирование алидады каждый раз при отсчёте. Горизонтальным считается положение, когда пузырёк цилиндрического уровня алидады или трубы расположен посередине ампулы. Однако, даже при нахождении пузырька в центре ампулы линия нулей отсчётного устройства может находиться под небольшим углом по отношению к линии горизонта, который называется место нуля вертикального круга (М0). Важной чертой измерения вертикальных углов является необходимость учёта места нуля вертикального круга. Для этого при создании съёмочного обоснования снимают отсчёты по вертикальному угломерному кругу (ВУК) при КЛ и КП, а при тахеометрической съёмке — на каждой станции перед началом работы определяют место нуля.

При измерении вертикальных углов теодолитом центр сетки нитей переводят на высоту инструмента, ранее отмеченную на рейке. Высоту инструмента определяют с помощью листа белой бумаги и рейки, приставляя её почти вплотную к окуляру. Пользователь при этом должен вести наблюдение в объектив. Лист передвигают по рейке, пока он не закроет ровно ½ поля зрения. Высоту инструмента на рейке удобно отмечать тонкой круглой резинкой.

Сначала снимают отсчёт, визируя при круге лево. Затем, переведя трубу через зенит, визируют и снимают отсчёт при круге права.

Существует несколько способов оцифровки лимба вертикального угломерного круга (ВУК). У теодолита RGK TO-15 (TO-05) оцифровка секторная, при которой ВУК разбит на 4 сектора по 90°, из которых два сектора имеют положительную оцифровку, а два других – отрицательную. Для взятия отсчёта:

• считывают количество градусов отсчётного штриха (по рисунку – «-0°»);
• считывают минуты – если вверху стоит «-0» – по отрицательной шкале от нуля до отсчётного штриха, если вверху стоит «+0» – по положительной шкале от нуля до отсчётного штриха (по рисунку – «-35?»).

Далее проводят вычисление вертикального угла. При этом отсчёты от 0° до 90° соответствуют измеряемому положительному вертикальному углу.

Вычисление вертикальных углов

После снятия отсчётов рассчитывают вертикальный угол через М0, либо по результатам двух отсчётов, полученных при визировании на цель в двух положениях зрительной трубы (КЛ и КП).

Расчётные формулы для секторной оцифровке лимба вертикального круга от нуля в обе стороны – по ходу и против хода часовой стрелки (RGK TO-05 и TO-15):

М0 = (КП + КЛ)/2; v = МО-КП; ν=КЛ−М0

При расчёте по этим формулам не обязательно добавлять 360°.

Измерение расстояний теодолитом

В этом разделе рассмотрим, как работать с теодолитом для измерения расстояний. В сетке нитей зрительной трубы теодолита имеются два дополнительных горизонтальных дальномерных штриха, расположенных по обе стороны от центра сетки нитей на равных расстояниях. Наличие этих штрихов позволяет производить измерение теодолитом расстояния D от прибора до рейки.

Для этого по рейке определяют величину дальномерного интервала n в сантиметрах, умножая полученное число на 100, затем полученное значение из сантиметров переводят в метры (дальномерный коэффициент зрительной трубы, как правило, равен 100) , т. е.

D = K*n =100*n

В случае, приведенном на рисунке:

• отчет по верхнему дальномерному штриху – 1747 мм;
• отчет по нижнему дальномерному штриху – 1856 мм.

Дальномерный интервал n равен разности отчетов по нижнему и верхнему дальномерным штрихам.

n = 1856-1747=109 мм = 10,9 см.

По формуле вычисляем расстояние: D = 100*10,9 см=1090 см = 10,9 м

Для измерения теодолитом расстояний при помощи нитяного дальномера относительная ошибка обычно составляет от 1/100 до 1/300.