Геодезисты применяют различные виды нивелирования в зависимости от задач, требований к точности измерений и особенностей местности. Каждый метод обладает своими преимуществами, ограничениями и спецификой проведения. Рассмотрим основные виды нивелирования более подробно, чтобы понять их особенности и область применения.
Геометрическое нивелирование
Геометрическое нивелирование в геодезии является самым популярным способом измерения превышений между точками. Для выполнения измерений используется специальный геодезический инструмент — оптический или (для менее точных работ) лазерный нивелир. Он устанавливается стационарно, а его визирная ось приводится в строго горизонтальное положение (как правило, автоматически при помощи компенсатора). В точке измерения размещают нивелирную рейку с делениями (либо для более точных измерений инварную со штрихкодовыми делениями), а нивелир устанавливают в идеале посередине между точками.
Высота превышения определяется разницей между отсчетами на рейках. Данный способ широко используется благодаря своей доступности и точности. Как правило, геометрическое нивелирование применяют при геотехническом мониторинге объектов, а также в качестве метода определения отметок дна котлована, уровня пола и прочих строительных работах.
Барометрическое нивелирование
Барометрическое нивелирование применяется уже многие годы. В основе этого метода использование изменений атмосферного давления в зависимости от высоты. Эталонный показатель – величина давления воздуха у поверхности моря или в другой точке отчёта, которая определяется в качестве начала высотных координат.
Полученные данные подставляются в барометрическую формулу, что позволяет получить точное значение. Современные барометрические нивелиры оснащены автоматизированными вычислительными модулями, упрощающими процесс определения высот. Этот метод часто применяется для предварительных изысканий в горных районах или в местах, где доступ к современному оборудованию ограничен.
Тригонометрическое нивелирование
В основе тригонометрического нивелирования геометрические расчеты. Прибор определяет расстояние от горизонтальной проекции базовой точки до исследуемой отметки, а также угол наклона визирной оси. После этого рассчитывается превышение между точками, принимая во внимание теорему синусов или косинусов.
Этот метод считается одним из самых популярных за счет широкого применения электронных тахеометров и позволяет эффективно работать на местности с большими перепадами рельефа. Тригонометрическое нивелирование широко используется при строительстве зданий и сооружений за счет достаточно высокой точности (в зависимости от расстояния точность может достигнуть 3 мм).
Гидростатическое нивелирование
Основано на применении водяного уровня. Прибор состоит из соединенных шлангом емкостей, заполненных жидкостью. Уровень воды в сосудах остается одинаковым, а высотные отклонения определяются по шкале.
Метод хорошо подходит для небольших расстояний, где требуется высокая точность измерений, например, при работах на строительных площадках. В гидростатическом нивелировании важным преимуществом является отсутствие необходимости в сложном оборудовании, что делает его удобным для применения в полевых условиях. Также существуют автоматические системы геотехнического мониторинга, основанные на данном методе.
Стереофотограмметрическое нивелирование
Стереофотограмметрическое нивелирование предполагает использование спутниковых или аэрофотоснимков и специализированного программного обеспечения. Технология включает создание стереопары, что позволяет с высокой точностью определить координаты и высоты точек на земной поверхности.
Данный метод востребован при создании карт, планов и атласов больших территорий, включая сложные географические участки. Благодаря применению современных технологий стереофотограмметрия позволяет сократить время на полевые работы и получить данные для анализа рельефа. С учетом развития беспилотных технологий широко применяется при создании крупномасштабных топографических планов.
Механическое нивелирование (системы автоматического нивелирования на строительной технике)
Выполняется с помощью автоматизированного оборудования. В основе системы - датчики, устанавливаемые на технике (как спутниковые, так и лазерные).
Проектная поверхность загружается в программное обеспечение на контроллер в строительной технике. За счет гидравлических датчиков происходит автоматическое выравнивание ковша экскаватора, грейдера или асфальтоукладчика в проектное высотное положение.
Радиолокационное (спутниковое) нивелирование
Метод основан на спутниковых технологиях (ГНСС-технологиях). Прибор определяет абсолютные координаты и высоты точек, а разность значений позволяет вычислить превышение. Метод отличается высокой точностью при использовании статических измерений (когда прибор устанавливается над пунктами на длительный промежуток времени и фиксирует измерения) и достаточно часто используется для геодезических изысканиях. Также широко применяется в режиме реального времени (режим RTK) при работах не требующих высокой точности (2-3 см), таких, как земляные работы.
Проложение нивелирного хода.
Подразумевает проложение последовательной “цепочки” измерений между точками в целях передачи высоты на требуемое расстояние. Проложение хода подразумевает контроль в виде “замыкания” хода на вторую известную точку (репер).
“Веерное” измерение точек.
Подразумевает последовательное измерение неизвестных точек (так называемых “передних”) с одной “задней” точки (как правило, с известного репера).
Контроль “веера” - замыкание измерений в конце стоянки прибора на вторую известную точку.
Технологии применения геометрического нивелирования.
По квадратам. Используется для создания геодезических сеток на участках с незначительными перепадами рельефа. Способ удобен для расчета объемов земляных работ и определения количества грунта для выемки или насыпи на небольших площадных участках.
Боковое нивелирование. Применяется при контроле вертикальности конструкций при помощи нивелира и рейки.
Типы нивелиров
Для выполнения нивелирования применяются приборы различного типа:
Оптические нивелиры. Простые устройства, популярные среди начинающих специалистов. Бывают как технического класса точности, так и высокоточные нивелиры, подходящие для самого высокого класса точности (1-ого класса). Бывают как с компенсатором, так и без него (автоматическое выравнивание визирной оси в горизонт).
Цифровые нивелиры. Современные приборы, оснащенные дисплеями и функцией автоматического взятия отсчета по инварной рейке. Цифровые нивелиры значительно ускоряют процесс измерений и минимизируют человеческий фактор.
Лазерные нивелиры. Устройства, работающие на основе лазерного луча, который проецируется на нивелирную рейку или просто на требуемую поверхность (а также на специальный приемник). Лазерные нивелиры часто используются для выполнения работ на строительных площадках.
Нивелирование классифицируется по точности выполнения работ, которая зависит от используемого оборудования и соблюдения методических требований. Существует четыре основных класса точности: I, II, III и IV, каждый из которых имеет свои особенности и требования.
Для нивелирования I класса применяются нивелиры типов H-05 и PH-05. Число станций в нивелирном ходе ограничивается двумя, а максимальная длина визирного луча составляет 25 метров. Превышение между соседними станциями не должно быть более 1,0 метра, а допустимое неравенство плеч визирных лучей — не более 0,2 метра. При этом суммарное накопление неравенств в замкнутом ходе ограничено 1,0 метра, а допустимая невязка в замкнутом ходе рассчитывается по формуле ±0,15√n, где nnn — количество станций.
Для II класса точности используют нивелиры типов H-05 и PH-05, как и в I классе, но допускается увеличение числа станций до трёх. Максимальная длина визирного луча составляет 40 метров, а превышение между станциями не должно быть более 0,8 метра. Допустимое неравенство плеч визирных лучей увеличивается до 0,4 метра, а накопление неравенств в замкнутом ходе не должно превышать 2,0 метров. Формула допустимой невязки: ±0,5√n.
Нивелирование III класса выполняется с применением нивелиров типов H-3 и PH-3. Для этого класса допускается использование пяти станций, длина визирного луча увеличивается до 50 метров, а превышение между станциями не более 0,5 метра. Максимальное неравенство плеч составляет 1,0 метра, а накопление неравенств в замкнутом ходе — не более 5,0 метров. Допустимая невязка рассчитывается по формуле ±1,5√n.
Для IV класса точности применяются нивелиры типов H-3 и PH-3 с максимальным количеством станций до восьми. Длина визирного луча достигает 100 метров, а превышение между станциями ограничивается 0,3 метра. Неравенство плеч визирных лучей допускается до 3,0 метров, а накопление неравенств в замкнутом ходе может составлять до 10,0 метров. Формула допустимой невязки: ±5,0√n.
Эти параметры и требования позволяют классифицировать нивелирование и подбирать оборудование для различных задач в зависимости от требуемой точности и условий выполнения работ.
Виды нивелирования в геодезии
Нивелирование — это один из важнейших видов геодезических измерений, который позволяет определить разницу в высотах между двумя или группой точек. За отправную точку обычно принимается реперная точка, уровень моря (Кроншта́дтский футшто́к — футшток для измерения высоты уровня Балтийского моря) или другие условные ориентиры, а остальные отметки обозначают относительные высотные координаты. Данный процесс играет ключевую роль в строительстве, картографии и других инженерных работах, где необходимо использование нивелирования как прикладной задачи. В статье рассмотрим, что такое нивелирование в геодезии.
Какие способы нивелирования используются в геодезии
Геодезисты применяют различные виды нивелирования в зависимости от задач, требований к точности измерений и особенностей местности. Каждый метод обладает своими преимуществами, ограничениями и спецификой проведения. Рассмотрим основные виды нивелирования более подробно, чтобы понять их особенности и область применения.
Геометрическое нивелирование
Геометрическое нивелирование в геодезии является самым популярным способом измерения превышений между точками. Для выполнения измерений используется специальный геодезический инструмент — оптический или (для менее точных работ) лазерный нивелир. Он устанавливается стационарно, а его визирная ось приводится в строго горизонтальное положение (как правило, автоматически при помощи компенсатора). В точке измерения размещают нивелирную рейку с делениями (либо для более точных измерений инварную со штрихкодовыми делениями), а нивелир устанавливают в идеале посередине между точками.
Высота превышения определяется разницей между отсчетами на рейках. Данный способ широко используется благодаря своей доступности и точности. Как правило, геометрическое нивелирование применяют при геотехническом мониторинге объектов, а также в качестве метода определения отметок дна котлована, уровня пола и прочих строительных работах.
Барометрическое нивелирование
Барометрическое нивелирование применяется уже многие годы. В основе этого метода использование изменений атмосферного давления в зависимости от высоты. Эталонный показатель – величина давления воздуха у поверхности моря или в другой точке отчёта, которая определяется в качестве начала высотных координат.
Полученные данные подставляются в барометрическую формулу, что позволяет получить точное значение. Современные барометрические нивелиры оснащены автоматизированными вычислительными модулями, упрощающими процесс определения высот. Этот метод часто применяется для предварительных изысканий в горных районах или в местах, где доступ к современному оборудованию ограничен.
Тригонометрическое нивелирование
В основе тригонометрического нивелирования геометрические расчеты. Прибор определяет расстояние от горизонтальной проекции базовой точки до исследуемой отметки, а также угол наклона визирной оси. После этого рассчитывается превышение между точками, принимая во внимание теорему синусов или косинусов.
Этот метод считается одним из самых популярных за счет широкого применения электронных тахеометров и позволяет эффективно работать на местности с большими перепадами рельефа. Тригонометрическое нивелирование широко используется при строительстве зданий и сооружений за счет достаточно высокой точности (в зависимости от расстояния точность может достигнуть 3 мм).
Гидростатическое нивелирование
Основано на применении водяного уровня. Прибор состоит из соединенных шлангом емкостей, заполненных жидкостью. Уровень воды в сосудах остается одинаковым, а высотные отклонения определяются по шкале.
Метод хорошо подходит для небольших расстояний, где требуется высокая точность измерений, например, при работах на строительных площадках. В гидростатическом нивелировании важным преимуществом является отсутствие необходимости в сложном оборудовании, что делает его удобным для применения в полевых условиях. Также существуют автоматические системы геотехнического мониторинга, основанные на данном методе.
Стереофотограмметрическое нивелирование
Стереофотограмметрическое нивелирование предполагает использование спутниковых или аэрофотоснимков и специализированного программного обеспечения. Технология включает создание стереопары, что позволяет с высокой точностью определить координаты и высоты точек на земной поверхности.
Данный метод востребован при создании карт, планов и атласов больших территорий, включая сложные географические участки. Благодаря применению современных технологий стереофотограмметрия позволяет сократить время на полевые работы и получить данные для анализа рельефа. С учетом развития беспилотных технологий широко применяется при создании крупномасштабных топографических планов.
Механическое нивелирование (системы автоматического нивелирования на строительной технике)
Выполняется с помощью автоматизированного оборудования. В основе системы - датчики, устанавливаемые на технике (как спутниковые, так и лазерные).
Проектная поверхность загружается в программное обеспечение на контроллер в строительной технике. За счет гидравлических датчиков происходит автоматическое выравнивание ковша экскаватора, грейдера или асфальтоукладчика в проектное высотное положение.
Радиолокационное (спутниковое) нивелирование
Метод основан на спутниковых технологиях (ГНСС-технологиях). Прибор определяет абсолютные координаты и высоты точек, а разность значений позволяет вычислить превышение. Метод отличается высокой точностью при использовании статических измерений (когда прибор устанавливается над пунктами на длительный промежуток времени и фиксирует измерения) и достаточно часто используется для геодезических изысканиях. Также широко применяется в режиме реального времени (режим RTK) при работах не требующих высокой точности (2-3 см), таких, как земляные работы.
Способы геометрического нивелирования в строительстве и геодезии
Проложение нивелирного хода.
Подразумевает проложение последовательной “цепочки” измерений между точками в целях передачи высоты на требуемое расстояние. Проложение хода подразумевает контроль в виде “замыкания” хода на вторую известную точку (репер).
“Веерное” измерение точек.
Подразумевает последовательное измерение неизвестных точек (так называемых “передних”) с одной “задней” точки (как правило, с известного репера).
Контроль “веера” - замыкание измерений в конце стоянки прибора на вторую известную точку.
Технологии применения геометрического нивелирования.
По квадратам. Используется для создания геодезических сеток на участках с незначительными перепадами рельефа. Способ удобен для расчета объемов земляных работ и определения количества грунта для выемки или насыпи на небольших площадных участках.
Боковое нивелирование. Применяется при контроле вертикальности конструкций при помощи нивелира и рейки.
Типы нивелиров
Для выполнения нивелирования применяются приборы различного типа:
Оптические нивелиры. Простые устройства, популярные среди начинающих специалистов. Бывают как технического класса точности, так и высокоточные нивелиры, подходящие для самого высокого класса точности (1-ого класса). Бывают как с компенсатором, так и без него (автоматическое выравнивание визирной оси в горизонт).
Цифровые нивелиры. Современные приборы, оснащенные дисплеями и функцией автоматического взятия отсчета по инварной рейке. Цифровые нивелиры значительно ускоряют процесс измерений и минимизируют человеческий фактор.
Лазерные нивелиры. Устройства, работающие на основе лазерного луча, который проецируется на нивелирную рейку или просто на требуемую поверхность (а также на специальный приемник). Лазерные нивелиры часто используются для выполнения работ на строительных площадках.
Классы нивелирования
Нивелирование классифицируется по точности выполнения работ, которая зависит от используемого оборудования и соблюдения методических требований. Существует четыре основных класса точности: I, II, III и IV, каждый из которых имеет свои особенности и требования.
Для нивелирования I класса применяются нивелиры типов H-05 и PH-05. Число станций в нивелирном ходе ограничивается двумя, а максимальная длина визирного луча составляет 25 метров. Превышение между соседними станциями не должно быть более 1,0 метра, а допустимое неравенство плеч визирных лучей — не более 0,2 метра. При этом суммарное накопление неравенств в замкнутом ходе ограничено 1,0 метра, а допустимая невязка в замкнутом ходе рассчитывается по формуле ±0,15√n, где nnn — количество станций.
Для II класса точности используют нивелиры типов H-05 и PH-05, как и в I классе, но допускается увеличение числа станций до трёх. Максимальная длина визирного луча составляет 40 метров, а превышение между станциями не должно быть более 0,8 метра. Допустимое неравенство плеч визирных лучей увеличивается до 0,4 метра, а накопление неравенств в замкнутом ходе не должно превышать 2,0 метров. Формула допустимой невязки: ±0,5√n.
Нивелирование III класса выполняется с применением нивелиров типов H-3 и PH-3. Для этого класса допускается использование пяти станций, длина визирного луча увеличивается до 50 метров, а превышение между станциями не более 0,5 метра. Максимальное неравенство плеч составляет 1,0 метра, а накопление неравенств в замкнутом ходе — не более 5,0 метров. Допустимая невязка рассчитывается по формуле ±1,5√n.
Для IV класса точности применяются нивелиры типов H-3 и PH-3 с максимальным количеством станций до восьми. Длина визирного луча достигает 100 метров, а превышение между станциями ограничивается 0,3 метра. Неравенство плеч визирных лучей допускается до 3,0 метров, а накопление неравенств в замкнутом ходе может составлять до 10,0 метров. Формула допустимой невязки: ±5,0√n.
Эти параметры и требования позволяют классифицировать нивелирование и подбирать оборудование для различных задач в зависимости от требуемой точности и условий выполнения работ.
Наша почта для отправки коммерческих предложений — INFO@GEO-MOON.RU
