Instrukcja nr 1 Budowa i zasada działania niwelatora. Rektyfikacja

Pomiary niwelacyjne. Kierunek Architektura Krajobrazu sem. II –

studia stacjonarne PS 5-6

Opracował:

dr inż. Piotr Krzysztof Tuz Katedra Systemów Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

wersja z dnia 2011-11-14

Strona 1

1. Budowa niwelatora

Podstawowymi elementami budowy niwelatora optycznego są :
1 - statyw
2 - głowica statywu
3 - spodarka
4 - śruby poziomujące
5 - koło poziome
6 - śruba ruchu leniwego
7 - libela poziomująca
8 - pokrętło ostrości obrazu
9 - okular i pokrętło ostrości krzyża kresek
10 - celownik
11 - luneta
12 - obiektyw
13 - łata niwelacyjna z podziałem centymetrowym
14 - widok krzyża kresek w lunecie
o - oś obrotu niwelatora
c - oś celowa niwelatora (o I c)

Rys. 1. Budowa niwelatora (5).

Instrukcja nr 1 Budowa i zasada działania niwelatora. Rektyfikacja

Pomiary niwelacyjne. Kierunek Architektura Krajobrazu sem. II –

studia stacjonarne PS 5-6

Opracował:

dr inż. Piotr Krzysztof Tuz Katedra Systemów Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

wersja z dnia 2011-11-14

Strona 2

Rys. 2. Sposób odczytu z łaty niwelacyjnej.

2. Poziomowanie niwelatora wykonuje się za pomocą trzech śrub ustawczych przy wykorzystaniu

libelli sferycznej. Libela jest szklanym naczyniem walcowym, zamkniętym od góry powierzchnią sfe-

ryczną o promieniu krzywizny około 1 m. Po wypełnieniu naczynia rozgrzaną cieczą, np. eterem,

szczelnym zamknięciu i ostygnięciu utworzony zostaje wewnątrz pęcherzyk pary, zajmujący z powodu

ciężaru położenie najwyższe. W poziomym położeniu niwelatora pęcherzyk libeli obejmuje jej punkt

główny – środek powierzchni sferycznej, natomiast płaszczyzna główna libeli - styczna do powierzchni

sferycznej w punkcie głównym, jest pozioma.

Wokół punktu głównego na powierzchni sferycznej jest narysowany okrąg wewnątrz którego, po

spoziomowaniu niwelatora, znajduje się pęcherzyk powietrza.

3. Sprawdzenie niwelatora

Według wytycznych technicznych G-2.5 niwelator i łaty powinny być sprawdzane zarówno w labora-

torium jak i okresowo w terenie przed każdym pomiarem.

W ogólności, sprawdzeniu podlegają:

· niwelator:

1457

Instrukcja nr 1 Budowa i zasada działania niwelatora. Rektyfikacja

Pomiary niwelacyjne. Kierunek Architektura Krajobrazu sem. II –

studia stacjonarne PS 5-6

Opracował:

dr inż. Piotr Krzysztof Tuz Katedra Systemów Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

wersja z dnia 2011-11-14

Strona 3

- prostopadłość poziomej płaszczyzny głównej libeli do osi obrotu niwelatora

- pionowe położenie siatki kresek niwelatora,

- poprawne działanie kompensatora w wyznaczonym zakresie poziomowania

niwelatora za pomocą libeli,

- poziome położenie osi celowej niwelatora

Rys. 3. Warunki główne dla osi niwelatora.

Sprawdzenie prostopadłości płaszczyzny głównej libeli do osi obrotu niwelatora:

Niwelator jest ustawiany tak, aby linia łącząca wybrane dwie śrubki rektyfikacyjne a, b była równole-

gła do linii łączącej dwie śruby poziomujące A, B. Obracając śruby A, B i C sprowadzany jest środek

pęcherzyka do punktu głównego libeli. Po obrocie niwelatora o 180° pęcherzyk powinien znajdować

się w punkcie głównym. W przeciwnym przypadku połowę wychylenia x usuwa się śrubkami rektyfi-

kacyjnymi a, b a resztę śrubami poziomującymi A, B. Podobnie, połowę wychylenia w kierunku pro-

stopadłym y, usuwa się śrubką rektyfikacyjną c, a resztę srubą poziomującą C. Dla kontroli niwelator

jest obracany o 180° i w wypadku zejścia pęcherzyka z punktu głównego libeli rektyfikacja jest po-

prawiana tak samo jak poprzednio.

Instrukcja nr 1 Budowa i zasada działania niwelatora. Rektyfikacja

Pomiary niwelacyjne. Kierunek Architektura Krajobrazu sem. II –

studia stacjonarne PS 5-6

Opracował:

dr inż. Piotr Krzysztof Tuz Katedra Systemów Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

wersja z dnia 2011-11-14

Strona 4

Rys. 4. Sprawdzenie prostopadłości płaszczyzny głównej libeli do osi obrotu niwelatora (5)

Sprawdzenie pionowego położenia siatki kresek niwelatora

Siatkę kresek niwelatora sprawdza się, celując spoziomowanym niwelatorem na znajdujący się w

odległości ok. 20 m widoczny na kontrastowym tle cienki sznurek zawieszonego pionu - pionowa

kreska powinna pokrywać się ze sznurkiem (rys. 1.6.2). W przypadku stwierdzenia odchylenia należy

instrument przekazać do serwisu.

Instrukcja nr 1 Budowa i zasada działania niwelatora. Rektyfikacja

Pomiary niwelacyjne. Kierunek Architektura Krajobrazu sem. II –

studia stacjonarne PS 5-6

Opracował:

dr inż. Piotr Krzysztof Tuz Katedra Systemów Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

wersja z dnia 2011-11-14

Strona 5

Rys. 5. Sprawdzenie pionowego położenia siatki kresek niwelatora (5)

Sprawdzenie działania kompensatora w wyznaczonym zakresie poziomowania za pomocą libelli.

Niwelator ustawia się na stanowisku tak, aby jedna ze śrub poziomujących (A) była skierowana na

łatę ustawioną w odległości 30 m. Na łacie wykonuje się 6 odczytów odpowiadających zaznaczonym

na rysunku 6 położeniom pęcherzyka powietrza libeli, przy czym w położeniu środkowym wykonywa-

ne są dwa odczyty pierwszy i ostatni. Zmiany położenia pęcherzyka powietrza ustalane są za pomocą

śrub poziomujących niwelatora A, B i C. Odczytane wartości 6 powinny być zgodne z dokładnością do

wykonywania odczytu na łacie. W przeciwnym przypadku niwelator należy oddać do serwisu.

Instrukcja nr 1 Budowa i zasada działania niwelatora. Rektyfikacja

Pomiary niwelacyjne. Kierunek Architektura Krajobrazu sem. II –

studia stacjonarne PS 5-6

Opracował:

dr inż. Piotr Krzysztof Tuz Katedra Systemów Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

wersja z dnia 2011-11-14

Strona 6

Rys. 5. Sprawdzenie działania kompensatora w wyznaczonym zakresie poziomowania za pomocą

libelli. (5)

Sprawdzenie poziomego położenia osi celowej niwelatora

Sprawdzenie czy oś celowa zajmuje położenie poziome przeprowadza się, wykonując pomiar prze-

wyższenia ze stanowisk niwelatora ustawionych w środku i mimośrodowo - przy jednej z łat, w odle-

głości ok. 2~3 m. Łaty są ustawione na trwałych punktach np. żabkach w odległości ok. 40 m. Pomiar

przewyższenia wykonuje się dwukrotnie, ze zmianą wysokości niwelatora. Różnica średnich przewyż-

szeń pomierzonych na stanowiskach środkowym i mimośrodowym nie powinna być większa od war-

tości dopuszczalnej - w przypadku niwelacji osnowy III klasy.

W przeciwnym przypadku przeprowadza się rektyfikację krzyża kresek wykonuje się odczyt · na łacie

bliższej, oblicza się odczyt na łacie dalszej jako różnicę odczytu na łacie bliższej i przewyższenia wy-

znaczonego ze środka, celuje się na łatę dalszą i naprowadza kreskę środkową na obliczony odczyt -

obracając śrubką rektyfikacyjną krzyża kresek (Rys. 7 i 8).

Instrukcja nr 1 Budowa i zasada działania niwelatora. Rektyfikacja

Pomiary niwelacyjne. Kierunek Architektura Krajobrazu sem. II –

studia stacjonarne PS 5-6

Opracował:

dr inż. Piotr Krzysztof Tuz Katedra Systemów Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

wersja z dnia 2011-11-14

Strona 7

Rys. 7. Etap I sprawdzania równoległości osi poziomej libelli do osi celowej niwelatora

Rys. 8. Etap II sprawdzania równoległości osi poziomej libelli do osi celowej niwelatora

Metody niwelacji:

Niwelacja geometryczna

Polega na wyznaczeniu wysokości wybranych punktów terenowych, przez pomiar ich odległości od

Instrukcja nr 1 Budowa i zasada działania niwelatora. Rektyfikacja

Pomiary niwelacyjne. Kierunek Architektura Krajobrazu sem. II –

studia stacjonarne PS 5-6

Opracował:

dr inż. Piotr Krzysztof Tuz Katedra Systemów Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

wersja z dnia 2011-11-14

Strona 8

ustalonego poziomu odniesienia. Powierzchnią odniesienia dla pomiarów wysokościowych jest geoi-

da zerowa nazywana potocznie "poziomem morza". Podczas pomiarów niwelacyjnych nie mierzy się

samych wysokości, lecz różnice wysokości sąsiadujących punktów (przęseł niwelacyjnych). Określenie

różnicy wysokości pomiędzy odległymi punktami, znajdującymi się poza zasięgiem jednego stanowi-

ska niwelatora wymaga utworzenia ciągu niwelacyjnego złożonego z szeregu kolejnych przęseł.

Przęsło początkowe i końcowe ciągu, powinno być nawiązane do punktów o znanej wysokości (repe-

rów).

Wyróżniamy niwelację :

- ze środka, gdy odległości niwelatora od punktów przęsła niwelacyjnego są jednakowe.

- w przód, gdy niwelator znajduje się przy jednym z punktów lub nad tym punktem, odległości niwe-

latora od łat są różne.

Płaszczyznę poziomą realizuje oś celowa lunety niwelatora, natomiast odległości pionowe wyznaczo-

ne są przez kreskę poziomą siatki celowniczej lunety na łatach niwelacyjnych. Odczyt na łacie składa

się z czterech cyfr: metrów, decymetrów, centymetrów i milimetrów.

Dokładność wykonania odczytu maleje wraz ze wzrostem długości celowej, czyli odległości łaty od

niwelatora, która nie powinna być większa niż 50 m.

Rys. 9. Zasada niwelacji ze środka.

Instrukcja nr 1 Budowa i zasada działania niwelatora. Rektyfikacja

Pomiary niwelacyjne. Kierunek Architektura Krajobrazu sem. II –

studia stacjonarne PS 5-6

Opracował:

dr inż. Piotr Krzysztof Tuz Katedra Systemów Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

wersja z dnia 2011-11-14

Strona 9

Rys. 10. Zasada niwelacji w przód. A- stanowisko niwelatora; B- wysokość punktu mierzonego; i –

wysokość instrumentu; 1,2 – oś celowa niwelatora; 3 – łata; p – odczyt na łacie w przód.

Literatura:

1.Tatarczyk J.; Wybrane zagadnienia z instrumentoznawstwa geodezyjnego. Skrypt uczelniany AGH,

nr 982, Kraków, 1985.

2. Jerzy Szymoński – Instrumentoznawstwo geodezyjne.

3. Robert Krzyżek – materiały dydaktyczne do zajęć z geodezji I

4. Ćwiczenia z geodezji I. Praca zbiorowa pod redakcją J. Belucha. Wydawnictwa Naukowo –
Dydaktyczne AGH, Kraków, 2007.

5. Elementy geodezji w pomiarach inżynierskich / pod red. Ryszarda Józefa Grabowskiego ; [aut.
Eugenia Bajkowska i in.]. Białystok, 1991.

6. Osada E.: Wykłady z geodezji i geoinformatyki. Niwelacja. Wydawnictwo Naukowe Dolnośląskiej
Szkoły Wyższej, 2009.