Osnowa wysokościowa w Polsce
Osnowa wysokościowa w Polsce
poligony niwelacyjne  od 300 do 400 km
linie niwelacyjne  ok. 50 km długości
odcinki niwelacyjne  od 0,5 km do 2 km
punkty wiekowe  w Polsce 16 punktów
mareografy
Niwelator precyzyjny
Niwelator precyzyjny
Historia
Jean Picard  1674
libela rurkowa  Thevenot
wychyłowe niwelatory precyzyjne
płytka płaskorównoległa
Znaki szczególne
powiększenie lunety C > 40 �
poziomowanie osi celowej ze średnim błędem
przypadkowym � d" 0,2 3
system odczytowy umożliwiający odczyt z błędem
średnim m d" 0,05 mm
0
specjalna siatka kresek umożliwiająca bisekcyjne i
koincydencyjne celowanie na kreskę podziału łaty
mikrometr sprzężony z płytką płaskorównoległą
Rodzaje niwelatorów
libelowe  wyposażone w śrubę elewacyjną (Ni 004),
samopoziomujące (automatyczne)  wyposażone w
kompensator (Ni 002, Ni 007),
kodowe (cyfrowe)  automatyczny system odczytowy
wraz z rejestracją i wstępną obróbką danych (Wild
NA3003, Trimble DiNi12),
o zakresie 5 mm (Zeiss, MOM)
o zakresie 10 mm (Wild, Opton)
Mikrometr optyczny
Mikrometr optyczny
Pomysł H. Wilda wykorzystujący zjawisko równoległego
przesunięcia promienia świetlnego przy przejściu przez
płytkę płaskorównoległą. Umożliwia to zmianę wysokości
osi celowej bez pochylania instrumentu.
Sposób celowania na kreskę podziału łaty
bisekcyjny koincydencyjny
Zespół niwelacyjny
Zespół niwelacyjny
zespół pomiarowy
obserwator
sekretarz
4-5 pomiarowych
sprzęt pomiarowy
niwelator precyzyjny
statyw (sztywne nogi)
para trzymetrowych łat precyzyjnych (wraz z
podpórkami) wyposażonych w libele pudełkową o
przewadze 20
komplet klinów stalowych (o różnej długości)
parasol
przymiar do mierzenia długości celowych
(sznurek lub ruletka)
młot i nakładki do wbijania klinów
ostrogi nakładane na stopkę łat
żabki ze sferycznym trzpieniem (masywne)
termometry do pomiaru temperatury taśm
inwarowych
przyrządy pisarskie i sprzęt obliczeniowy
Pomiar niwelatorem precyzyjnym
Pomiar niwelatorem precyzyjnym
przed rozpoczęciem pomiaru sprzęt powinien być poddany
aklimatyzacji;
warunki atmosferyczne  temp. od 0�C do 25�C, wiatr do
6 m/s. Ze względu na refrakcję nie zaleca się prowadzenia
pomiarów niwelacyjnych przy dużym nasłonecznieniu;
pomiary niwelacyjne powinny być wykonywane 0,5 h po
wschodzie i 0,5 h przed zachodem Słońca;
w wyjątkowo trudnych warunkach (miasta, mosty)
dopuszcza się pomiar fragmentów linii w nocy;
statyw instrumentu ustawia się w twardym gruncie (nigdy
nie na asfalcie);
łaty niwelacyjne ustawia się na stalowych klinach (gdy nie
jest to możliwe stosuje się żabki);
kliny wbija się w zwarte podłoże (nie w asfalt) na około 5
minut przed rozpoczęciem pomiaru na stanowisku;
długość klinów dobiera się stosownie do rodzaju podłoża;
przed ustawieniem łaty na reperze każdorazowo
zdejmujemy z niej ostrogę;
pionowanie łaty wykonujemy starannie (z dokładnością do
0,2 wartości przewagi libeli  przewaga libeli 20 );
w czasie trzymania łaty na klinie niedopuszczalne jest
opieranie się na podpórkach ani pozostawianie jej podpartej
i opuszczanie stanowiska;
pomiar odcinka niwelacji precyzyjnej polega na określeniu
przewyższenia między dwoma sąsiednimi reperami;
jako punkty pośrednie pomiędzy tymi reperami służą
trzpienie klinów (żabek) na których ustawia się łaty;
pomiar przewyższenia pomiędzy dwoma sąsiednimi klinami
(żabkami) stanowi jedno stanowisko;
 każdy odcinek mierzy się dwukrotnie: tam i z powrotem
(w kierunku głównym i powrotnym);
na każdym odcinku powinna być parzysta ilość
stanowisk, tzn. ta sama łata zaczyna pomiar na reperze
początkowym i ta sama łata kończy na reperze końcowym;
łata  w przód to łata w znajdująca się w przodzie
względem obserwatora zwróconego w kierunku zgodnym z
kierunkiem pomiaru, zaś łata  wstecz to łata będąca w
tyle;
na następnym, sąsiednim stanowisku łatę  w przód
jedynie obraca się w kierunku instrumentu i traktuje się jako
łatę  wstecz , łata będąca na poprzednim stanowisku łatą
 wstecz jest przenoszona i ustawia się ją na wbitym klinie
jako łatę  w przód ;
godne polecenia jest zachowanie dużej ostrożności przy
przenoszeniu łat;
długość celowej, tj. odległość od instrumentu od łaty
powinna być zawarta w granicach od 5 do 35 metrów;
długości celowych odmierza się odpowiednim przymiarem
tak, by zachować ich równość w granicach ą
ą 0,5 m;
ą
ą
linia celowa powinna przebiegać 1,5 m nad powierzchnią
terenu (w trudniejszych warunkach, przy większych
przewyższeniach minimum 0,5 m);
w niwelatorach wyposażonych w kompensator należy
sprawdzać jego działanie;
obserwator powinien rozplanować sobie pracę w ten
sposób aby pomiar odcinka w każdym kierunku prowadzić
bez przerw;
Czynności na stanowisku
Czynności na stanowisku
Pomiar odcinka niwelacji
rozmierzenie długości celowych i nabicie klinów;
dokładne wbicie nóg statywu;
poziomowanie za pomocą libeli pudełkowej (dodatkowo w
instrumentach libelowych dochodzi libela elewacyjna);
na stanowisku obowiązuje określona kolejność obserwacji łat i
ich odczytów:
Sposób pierwszy:
t  odczyt wstecz, podział młodszy
1
p  odczyt w przód, podział młodszy
1
p  odczyt w przód, podział starszy
2
t  odczyt wstecz, podział starszy
2
Sposób drugi:
t  odczyt wstecz, podział młodszy
1
t  odczyt wstecz, podział starszy
2
p  odczyt w przód, podział starszy
2
p  odczyt w przód, podział młodszy
1
uwaga na przechodzenie
to zapewnia możliwość dwukrotnego wyznaczenia
przewyższenia, na obu podziałach łat;
za pomocą pokrętła mikrometru optycznego ustawiamy obraz
najbliższej kreski podziału łaty w osi symetrii klina siatki
kresek (uwaga na martwy ruch !!!!);
z podziału łaty odczytuje się trzy (cztery) cyfry odczytu;
z mikrometru optycznego odczytuje się trzy ostatnie cyfry
odczytu;
 wyniki obserwacji, jak i inne dane dotyczące pomiaru, zapisuje
się w odpowiednich rubrykach dziennika niwelacji precyzyjnej
długopisem lub atramentem;
w czasie trwania pomiaru należy w dzienniku niwelacji w
rubryce  UWAGI wpisywać dane dotyczące stanu pogody
oraz informacji dotyczących zespołu pomiarowego i
używanych instrumentów. Należy wymienić numery punktów,
numer odcinka i określenie kierunku pomiarów.
po pomiarze na jednym stanowisku sekretarz sprawdza
poprawność obserwacji dokonując następujących obliczeń:
h = t  p
1 1 1
h = t  p
2 2 2
różnica n między dwoma wyznaczeniami przewyższenia na
stanowisku nie powinna być większa niż:
Długość celowej
d" 20 m > 20 m
d" >
d" >
d" >
N dla I klasy 0,16 mm 0,20 mm
N dla II klasy 0,18 mm 0,24 mm
w przypadku uzyskania większej odchyłki niezamknięcia
stanowiska powtarzamy całe stanowisko (cztery odczyty)
przekreślając w dzienniku wyniki poprzedniego pomiaru;
przy kontroli zamknięcia stanowiska można wykorzystać
kontrolną wartość, tzw. stałą łaty;
Po pomiarze odcinka w jednym kierunku
Po pomiarze odcinka w jednym kierunku
obliczenie przewyższenia w całym odcinku z obu podziałów
Łh = Ł - Ł Łh = Ł - Ł
Ł Ł Ł Ł Ł Ł
Ł Łt Łp Ł Łt Łp
Ł Ł Ł Ł Ł Ł
1 1 1 2 2 2
obliczenie sumy różnic n i sprawdzenie równości
Łn = Ł - Ł
Ł Ł Ł
Ł Łh Łh
Ł Ł Ł
1 2
obliczenie średniego przewyższenia
h = 0,5�" Łh + Ł )
�"(Ł Łh
�" Ł Ł
�" Ł Ł
1 2
uwzględnienie poprawki termicznej łat - q
T
q = h �"ą �"(t - t )
�"ą �"
�"ąśr o
�"ą �"
�"
T
h  pomierzone przewyższenie odcinka
niwelacyjnego,
ą  średnia wartość współczynnika rozszerzalności
ą
ąśr
ą
termicznej taśm inwarowych pary łat,
t  t  różnica średniej temperatury taśm łat (dla
o
całego odcinka) i temperatury komparacji t
o
Poprawkę termiczną dodajemy do wyniku pomiaru otrzymując
ostateczne przewyższenie w kierunku  tam .
h = h + q
tam T
Po pomiarze odcinka w obu kierunkach
W wyniku identycznej procedury z wynikami pomiaru kierunku
powrotnego mamy już dwie wartości przewyższeń w kierunku
tam  h i kierunku powrotnym  h .
tam pow
Czas na sprawdzenie poprawności pomiaru, ale najpierw ...
obliczamy długość odcinka niwelacyjnego (wyrażamy ją w
kilometrach)
L = 0,5�" + L )
�"(L
�"
�"
tam pow
obliczenie różnicy między przewyższeniami wyznaczonymi w
kierunku  tam i  powrót (odchyłka niezamknięcia odcinka)
� = h + h
�
�
�
tam pow
Wartość � posłuży nam do sprawdzenia naszych pomiarów.
�
�
�
Powinna spełniać następujące kryteria:
� d" ą 1,2 �" L [mm] - dla niwelacji I klasy
� d" ą �"
� d" ą �"
� d" ą �"
� d" ą 1,5 �" L [mm] - dla niwelacji II klasy
� d" ą �"
� d" ą �"
� d" ą �"
Jeśli uzyskana wartość � przekracza wartość
�
�
�
dopuszczalną dla określonej klasy należy powtórzyć
pomiar odcinka w tym kierunku do którego wyniku mamy
mniejsze zaufanie.
Jeśli powtórny pomiar nie spełni warunku dopuszczalnej
wartości �, należy powtórzyć pomiar w kierunku przeciwnym,
przekreślając zapisy poprzednich pomiarów.
A jeśli jednak ...
... wartość niezamknięcia odcinka � nie przekracza wartości
�
�
�
dopuszczalnej to pozostaje nam ...
obliczenie średniego przewyższenia odcinka z obu kierunków
(po uwzględnieniu poprawki termicznej)
h = 0,5�" + h )
�"(h
�"
�"
tam pow
obliczenie poprawki komparacyjnej łat - q - którą ostatecznie
K
dodajemy do średniej wartości przewyższenia
q = h�"�
�"�
�"�
�"�
K śr
�  średnia poprawka do długości średniego metra pary łat
�
�
�
śr
Aby otrzymać ostateczną wartość przewyższenia dodajemy
obliczoną poprawkę komparacyjną do średniej wartości
przewyższenia.
h = h + q
ost K
Po pomiarze linii niwelacyjnej
Suma różnic dwukrotnych pomiarów odcinków
 = Ł �
 Ł �
 Ł �
 Ł �
obliczona dla odcinków całej linii, nie powinna być większa niż:
dla I klasy max d" 2,25 �" L[km]
dla II klasy max d" 3,00�" L[km]
Odchyłka niezamknięcia - � - poligonu niwelacyjnego I i II klasy
�
�
�
wyznaczona z wartości pomierzonych, powinna spełniać
kryterium:
�max d" 2,00�" L[km]
Po zakończonym pomiarze każdej linii lub sekcji kompletuje się
dokumentację zawierającą:
dzienniki polowe,
wykaz znaków wysokościowych (ze współrzędnymi punktów),
opisy topograficzne,
obliczenia polowe,
sprawozdanie techniczne.
Dokładność obliczeń i zapisu wartości przewyższeń i poprawek
niwelacyjnych powinna wynosić 0,01 mm, a dla wyznaczonych
błędów 0,001 mm.