M I E R N I C T W O

SPRAWOZDANIE NR 3

NIWELATOR

Niwelator służy do pomiarów różnicy wysokości terenu metoda niwelacji geometrycznej. Różnice wysokości punktów określa się na postawie odczytów poziomej osi celowej niwelatora na łatach geodezyjnych.

W pomiarach geodezyjnych możemy wyróżnić dwa typy niwelatorów:

1. Libelowe - oś celową ustawiamy w poziomie za pomocą libelli niwelacyjnej,

w której to pęcherzyk doprowadzamy do położenia środkowego za pomocą śruby elewacyjnej,

2. Samopoziomujące - oś celowa ustawia się w poziomie automatycznie. Jest to realizowane za pomocą urządzenia zwanego kompensatorem.

Budowa niwelatora libellowego:

Niwelator ustawia się na trójnożnym statywie. Podstawę stanowi spodarka zaopatrzona w trzy śruby ustawcze (10), służące do poziomowania instrumentu. Na spodarce obraca się alidada z lunetą. Niektóre niwelatory typu budowlanego mają dodatkowo limbus koła poziomego. Aby określić czy instrument jest spoziomowany, należy sprawdzić położenie pęcherzyka libelli pudełkowej (9). W budowie różnimy także liniwkę tuchu poziomego (6), służąca do unieruchomienia alidady z luneta, śrubę elewacyjną (8), za pomocą której poziomujemy ostatecznie libelle niwelacyjną.

Przed rozpoczęciem pomiarów niwelacyjnych należy dokładnie sprawdzić niwelator i ewentualnie dokonać rektyfikacji instrumentu. Poziomowanie instrumentu, czyli pionowanie jego osi głównej, przeprowadza się za pomocą śrub ustawczych spodarki

i pudełkowej libelli alidadowej. Do poziomowania osi celowej służy bardzo czuła rurkowa libella niwelacyjnej zamocowana do lunety niwelacyjnej, przy czym libelle niwelacyjną możemy obserwować bezpośrednio lub przez urządzenie pryzmatyczne. Wychylenie obserwujemy wówczas w okularze umieszczonym obok lunety. Oś libelli jest

w poziomie, gdy obraz końców znajduje się w koincydencji. Poziomowanie lunety niwelacyjnej wykonuje się za pomocą śruby elewacyjnej.

Warunki te uzyskujemy poprzez poziomowanie niwelatora za pomocą libelli pudełkowej i rurkowej alidady.

W pierwszej kolejności wykonujemy tzw. niwelację ze środka. W tym celu ustawiamy niwelator pośrodku między łatami, które są oddalone od niwelatora ok. po 40m.

Sprawdzenie warunku poziomej osi celowej.

Po spoziomowaniu niwelatora wykonujemy odczyt na łatę wstecz t₁'(np. 1426)

i zapisujemy wynik w dzienniku pomiarowym. Następnie celujemy na łatę wprzód

i wykonujemy odczyt p₁' (np.0849) i zapisujemy w dzienniku pomiarowym. Teraz zmieniamy wysokość osi celowej niwelatora (np. przez jego niewielkie przesunięcie i ponowne spoziomowanie) i ponownie wykonujemy odczyt na łatę w przód p₁''(np. 1070) zapisując wynik w dzienniku pomiarowym. Ponownie celujemy na łatę wstecz i wykonujemy odczyt t₁'' (np.1648) zapisując wynik w dzienniku pomiarowym. Po dokonaniu pomiaru ze środka możemy wyznaczyć różnicę wysokości (przewyższenie) między punktami określonymi przez położenie łat na „żabkach”. Ponieważ wykonaliśmy ten pomiar dwukrotnie (przez zmianę wysokości instrumentu) obliczymy przewyższenie między punktami dwukrotnie z wzorów:

i zapisujemy wyniki obliczeń w dzienniku pomiarowym. Jeżeli różnica między przewyższeniami obliczonymi z wzorów nie przekracza 2-3mm uśredniamy wartość przewyższenia
(zaokrąglając wynik do milimetra) i zapisujemy w dzienniku pomiarowym. W przeciwnym wypadku powtarzamy pomiar.

Teraz ustawiamy niwelator w odległości ok. 5m od łaty wstecz i wykonujemy opisane powyżej czynności powtórnie. Wykonujemy teraz tzw. niwelację wprzód. Celujemy na łatę wstecz i wykonujemy odczyt t₂'(np. 1726) i zapisujemy wynik w dzienniku pomiarowym. Następnie celujemy na łatę wprzód i wykonujemy odczyt p₂' (np.1150) i zapisujemy

w dzienniku pomiarowym. Teraz zmieniamy wysokość osi celowej niwelatora (np. przez jego niewielkie przesunięcie i ponowne spoziomowanie) i ponownie wykonujemy odczyt na łatę w przód p₂''(np. 0975) zapisując wynik w dzienniku pomiarowym. Ponownie celujemy na łatę wstecz i wykonujemy odczyt t₂'' (np.1552) zapisując wynik w dzienniku pomiarowym. Po dokonaniu pomiaru ze środka możemy wyznaczyć różnicę wysokości (przewyższenie) między punktami określonymi przez położenie łat na „żabkach”. Ponieważ wykonaliśmy ten pomiar dwukrotnie (przez zmianę wysokości instrumentu) obliczymy przewyższenie między punktami dwukrotnie z wzorów:

i zapisujemy wyniki obliczeń w dzienniku pomiarowym. Jeżeli różnica między przewyższeniami obliczonymi z wzorów nie przekracza 2-3mm uśredniamy wartość przewyższenia
(zaokrąglając wynik do milimetra) i zapisujemy w dzienniku pomiarowym. W przeciwnym wypadku powtarzamy pomiar.

Jeżeli różnica między przewyższeniami otrzymanymi z niwelacji ze środka

i niwelacji wprzód
(
) nie przekracza 2-3mm to warunek poziomej osi celowej niwelatora jest spełniony.

W przeciwnym razie należy wykonać rektyfikację, czyli usunąć błąd niepoziomości osi celowej niwelatora. W tym celu obliczamy teoretyczną wartość odczytu w przód p₂'', wykorzystując odczyt wstecz t₂''=1552 (przyjmujemy tą wartość za bezbłędną ze względu na niewielką odległość od łaty) z niwelacji w przód, oraz średnie przewyższenie między punktami uzyskane z niwelacji ze środka
( przyjmujemy tą wartość za bezbłędną ze względu na sposób niwelacji - niwelacja ze środka eliminuje błąd niepoziomości osi celowej):

Odczyt z łaty niwelacyjnej:

Po wycelowaniu lunety niwelatora na łatę (zakładamy, że łata ustawiona jest w pionie) uzyskujemy obraz w polu widzenia lunety. Właściwy odczyt wykonujemy za pomocą środkowej kreski poziomej krzyża kresek.

Dokonując odczytu z łaty należy zawsze mieć na uwadze, że odczyt powinien składać się z 4 cyfr. Pierwsza cyfra oznacza zawsze wartości metrów, druga cyfra definiuje decymetry, trzecia cyfra oznacza centymetry a czwarta (szacowana przez obserwatora) określa wartości milimetrów. Niezależnie od tego, czy wartości metrów (pierwsza cyfra), czy milimetrów (ostatnia cyfra) wynoszą zero, zawsze odczyt powinien składać się z 4 cyfr. Odczyt taki pozwala nam na określenie wysokości osi celowej względem punktu, na którym znajduje się łata niwelacyjna. Łaty niwelacyjna są zazwyczaj 4 metrowe. Są na nich obok uchwytów zamocowane libele okrągłe, za pomocą których ustawiamy łaty w pionie. System odczytowy na łatach jest wyróżniony kolorami, na przemian czarny i czerwony. Zmiana każdego koloru następuje co 1 metr. Na tle każdego koloru znajduje się także opis złożony z 2 cyfr. Pierwsza oznacza wartości metrów a druga decymetrów od tzw. stopki łaty. Co 5 centymetrów na łacie znajduje się symbol dużej litery E (lub jej lustrzane odbicie) a najmniejszą jednostką podziału (na przemian biało-czarna lub biało-czerwona) jest 1 centymetr. Odczyt z łaty polega na określeniu położenia środkowej poziomej kreski krzyża siatki. Przykładowy odczyt z łaty na rys. 2 wynosi: 1362. Wynika on z tego, że środkowa pozioma kreska siatki celowniczej znajduje się na czerwonym tle łaty, opisanej między dwoma cyframi 13 a 14. Tak więc położenie osi celowej niwelatora znajduje się między 1 metrem i 3 decymetrem a 1 metrem i 4 decymetrem. Odczyt pierwszych dwóch cyfr wynosi więc 13. Kolejną trzecią cyfrę należy określić licząc ile pełnych centymetrów (czyli pełnych najmniejszych jednostek podziału łaty) znajduje się od wartości 13 do środkowej poziomej kreski siatki celowniczej. Ponieważ środkowa pozioma kreska siatki celowniczej znajduje się pomiędzy 6 a 7 centymetrem (względem wartości 13), tak więc dopisujemy do odczytu 13 wartość 6 centymetrów otrzymując 136. Pozostało nam jedynie oszacowanie wartości milimetrów wyznaczanych środkową poziomą kreską siatki celowniczej między 6 a 7 centymetrem. Autor szacuje tą wartość na 2 mm, którą dopisujemy do naszego odczytu uzyskując pełny odczyt z łaty, czyli 1362.

Odczyt z zajęć:

Pomiar w środku:

Wstecz: 1502mm

Wprzód: 1705mm

Różnica: -197mm

Po w odległości od 5 m od łaty wstecz:

Wstecz: 1529mm

Wprzód: 1559mm

Różnica: -32mm

WNIOSKI:

Na podstawie wyników stwierdzamy rozrektyfikowanie libelli niwelacyjnej. Należy w tym momencie wypoziomować rurkę owej libelli i ponownie wykonać pomiar. Tolerancja różnicy wynosi 2-3mm.

---