Politechnika Krakowska

Wydział Inżynierii Lądowej

SPRAWOZDANIE NR 1

TEMAT: Budowa i warunki niwelatora.

Autorzy:

Król Michał

Zawadzki Roman

Grupa 5

Rok Ak. 2011/2012

20 października 2011 r.

Zadanie 1.Wstęp teoretyczny.

Niwelator jest instrumentem geodezyjnym, umożliwiającym pomiar różnicy wysokości pomiędzy punktami terenowymi. Jest przyrządem stosowanym w metodzie pomiarów wysokościowych zwanej metodą niwelacji geometrycznej, czyli pomiaru liniowego, realizującego wyłącznie kierunki poziome, przy założeniu, że pomiar jest przeprowadzany w niedalekiej odległości.

W pomiarach geodezyjnych możemy wyróżnić dwa typy niwelatorów:

• Libelowe – oś celową ustawiamy w poziomie za pomocą libeli niwelacyjnej, w której pęcherzyk doprowadzamy do położenia środkowego za pomocą śruby elewacyjnej,

• Samopoziomujące - oś celowa ustawia się w poziomie automatycznie. Jest to realizowane za pomocą urządzenia zwanego kompensatorem optycznym (wahadłem optycznym).

Budowa niwelatora.

Schemat osiowy niwelatora z ze śrubą elewacyjną.

1 – spodarka

2 – alidada

3 – luneta geodezyjna

4 – libella niwelacyjna

5 – libella okrągła

6 – pozioma oś obrotu zespołu luneta-libella niwelacyjna

7 – śruba elewacyjna

cc – oś celowa lunety

vv – pionowa oś główna instrumentu (oś obrotu alidady)

ll – oś libelli niwelacyjnej

pg – płaszczyzna główna libelli okrągłej

Cały korpus instrumentu spoczywa na spodarce, z którą połączone są 3 śruby poziomujące, służące do poziomowania instrumentu. Aby określić czy instrument jest spoziomowany, należy sprawdzić położenie pęcherzyka libeli okrągłej, którą możemy także obserwować za pomocą lusterka. W niwelatorze samopoziomującym wyróżniamy także obiektyw i okular lunety. Obserwator spoglądając do okularu lunety widzi siatkę celowniczą w kształcie krzyża kresek. Aby można było dokonać precyzyjnego odczytu z łaty, należy doprowadzić do odpowiedniej ostrości siatki celowniczej. Wykonujemy to za pomocą okularu lunety. Również niezbędną czynnością przed wykonaniem pomiaru jest ustawienie ostrości obrazu łaty niwelacyjnej za pomocą śruby ogniskującej. Do precyzyjnego wycelowania lunety niwelatora na łatę służy leniwka pozioma.

Oś celowa lunety to prosta przechodząca przez środek obiektywu i punkt przecięcia kresek siatki celowniczej.

Niwelator powinien spełniać następujące warunki geometryczne(osiowe):

1. Płaszczyzna główna libeli sferycznej powinna być prostopadła do osi głównej niwelatora.

2. Pozioma kreska siatki celowniczej powinna być prostopadła do osi głównej instrumentu.

3. Oś celowa powinna być pozioma.

Sprawdzenie warunku poziomu osi celowej.

W pierwszej kolejności należy wykonać tzw. niwelację ze środka. W tym celu niwelator ustawiany jest pośrodku między łatami, które są oddalone od niwelatora ok. po 40m. Po spoziomowaniu niwelatora należy wykonać odczyt na łatę wstecz. Następnie niwelator zostaje wycelowany na łatę wprzód, a oba odczyty zapisane w dzienniku pomiarowym. Kolejną czynnością jest zmiana wysokości osi celowej niwelatora (np. przez jego niewielkie obniżenie i ponowne spoziomowanie). Po czym następuje powtórzenie czynności związanych z odczytem wysokości na łatę wstecz i wprzód. Po dokonaniu pomiaru ze środka wyznacza się różnicę wysokości ∆h₁’ i ∆h₁’’.Jeżeli różnica między przewyższeniami nie przekracza 2mm należy uśrednić wartość przewyższenia (zaokrąglając wynik do milimetra).

Kolejnym krokiem jest ustawienie niwelatora w odległości ok. 2÷5m od łaty wstecz i wykonanie opisanych powyżej czynności powtórnie, włącznie z obliczeniem różnic wysokości i uśrednieniem wyniku. 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.

1. Obliczenia i wyniki.

• Niwelacja ze środka:

1. wstecz t₁ = 1518; wprzód p₁ =1260

2. wstecz t₂ =1582; wprzód p₂ =1325

• Niwelacja obok punktu:

1. wstecz t₁’ = 1446; wprzód p₁’ =1191

2. wstecz t₂’ = 1274; wprzód p₂’=1020

∆h₁ = p₁ - t₁ =1260-1518= -0258

∆h₂ = p₂ - t₂ =1325-1582= -0257

0258-0257=0001 ≤ 2mm

∆h₁=¹/₂(258+257)=257,5≈258

∆h₁’= p₁’- t₁’=1191-1446= -0255

∆h₂’= p₂’- t₂’=1020-1274= -0254

0253-0251=0002 ≤ 2mm

∆h₂=¹/₂(255+254)=254,5≈255

∆h₁-∆h₂= 0258-0255=0003 ≤ 3mm

1. Wnioski.

• Sprawdzany niwelator spełnia warunek poziomu osi celowej, zatem nie wymaga on rektyfikacji. Jest sprawny.

• Niwelacja była wykonana dokładnie, nie wymagała powtarzania czynności pomiarowych.

Zadanie 2

Wstęp teoretyczny

Pomiar różnicy wysokości dwóch punktów ze stanowiska nazywany jest pomiarem przęsła niwelacyjnego, a szereg związanych ze sobą przęseł nazywamy ciągiem niwelacyjnym.

Pierwszy punkt A ciągu albo jest reperem państwowym o znanej wysokości, albo przypisuje się mu dowolną wysokość w przyjętym lokalnym układzie odniesienia. Znając wysokość punktu A i pomierzoną różnicę wysokości na pierwszym przęśle, można obliczyć wysokość punktu B. Punkt B dla drugiego przęsła staje się punktem o wysokości znanej, co pozwala obliczyć punkt C itd. Mierząc różnice wysokości na poszczególnych przęsłach można liczyć wysokość kolejnych punktów. Opisany ciąg niwelacyjny jest ciągiem jednostronnie dowiązanym do punktu A.

Cel i przebieg ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest obliczenie wysokości punktu znajdującego się na schodach restauracji (sch). Wykorzystujemy znaną wysokość repera znajdującego się na budynku WIEK – reper państwowy (Rp=218,399m). W związku ze zbyt dużą odległością pomiędzy tymi punktami, należy utworzyć ciąg niwelacyjny. W tym celu wyznaczamy punkty stabilne, dobrze określone, w których postawiona będzie łata. Następnie łącząc odległe punkty wyznaczamy różnice wysokości pomiędzy punktami sąsiednimi, ostatecznie obliczając wysokość punktu znajdującego się na schodach restauracji. Dla sprawdzenia poprawności obliczeń, dokonujemy pomiarów w odwrotną stronę, przyjmując inne stabilne punkty.

Sposób wykonania ćwiczenia

Za pomocą łaty i niwelatora wykonujemy pomiary, rozpoczynając od ustawienia łaty na reperze państwowym znajdującym się na budynku WIEK. Dobieramy odpowiednie punkty pomiędzy reperami i dokonujemy odczytów.

Obliczenia:

Reper WIEK H_Rp =0598+218399 = 218997mm

Δh_Rp=O_w–O_p= 598–1453= –855 mm

Δh₁=O_w–O_p= 1371–1441= –70 mm

Δh₂=O_w–O_p= 1890–1403= 487 mm

Δh_Rp+Δh₁+Δh₂= –0438 mm

Punkt sch:

H_sch= H_Rp+Δh_Rp+ Δh₁+ Δh₂=218997 – 438= 218559mm

Sprawdzenie:

Δh'_sch=O_w–O_p=1168– 1700= – 532mm

Δh'₂=O_w–O_p=1333– 1263= 70mm

Δh'₁= O_w–O_p=1326– 428= 898mm

H_sch= H_Rp– (Δh'_sch+ Δh'₂+ Δh'₁)= 218997 – 436= 218561mm

Błąd w pomiarach wyniósł 0,002 m

Zadanie 3

Przebieg ćwiczenia:

Zadanie polega na określeniu wysokości charakterystycznych punktów rzeźby terenu i punktów sytuacyjnych niwelacją geometryczną. Badany teren przecinamy płaszczyzną pionową, której ślad tworzy linie przekroju w terenie.

Przed przystąpieniem do niwelacji przekroju należy: wytyczyć i zaznaczyć w terenie linię przekroju podłużnego. Znaczymy punkty charakterystyczne: miejsca załamania terenu, pochylenia; nawiązać przekrój podłużny do sytuacyjnej osnowy geodezyjnej.

N punktów	Odległość [m]	Ow [mm]	Op [mm]	Ow – Op+ Reper [mm]
1	0	1267	1289	–22
2	1,70	1267	1330	–63
3	3,00	1267	1297	–30
4	3,95	1267	1331	–64
5	6,20	1267	1329	–62
6	8,90	1267	1305	–38
7	10,50	1267	1988	–721
8	12,20	1267	2257	–990
9	12,40	1267	2301	–1034
10	12,60	1267	2268	–1001
11	13,70	1267	2218	–951

Wysokość reperu państwowego =218,399m

Reper WIEK H_Rp =0576+218399 = 218975mm

Δh_Rp=O_w–O_p= 576–1537= –961 mm

Reper roboczy H_Rrob = H_Rp + Δh_Rp = 218399–961 = 218014mm

Odczyt niwelatora z łaty, ustawionej na reperze roboczym (H_Rrob ) =1267mm

Obliczenia wysokości punktów:

1. H₁=218014mm+(1267-1289)mm= 217992mm

2. H₂=218014mm +(1267-1330)mm =217951mm

3. H₃=218014mm +(1267-1297)mm =217984mm

4. H₄=218014mm +(1267-1331)mm =217950mm

5. H₅=218014mm +(1267-1329)mm =217952mm

6. H₆=218014mm +(1267-1305)mm =217976mm

7. H₇=218014mm +(1267-1988)mm =217293mm

8. H₈=218014mm +(1267-2257)mm =217024mm

9. H₉=218014mm +(1267-2301)mm =216980mm

10. H₁₀=218014mm +(1267-2268)mm =217013mm

11. H₁₁=218014mm +(1267-2218)mm =217063mm

Sprawdzenie:

H_Rrob=218014mm +(1267-1268)mm =218015mm

Błąd w pomiarach wyniósł 0,001 m

Zadanie 4

Prace poprzedza zaprojektowanie i wytyczenie siatki kwadratów. Najpierw projektuje się i nawiązuje do osnowy geodezyjnej ( figury podstawowej obejmującą cały mierzony teren. Jest to zwykle prostokąt, który można podzielić na całkowitą liczbę figur wypełniających wypełniających figury te można wytyczyć można za pomocą przetyczeń przetyczek pomiarów liniowych bez użycia teodolitu. Figurę podstawową orientujemy zwykle do najdłuższej linii granicznej mierzonego obszaru lub do osi drogi. Wierzchołki figury markuje się palikami.

W celu określenia wysokości wierzchołków należy je zniwelować w nawiązaniu do punktów istniejących wysokościowej osnowy geodezyjnej. Po wyznaczeniu figury podstawowej przystępujemy do wytyczenia figur zapełniających, zwykle kwadratów. Długości boków figury zapełniającej zależy od ukształtowania terenu oraz przeznaczenia terenu i wynosi od 5 do 100 m. Zasadą jest, aby powierzchnia jednej figury mogła być uznana za płaszczyznę. Wierzchołki tych figur markuje się palikami osadzonymi równo z ziemią. Niwelację wierzchołkową wykonuj się w nawiązaniu do istniejących punktów osnowy wysokościowej lub wierzchołków figury podstawowej, pamiętając o tym, aby ciągi były nawiązane obustronnie celowe nie przekraczały 80 m i pamiętając aby w pierwszej kolejności były zniwelowane punkty nawiązań wysokościowych wysokościowych pozostałe punkty figury podstawowej.

Obliczenia wysokości punktów:

Reper WIEK H_Rp =0508+218399 = 218907mm

Δh_Rp=O_w–O_p= 508–1210= –702 mm

Δh₁=O_w–O_p= 1407–1540= –133 mm

Δh_Rp+Δh₁+= –835 mm

Wysokość Repera roboczego (H_Rrob):

H_Rrob = H_Rp+Δh_Rp+ Δh₁=218907 – 835= 218072mm

Sprawdzenie:

Δh'_Rrob=O_w–O_p=1505– 1400= 105mm

Δh'₁=O_w–O_p=1126– 397= 729mm

Δh_Rrob+Δh'₁+= 834 mm

H_Rrob= H_Rp– (Δh'_Rrob+ Δh'₁)= 218907 – 834= 218073mm

Błąd w pomiarach wyniósł 0,001 m

Odczyt wstecz z niwelatora reperu roboczego (H_Rrob) = 1506

1. H₁=218073mm +(1506-1325)mm= 218254mm

2. H₂=218073mm +(1506-1249)mm= 218330mm

3. H₃=218073mm +(1506-1219)mm= 218360mm

4. H₄=218073mm +(1506-1229)mm= 218350mm

5. H₅=218073mm +(1506-1391)mm= 218188mm

6. H₆=218073mm +(1506-1404)mm= 218175mm

7. H₇=218073mm +(1506-1270)mm= 218309mm

8. H₈=218073mm +(1506-1132)mm= 218447mm

9. H₉=218073mm +(1506-1431)mm= 218148mm

10. H₁₀=218073mm +(1506-1477)mm= 218102mm

11. H₁₁=218073mm +(1506-1382)mm= 218197mm

12. H₁₂=218073mm +(1506-1275)mm= 218304mm