Politechnika Warszawska

Instytut Dróg i Mostów

Zespól Inżynierskich

Pomiarów geodezyjnych

Sprawozdanie

Pomiary niwelatorem samopoziomującym

Sporządził zespół:

Marta Wiśniewska

Michał Dymecki

Marta Woźniak

Agnieszka Zięba

Katarzyna Mizerska

Wstęp

Na zajęciach wykonano pomiary wysokościowe niwelatorem samopoziomującym sprawdzające prawidłowość ustawienia osi poziomej w położeniu poziomym za pomocą dwóch metod opisanych poniżej w pkt. 4.

Sprawdzenie niwelatora samopoziomującego

Prostopadłość osi obrotu do płaszczyzny głównej libelli pudełkowej

Oś celowa jest poziomowana za pomocą kompensatora w niwelatorze samopoziomującym, do tego najpierw należy jednak wstępnie spoziomować niwelator gdyż ma on ograniczony zakres działania..

Sprawdzenie warunku odbywa się analogicznie do warunku rektyfikacji libelli rurkowej w teodolicie. Poziomujemy niwelator doprowadzając pęcherzyk w libelli pudełkowej do górowania za pomocą dwóch śrub spodarki, następnie po obrocie o 180° sprawdzamy czy pęcherzyk pozostał w górowaniu. Jeżeli nie to rektyfikujemy powtarzając czynność do momentu osiągnięcia sytuacji, że po obrocie alidady o 180° pęcherzyk pozostanie w górowaniu.

Prostopadłość poprzecznej kreski siatki celowniczej do osi obrotu niwelatora

Po spoziomowaniu niwelatora zgodnie z pkt. 1. należy sprawdzić prostopadłość kreski poziomej do osi obrotu alidady niwelatora. Należy wycelować w dobrze widoczny punkt skrajem nitki poziomej, następnie obrócić lunetę, aby na ten sam punkt widzieć z drugiego skraju nitki poziomej, jeżeli punkt znajdzie się pod lub nad kreską jest to informacja o braku zachowania poziomu. Rektyfikacji należy dokonywać w warsztacie naprawczym (wymaga dobrej znajomości konstrukcji urządzenia).

Prawidłowość działania kompensatora w zakresie kompensacji

Działanie kompensatora sprawdza się po wypoziomowaniu niwelatora zgodnie z pkt.1. na osi celowej w odległości ok 35 m ustawia się łatę. Po dokonaniu odczytu z łaty delikatnie obraca się śrubą poziomującą cały czas patrząc na łatę przez lunetę. Odczyt powinien być stały do ok. 1/8 obrotu śruby - wahadła kompensatora oprą się w tym momencie na zderzakach (zakres kompensacji). Pęcherzyk w libelli pudełkowej jest wychylony wtedy o ok. 2mm od górowania. Z tego punktu odwracamy kierunek obrotu śrub obracamy ponownie do oparcia się wahadła na zderzakach przeciwległych. Różnica odczytów w obu położeniach nie powinna być większa niż 1 mm. Przy większym błędzie należy oddać niwelator do warsztatu naprawczego.

Prawidłowość ustawienia przez kompensator osi celowej w położeniu poziomym

Warunek ustawienia osi celowej równolegle do osi libelli można sprawdzić dwoma metodami:

• metodą podwójnej niwelacji

• metodą Kukkämakiego

w przypadku stwierdzenia braku poziomego ustawienia naprowadzamy śrubami rektyfikacyjnymi siatkę kresek tak aby na nitce środkowej odczyt był równy z odczytem wyliczonym. Rektyfikacja powinna sprawić, że błąd odczytu nie będzie większy niż 2mm.

Metoda podwójnej niwelacji

Dobieramy dwa punkty w odległości ok. 60 m ustawiamy w nich żabki niwelacyjne jako podstawki pod laty. W połowie odległości ustawiamy niwelator (rys. 1a). Spoziomowanym niwelatorem dokonujemy odczytu na łatach w punkcie p1 i p2. Odczyty obarczone są błędem (x₁i x₂), ze względu na wychylenie o kąt α osi celowej - ze względu na równe odległości od niwelatora punktów pomiarowych błąd ten jest identyczny dla obu pomiarów. Obliczona różnica wysokości ΔH zostanie zatem pozbawiona błędu. Przy niwelacji ze środka błąd ten nie wpływa na pomiar.

ΔH = p₁+x₁-p₂-x₂

x₁=x₂ zatem:

ΔH = p₁-p₂

Rysunek Sprawdzenie warunku równoległości osi celowej metodą podwójnej niwelacji [W. Kosiński, Geodezja]

Po wykonaniu niwelacji ze środka przestawiany niwelator nie ruszając łat na odległość ok. 3 m od punktu p1 (jak najbliżej przy możliwość dokonania odczytu). Przy tak malej odległości (rys.1 b) wpływ ewentualnego wychylenia o kąt α osi celowej na pomiar punktu p1 jest pomijalny. Dokonujemy odczyt na punkt p2.

Przy równoległości osi (kąt α wychylenia nie występuje ) odczyt różnicy wysokości ΔH₂ powinien być równy ΔH z niwelacji dokonanej ze środka z błędem nie przekraczającym 3mm. Jeżeli nastąpi przekroczenie wartości oznacza ze oś jest wychylona o kąt α i należy dokonać rektyfikacji.

Metoda Kukkämakiego

Ponownie dobieramy dwa punkty p1 i p2 odległe od siebie o ok. 25 metrów i domierzamy równe im odległości pI i pII na zewnątrz przyjętych punktów. Z punktu pI dokonujemy odczytu punktu p1 i p2, odczyt punkty p1 będzie obarczony błędem x natomiast kolejny w odległości dwa razy większej błędem 2x. Identyczny pomiar dokonujemy z punktu pII.

Rysunek Sprawdzenie warunku równoległości osi celowej metodą Kukkämakiego [W. Kosiński, Geodezja]

Na podstawie pomiarów otrzymujemy:

I) ΔH_I = p1 + x -( p2 +2x) = ΔH -x

II) ΔH_II = p2 + x -( p1 +2x) = ΔH + x

$x = \frac{\text{ΔH}_{\text{II}} - \text{ΔH}_{I}}{2}$

Jeżeli ΔH_I nie jest równe ΔH_II należy obliczyć wartość x i dokonać rektyfikacji. Przy odczycie x=0 - braku błędu spowodowanego nierównoległością osi.

Błędy pomiarowe

Niwelacja, jak każda czynność pomiarowa jest obarczona błędami o charakterze:

• - systematycznym;

• - przypadkowym.

Błędy niwelacji wywołane są przez:

• wpływ środowiska zewnętrznego (zmiana warunków zewnętrznych i trudności terenowe);

• niedoskonałość instrumentu i łat niwelacyjnych;

• niedoskonałość zmysłów obserwatora

Wpływ środowiska zewnętrznego spowodowane jest: zakrzywieniem powierzchni ziemskiej; refrakcją pionową atmosferyczną; refrakcją pionową przyziemną; osiadaniem instrumentu i łat w czasie pomiaru.

Niedoskonałość instrumentu i łat powoduje: nierównoległość osi celowej lunety do osi libelli; niejednakowo umieszczony początek podziału obu łat; błędny podział łaty wskutek naniesienia niewłaściwej jednostki długości na łatę; błędny podział łaty wskutek niedokładnego położenia dowolnej działki względem zera podziału łaty.

Niedoskonałość zmysłów obserwatora powoduje: błędny odczyt z łaty; odchylenie łaty od pionu.

Bibliografia:

1. Wiesław Kosiński, Geodezja, Wydawnictwo PWN 2010

Załącznik:

- Dziennik niwelacji