dr Alina Prątnicka
Instytut Geodezji
(materiały dydaktyczne dla studentów
Wydział Nauk Technicznych
kierunek:Budownictwo)
Zagadnienia do ćwiczeń z geodezji nr 8-10
1.Niwelator
Zasadniczym zadaniem niwelatorów jest określenie różnic wysokości pomiędzy dowolnie wybranymi punktami za pomoca poziomej osi celowania.
Klasyfikacja niwelatorów ze względu na zastosowany system poziomowania osi celowej:
niwelatory libellowe,
niwelatory automatyczne(samopoziomujące)
Klasyfikacja niwelatorów w zależności od dokładności i praktycznego zastosowania:
Niwelatory |
Klasa dokładności |
Bład średni podwójnej niwelacji nie powinien przekraczać: |
Powiększenie lunety |
Przewaga libelli niwelacyjnej |
budowlane |
I |
|
Ok.20x |
30”-60” |
techniczne |
II |
|
25-30x |
20”-30” |
precyzyjne |
III |
|
40x |
10” |
*dokładność niwelatorów jest zwykle okreslana wielkościa średniego błędu pomiaru w mm/1km przy niwelacji 2-krotnej:tam i powrotem.
W niwelatorach libellowych muszą być spełnione następujące warunki geometryczne:
oś libelli niwelacyjnej ll powinna być prostopadła do pionowej osi obrotu vv (ll
vv),
oś celowa lunety powinna być równoległa do osi ll libelli niwelacyjnej
(cc ║ ll ).
W niwelatorach samopoziomujących nie ma libelli rurkowej i śruby elewacyjnej.Przybliżone spoziomowanie
instrumentu umożliwia libella pudełkowa.Dokładne spoziomowanie osi celowej odbywa się automatycznie za pomocą kompensatora.
W niwelatorach samopoziomujących muszą być spełnione następujące warunki:
płaszczyzna główna libelli pudełkowej (okrągłej)powinna być prostopadła do pionowej osi obrotu instrumentu,
automatycznie spoziomowana oś celowa musi być rzeczywiście w poziomie.
Istnieją odpowiednie metody sprawdzenia wymienionych warunków geometryczny zarówno niwelatorach libellowych i samopoziomujących oraz metody pomiaru(wyznaczenia różnicy wysokości miedzy punktami -
),które są wolne od wpływu tych błędów(np. niwelacja ze środka).
2.Pomiary wysokościowe (niwelacja)
Niwelacja,czyli pomiar wysokościowy,polega na wyznaczeniu wysokości H wybranych punktów terenowych, stanowiących ich odległości pionowe mierzone od ustalonego i przyjętego poziomu odniesienia.
Powierzchnią odniesienia dla pomiarów wysokościowych jest geoida zerowa, nazywana potoczne „poziomem morza”.
Wysokości liczone względem geoidy zerowej noszą nazwę wysokości bezwzględnych. Niekiedy wyznacza się wysokości względne ,liczone względem lokalnego poziomu odniesienia lub płaszczyzny poziomej przechodzącej przez pewien punkt wyjściowy,dla którego przyjmuje się określoną wysokość.
Podczas pomiarów niwelacyjnych z reguły nie mierzy się samych wysokości,lecz ich róźnice
.
Przedmiotem pomiarów wysokościowych są szczegóły sytuacyjne terenu znajdujące się na powierzchni ziemi i podziemne.
Do elementów naziemnych zaliczamy:
punkty ,na podstawie których rzeżba terenu zostanie przedstawiona za pomocą warstwic(tereny nieuzbrojone ,niezabudowane),
punkty (pikiety),napodstawie których rzeżba terenu zostanie przedstawiona w postaci opisu wysokości tych punktów(tereny uzbrojone,zabudowane),
naturalne i sztuczne formy ukształtowania terenu(np. skarpy),
przekroje poprzeczne ulic i dróg urządzonych,
elementy naziemne podziemnego uzbrojenia terenu((np.zasuwy,studzienki,hydranty).
Do elementów podziemnych zaliczamy:
górne krawędzie włazów i dna studzienek kanalizacyjnych oraz wloty i wyloty kanałów lub przykanalików,
osie przewodów wodociągowych,gazowych i cieplnych bez obudowy,
wierzchy i dna kanałów i dna komór i studni sieci cieplnej, teletechnicznej elektroenergetycznej,
górne krawędzie(powłoki) lub wierzchy rur ochronnych kabli;
załamania przewodów(osi)pionowe i poziome.
2.1 Metody pomiarów wysokościowych
W zależności od przeznaczenia pomiaru wysokościowego,wymogów dokładnościowych,warunków terenowych i posiadanego sprzętu możemy stosować następujące metody pomiarów wysokościowych:
Niwelację geometryczną opartą na podstawach geometrycznych(wykonujemy niwelatorem z + łaty niwelacyjne).
Niwelację trygonometryczna opartą na podstawach trygonometrycznych(wykonujemy teodolitem;mierzymy odległość poziomą między punktami i kąt nachylenia).
Niwelację barometryczną(fizyczną) oparzana zależności ciśnienia powietrza od wzniesienia nad poziomem morza.Służy do przybliżonego wyznaczania wysokości.
Niwelacje hydrostatyczną opartą na zasadzie naczyń połaczonych.
Najdokładniejszą i najczęściej stosowaną jest niwelacja geometryczna.
2.2 Klasyfikacja niwelacji geometrycznej
Ze względu na uzyskiwaną dokładność, niwelację geometryczną dzielimy na:
Niwelacje precyzyjną-wyznacza się wysokość punktów(z dużą dokładności),które tworzą podstawową osnowę wysokościową(I i II klasa).
Niwelację techniczną reperów(stałych punktów wysokościowych),które tworzą szczegółową osnowę wysokościową(III i IV klasa).Osnowa ta jest zagęszczeniem osnowy podstawowej i stanowi podstawę osnowy pomiarowej.
Niwelacje techniczną,wykonywanaądla wyznaczenia pomiarowej osnowy wysokościowej(V klasa)- ten rodzaj wykonywany był na ćwiczeniach.
Ze względu na warunki terenowe,cel i technikę wykonywania pomiaru niwelacje dzielimy na:
Niwelację ze środka( pomiar wykonywany na ćwiczeniach),
Niwelacje w przód.
Niwelacja ze środka
W niwelacji ze środka, niwelator ustawiamy w punkcie znajdującym się po środku między punktami (np. A i B,z dokładnościa ok.1,0m ),dla których wyznaczamy różnicę wysokości
.Na punktach ustawione są łaty niwelacyjne.Po spoziomowaniu instrumentu dokonujemy odczyt na łacie wstecz( t) i odczyt na łacie w przód( p).Różnicę wysokokości
HAB i wysokość punktu B wyznaczamy ze wzorów:
p, HB=HA+
HAB =HA+ t - p
Pomiary wykonujemy dwukrotnie przy różnej wysokości osi celowej.
Niwelacja w przód
Stosując niwelację w przód, niwelator ustawiamy na punkcie o znanej wysokości np. na A i po spoziomowaniu osi celowej niwelatora wykonujemy na łacie (ustawionej na drugim punkcie np.B)odczyt p. Następnie mierzymy wysokość osi celowej niwelatora iA nad punktem A.
Różnicę wysokości między punktami A i B wyznaczamy z zależności:
HAB=iA - p .
Wysokość punktu B możemy określić ze wzoru: HB=HA+
HAB.=HA+ iA- p .
Porównując przedstawione metody niwelacji geometrycznej można stwierdzić,że niwelacja ze środka jest dokładniejsza i szybsza,ponieważ:
eliminuje błędy wynikające z krzywizny Ziemi i rektyfikacji,
eliminuje błędy wynikające z niespełnienia głównego warunku w niwelatorze-równoległości osi celowej do osi libelli,
jest szybsza,ponieważ przy jednym ustawieniu instrumentu obejmujemy pomiarem dwukrotnie dłuższy odcinek,niż w niwelacji w przód.
Uwaga!
Jest to streszczenie zagadnień związanych z ćwiczeniami terenowymi ,dotyczące niwelatora i pomiarów wysokościowych.
Rysunki i dokładniejsze informacje na temat niwelatorów ,sprawdzania warunków geometrycznych i wymienionych metod niwelacji można uzupełnić z wybranej literatury ,której wykaz umieszczono poniżej.
LITERATURA:
1Grala M; Miernictwo budowlane(cz1)geodezja inżynieryjna;wyd.ART
Olsztyn 1994r.
2.Grala M..,Kopiejewski G;Geodezja Inżynieryjna, wyd.Art.2003r.
3.Jagielski A.;Geodezja I;wyd.Stabil Kraków2002r.
4.Przewłocki S.Geodezja dla inżynierii środowiska;WN PWN.Warszawa1997r
5.Przewłocki S.;Geodezja dla kierunków niegeodezyjnychWN PWN Warszawa 2003r.
1
B
A
iA
p
HA
poziom odniesienia
d/2
d/2
A
B
t
HAB
p