TECHNIKA NIWELACJI PRECYZYJNEJ
Sprzęt pomiarowy.
Przy niwelacji precyzyjnej wykorzystuje się następujący zasadniczy oraz pomocniczy sprzęt pomiarowy:
niwelator precyzyjny - samopoziomujący lub libelowy,
Δh = c i
C = d(n - 1)/n
Maksymalna wartość przesunięcia celowej to:
Δh = 5 mm, lub:
Δh = 10 mm
Rys. Zasada działania mikrometru
Rys. Pole widzenia niwelatora precyzyjnego.
statyw stały sztywny do niwelatora,
dwie łaty o długości 3 m do niwelacji precyzyjnej:
z taśmą inwarową, z podwójnym podziałem (zasadniczy
i kontrolny), w drewnianej lub metalowej obudowie, przymocowaną od spodu na stałe i naciągniętą (20 km),
podwójnym podziałem: lewy - zasadniczy, prawy - kontrolny:
- podział półcentymetrowy (Zeissa):
(l) 0 - 59 półdecymetrów, (p) 60 - 119 półdecymetrów
różnica z odczytu z podziałów: 59 250
- podział centymetrowy (Wilda):
(l) 4 - 300 centymetrów, (p) 306 - 600 centymetrów
różnica z odczytu z podziałów: 301 550
wyposażone w libele sferyczne,
podstawki (ostrogi - do jednoznacznego ustawienia stopy łaty na klinie,
komplet stalowych klinów, młotek,
przymiar do mierzenia długości celowych,
trzy żabki niwelacyjne o masie 7 kg,
dwa stojaki do łat,
termometr do pomiaru temperatury.
Sprawdzenie i rektyfikacja sprzętu.
Używany w czasie pomiarów terenowych niwelator i łaty muszą być sprawdzone zarówno w laboratorium, jak i okresowo w terenie, zrektyfikowane, zabezpieczone przed zniszczeniem oraz odpowiednio konserwowane.
W szczególności wykonuje się:
sprawdzenie ‖ osi celowej do osi libeli,
sprawdzenie pionowości krzyża kresek niwelatora,
sprawdzenie libel pudełkowych przy łatach,
sprawdzenie stopek łat,
komparację łat (wyznaczenie bezwzględnej długości łaty oraz poszczególnych jej części).
Technika pomiaru niwelacji precyzyjnej
Sieć niwelacji precyzyjnej w Polsce dzieli się na dwie klasy:
klasa I - zamknięte poligony o obwodzie średnio 220 km (dowiązane do mareografów i punktów I klasy państw sąsiednich), punkty węzłowe rozdzielające linie niwelacyjne zastabilizowane znakami fundamentalnymi, co ok. 3 km wzdłuż linii umieszczone są znaki wysokościowe określające odcinki dziennego niwelowania,
klasa II - linie zaczynające się i kończące w punktach niwelacyjnych I klasy.
Dokładność niwelacji precyzyjnej zależy od:
dokładności i funkcjonowania łat,
dokładności, ustawienia i funkcjonowania niwelatora,
dokładności w czynnościach obserwatora,
zmian w stanie górnej warstwy Ziemi i warunków atmosferycznych.
W celu zmniejszenia wpływu błędów systematycznych i przypadkowych na wynik pomiaru niwelacji precyzyjnej wymagane jest:
częste badanie instrumentów,
staranne obchodzenie się z instrumentami,
przeprowadzanie pomiarów w odpowiedni sposób i w odpowiednich warunkach atmosferycznych.
Wytyczne dla pomiarów niwelacji precyzyjnej.
ciągi niwelacji precyzyjnej - wzdłuż dróg utwardzonych,
odległość łat od niwelatora 8-35m (I klasa), 8-40m (II klasa),
pomiar ściśle ze środka (z dokładnością do: 0.4 m - I klasa, 0.5 m - II klasa), długości celowych mierzone ruletką lub taśmą,
każda łata kolejno raz w tyle raz w przedzie, parzysta ilość stanowisk między reperami (ta sama łata na reperze początkowym i końcowym - eliminacja błędu zera łat),
zapewnienie podobnych warunków temperatury, wilgotności i nasłonecznienia dla obu celowych; celowe muszą przebiegać co najmniej 1.5 m nad powierzchnią Ziemi (w terenach falistych 0.8 m) - zmniejszenie błędu refrakcji,
niwelator ustawiany na twardym gruncie, nogi statywu mocno wbijane w grunt (dwie nogi na przemian z prawej i z lewej strony linii - zmniejszenie wpływu osiadania niwelatora),
obserwacje latem należy prowadzić wcześnie rano i przed wieczorem unikając wschodu i zachodu Słońca (uniknięcie wibracji powietrza); w pochmurne dni oraz wiosną i jesienią - cały dzień,
każdy odcinek niwelowany jest dwukrotnie, w dwóch różnych kierunkach, w odmiennych warunkach atmosferycznych - eliminacja błędu osiadania łat i instrumentu, rzeczywista kontrola wyników obserwacji,
nie należy wykonywać pomiarów przy silnym wietrze > 4 m/s, oraz przy temperaturach > 30o C i < - 5o C,
kliny (4 na stanowisku w I klasie i 2 w II klasie) powinny być osadzane, co najmniej 5 minut przed pomiarem danego stanowiska,
na każdym stanowisku przewyższenie powinno być wyznaczone dwukrotnie, przy wykorzystaniu obu podziałów łat,
na początku i końcu pomiaru notuje się: datę, godzinę i temperaturę.
Pomiar na stanowisku w niwelacji precyzyjnej.
Poziomowanie niwelatora przy pomocy libeli pudełkowej, z lunetą skierowaną w kierunku łaty wyjściowej z reperu.
Celowanie na łatę wstecz (w niwelatorze libelowym - doprowadzenie do koincydencji końców pęcherzyka libeli głównej za pomocą śruby elewacyjnej).
Ustawienie obrazu kreski podziału łaty w środku klina krzyża kresek za pomocą śruby mikrometru w kierunku narastającym.
Sprawdzenie położenia libeli głównej.
Odczyt pierwszych 3 cyfr z łaty - podział zasadniczy.
Odczyt z mikrometru 3 następnych cyfr - odczyt tz.
Celowanie na łatę wprzód (czynności 3-6) - odczyt pz.
Celowanie na łatę wprzód - odczyt pk z podziału kontrolnego.
Celowanie na łatę wstecz - (czynności 3-6) - odczyt tk z podziału kontrolnego.
Obliczenie różnic między podziałem kontrolnym i zasadniczym dla każdej łaty: tk - pk oraz
tz - pz, gdzie maksymalna różnica powinna być mniejsza od ± 0.15 mm.
Ekstremalne odchyłki dla łat: Zeissa 59 247 - 59 253,
Wilda 301 535 - 301565.
Obliczenie przewyższenia h na stanowisku z podziałów zasadniczego i kontrolnego. Dopuszczalna różnica nie powinna przekraczać ± 0.20 mm. Gdy jest przekroczona - powtórzyć cały pomiar na danym stanowisku.
Kolejność odczytów w niwelacji precyzyjnej
Kolejność odczytu na stanowisku w niwelacji precyzyjnej I klasy:
gdzie:
1,2 - odczyty na podziale zasadniczym,
3,4 - odczyty na podziale kontrolnym.
Kolejność odczytu na stanowisku w niwelacji precyzyjnej II klasy:
Obliczenia po zakończeniu pomiaru.
Po zakończeniu pomiaru odcinka (w każdą stronę) oblicza się:
poprawki z tytułu różnicy temperatur w czasie komparacji i pomiaru.
przewyższenie na odcinku z podziału zasadniczego:
oraz dla podziału kontrolnego:
sumę niezamknięć Σn (różnic pomiędzy dwoma wyznaczeniami przewyższenia na stanowisku) i sprawdza się czy:
4) średnie przewyższenie:
5)
długość odcinka R w km.
Po zakończeniu pomiaru odcinka w obu kierunkach:
oblicza się różnicę ρ między przewyższeniami tam i z powrotem, jeżeli:
wówczas powtarza się pomiar całego odcinka.
2) wprowadza się poprawki ze względu na komparację łat.
5