TECHNIKA NIWELACJI PRECYZYJNEJ

1. Sprzęt pomiarowy.

Przy niwelacji precyzyjnej wykorzystuje się następujący zasadniczy oraz pomocniczy sprzęt pomiarowy:

1. 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.

2. statyw stały sztywny do niwelatora,

3. 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,

4. komplet stalowych klinów, młotek,

5. przymiar do mierzenia długości celowych,

6. trzy żabki niwelacyjne o masie 7 kg,

7. dwa stojaki do łat,

8. termometr do pomiaru temperatury.

2. 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).

3. Technika pomiaru niwelacji precyzyjnej

Sieć niwelacji precyzyjnej w Polsce dzieli się na dwie klasy:

1. 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,

2. 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.

4. 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 > 30^o C i < - 5^o 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.

5. Pomiar na stanowisku w niwelacji precyzyjnej.

1. Poziomowanie niwelatora przy pomocy libeli pudełkowej, z lunetą skierowaną w kierunku łaty wyjściowej z reperu.

2. Celowanie na łatę wstecz (w niwelatorze libelowym - doprowadzenie do koincydencji końców pęcherzyka libeli głównej za pomocą śruby elewacyjnej).

3. Ustawienie obrazu kreski podziału łaty w środku klina krzyża kresek za pomocą śruby mikrometru w kierunku narastającym.

4. Sprawdzenie położenia libeli głównej.

5. Odczyt pierwszych 3 cyfr z łaty - podział zasadniczy.

6. Odczyt z mikrometru 3 następnych cyfr - odczyt t_z.

7. Celowanie na łatę wprzód (czynności 3-6) - odczyt p_z.

8. Celowanie na łatę wprzód - odczyt p_k z podziału kontrolnego.

9. Celowanie na łatę wstecz - (czynności 3-6) - odczyt t_k z podziału kontrolnego.

10. Obliczenie różnic między podziałem kontrolnym i zasadniczym dla każdej łaty: t_k - p_k oraz

t_z - p_z, gdzie maksymalna różnica powinna być mniejsza od ± 0.15 mm.

Ekstremalne odchyłki dla łat: Zeissa 59 247 - 59 253,

Wilda 301 535 - 301565.

8. 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.

6. 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:

7. Obliczenia po zakończeniu pomiaru.

Po zakończeniu pomiaru odcinka (w każdą stronę) oblicza się:

1. poprawki z tytułu różnicy temperatur w czasie komparacji i pomiaru.

2. przewyższenie na odcinku z podziału zasadniczego:

oraz dla podziału kontrolnego:

3. 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:

1. 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