Niveliranje je vrsta geodetskih mjerenja. Koristi se za pronalaženje relativnih visina različitih točaka na zemljinoj površini. Takvi prirodni objekti kao što su rijeke, mora, oceani, polja ili druge početne točke mogu se uzeti kao uvjetna razina u takvim mjerenjima. Zapravo, niveliranje je određivanje vrijednosti viška površine svakog objekta nad danom (referencom). Takva su mjerenja potrebna za sastavljanje točnog reljefa proučavanog područja. U budućnosti se ti podaci koriste u izradi planova terena, karata ili za rješavanje specifičnih primijenjenih problema.
Koje vrste niveliranja postoje?
Takva se mjerenja mogu izvesti raznim metodama, koje se razlikuju u opremi ili tehnologiji koja se koristi. Razmotrite koje su glavne vrste izravnavanja. Najčešćih je pet metoda: geometrijsko, trigonometrijsko, barometrijsko, mehaničko i hidrostatsko mjerenje površina. Upoznajmo svaki od njih detaljnije.
Geometrijsko niveliranje
Ovom metodom mjerenja terena, specijalgeometrijska tračnica i razina uređaja. Princip snimanja je ugraditi tračnicu s potezima i podjelama na traženoj točki u blizini površine koja se proučava. Nakon toga, pomoću horizontalne nišanske zrake, broji se visinska razlika. Geometrijsko niveliranje izvodi se po principu "od sredine" ili "naprijed". Prilikom mjerenja prvom metodom, tračnice se postavljaju na dvije točke na površini, uređaj se nalazi između njih na jednakoj udaljenosti. Rezultat ankete je podatak o višku jedne od šipki nad drugom. Druga metoda je klasična - jedan uređaj i jedna tračnica. Ove metode izravnavanja su najčešće. Našli su primjenu u gradnji kako malih objekata (kuća), tako i velikih (mostova).
Trigonometrijsko niveliranje
Kod ove vrste mjernih radova uobičajeno je koristiti posebne goniometrijske uređaje, koji se nazivaju teodoliti. Pomoću njih se uzimaju informacije o kutovima nagiba snopa vida, koji prolazi kroz par zadanih točaka na površini. Trigonometrijsko niveliranje naširoko se koristi u topografskim mjerenjima za određivanje visinske razlike između dva objekta koji su na znatnoj udaljenosti jedan od drugog, ali u zoni optičke vidljivosti uređaja.
Barometrijsko mjerenje površine
Barometrijsko niveliranje je metoda mjerenja koja se temelji na ovisnosti atmosferskog tlaka zraka o visini točke na površini koja se utvrđuje. Proces čitanja se provodi pomoćubarometar. Ovaj sustav niveliranja mora uzeti u obzir brojne korekcije stvarne temperature zraka i njegove vlažnosti. Ova metoda je našla primjenu u teško dostupnim područjima (na primjer, u planinskim uvjetima) tijekom raznih geografskih i geoloških ekspedicija.
Mehaničko (tehničko) mjerenje površine
Tehničko niveliranje podrazumijeva korištenje posebnog uređaja - automatskog niveliranja. Njime se profil proučavanog područja iscrtava u automatskom načinu pomoću tarnog diska koji bilježi prijeđenu udaljenost i postavljenog viska koji postavlja vertikalu. Takav se uređaj obično ugrađuje na vozilo i vozi od jedne određene točke do druge. Tehničko niveliranje omogućuje određivanje visinske razlike između proučavanih objekata, udaljenosti između njih i profila terena, koji se snima na posebnoj foto vrpci.
Hidrostatsko površinsko mjerenje
Hidrostatsko niveliranje je metoda koja se temelji na principu komuniciranja posuda. Snimanje na ovaj način vrši se pomoću hidrostatskog uređaja, koji radi s greškom do dva milimetra. Takva razina je sastavljena od para staklenih cijevi povezanih crijevom, ovaj sustav je napunjen vodom. Postupak mjerenja provodi se na sljedeći način - cijevi su pričvršćene na tračnice na koje se nanosi ljestvica. Nakon toga, šipke se postavljaju u blizini predmeta koji se proučavaju, podjele označavaju brojčanu vrijednostrazlika između dvije razine. Ovaj dizajn ima značajan nedostatak, odnosno ograničenu granicu mjerenja, koja je određena duljinom crijeva.
Opisane metode niveliranja (osim mehaničkih) vrlo su jednostavne i ne zahtijevaju nikakvo specifično znanje operatera, stoga se široko koriste u građevinarstvu i drugim područjima nacionalnog gospodarstva.
Mjerni razredi
Pored mjerne tehnike, niveliranje se obično dijeli na klase točnosti. Svaki od njih odgovara određenoj vrsti i načinu pronalaženja informacija. Razmotrimo koje klase niveliranja postoje.
- Prva klasa smatra se vrlo točnim. Odgovara efektivnoj slučajnoj pogrešci od 0,8 milimetara po kilometru i sustavnoj pogrešci od 0,08 mm/km.
- Drugi razred se također smatra vrlo točnim. Međutim, pogreška je ovdje nešto veća - efektivna pogreška je 2,0 mm/km, a sustavna pogreška je 0,2 mm/km.
- Treći razred. Odgovara standardnoj pogrešci od 5,0 mm/km, a sustavnost se ne uzima u obzir.
- Četvrti razred. Odgovara srednje kvadratnoj pogrešci jednakoj 10,0 mm/km, greška sustava se također ne uzima u obzir.
Ovisno o karakteristikama terena i ciljevima izmjere, mogu se koristiti različite metode snimanja podataka. Na primjer, poligonima, paralelnim linijama ili izravnavanjem površine kvadratima. Potonja tehnika je najčešće korištena, široko se koristi za prikupljanje podataka izvelike otvorene površine s relativno malim visinama presjeka. Razmotrimo to detaljnije.
Kvadrat
Niveliranje površine ovom metodom izvodi se kako bi se dobili topografski planovi velikih razmjera ravnih površina. Glatki položaj kontrolnih točaka određuje se polaganjem traverzi. I visine - metodom geometrijskog mjerenja pomoću tehničkih razina. Proces prikupljanja podataka može se provesti na dva različita načina: polaganjem nivelacijskih poteza s postupnim raščlanjivanjem promjera i kvadratima.
Niveliranje po kvadratima vrši se lomljenjem na tlu pomoću mjerne trake i teodolita (rešetka sa stranom ćelije od dvadeset metara) kada se mjeri u mjerilu 1:500 i 1:1000, četrdeset metara - pri snimanju u mjerilu 1:2000 i sto metara pri 1:5000.
Istovremeno se fiksira situacija na proučavanom području i izrađuje se nacrt. Ovi se postupci izvode na isti način kao i kod teodolitskog snimanja. Osim vrhova ćelija, na tlu su pričvršćeni karakteristični reljefni objekti - plus točke: vrh i podnožje brda, dno i rubovi jame, točke na linijama preljeva i razvodnih linija i drugo.
Opravdanje geodetske nastaje polaganjem nivelmanskih i teodolitnih prolaza duž vanjskih granica mreže kvadrata, koji se potom vežu za točke jedne državne mreže. Visine plus točaka i vrhova ćelija određuju se metodom geometrijskog niveliranja. Ako duljina stranečetrdesetak metara ili manje, onda s jedne stanice pokušavaju izmjeriti sve utvrđene točke. Udaljenost od uređaja do šipke ne smije biti veća od 100-150 metara. Ako je duljina stranice kvadrata sto metara, tada se razina postavlja u središte svake ćelije. Prema terenskom izvidu površine metodom kvadrata sastavlja se nivelmanski dnevnik i nacrt mjerenja.
Zapisnik i izravnavanje obrisa po kvadratima
Dnevnik sadrži podatke o veličini stranice ćelije, povezujući koordinatnu mrežu s teodolitskim traverzama (geodetska opravdanost). Osim toga, naznačeno je vezivanje za objekte terena - jezera, brda i tako dalje. Također treba napomenuti s kojih pozicija je izvršeno niveliranje terena. Nacrt sadrži rezultate pucanja svakog od polja. Na vrhu i plus točki svake ćelije prikazana su očitanja s crne strane trake (u metrima), kao i izračunate visine. Ovaj proračun se izvodi na horizontu instrumenta. Visine vrhova ćelija određuju se kao razlika između horizonta instrumenta na stanici i očitanja na tračnici.
Kako bi se kontrolirao proces mjerenja površine za dva vrha ćelije, niveliranje se izvodi s dvije različite stanice. Izrada plana na temelju dobivenih materijala za uzimanje površinskih podataka počinje fiksiranjem na tabletu prema koordinatama točaka jedinstvene državne geodetske mreže, objekata opravdanosti izmjere (niveliranja i pomaci teodolita), plus točaka, vrhova kvadrata i situacija.
Način primjene
Kada na neki način izravnate teritorijprimjenom teodolita i nivelacijskih prolaza, raščlanjenih na promjere, prolazi se polažu duž prirodnih karakterističnih crta određenog područja, na primjer, uz brane ili razvodne površine. Pri takvom radu presjeke i pikete treba postaviti svakih četrdeset metara kod snimanja u mjerilu 1:2000 i svakih dvadeset metara kod mjerenja u mjerilu 1:1000 i 1:500. Na točkama pregiba padina označeni su plus objekti. U procesu postavljanja piketa treba popraviti situaciju i izraditi nacrt. U dnevniku se izrađuju evidencije nivelmana. Označava serijski broj piketa, očitanja na crvenoj i crnoj strani tračnica, udaljenosti pozitivnih objekata od najbližih piketa. Na temelju rezultata nivelacije sastavlja se topografski plan teritorija, poprečni i uzdužni profili terena.
U područjima predložene lokacije za uređenje i vertikalno planiranje teritorija svrsishodno je izmjeriti površinu. Primjer je krajobrazni dizajn područja koje okružuje bilo koji arhitektonski spomenik ili zonu krajobraznog vrtlarstva.
Što je razina?
Za izvođenje geometrijskog mjerenja terena, koji se široko koristi u građevinarstvu, koriste se razine različitih dizajna. Ovi se uređaji, prema principu rada, obično dijele na: elektroničke, laserske, hidrostatske i optičko-mehaničke. Sve razine opremljene su teleskopom koji se okreće u vodoravnoj ravnini. Suvremeni dizajn takvog mjernog uređaja omogućuje automatsku kompenzacijuza postavljanje vizualne osi u radni položaj.
Povijest niveliranja
Prve informacije koje su došle do suvremenog čovjeka o niveliranju odnose se na prvo stoljeće prije Krista, odnosno izgradnju kanala za navodnjavanje u staroj Grčkoj i Rimu. Povijesni dokumenti spominju uređaj za mjerenje vode. Njegov izum i korištenje povezuje se s imenima starogrčkog znanstvenika Herona iz Aleksandrije i rimskog arhitekta Marka Vitruvija. Poticaj za razvoj ovih mjernih instrumenata i metoda niveliranja bila je izrada mjernog niska, barometra, cilindrične libele i gradacijske mreže u nivelmanima. Ovi izumi datiraju iz 16. i 17. stoljeća i omogućili su razvoj sustava za precizno mjerenje zemljine površine.
U Rusiji je za vrijeme Petra Velikog osnovana optička radionica u kojoj su između ostalog proizvodili i libele, samo što su se tada zvale libele s lulom. I. E. Belyaev je bio angažiran na razvoju razina u radionici. U istom razdoblju pojavljuju se i prvi mjerni instrumenti, bazirani na barometrima. Početkom devetnaestog stoljeća pojavile su se prve trigonometrijske razine, uz njihovu pomoć provedeni su vrlo veliki radovi na utvrđivanju razlike u razinama Azovskog i Crnog mora, izmjerena je visina planine Elbrus. Uporaba geometrijskih instrumenata zabilježena je sredinom devetnaestog stoljeća. Dakle, 1847. godine korišteni su u izgradnji Sueskog kanala. Kod nas geometrijsko niveliranjepovršina je korištena u izgradnji vodenih i kopnenih cesta. Početkom stvaranja domaće državne mreže smatra se 1871. godina. Zatim je započeo rad na fiksiranju i postavljanju točaka koje su poslužile kao osnova za topografska snimanja.
Primjena izravnavanja
Rezultat niveliranja je stvaranje jedinstvene referentne geodetske mreže, koja služi kao osnova za topografska mjerenja područja ili različita geodetska mjerenja. Snimanje se naširoko koristi u istraživačke i znanstvene svrhe: pri proučavanju globusa, kretanja zemljine kore, za popravljanje fluktuacija u razini mora i oceana.
Niveliranje se također koristi u rješavanju raznih primijenjenih problema koji su povezani s izgradnjom raznih objekata, polaganjem komunikacijskih vodova, komunalnih usluga i sl. Primjerice, mjerenje terena potrebno je za prijenos projektnih odluka u visinu, osim toga, tijekom instalacijski radovi na postavljanju građevinskih konstrukcija. Prilikom rješavanja ovakvih problema uvijek se koriste podaci dobiveni od geodetske službe. Također, izravno za rješavanje različitih visokospecijaliziranih zadataka, koriste se sustavi automatskog pronalaženja informacija. Takvi zadaci uključuju, na primjer, popravak i izgradnju kolnika. Senzori uključeni u uređaj za automatsko niveliranje ugrađuju se na željezničke vagone, automobile, što rezultira gotovim profilom proučavanog područja u najkraćem mogućem roku.
Moderne tehnologije
Do danas,zbog iznimno brzog razvoja znanosti i tehnologije, za izravnavanje površine koristi se različito tehničko znanje.
- Laser. Njihov se rad temelji na očitavanju parametara terena pomoću uređaja za lasersko skeniranje.
- Ultrazvučno. Glavni element takvog uređaja je ultrazvučni senzor koji emitira valove.
- GNSS-tehnologija, koja je povezana s dobivanjem informacija o trenutnim koordinatama pomoću satelitske komunikacije. Takva oprema pruža vrlo visoku točnost niveliranja.
Da bi se osigurala učinkovita obrada velikog broja tokova informacija dobivenih u procesu primjene navedenog know-howa, potrebno je imati odgovarajući poseban softver koji će obavljati poslove vezane uz pohranu, upravljanje, vizualizaciju i obradu podaci.
Moderni sustavi niveliranja u cestogradnji
Automatizirani sustavi se široko koriste u modernoj gradnji cesta. Omogućuju vam upravljanje opremom za izgradnju cesta, s obzirom na njezin trenutni položaj. Istodobno, automatsko izravnavanje trase odlikuje se visokom preciznošću izvedenih radova, što značajno poboljšava kvalitetu proizvedenog kolnika, kao i skraćuje vrijeme izgradnje. Takvi uređaji, ugrađeni na asf altne pločnike, strojeve za glodanje cesta, buldožere, omogućuju vam uklanjanje oštećenja i nedostataka na starom kolniku prilikom postavljanja novog sloja. Ove razine kontroliraju poprečni nagib ceste, izvode ga prema točno određenom projektuparametrima. Suvremeni sustavi za mjerenje površine opreme za izgradnju cesta podijeljeni su u nekoliko tipova ovisno o korištenoj tehnologiji.
- Ultrazvučni uređaji s različitim brojem senzora.
- Laserski sustavi podizanja.
- Uređaj baziran na satelitskoj GPS tehnologiji.
- 3D sustav baziran na principu totalne stanice.
Po potrebi, ovisno o složenosti i posebnosti posla koji se izvodi, može se koristiti jedna ili druga tehnologija automatskog niveliranja.
