NIWELATOR
Niwelacja, niwelacje, pomiary wysokościowe - geodezyjne wyznaczanie różnicy wysokości pomiędzy punktami terenowymi. Wyróżnia się następujące rodzaje niwelacji:
Ø niwelacja hydrostatyczna - najdokładniejsza - korzystająca z zasady naczyń połączonych;
Ø niwelację geometryczną - wykonywaną przy użyciu niwelatorów, polegającą na pomiarze długości odcinków pionowo ustawionych łat geodezyjnych;
Ø niwelację trygonometryczną - wykonywaną przy użyciu tachimetrów, polegającą na pomiarze odległości poziomej oraz kąta pionowego co umożliwia obliczenie nieznanej wartości różnicy wysokości korzystając z własności geometrycznych trójkąta prostokątnego;
Ø niwelację barometryczną - najmniej dokładną, wykorzystującą regułę zmiany wartości ciśnienia atmosferycznego w zależności od wysokości nad poziomem morza.
1. PRZYRZĄDY NIWELACYJNE
Do wykonania pomiarów wysokościowych niezbędne są niwelator lub teodolit oraz łata niwelacyjna. Niwelacje wykonują dwie osoby z których jedna odczytuje wyniki z urządzenia a druga ustawia łatę w wybranych miejscach. Wyniki pomiarów podawane są w odniesieniu do repera wysokościowego.
Niwelator jest to instrument geodezyjny, który za pomocą spoziomowanej osi celowej lunety lub wiązki lasera realizuje płaszczyznę poziomą (poziom geometryczny. Ze względu na sposoby wyznaczenia płaszczyzny poziomej i dokonywania obserwacji niwelatory dzielą się na:
Ø niwelatory hydrostatyczne
Ø niwelatory libelowe, których oś celowa jest poziomowana ręcznie na podstawie obserwacji wskazań libeli niwelacyjnej,
Ø niwelatory samopoziomujące, optyczne, których oś celowa jest poziomowana automatycznie za pomocą kompensatora, lecz odczyt wykonywany jest przez obserwatora dokonującego szacowania położenia kreski poziomej na tle podziału łaty,
Ø niwelatory samopoziomujące, cyfrowe, również zaopatrzone w kompensator automatycznego poziomowania osi celowej, lecz odczyt na łacie wyposażonej w kod paskowy jest samoczynnie wykonywany przez instrument i wyświetlony w postaci cyfrowej,
Ø niwelatory laserowe, które realizują płaszczyznę poziomą poprzez generowanie obrotowej wiązki światła laserowego.
Niwelator hydrostatyczny- - korzystający z zasady naczyń połączonych.
Niwelatory precyzyjne- różnią się od niwelatorów technicznych nie tyle konstrukcją wykonania poszczególnych części składowych. Charakterystycznymi elementami dodatkowymi wyposażenia niwelatora precyzyjnego są: mikrometr optyczny i klinowato rozwidlona kreska pozioma siatki celowniczej. Służą one do zwiększenia dokładności odczutu, która w niwelacji precyzyjnej wynosi ± 0,1 mm
Pozostały sprzęt niwelacyjny
Łata niwelacyjna (geodezyjna) - przyrząd geodezyjny stosowany w niwelacji.
podziałka geodezyjna typu "E Łata niwelacyjna jest najczęściej drewniana lub aluminiowa o przekroju prostokątnym i wysokości od 2 do 5 metrów. Ma naniesiony specjalny opis umożliwiający wykonanie odczytu, czyli dokładne określenie odległości pionowej od stopy łaty do punktu, przez który przechodzi pozioma oś celowa lunety niwelatora. Aby łata geodezyjna prawidłowo spełniała swoją rolę, musi być ustawiona na podstawce, zwanej żabką niwelacyjną, w pozycji pionowej. Do ustawienia łaty w pionie wykorzystuje się libellę, zazwyczaj zamontowaną na stałe na korpusie łaty. Do niwelatorów cyfrowych używa się specjalnych łat do niwelacji cyfrowej z naniesionym kodem kreskowym. Dzięki temu, że niwelatory cyfrowe mają układ optyczny taki jak zwykłe niwelatory, a łaty mają naniesiony po drugiej stronie zwykły podział możliwe jest wykonanie niwelacji klasyczną metodą.
Żabka niwelacyjna - przyrząd geodezyjny wykorzystywany w niwelacji jako podstawka do łaty niwelacyjnej. Żabka niwelacyjna to ciężka, metalowa bryła o podstawie w kształcie trójkąta, z dwoma wystającymi pionowo bolcami, na których ustawia się łatę niwelacyjną i wykonuje odczyty za pomocą niwelatora.
Reper - stabilizowany punkt wysokościowej osnowy geodezyjnej, dla którego wyznaczono wysokość w przyjętym układzie odniesienia. Repery ścienne są montowane na ścianach budynków, w odległości kilkudziesięciu centymetrów od podłoża (kotwione w murze). Mogą mieć postać metalowych bolców z wyrytym numerem, lecz stosuje się także śruby kolejowe jako zamiennik. Można spotkać również repery gruntowe, lub skalne, które są stabilizowane odpowiednio w gruncie, lub w skale. Kształt reperów umożliwia ustawienie na nich łaty niwelacyjnej.
Repery wykorzystywane są w niwelacji. Pełnią rolę nawiązania do państwowej osnowy wysokościowej. Repery są punktami wchodzącymi w skład ciągu niwelacyjnego
2. BUDOWA NIWELATORA
Ø Li belowego ze śrubą elewacyjną
Niwelator ze śrubą elewacyjną jest znacznym udoskonaleniem niwelatora budowlanego. W niwelatorze tym jest możliwość niewielkich ruchów lunety w płaszczyźnie pionowej. Po wycelowaniu lunety na łatę linia celowa może być doprowadzona precyzyjnie do pozycji horyzontalnej, za pomocą bardzo czułej libelli. W tym celu korzysta się ze śruby elewacyjnej, która podnosi lub obniża jeden z końców lunety.
Podstawowymi częściami każdego niwelatora są: spodarka-S alidada-A z luneta-L i urządzeniami poziomującymi oś celową c. W niwelatorze libelowym do poziomowania osi c służą: libela niwelacyjna -Ln oraz śruba elewacyjna - E. Budowę niwelatora libelowego zaprezentuje schematycznie na rys., na którym oprócz wyżej wymienionych części uwidoczniono także: śrubę rektyfikacyjną libeli niwelacyjnej - Śr, śrubę zaciskową alidady- Z, libelę okrągłą - Lo, tuleję spodarki - T i płytkę sprężynującą - Ps oraz płaszczyzny tego niwelatora: oś obrotu instrumentu (alidady)- J oś celową główną libeli niwelacyjnej - l oraz płaszczyznę główną libeli okrągłej - Q.
J
Spodarka to dolna część instrumentu geodezyjnego, umożliwia stabilne zamocowanie instrumentu geodezyjnego do statywu geodezyjnego oraz poziomowanie i centrowanie instrumentu geodezyjnego. Wyposażona jest w trzy gniazda, w których zamocowane są śruby ustawcze, służące do poziomowania instrumentu (w niektórych niwelatorach śruby te zastąpione są dwoma obracanymi pierścieniami klinowymi). W jej górnej części znajduje się tuleja z elementem walcowym niwelatora, który blokowany jest śrubą zaciskową. Do dolnej części spodarki przymocowana jest podstawka z jej płytką, zawierającą otwór gwintowany. Służy on do połączenia zespołu spodarki wraz z jej podstawką do głowicy statywu. Najczęściej spodarka połączona jest na stałe z alidadą instrumentu geodezyjnego. Niwelatory mają najczęściej okrągłe spodarki, chociaż spotyka się także u nich spodarki trójkątne.
Alidada jest ruchomą (obracalną) częścią niwelatora, zawierajaca dźwigary podtrzymujące lunetę. Dolna część alidady stanowi podstawędo której zamocowana jest libela okrągła, wykorzystywana do przybliżonego ustawiania osi obrotu alidady J(osi obrotu instrumentu) w położeniu pionowym. Z podstawą łączą się wsporniki lunety, obok której umieszczona jest czuła libela rurkowa, zwana libela niwelacyjna. Jeden ze wsporników posiada zmienną długość, przez co luneta wraz z libela może być pod nie wielkim kątem nachylana w płaszczyźnie pionowej. Do zmiany nachylenia służy śruba elewacyjna
Luneta, składająca się z obiektywu, wewnętrznej soczewki ogniskującej, płytki ogniskowej, na której znajduje się celowniczy krzyż kresek oraz z okularu;Na lunecie lub obudowie libeli niwelacyjnej umieszczony jest celownik przeziernikowy do przybliżonego celowania. Regulacja lunety polega na ustawieniu ostrości krzyża kresek poprzez obrót oprawy soczewki ocznej okularu i ostrości obrazu w lunecie poprzez odpowiednie przesunięcie wewnątrz lunety soczewki ogniskowej
Libela niwelacyjna jest dokładną libelą rurkową przeznaczona do poziomowania osi celowej. Libela ta umieszczona jest zwyklę z boku, po lewej stronie lunety, co ułatwia kontrolę położenia pęcherzyka libeli przez lupę optycznego urządzenia.
Libella okrągła zwykle, mocowana na alidadzie lub w korpusie zespołu lunety i libelli niwelacyjnej
Opcjonalnie koło poziome, umozliwiające wykorzystywać instrument w niwelacji metodą punktów rozproszonych
,
Niwelatory samopoziomujące
Niwelatory samopoziomujące, podobnie jak niwelatory klasyczne, dzielą się na:
Niwelatory budowlane,
Inżynierskie
Precyzyjne.
Ich zewnętrzny kształt podyktowany przede wszystkim konstrukcją kompensatora.
Niwelatory samopoziomujące nie posiadają śrub elewacyjnych.
Niwelator samopoziomujący - różni się budową od niwelatora libelowego. Posiada on urządzenie optyczno - mechaniczne zwane kompensatorem, które pozwala na automatyczne doprowadzenie osi celowej do poziomu,w pewnych niewielkich granicach pochylenia lunety. Ponieważ kompensator ma mały zakres działania, więc niwelator samopoziomujący posiada również libelę alidadową. Ostrość widzenia lunety ustawia się pokrętłem soczewki. Niwelator samopoziomujący jest więc instrumentem znacznie łatwiejszym w obsłudze niż niwelator libelowy.
2
6
5
10
3
1
9
7
8
4
Budowa niwelatora samopoziomującego Ni 025
Podobnie jak przy omawianiu budowy powyżej tak i w przypadku niwelatora samopoziomującego, cały korpus instrumentu spoczywa na spodarce (5), z którą połączone są 3 śruby poziomujące (6), służące do poziomowania instrumentu. Aby określić czy instrument jest spoziomowany, należy sprawdzić położenie pęcherzyka libeli okrągłej (2), którą możemy także obserwować za pomocą lusterka (1).
W niwelatorze samopoziomującym Ni 025 wyróżniamy także obiektyw (7) i okular
lunety (3). Obserwator spoglądając do okularu lunety widzi siatkę celowniczą w kształcie krzyża kresek. Aby mozna było dokonać precyzyjnego odczytu z łaty, należy doprowadzić do odpowiedniej ostrości siatki celowniczej. Wykonujemy to za pomocą okularu lunety (7).
Również niezbędną czynnością przed wykonaniem pomiaru jest ustawienie ostrości obrazu łaty niwelacyjnej za pomocą śruby ogniskującej (8).
Za pomocą niwelatora samopoziomującego można także dokonywać odczytu wartości kierunku poziomego Hz (np. przy wykonywaniu pomiaru niwelacji punktów rozproszonych).Wykonujemy to za pomocą lunetki systemu odczytowego (10). Patrząc do tej lunetki należy przed odczytem nastawić właściwą dla oka obserwatora ostrość obrazu systemu odczytowego za pomocą okularu (4) lunetki systemu odczytowego. Do precyzyjnego wycelowania lunety niwelatora na łatę służy leniwka pozioma (9).
Cały instrument umieszczony jest na statywie, znajdującym się w wyposażeniu niwelatora. Statyw składa się z głowicy statywu, na której ustawiamy instrument. . Z głowicy statywu wychodzą trzy drewniana nóżki ostro zakończone, dzięki czemu możemy je łatwo wbić w ziemię ( istnieje możliwość regulacji długości nóżek). Statyw służy do ustawienia niwelatora na takiej wysokości, abyśmy mogli swobodnie wykonać pomiar. Umożliwia on także (w razie potrzeby) scentrowanie niwelatora dokładnie nad żądanym punktem
3. WARUNKI GEOMETRYCZNE OSI NIWELATORA
Do najważniejszych osi i płaszczyzn niwelatora libelowego zaliczamy: oś obrotu instrumentu — J, oś celową lunety — c, oś główną libeli niwelacyjnej — Ln i płaszczyznę główną libeli pudełkowej — Q. Prawidłowe działanie niwelatora, polegające na realizowaniu przez niego płaszczyzny poziomej, jest możliwe wtedy, gdy spełnione będą następujące warunki ' geometryczne:
1. Oś libeli niwelacyjnej powinna być prostopadła do osi ob- rotu instrumentu – Ln ┴ JJ.
2. Płaszczyzna główna alidadowej libeli okrągłej powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu - Q ┴ JJ
3. Pozioma kreska siatki celowniczej powinna być prostopadła c mentu – n1┴ v.
4. Oś główna libeli niwelacyjnej powinna być równoległa do osi celowej lunety - cc║Ln lub sprawne urządzenie samopoziomujące(SUS)
W niwelatorach libelowych ze śrubą elewacyjną warunek 1 tylko w przybliżeniu, ponieważ po każdej zmianie położenia alidady można dokładnie spoziomować libelę niwelacyjną za pomocą śruby elewacyjnej. Warunek Ln ┴ JJ musi być natomiast dokładnie spełniony w tzw. niwelatorach głuchych, pozbaw. ...
przemek.frackowiak