Nivellering is een soort geodetische metingen. Het wordt gebruikt om de relatieve hoogten van verschillende punten op het aardoppervlak te vinden. Bij dergelijke metingen kunnen natuurlijke objecten als rivieren, zeeën, oceanen, velden of andere uitgangspunten als voorwaardelijk niveau worden genomen. In feite is nivellering de bepaling van de waarde van de overmaat van het oppervlak van elk object over een gegeven (referentie). Dergelijke metingen zijn nodig om een nauwkeurig reliëf van het bestudeerde gebied te maken. In de toekomst worden deze gegevens gebruikt bij het opstellen van terreinplannen, kaarten of om specifieke toegepaste problemen op te lossen.
Welke soorten nivellering zijn er?
Dergelijke metingen kunnen op verschillende manieren worden uitgevoerd, die verschillen in de gebruikte apparatuur of technologie. Overweeg wat de belangrijkste soorten nivellering zijn. De meest voorkomende zijn vijf methoden: geometrische, trigonometrische, barometrische, mechanische en hydrostatische meting van oppervlakken. Laten we elk van hen nader leren kennen.
Geometrische nivellering
Met deze manier om het terrein te meten, een bijzonderegeometrisch rail- en apparaatniveau. Het principe van schieten is om een rail met slagen en scheidingen te installeren op het vereiste punt in de buurt van het te bestuderen oppervlak. Daarna wordt met behulp van een horizontale vizierstraal het hoogteverschil geteld. Geometrische nivellering wordt uitgevoerd volgens het principe "vanuit het midden" of "vooruit". Bij het meten volgens de eerste methode worden rails op twee punten op het oppervlak geïnstalleerd, het apparaat bevindt zich daartussen op gelijke afstand. Het resultaat van het onderzoek zijn gegevens over de overschrijding van een van de staven ten opzichte van de andere. De tweede methode is klassiek - één apparaat en één rail. Deze nivelleringsmethoden zijn de meest voorkomende. Ze hebben hun toepassing gevonden in de constructie van zowel kleine objecten (huizen) als grote objecten (bruggen).
Trigonometrische nivellering
Bij dit soort meetwerk is het gebruikelijk om speciale goniometrische apparaten te gebruiken, die theodolieten worden genoemd. Met behulp hiervan wordt informatie verzameld over de hellingshoeken van de kijkstraal, die door een paar gegeven punten op het oppervlak gaat. Trigonometrische nivellering wordt veel gebruikt bij topografische metingen om het hoogteverschil te bepalen tussen twee objecten die zich op aanzienlijke afstand van elkaar bevinden, maar in de optische zichtbaarheidszone van het apparaat.
Barometrische oppervlaktemeting
Barometrische nivellering is een meetmethode die is gebaseerd op de afhankelijkheid van de atmosferische luchtdruk van de hoogte van een punt op het te bepalen oppervlak. Het leesproces wordt uitgevoerd met behulp vanbarometer. Dit nivelleringssysteem moet rekening houden met een aantal correcties voor de werkelijke luchttemperatuur en de luchtvochtigheid. Deze methode is toegepast in moeilijk bereikbare gebieden (bijvoorbeeld in bergachtige omstandigheden) tijdens verschillende geografische en geologische expedities.
Mechanische (technische) oppervlaktemeting
Technische nivellering omvat het gebruik van een speciaal apparaat - automatische nivellering. Hiermee wordt het profiel van het bestudeerde gebied in automatische modus getekend met behulp van een wrijvingsschijf die de afgelegde afstand registreert, en een vast loodlijn die de verticaal instelt. Een dergelijk apparaat wordt meestal op een voertuig geïnstalleerd en van het ene bepaalde punt naar het andere gereden. Met technische nivellering kunt u het hoogteverschil tussen de bestudeerde objecten bepalen, de afstand ertussen en het terreinprofiel, dat wordt vastgelegd op een speciale fotoband.
Hydrostatische oppervlaktemeting
Hydrostatische nivellering is een methode gebaseerd op het principe van communicerende vaten. Op deze manier wordt gefotografeerd met een hydrostatisch apparaat, dat werkt met een fout van maximaal twee millimeter. Een dergelijk niveau is samengesteld uit een paar glazen buizen die met een slang zijn verbonden, dit systeem wordt gevuld met water. Het meetproces wordt als volgt uitgevoerd - de buizen worden bevestigd aan de rails waarop de schaal wordt aangebracht. Daarna worden de staven in de buurt van de onderzochte objecten geïnstalleerd, de verdelingen markeren de numerieke waardeverschil tussen twee niveaus. Dit ontwerp heeft een belangrijk nadeel, namelijk de beperkte meetlimiet, die wordt bepaald door de lengte van de slang.
De beschreven nivelleringsmethoden (behalve mechanische) zijn heel eenvoudig en vereisen geen specifieke kennis van de operator, daarom worden ze veel gebruikt in de bouw en andere gebieden van de nationale economie.
Meetlessen
Naast de meettechniek wordt nivellering meestal onderverdeeld in nauwkeurigheidsklassen. Elk van hen komt overeen met een bepaald type en methode voor het ophalen van informatie. Laten we eens kijken welke nivelleringsklassen er zijn.
- Eerste klas wordt als zeer nauwkeurig beschouwd. Dit komt overeen met een rms-willekeurige fout van 0,8 millimeter per kilometer en een systematische fout van 0,08 mm/km.
- De tweede klasse wordt ook als zeer nauwkeurig beschouwd. De fout is hier echter iets groter - de rms-fout is 2,0 mm/km en de systematische fout is 0,2 mm/km.
- Derde klasse. Het komt overeen met een standaardfout van 5,0 mm/km en er wordt geen rekening gehouden met de systematische fout.
- Vierde klas. Het komt overeen met een wortel-gemiddelde-kwadraatfout gelijk aan 10,0 mm/km, de systeemfout wordt ook niet in aanmerking genomen.
Afhankelijk van de kenmerken van het terrein en de doelstellingen van het onderzoek, kunnen verschillende methoden voor het onderzoeken van gegevens worden gebruikt. Bijvoorbeeld door veelhoeken, door evenwijdige lijnen of door het oppervlak te egaliseren met vierkanten. De laatste techniek wordt het meest gebruikt, het wordt veel gebruikt voor het verzamelen van gegevens vangrote open gebieden met relatief lage dwarsdoorsnedehoogten. Laten we het in meer detail bekijken.
Kwadrateren
Oppervlaktenivellering met deze methode wordt uitgevoerd om grootschalige topografische plattegronden van vlakke gebieden te verkrijgen. De vloeiende positie van controlepunten wordt bepaald door traverses te leggen. En hoogten - door de methode van geometrische meting met behulp van technische niveaus. Het proces van data-acquisitie kan op twee verschillende manieren worden uitgevoerd: door nivelleerbewegingen te maken met een geleidelijke verdeling van de diameters en door vierkanten.
Egaliseren door vierkanten wordt uitgevoerd door op de grond te breken met behulp van een meetlint en een theodoliet (een raster met een celzijde van twintig meter) gemeten op een schaal van 1:500 en 1:1000, veertig meter - bij het fotograferen op schaal 1:2000 en honderd meter op 1:5000.
Tegelijkertijd wordt de situatie van het bestudeerde territorium vastgesteld en wordt een schets opgesteld. Deze procedures worden op dezelfde manier uitgevoerd als bij theodolietonderzoek. Naast de toppen van de cellen zijn karakteristieke reliëfobjecten op de grond bevestigd - pluspunten: de top en basis van de heuvel, de bodem en randen van de put, punten op de overlaat en waterscheidingslijnen, en andere.
Landmeetkundige rechtvaardiging wordt gemaakt door nivellering en theodolietdoorgangen langs de buitengrenzen van het raster van vierkanten te leggen, die vervolgens worden vastgemaakt aan de punten van een enkelvoudig staatsnetwerk. De hoogten van pluspunten en celhoekpunten worden bepaald door de methode van geometrische nivellering. Als de lengte van de zijkant:vierkante veertig meter of minder, dan proberen ze vanaf één station alle vastgestelde punten te meten. De afstand van het apparaat tot de bar mag niet groter zijn dan 100-150 meter. Als de lengte van de zijde van het vierkant honderd meter is, wordt het niveau in het midden van elke cel geplaatst. Volgens het veldonderzoek van het gebied met behulp van de methode van vierkanten, worden een nivelleringslogboek en een overzicht van metingen samengesteld.
Log en nivellering overzicht door vierkanten
Het logboek bevat gegevens over de grootte van de zijkant van de cel, die het coördinatenraster bindt aan theodoliettraverses (geodetische rechtvaardiging). Bovendien wordt binding aan terreinobjecten aangegeven - meren, heuvels, enzovoort. Er moet ook worden vermeld vanuit welke posities het egaliseren van het terrein is uitgevoerd. De omtrek bevat de resultaten van het fotograferen van elk van de vierkanten. Aan de bovenkant en het pluspunt van elke cel worden de metingen van de zwarte kant van de balk (in meters), evenals de berekende hoogten aangegeven. Deze berekening wordt uitgevoerd op de horizon van het instrument. De hoogten van de celhoekpunten worden bepaald als het verschil tussen de horizon van het instrument op het station en de aflezing op de rail.
Om het oppervlaktemeetproces voor twee celhoekpunten te regelen, wordt nivellering uitgevoerd vanaf twee verschillende stations. Het opstellen van een plan op basis van de verkregen materialen voor het nemen van oppervlaktegegevens begint met het bevestigen op de tablet volgens de coördinaten van de punten van het geodetische netwerk van de verenigde staat, objecten van onderzoeksrechtvaardiging (nivellering en theodolietbewegingen), plus punten, hoekpunten van vierkanten en de situatie.
Toepassingsmethode
Bij het egaliseren van het territorium op een bepaalde maniertoepassingen van theodoliet en egalisatiedoorgangen, opgesplitst in diameters, de doorgangen worden gelegd langs de natuurlijke karakteristieke lijnen van een bepaald gebied, bijvoorbeeld langs stuwen of stroomgebieden. Bij dergelijk werk moeten doorsneden en piketten elke veertig meter worden ingesteld bij landmetingen op schaal 1:2000 en elke twintig meter bij landmetingen op schaal 1:1000 en 1:500. Op de buigpunten van de hellingen zijn plus-objecten gemarkeerd. Tijdens het opzetten van piketten moet de situatie worden vastgesteld en een schets worden opgesteld. Nivellering records worden gemaakt in het journaal. Het markeert de serienummers van de piketten, aflezingen op de rode en zwarte zijden van de rails, de afstanden van positieve objecten tot de dichtstbijzijnde piketten. Op basis van de egaliseringsresultaten worden een topografisch plan van het territorium, transversale en longitudinale terreinprofielen samengesteld.
Het is raadzaam om het oppervlak te meten in de gebieden van de voorgestelde locatie voor landschapsarchitectuur en verticale planning van het gebied. Een voorbeeld is het landschapsontwerp van het gebied rond een architectonisch monument of een landschapstuingebied.
Wat is een niveau?
Voor het uitvoeren van een geometrische meting van het terrein, dat veel wordt gebruikt in de bouw, worden niveaus van verschillende ontwerpen gebruikt. Deze apparaten zijn volgens hun werkingsprincipe meestal onderverdeeld in: elektronisch, laser, hydrostatisch en optisch-mechanisch. Alle niveaus zijn uitgerust met een telescoop die in een horizontaal vlak draait. Het moderne ontwerp van een dergelijk meetapparaat zorgt voor automatische compensatievoor het instellen van de zichtas in de werkpositie.
Geschiedenis van nivellering
De eerste informatie die de moderne mens bereikte over nivellering verwijst naar de eerste eeuw voor Christus, namelijk de aanleg van irrigatiekanalen in het oude Griekenland en Rome. Historische documenten vermelden een watermeter. De uitvinding en het gebruik ervan wordt geassocieerd met de namen van de oude Griekse wetenschapper Reiger van Alexandrië en de Romeinse architect Mark Vitruvius. Aanleiding voor de ontwikkeling van deze meetinstrumenten en nivelleermethoden was het creëren van een spotting scope, een barometer, een cilindrische waterpas en een afstudeerrooster in spotting scopes. Deze uitvindingen dateren uit de 16e en 17e eeuw en maakten het mogelijk om een systeem te ontwikkelen om het aardoppervlak nauwkeurig in kaart te brengen.
In Rusland werd in de tijd van Peter de Grote een optische werkplaats opgericht, waar ze onder andere ook waterpassen produceerden, alleen werden ze toen waterpassen met een pijp genoemd. I. E. Belyaev was bezig met de ontwikkeling van niveaus in de workshop. In dezelfde periode verschenen de eerste meetinstrumenten, gebaseerd op barometers. Aan het begin van de negentiende eeuw verschenen de eerste trigonometrische niveaus, met hun hulp werd zeer grootschalig werk uitgevoerd om het verschil in de niveaus van de Azov en de Zwarte Zee te bepalen, de hoogte van de berg Elbrus werd gemeten. Het gebruik van geometrische instrumenten is vastgelegd in het midden van de negentiende eeuw. Dus in 1847 werden ze gebruikt bij de aanleg van het Suezkanaal. In ons land, geometrische nivelleringoppervlak werd gebruikt bij de aanleg van water- en landwegen. Het begin van de oprichting van het binnenlandse staatsnetwerk wordt beschouwd als 1871. Daarna begon het werk aan het repareren en installeren van punten die als basis dienden voor topografische metingen.
Toepassing van nivellering
Het resultaat van nivellering is de creatie van een enkel geodetisch referentienetwerk, dat dient als basis voor topografische metingen van het gebied of verschillende geodetische metingen. Schieten wordt veel gebruikt voor onderzoek en wetenschappelijke doeleinden: bij het bestuderen van de aardbol, de beweging van de aardkorst, om fluctuaties in het niveau van de zeeën en oceanen op te lossen.
Nivellering wordt ook gebruikt bij het oplossen van verschillende toegepaste problemen die verband houden met de constructie van verschillende objecten, het leggen van communicatielijnen, nutsvoorzieningen, enz. Terreinmeting is bijvoorbeeld noodzakelijk om ontwerpbeslissingen in hoogte over te dragen, daarnaast tijdens installatiewerkzaamheden aan de installatie van bouwconstructies. Bij het oplossen van dergelijke problemen worden altijd de gegevens gebruikt die door de geodesiedienst worden verkregen. Ook worden, direct voor het oplossen van verschillende zeer gespecialiseerde taken, automatische systemen voor het ophalen van informatie gebruikt. Dergelijke taken omvatten bijvoorbeeld het herstel en de aanleg van de rijbaan. De sensoren in de automatische nivellering worden geïnstalleerd op treinwagons, auto's, wat resulteert in een kant-en-klaar profiel van het bestudeerde gebied in de kortst mogelijke tijd.
Moderne technologieën
Tot op heden,vanwege de buitengewoon snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie, wordt verschillende technische knowhow gebruikt om het oppervlak te egaliseren.
- Laser. Hun werk is gebaseerd op het lezen van terreinparameters met behulp van een laserscanapparaat.
- Ultrasoon. Het belangrijkste element van een dergelijk apparaat is een ultrasone sensor die golven uitzendt.
- GNSS-technologie, die wordt geassocieerd met het verkrijgen van informatie over de huidige coördinaten met behulp van satellietcommunicatie. Dergelijke apparatuur biedt een zeer hoge nivelleringsnauwkeurigheid.
Om de efficiënte verwerking van een groot aantal informatiestromen die zijn verkregen tijdens het toepassen van de bovenstaande knowhow te garanderen, is het vereist om geschikte speciale software te hebben die taken uitvoert met betrekking tot opslag, beheer, visualisatie en verwerking data.
Moderne nivelleringssystemen in de wegenbouw
Geautomatiseerde systemen worden veel gebruikt in de moderne wegenbouw. Hiermee kunt u wegenbouwmaterieel beheren, gezien de huidige positie. Tegelijkertijd onderscheidt de automatische nivellering van de route zich door de hoge nauwkeurigheid van het uitgevoerde werk, wat de kwaliteit van de geproduceerde rijbaan aanzienlijk verbetert en de bouwtijd verkort. Dergelijke apparaten, geïnstalleerd op asf alteermachines, wegfreesmachines, bulldozers, stellen u in staat om schade en defecten in de oude bestrating te elimineren bij het leggen van een nieuwe laag. Deze niveaus regelen de dwarshelling van de weg, voeren het uit volgens een nauwkeurig gespecificeerd projectparameters. Moderne oppervlaktemeetsystemen voor wegenbouwmachines zijn onderverdeeld in verschillende typen, afhankelijk van de gebruikte technologie.
- Ultrasone apparaten met verschillend aantal sensoren.
- Laser pick-up systemen.
- Apparaat gebaseerd op satelliet GPS-technologie.
- 3D-systeem gebaseerd op het total station-principe.
Indien nodig kan, afhankelijk van de complexiteit en eigenaardigheid van het uit te voeren werk, een of andere automatische nivelleringstechnologie worden gebruikt.
