Пошаговая фотоинструкция по нивелированию оптическим прибором
Для правильной установки и настройки оптического нивелира нам понадобятся: сам нивелир, штатив и измерительная рейка.
Как установить штатив
Главная задача при установке штатива – соблюсти правильную горизонталь основания.
| Иллюстрация | Описание действия |
 |
Достаём штатив, откидываем клипсы, выдвигаем ножки штатива на нужную нам высоту. Каждая из трёх ножек благодаря специальным скользящим ползункам выдвигается и плотно закрепляется на необходимой высоте, причём разница может быть как существенной, так и мизерной. Фиксируем высоту, зажимая клипсы. |
 |
Для того чтобы штатив был максимально жёстко зафиксирован в грунте, нам необходимо прижать ногой специальную подножку. |
 |
Достаём нивелир из коробки, ставим на штатив и с помощью специального закрепительного винта фиксируем на основании. |
Такая конструкция позволяет установить нивелир на штатив ровно, крепко и устойчиво даже на бугристой поверхности.
Монтаж и настройка нивелира
Иллюстрация
Описание действия
Для выравнивания нивелира мы разворачиваем его так, чтобы два подъёмных винта оказались справа и слева от прибора, а третий находился по передней его части.
Вращая два боковых винта в противоположных направлениях, мы добиваемся того, чтобы «пузырёк» воздуха находился на центральной оси метки уровня.
А теперь начинаем вращать винт, находящийся на передней части нивелира, и перемещаем пузырёк воздуха уже в вертикальном уровне прибора
Во время настройки каждого последующего пузырькового уровня обращаем внимание на то, как ведёт себя предыдущий.
Настройка фокусировки прибора
Перед тем как начинать работу с прибором, необходимо правильно выставить фокусировку оптики. Каждый человек подстраивает её под своё зрение. Этапы следующие:
| Иллюстрация | Описание действия |
 |
Просим напарника встать с рейкой на первую измеряемую точку. При проведении измерений рейку необходимо держать строго вертикально. Для этого ориентируемся на пузырьковый уровень, который идёт в комплекте с нивелиром. |
 |
А теперь с помощью коллиматора, который находится в верхней части нивелира, наводимся на неё. |
Измерение и фиксация значений
Когда прибор установлен достаточно точно, сфокусирован и выровнен по уровню, можно переходить к измерению данных и их фиксации.
| Иллюстрация | Описание действия |
 |
Настраиваем нивелир до тех пор, пока нам хорошо не станет видно шашечек. Смотрим, где на рейке изображена горизонтальная полоска нитей. Это и есть наш первый отсчёт по рейке. |
 |
Фиксируем данные. |
 |
После этого проводим измерение следующей точки по тому же принципу, что и первой. Записываем данные и сверяем показатели. Таким образом, мы точно знаем, какая точка выше, а какая ниже и на сколько. |
Нивелир Бош GLL 3-80 Professional и другие популярные модели
Сегодня существует множество приспособлений, которые предназначаются для снятия замеров на местности или же внутри помещения. Некоторые из них являются более эффективными, что достигается за счет качества составляющих. Рассмотрим, какие приборы такого типа стоит приобретать.
Наиболее функциональным устройством считается лазерный нивелир GLL 3-80 Professional, выпускаемый именитой немецкой компанией Bosch. Подобное приспособление применяется внутри помещения. Погрешность устройства крайне мала. Отклонения практически не наблюдаются даже на дистанции до 10 м. Стоит сказать, что существуют специальные приемники, с помощью которых можно увеличить радиус действия инструмента до 60 м.
Лазерный нивелир GLL 3-80 Professional является наиболее функциональным устройством
Питание прибора осуществляется от батареек. Если использовать устройство без перерывов, то заряда хватит всего на 4 часа. Поэтому стоит заранее предусмотреть дополнительные комплекты элементов питания. Такой инструмент оснащается держателем, благодаря которому производится настройка его расположения.
Нивелир GLL 3-80 Professional можно применять в хозяйственных и профессиональных целях. На корпусе инструмента есть специальные держатели магнитного типа. Кроме всего прочего, прибор имеет функцию автоматической настройки, что позволяет проводить его выравнивание.
Среди оптических уровней стоит выделить нивелир H-05, который относится к категории высокоточных. Этот прибор является профессиональным, он предназначается для расчета разности точек при выполнении разнообразных инженерно-геодезических работ. При использовании такого устройства стоит понимать, что оно требует определенных знаний и навыков от оператора. Для работы прибора необходима специальная рейка, оснащенная полусантиметровой шкалой.
Следует выделить несколько фирм, которые производят надежное и долговечное оборудование. Например, на современном рынке часто встречаются различные модели уровней, изготовленные компанией DeWALT. Качественные приспособления реализует и фирма Stabila.
Отличное качество имеют приборы изготавливаемые компанией DeWALT
Как пользоваться лазерным нивелиром: распространенные ошибки при эксплуатации прибора
Многие люди, которые в первый раз используют данный прибор, могут столкнуться с определенными трудностями, которые приведут к неточностям в вычислениях. Рассмотрим, какие ошибки встречаются чаще всего при применении нивелиров в строительных целях.
В первую очередь следует позаботиться о том, чтобы инструмент находился в полной сохранности. Безусловно, современные модели нивелиров являются устойчивыми ко многим неблагоприятным факторам окружающей среды, однако они восприимчивы к механическим воздействиям (ударам). Следует также понимать, что надежность устройства не всегда регламентируется ценой. Лазерные нивелиры требуют более тщательного ухода.
Перегрев нивелира может негативно сказаться на точности измерений
Устойчивость прибора – очень важный момент. Если отнестись к этому фактору без должной серьезности, то тогда не только окажется неточным окончательный результат измерений, но и может пострадать сам прибор. Ремонт нивелира стоит недешево, поэтому не рекомендуется закрывать глаза на основные правила его эксплуатации.
Установку рейки прибора нужно провести таким образом, чтобы она находилась четко на поверхности. Это позволит исключить вероятность перекоса. И, наконец, ни в коем случае нельзя допускать, чтобы инструмент перегревался. Это негативно скажется на точности измерений.
Таким образом, нивелиры являются незаменимыми приспособлениями, с помощью которых определяется высота объектов. Полученные данные используются для возведения зданий. Бытовые лазерные модели можно применять для разных целей, когда требуется вычисление точного расположения строительных элементов.
18.4. ЦИФРОВЫЕ И ЛАЗЕРНЫЕ НИВЕЛИРЫ. ШТРИХКОДОВЫЕ РЕЙКИ
В связи с возрастающими требованиями к качеству и точности геодезических работ в настоящее время широкое применение находят цифровые и лазерные нивелиры. Цифровой нивелир.
Цифровой нивелир – это высокоточный оптический нивелир, но с автоматическим сбором, хранением и обработкой полученной информации (рисунок 18.10). Это значит, что все основные условия, необходимые для выполнения высокоточных измерений оптическими нивелирами, должны соблюдаться и для цифровых нивелиров.
Рис. 18.10. Цифровой нивелир Leica Sprinter 50 и нивелирная двусторонняя рейка для работы в режимах оптического / электронного снятия отсчетов
Работы по выполнению геодезических измерений выполняются в комплекте с рейкой, имеющей шкалу со штрихкодовым рисунком. На лицевой стороне штрихкодовой рейки нанесена растровая шкала чередуемых черных полос и белых промежутков. Их ширина по высоте кодирована. Световые волны от штрихкодового рисунка воздействуют на декодирующие датчики нивелира.
Визирный луч нивелира устанавливается горизонтально с помощью компенсатора.
Декодирующее устройство расшифровывает высотность нивелира относительно рейки по соотношению поступивших в объектив световых воздействий от темных и светлых реечных полос.
Процессор нивелира осуществляет счет измеренных превышений и их суммы с точностью 0,1 мм, а также определяет расстояние до реек и неравенство плеч нивелирования. Время снятия отсчетов по рейке составляет 2–4 с. Электроникой прибора автоматически вводятся поправки за кривизну Земли, рефракцию и погрешность отклонения визирного луча от горизонта.
Результаты измерений с уже введенными поправками отслеживаются на дисплее и по желанию оператора могут направляться в память нивелира. Программа реализует последовательное вычисление и вывод на дисплей высот точек установки рейки.Лазерные нивелиры предназначены для измерения превышений и передачи высотных отметок. Нивелир излучает видимый пучок света, относительно которого производят измерения превышений. В лазерных геодезических приборах в качестве излучателя светового потока используются оптические квантовые генераторы (лазеры).
Рис. 18.11. Лазерные нивелиры
Рис. 18.12. Отсчет по рейке
В настоящее время лазерные нивелиры выпускаются в основном с автоматически горизонтируемым пучком излучения, вращающимся лазерным лучом, что дает возможность формировать в пространстве световые линии и плоскости. Положение этой плоскости фиксируется на специальной рейке или стенах зданий.
Прибор устанавливается на штативе и с помощью трех подъемных винтов приводится в отвесное положение. Световая плоскость фиксируется визуально или с помощью фотоприемного устройства. Нивелир может быть установлен так, чтобы формировалась вертикальная плоскость. Он снабжен вычислительным устройством, позволяющим выполнять автоматическое вычисление превышений, высот и расстояний.
18.6. ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ
Тригонометрическим нивелированием называют процесс измерения разностей высот точек местности (превышений) и определения их высот с помощью наклонного луча визирования угломерного геодезического прибора (теодолита).
На рис. 18.12 представлена схема тригонометрического нивелирования с целью определения превышений h между точками А и В местности.
Рис. 18.14. Схема тригонометрического нивелирования
Для определения превышения h в точке А устанавливают теодолит, приводят его в рабочее положение и измеряют высоту оси вращения зрительной трубы над точкой, называемую высотой прибора i. Если направить визирную ось трубы на некоторую точку М рейки, установленной в точке В, измерить угол наклона v визирной оси к горизонту ON и горизонтальную проекцию расстояния d, то получим: MN = d tg v,h + l = d tg v + i,
искомое превышение получим h = d tg v + i — l.
Формула позволяет определить превышение А по измеренному вертикальному углу v, если известна горизонтальная проекция расстояния d между нивелируемыми точками А и В.
Горизонтальную проекцию расстояния d через наклонное (дальномерное) расстояние S можно выразить как:d = S cos v.
C учетом последнего равенства искомое превышение рассчитывают h = 0,5 S sin2v + i – l. Часто при съемке рельефа трубу теодолита наводят на точку вехи или рейки, расположенную над поверхностью Земли на высоте, равной высоте инструмента (рис. 18.15). В этом случае вычисления значительно упрощаются
h = dtgv
или
h = Ssinv
Рис. 18.15. Схема тригонометрического нивелирования при использовании
точки, высота которой равна высоте инструмента
18.5. ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЯ ПРЕВЫШЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ НИВЕЛИРА
Для определения высот точек на объектах лесного и садово-паркового хозяйства применяют техническое нивелирование. Для производства технического нивелирования используют точные и технические нивелиры (модели Н-3, Н-10 и их модификации), а также нивелирные рейки шашечного типа.Техническое нивелирование выполняют в основном методом из середины с неравенством плеч не более 10 м. Расстояние от нивелира до реек не должно превышать 100 м, а при хорошей видимости –150 м. 3.
Рейки в общем случае ставятся только на закрепленных точках (реперах, колышках, костылях, башмаках и т. д,), между которыми определяется превышение. Рейки на землю устанавливаются лишь при съемке рельефа.
Рис. 18.13. Нивелирный башмак и нивелирный костыль
Работу на станции выполняют в следующей последовательности (рис. 18.4):
– на связующие точки А и В устанавливают нивелирные рейки, а посередине между ними ставят нивелир и приводят его в рабочее положение с помощью подъемных винтов, устанавливая пузырек круглого уровня в нуль-пункт;
– наводят зрительную трубу нивелира на заднюю рейку (точка А) и берут отсчет по черной стороне (Зчерн);
– наводят зрительную трубу нивелира на переднюю рейку (точка В) и выполняют отсчеты сначала по черной стороне (Пчерн), а затем – по красной стороне (Пкр);
– наводят вновь зрительную трубу нивелира на заднюю рейку и снимают отсчет по красной стороне (Зкр);
– если между связующими точками А и В имеются промежуточные точки (С и D), то на них устанавливают последовательно заднюю рейку и берут отсчеты только по черной стороне (с черн и d черн). Перед каждым отсчетом по рейке необходимо визирную ось зрительной трубы нивелира приводить в горизонтальное положение с помощью пузырька цилиндрического уровня или компенсатора;
– для контроля измерений вычисляют разности нулей передней и задней реек (Пкр – Пчерн) и (Зкр – Зчерн). Расхождение разностей нулей реек по абсолютной величине не должно превышать 5 мм;
– на каждой станции дважды вычисляют превышения по черным и красным сторонам реек: h черн = З черн – П черн; h кр = З кр – П кр. Расхождение между этими превышениями не должно быть более ± 5 мм;
– высоту передней точки (В) вычисляют через среднее превышение
h ср = (h черн + h кр) / 2.
по формуле
НВ = НА + h ср;
– высоты промежуточных точек (С и D) вычисляют по формулам
ГН = НА + З черн, НС = ГН – с, НD = ГН – d.
Точность технического нивелирования на станции характеризуется предельной погрешностью ±10 мм или ±50 мм на 1 км нивелирного хода.
Нивелирование IV классаНивелирование IV класса применяется при создании высотной съемочной сети (съемочного обоснования) для топографических съемок местности. Для нивелирования IV класса используют точные нивелиры (модели Н-3, Н-3К или их модификации) и шашечные рейки. Расстояние на станции от прибора до реек не должно превышать 100 м, а неравенство плеч не должно быть более 5 м.
Порядок работы на станции при нивелировании IV класса такой же, как и при техническом нивелировании, за исключением контроля расстояний до реек, которое определяют нитяным дальномером с помощью отсчетов по верхней дальномерной нити при наблюдениях черных сторон задней и передней реек.
Расхождение между превышениями по черной и красной сторонам реек на станции не должно превышать ±5 мм. Точность нивелирования IV класса выше технического нивелирования и составляет ±20 мм на 1 км нивелирного хода.
Разновидности
Нивелирная рейка — это всегда устройство прямоугольной формы. На плоскости размещается шкала. Цена деления шкалы установлена официальными стандартами для каждого прибора и вида измерений. Современные рейки могут быть сконструированы для аналогового или цифрового нивелира. Второй вариант подразумевает считывание штрих-кода стандарта BAR.
Складная нивелирная рейка чаще всего изготавливается из древесины. Типичное решение — складывание по центру. Длина отдельных секций составляет приблизительно 1,5 м. Механизм складывания в деревянных моделях очень надежен и не имеет люфта.
Довольно широкое распространение получили телескопические рейки. Их изготавливают в основном из легких веществ (алюминиевых сплавов или даже пластмассы). Очевидны преимущества такого решения для геодезистов и других людей, которым нужно сделать не одно измерение и обойти не один километр за день. Телескопическая конструкция оснащается круглым уровнем, благодаря которому ставится строго вертикально. Некоторые модели в длину достигают от 3 до 5 м, при этом после складывания длина уменьшается до 1,5 м.
Недостаток телескопической рейки в том, что такие приспособления служат меньше, чем классические деревянные изделия. Все дело в недостаточной надежности механизма трансформации.
Вместе с цифровыми нивелирами обычно стараются пользоваться фибергласовыми рейками. Разумеется, они также имеют разметку с двух сторон. На одну сторону наносятся пометки в метрических единицах. Фиберглас отличается отменными диэлектрическими свойствами. Его, как и дерево, можно спокойно использовать, чтобы брать отсчет вблизи объектов электрической инфраструктуры.
Рейки из инвара нужны в том случае, как уже говорилось, если требуется особо точная работа. Погрешность замеров (при правильном их проведении) может составлять всего около 1 мм. Корпуса инварных реек, строго говоря, также изготавливают из дерева. На основе специального сплава изготавливают лишь ленту, которая обтягивает внешний корпус. Подобное решение очень популярно, потому что получается очень легкая конструкция, да и применять ее несложно.
Типичная нивелирная рейка состоит из:
- брусков шириной 0,1 и толщиной 0,02 м;
- пяток (то есть пластин из металла) на концах;
- скрепляющих эти части шурупов.
Рельсы окрашивают белым красящим составом. На одну сторону наносят деления черного окраса, а на другую — красные деления. Считать деления нужно от самой нижней пятки. С «черного» края с ней должна совпадать нулевая отметка, а с «красного» – точка отсчета 4787 мм. Градация нивелирных реек прописывается еще и в ГОСТ 11158-76. Согласно этому стандарту, для геометрического нивелирования можно применять:
- РН-05 (этот индекс присваивается односторонним штриховым изделиям для замеров 1 и 2 категорий; допустимая погрешность 0,5 мм на 1000 м);
- РН-3 (индекс присваивается двусторонним рейкам шашечного типа, предназначенным для нивелирования 3 и 4 категории; допускается ошибка промеров на уровне 3 мм на 1000 м);
- РН-10 (двусторонние рейки для нивелирования технического класса с максимально допустимой погрешностью 10 мм на 1000 м).
Длина рельсов на этих трех моделях соответственно составляет:
- 3 и 1,2;
- 1,5, 3 и 4 м;
- 4 м.
Рейка длиной 4 м всегда делается составного исполнения. Отдельные варианты РН-3 могут складываться. На рейках РН-3 цена деления составляет 0,01 м. Через каждые 10 см предусматривается пометка прямыми или перевернутыми цифрами. Каждая конкретная модель маркируется специальным цифробуквенным индексом. Условное обозначение РН-3П 3000С раскрывается так:
- РН — нивелирная рейка;
- 3 — модель для снятия особо точных замеров;
- П — нивелировка прямого изображения;
- 3000 — число миллиметров;
- С — сложное строение.
Хорошим примером нивелирной рейки длиной 6 метров служит GEOBOX TS-6. Это достойное телескопическое приспособление для геодезической съемки. Оно дополнено двусторонней измерительной шкалой. Масса конструкции составляет 2,8 кг. Обратная сторона размечена в миллиметрах.
Как для оптических, так и для лазерных нивелиров подойдут любые рейки. Разница только в точности самих измерений, в удобстве работы и других тонкостях (цене, опциях). Хорошо, если нивелир поставляется изначально в комплекте с рейкой и штативом.
Особенности
Рейка для нивелира — это особого вида рейка с точной градуировкой. Без градации было бы невозможно использовать ее, чтобы определять разницу между уровнями обследуемых точек. Стоит заметить, что иногда такое приспособление применяется и для иного геодезического оборудования. Традиционно для их изготовления применяют древесину либо алюминиевые сплавы. В некоторых случаях, когда точность особенно критична, используют рейки из инвара. Цифры на современных моделях наносятся в нормальном виде. В старых моделях чаще применялись перевернутые изображения. Нивелирные рейки применяют:
- в строительстве;
- при составлении геодезических планов и схем;
- в топографических работах;
- в геологических исследованиях.
Правила эксплуатации
Новый нивелир обязательно проверен на точность – в приборе должны функционировать все рабочие механизмы и оптика. Чтобы точность измерений и углов не искажалась со временем, с прибором необходимо обращаться аккуратно:
- не ронять, не ударять, не подвергать механическим воздействиям;
- использовать только согласно прилагаемой инструкции и рекомендациям производителя;
- хранить оборудование в защитном футляре.
По истечению определенного срока оптику необходимо отправлять на поверку и калибровку в специализированные центры. Периодичность обслуживания прописана в паспорте нивелира.
