TECHNIKA NIWELACJI
PRECYZYJNEJ
TECHNIKA NIWELACJI
PRECYZYJNEJ
1. Sprzęt pomiarowy
Przy niwelacji precyzyjnej wykorzystuje się
następujący zasadniczy oraz pomocniczy sprzęt
pomiarowy:
1) niwelator precyzyjny – samopoziomujący lub
libelowy,
Rys. Zasada działania
mikrometru
Δh = c i
C = d(n – 1)/n
Maksymalna
wartość
przesunięcia
celowej to:
Δh = 5 mm,
lub:
Δh = 10 mm
1. Sprzęt pomiarowy – cd.
Rys. Pole widzenia niwelatora precyzyjnego
1. Sprzęt pomiarowy – cd.
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,
1. Sprzęt pomiarowy – cd.
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.
3. Technika pomiaru niwelacji precyzyjnej
– cd.
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),
4. Wytyczne dla pomiarów niwelacji precyzyjnej –
c.d.
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
.
5. Pomiar na stanowisku w niwelacji precyzyjnej –
c.d.
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:
Kolejność
odczytu
na stanowisku w
niwelacji precyzyjnej
II klasy:
gdzie:
1,2 – odczyty na
podziale
zasadniczym,
3,4 – odczyty na
podziale
kontrolnym.
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:
z
z
z
p
t
h
k
k
k
p
t
h
k
z
h
h
n
7. Obliczenia po zakończeniu pomiaru – cd.
Po zakończeniu pomiaru odcinka w obu
kierunkach:
4) średnie przewyższenie:
k
z
g
h
h
2
1
h
5) długość odcinka R w km.
1) oblicza się różnicę ρ między przewyższeniami tam
i z powrotem, jeżeli:
,
R
2
wówczas powtarza się pomiar całego odcinka.
2) wprowadza się poprawki ze względu na komparację
łat.