Нивелиры – определение, назначение, виды

1. Нивелиры – определение, назначение, виды. Поверки нивелира.

2.

• Нивели́р — геодезический инструмент для
нивелирования, то есть определения разности
высот между несколькими точками земной
поверхности.
• Нивелиры активно используют при
проведении исследований рельефа
геодезисты и топографы, а также рабочие
строительных специальностей для строго
соблюдения параметров во время возведения
и ремонта объектов.
• Нивелиры подразделяют на группы по двум
признакам:
точности измерения и принципам работы.

3. Классификация нивелиров по степени точности :

• По степени точности снятия параметров выделяют три группы
нивелиров:
• ·Высокоточные – типа Н-0,5, допустимая квадратичная ошибка в
измерениях от 0,2 до 0,5 мм. на 1 км. двойного хода.
• ·Точные – типа Н – 3 (Н - 3К, Н - 3КЛ), допустимая квадратичная
ошибка в измерениях от 0,5 до 2,0 мм. на 1 км. двойного хода.
• ·Технические– Н-10, допустимая квадратичная ошибка в измерениях
от 2,0 до 10,0 мм. на 1 км. двойного хода.
• Цифры в маркировке приборов означают величину квадратической
погрешности нивелирования двойного хода длиной 1 км в
миллиметрах.
• Для элементарной разметки местности, определения перепадов
рельефа и привязки его к определенным точкам, подойдут
простейшие нивелиры с невысокими точностными характеристиками.
А вот при определении параметров для всех этапов строительных
работ, нужны максимально точные данные, выдаваемые
профессиональными устройствами.

4. Классификация нивелиров по принципу работы :

По принципу работы нивелиры бывают:
· Геометрические– приборы, которые излучают визирующий
луч и, приводя его в горизонтальное положение, позволяют
измерять разницу в положении точек на местности. Точки
отмечаются на территории специальными рейками.
Геометрическое нивелирование может быть простым или
сложным, т.е. проводиться из одной точки или из нескольких,
последовательно меняющихся.
· Тригонометрические– устройства, также называются
теодолитами, и предназначены для измерения превышений
между отметками при помощи наклонного луча. Между
нивелиром и контрольной точкой измеряется расстояние и
угол наклона, а затем по формуле рассчитывается искомая
величина. Метод достаточно сложный и не очень точный на
больших расстояниях и пересеченных местностях.
· Гидростатические нивелиры – конструкции, состоящие из
двух сообщающихся сосудов с жидкостью, по уровню которой
определяют разницу высот в разных точках. Наполненные
сосуды, соединенные между собой шлангом или рукавом,
устанавливают в контрольных точках. По разнице между
высотами столба воды в каждом из них, определяют величину
превышения одной над другой. Метод высокоточен, но
ограничен по расстоянию длиной рукава или шланга.

5.

· Оптико-механические – нивелиры, позволяющие
определять параметры точек при помощи луча света
и, размеченных специальным образом, реек. Приборы
оснащены оптической трубой для визуального
наблюдения и приспособлением для выравнивания
конструкции строго в горизонтальной плоскости. Для
проведения измерений этим видом необходимы
определенные знания и навыки.
· Лазерные – высокоточные устройства,
проецирующие узконаправленный луч при помощи
лазера на любую поверхность. Нивелиры лазерного
типа просты в использовании и позволяют работать не
только с точками, но и с целыми плоскостями.
· Цифровые – приборы лазерного или оптического
типа, которые отображают полученную информацию в
цифровом виде, запоминают её, а иногда и частично
анализирует. Приборы точны и позволяют работать
без напарника, но достаточно дороги и чувствительны
к механическим повреждениям.
· Физические - особые виды нивелирования проводят
также и при помощи барометров, эхолотов,
радиолокаторов, стереоскопов и прочих
специфических предметов. Однако в бытовых
ситуациях эти способы измерения практически не
применяются.
Так же нивелиры бывают ручными и автоматическими.

6.

• Промышленность выпускает нивелиры двух
основных типов: с компенсатором углов
наклона зрительной трубы и с уровнем при
ней.
• Наличие в марке нивелиров буквы «К»
означает, что труба нивелира снабжена
компенсатором, буква «П» – прямое
изображение, «Л» обозначает наличие
лимба.

7. Устройство нивелира

Рассмотрим устройство нивелира на примере марки Нивелира Н-3 – точный
нивелир с цилиндрическим уровнем и элевационным винтом, предназначен для
нивелирования III и IV классов точности и для инженерно-геодезических изысканий.
• Точный нивелир Н–3:
• 1 – головка штатива;
2 – пружинящая пластина;
3 – подъёмные винты;
4 – подставка;
5 – элевационный винт;
6 – круглый уровень;
7 – исправительные винты;
8 – окуляр;
9 – коробка цилиндрического
уровня;
10 – торцевая часть;
11 – зрительная труба;
12 – кремальера;
13 – мушка визира;
14 – объектив;
15 – закрепительный винт;
16 – наводящий винт трубы.

8.

• Нивелир Н-3 состоит из двух основных частей:
- нижней неподвижной подставки нивелира 4 и
- верхней подвижной рабочей части прибора.
Верхняя рабочая часть нивелира состоит из
вертикальной оси вращения прибора, подставки
зрительной трубы, круглого уровня 6 и зрительной
трубы 11.
Зрительная труба состоит из объектива 13 и окуляра
8. На верхней части трубы находится мушка визира
13 для грубой наводки зрительной трубы на
предмет.
Труба с внутренней фокусировкой. Кремальера 12
служит для получения четкого изображения.
Четкого изображения сетки нитей достигают
вращением окулярной трубочки 8. Контактный
цилиндрический уровень жестко прикреплен к
корпусу зрительной трубы.

9.

Изображение концов пузырька уровня с помощью
системы призм передается в поле зрения
зрительной трубы .
1 – изображение пузырька цилиндрического уровня;
2 – нивелирная рейка;
3 – средняя горизонтальная нить сетки;
4 – дальномерная нить сетки
• Правильный отсчет будет в том случае, когда
концы пузырька цилиндрического уровня будут
совмещены, как показано на рисунке.
• Для подсветки уровня имеется зеркало, для
юстировки уровня в торцевой части 10 (со
стороны окуляра) – четыре исправительных винта
уровня.
• Для закрепления вертикальной оси нивелира при
грубом наведении на предмет (рейку) служит
закрепительный винт 15, а для точного наведения
– наводящий винт 16.
• Элевационный винт 5 служит для вращения трубы
в вертикальной плоскости. Круглый уровень 6
предназначен для приведения вертикальной оси в
отвесное положение. Юстируют круглый уровень с
помощью трёх исправительных винтов 7.

10. Штативы

Для установки нивелиров используют штативы, деревянные или
металлические.
Верхняя часть штатива представляет собой металлическую площадку, на
которую ставится нивелир, называемую головкой. В середине головки присутствует
отверстие, через которое пропускают становой винт с дюймовой резьбой, крепящий
нивелир со штативом. С головкой соединены раздвижные (переменной длины) ножки.
В нижней заостренной части ножек есть опоры, с помощью которых ножки
вдавливаются в грунт для придания устойчивости штативу. Раздвижные ножки
позволяют регулировать высоту штатива, фиксация
ножек производится зажимными винтами.
Штативы: а)
деревянные
(Trimble S33, УОМЗ
ШР-160),
б) металлические
(УОМЗ ШР-140).

11. Нивелирные рейки. Отсчитывание по рейке

Нивелирные рейки бывают деревянные,
металлические, складные длиной 3-5 м, цельные,
а также телескопические и штрих-кодовые.
Чаще всего рейки имеют сантиметровые деления.
Подписи дециметровых делений рейки могут
иметь прямое или обратное изображение в
зависимости от применяемых нивелиров.
Рейки могут быть одно- и двусторонние.
На одной стороне двусторонней рейки нанесены
черные деления, на другой – красные.
Начало шкалы черных делений рейки – нулевой
отсчет – называется «пяткой» рейки.
Начальный отсчет красной стороны рейки более
4000 (4600, 4687, 4787 и т. д.).
Для удобства отсчитывания первые пять делений
каждого дециметра сгруппированы в виде буквы
Е.
Начало каждого дециметра обозначено короткой
горизонтальной чертой. Дециметровые деления
подписаны в виде двузначного числа.

12. Поверки нивелиров

«Поверки - ϶ᴛᴏ деи̌ствия, которыми контролируют правильность взаимного
расположения базовых осей прибора. В случае если при выполнении поверок
обнаруживается несоответствие взаимного расположения частей прибора,
ᴇᴦο юстируют исправительными винтами.»
• Схема осей геометрических элементов нивелира
• Оси и исправительные винты нивелира:
• ss – визирная ось зрительной трубы;
• ii – ось вращения прибора;
• uu – ось цилиндрического уровня;
• ee – ось круглого уровня ;
• 1 – исправительные винты
• цилиндрического уровня;
• 2 – исправительные винты
круглого уровня

13.

• 1-я поверка- поверка круглого уровня
• Геометрическое условие: ось круглого уровня
должна быть параллельна оси вращения нивелира
(ee II ii)
• Выполнение проверки: подъемными винтами
подставки устанавливают пузырек круглого уровня в
нуль-пункт. После этого поворачивают трубу на
180°, а вместе с ней поворачивается и круглый
уровень.
• Допуск: пузырек уровня не должен выходить за
пределы малого кружка.
• Исправление: При нарушении допуска действуют
исправительными винтами уровня, перемещая
пузырек уровня на половину пути его отклонения к
• центру. После исправления проверку повторяют.

14.

2-я поверка - поверка сетки нитей
Геометрическое условие: горизонтальная нить сетки должна быть
перпендикулярна к оси вращения нивелира (аа ┴ ii).
Выполнение поверки: Устанавливают нивелир по круглому уровню в рабочее
положение, направляют трубу на рейку, находящуюся в 20-30 м от прибора, и
прочитывают отсчеты по краям горизонтальной нити при нахождении пузырька
цилиндрического уровня в нуль-пункте. Для этого плавно перемещают трубу по
горизонту.
Допуск: отсчеты не должны расходиться между собой более чем на 2 мм.
Исправление: При нарушении допуска регулируют исправительными винтами
сетки нитей, либо отсчеты прочитывают по центру сетки нитей. После
исправления проверку повторяют.
Эту поверку можно выполнить и другими способами:
1) по круглому уровню приводят нивелир в рабочее положение.
Наводят перекрестие сетки нитей на какую-либо точку. Наводящим винтом
плавно вращают трубу в обе стороны от точки. Если точка не сошла со средней
нити, то сетка нитей занимает правильное положение;
2) по круглому уровню приводят нивелир в рабочее положение.
Крест сетки нитей трубы наводят на шнур отвеса. Если вертикальная нить
пересекает шнур отвеса, то условие не выполнено. Перпендикулярность
вертикальной и горизонтальной нитей гарантируется заводом-изготовителем.

15.

3-я поверка - поверка визирной оси
Геометрическое условие: визирная ось зрительной трубы и ось цилиндрического уровня
должны быть параллельны (ss II uu).
Выполнение поверки: Это основная поверки нивелира. Ее выполняют двойным
нивелированием. Превышение между точками определяют дважды способом нивелирования
«вперед».
На расстоянии 50-75 м друг от друга закрепляют точки А и В. Устанавливают нивелир около
точки А так, чтобы окуляр трубы находился над ней, а в точке В ставят рейку. Приводят ось
вращения прибора в отвесное положение, визируют на рейку при пузырьке цилиндрического
уровня в нуль-пункте, считывают отсчет b по рейке.
Далее рейкой (по черной стороне) или рулеткой измеряют высоту нивелира iA от центра
окуляра до точки А с точностью до 1 мм.
При измерении высоты рейкой, ее ставят в отвесное положение, надевают на объектив
колпачок из картона с круглым отверстием в середине, глядя через которое на рейку, намечают
карандашом точку в центре поля зрения. Отведя после этого глаз от объектива, по намеченной
на рейке точке берут отсчет, это и будет высота инструмента.

16.

• Далее переносят нивелир и устанавливают его над точкой В, а
рейку ставят в точке А, определяют отсчет a и высоту нивелира
iB.
• Величина x наклона визирной оси (непараллельность осей)
будет:
• Допуск: если x ≤ ± 4 мм для точного нивелира и x ≤ ± 10 мм для
технического нивелира, то условие считают выполненным.
• Исправление: при нарушении условия вычисляют отсчет a1 = a –
x, наводят трубу из точки В на точку А, элевационным винтом
совмещают среднюю нить сетки зрительной трубы с отсчетом
a1, исправительными винтами совмещают изображения концов
пузырька цилиндрического уровня. После исправления поверку
повторяют.
• Эту поверку рекомендуется производить ежедневно перед
началом работ.

17. Реперы и марки

В Российской Федерации высоты
нивелирных реперов и марок
определяются относительно нуля
Кронштадтского футштока-черта на
медной линейке, установленной в
гранитном устое моста через Обводной
канал в городе Кронштадте, и приводятся
в соответствующих каталогах.
Репе́р (от фр. repère — метка, знак,
исходная точка) в геодезии — знак,
который находится в определённой точке
земной поверхности с известной
абсолютной высотой.
Эта высота определяется посредством
нивелирования относительно исходной
уровенной поверхности. На реперах
закрепляется металлический диск
диаметром 5 сантиметров (марка) с
номером и указанием ведомства.

18.

• Стенной репер отличается от марки тем, что на лицевой
стороне диска вместо кругового отверстия сделан выступ.
Стенной репер, как и марку, заделывают в стены постоянных
каменных сооружений (здания, башни, мосты и т. п.) на высоте
1-2 м от земли.
• В качестве временного репера могут служить оголовки труб,
столбы, сваи, большие камни и другие предметы, не меняющие
своего высотного положения.
• Марка нивелирная – пункт нивелирной сети, служащий для
закрепления точки, высота которой над уровнем моря
определена путём нивелирования.
• Марка представляет собой металлический диск диаметром 810 см с отверстием в его центре около 2 мм, вделанный
снаружи в стену каменного сооружения (здания, башни, моста
и т. п.). На лицевой стороне марки вместе с ней отлиты её
номер и название учреждения или ведомства, производящего
нивелирные работы.