Все о нивелирах

Что такое нивелир: описание и характеристика

Геодезисты и другие специалисты строительного дела часто для работы используют нивелиры. Что это такое и как работает? Так называется специальный прибор, который используется при проведении крупных масштабных измерений на открытой местности, при выполнении ремонтных работ или возведении сложных объектов.

Определение и классификация

Нивелир — это измерительный прибор, с помощью которого вычисляется разница в уровнях расположения точек в пространстве по отношению к условно заданной поверхности. Их часто применяют топографы или геодезисты при исследовании рельефа, а также строители, когда нужно при возведении или ремонте объектов строго соблюдать определенные параметры.

Данные приборы нужны везде, где нужно идеально выровнять поверхность по вертикали или горизонтали или же придать определенному предмету или строению тот или иной уровень уклона.

Они классифицируются по двум признакам: принципам своей работы и точности измерения.

По точности снятия параметров существует три группы приборов:

• высокоточные — допускается квадратичная ошибка при измерениях на квадратный метр двойного хода в размере 0,2−0,5 мм;
• точные — допустимая квадратичная ошибка составляет 0,5−1 мм на квадратный метр двойного хода соответственно;
• технические — показатель ошибки составляет 2−10 мм соответственно.

Чтобы выполнить элементарную разметку местности и определить перепады рельефа, а также его привязку к нужным точкам, можно использовать простые приборы технического типа. А вот более точные устройства потребуются для определения параметров на всех этапах строительных работ.

Что касается классификации нивелиров по принципу работы, то они бывают такими:

• Геометрические. Такие устройства излучают визирующий луч и приводят его в горизонтальное положение. С их помощью устанавливается разница в положении точек на той или иной местности. Данные точки нужно отмечать с помощью специальных реек. Геометрическое нивелирование бывает простым или сложным. В первом случае оно проводится из одной точки, во втором — из нескольких, которые поступательно меняются;
• Тригонометрические. По-другому их еще называют теодолитами, и используются они для установления между отметками превышений посредством наклонного луча. Между прибором и контрольной точкой измеряют угол наклона и расстояние, а потом, согласно формуле, определяется нужная величина. Это достаточно сложно, на больших расстояниях или пересеченных поверхностях результат может быть неточным;
• Гидростатические. Данные устройства состоят из двух сосудов с жидкостью, соединенных друг с другом. По уровню жидкости и определяется разница высот в различных точках. Полные сосуды соединяются друг с другом посредством рукава и шланга и ставятся в контрольных точках. Величина превышения одной точки над другой определяется по разнице между высотой столба жидкости в каждом из сосудов. Такой способ хоть и высокоточный, но ограничивается расстоянием длины шланга или рукава;
• Оптико-механические. С помощью таких устройств параметры точек определяются посредством светового луча и реек, размеченных специальным способом. Приборы имеют оптическую трубу для наблюдений, а также приспособление для выравнивания строго горизонтально. Но чтобы проводить с их помощью измерения, нужно обладать рядом специализированных навыков и знаний;
• Лазерные. Это высокоточные приборы, в которых посредством лазера на поверхность проецируется узконаправленный луч. Они очень просты в применении, с их помощью можно работать не только с точками, но еще и с плоскостями;
• Цифровые. Нивелиры оптического или лазерного типа, отображающие информацию в цифровом виде, способны ее запоминать, а в некоторых случаях даже частично анализировать. Эти устройства точные, ими можно управлять одному человеку, но они отличаются высокой стоимостью и чувствительностью к повреждениям механического типа.

Существуют и особые способы нивелирования, они проводятся с помощью таких приборов, как:

• радиолокаторы;
• барометры;
• эхолокаторы;
• стереоскопы и т. д.

Однако все эти методы почти не используются для бытовых нужд.

Подробные характеристики

Среди новичков и профессионалов больше всего популярны нивелиры оптического, лазерного или цифрового типа. Ниже они будут рассмотрены более подробно.

Описание оптико-механических устройств

До недавнего времени такие приборы считались наиболее используемыми во всех сферах, где они были нужны. Они отличаются доступной ценой, с их помощью измерения производятся с максимальной точностью, также они надежно показывают себя в применении независимо от условий.

Ключевой элемент подобного прибора — это зрительная труба с увеличением в 20−34 раза. Она стоит на трегере, высоту можно регулировать. Также на устройстве имеется цилиндрический уровень, предназначенный для горизонтального выравнивания, а еще элевационный винт — чтобы было легче ориентироваться в пространстве.

Перед началом работ нивелир нужно поставить на штатив, а затем строго выровнять горизонтально с помощью подъемных винтов. Определить данное положение можно посредством встроенного пузырькового уровня. Затем с помощью визира труба наводится на поставленную рейку, а потом вращением окулярного кольца настраивается на резкость.

Точная фиксация на рейку выполняется за счет наводящего и фокусировочного винтов, все показания будут сняты и записаны, после чего можно приступать ко второй точке.

Лазерные приборы, их применение и виды

Лазерные нивелиры в последнее время стали пользоваться большой популярностью и уверенно отодвигают старые оптические приборы на второй план. По сравнению с ними они обладают такими преимуществами, как:

• удобство и простота применения;
• компактный размер;
• универсальность.

С помощью современных лазерных устройств можно не только в традиционной форме точно выполнить измерения, но также одновременно по нескольким плоскостям выстроить идеально прямые линии. В основе работы данного устройства лежит поток света. Он фокусируется на местности как четкая линия или яркая точка с помощью системы линз. А свет излучается посредством специального светодиода, находящегося в пластиковом корпусе вместе с линзами. Корпус помогает защитить систему от ударов, повреждений и загрязнений, а еще в нем находится вмонтированный уровень, с помощью которого устройства выравниваются горизонтально.

Работать с такими приборами очень легко и просто. Лазер ставят на ровную поверхность или же штатив и выравнивают. С помощью направленного луча на поверхности отмечается точка или линия, которая нужна для работы. При геодезической работе на открытых участках лучи направляют на рейки, а данные фиксируются в журнале. Лазерные приборы больше предназначены для внутренних строительных или ремонтных работ, поскольку при ярком свете и на большом расстоянии луч может потерять яркость и будет плохо виден. Помимо этого, «рабочая» дальность, как правило, не превышает 30 метров.

В числе других недостатков лазерных приборов — высокая стоимость, а также зависимость от электропитания, без которого они долго не смогут проработать.

Лазерные нивелиры подразделяются на проекционные и ротационные.

Проекционные приборы

Такие устройства способны строить плоскость посредством призмы. Сектор построения составляет от 120 и в некоторых случаях до 180 градусов. Лазерный луч попадает на призму и рассеивается. Без специального детектора дальность построения равна 10−50 метрам, а точность — около 0,3 мм/м. Каждый метр дистанции от устройства до стены может создавать ошибку линии вверх-вниз на указанную величину.

Проекционные нивелиры, в свою очередь, бывают точечными, линейными или комбинированными. Точечные строят от 3 до 5 разнонаправленных точек, линейные способны проецировать линии как по вертикали, так и по горизонтали, а комбинированные могут рисовать как точки, так и линии.

Нивелиры ротационного типа

В этом случае плоскость строится за счет вращения лазерного луча. Вращение происходит с регулируемой частотой до 600 оборов в минуту, в итоге вокруг устройства появляется замкнутая линия. Для получения вертикальной плоскости его нужно повернуть на 90 градусов.

Данные нивелиры подходят для работы на больших расстояниях. И если проекционные устройства при наличии приемника излучения имеют дальность до 100 метров, то у ротационных данный показатель будет выше. С их помощью можно работать в больших помещениях или на улице, но и стоимость их, по сравнению с проекционными, выше.

А еще они работают не только в ротационном режиме. Отдельные модели могут в ограниченном секторе строить линии или проецировать точки. Работа облегчается благодаря наличию дистанционного направления, если вы находитесь на расстоянии от прибора.

Цифровые нивелиры

Под цифровыми нивелирами понимают устройства оптического или лазерного типа, дополнительно оснащенные высокотехнологической электроникой. При получении сигнала они автоматически отражают требуемые показатели.

Сначала нивелир устанавливают в нужном месте и в правильном положении, затем он наводится на установленную штрих-кодовую рейку. Далее, снимается отчет путем нажатия кнопки. Все полученные сведения тут же отобразятся на мониторе, а некоторые модели позволяют на месте произвести требуемые для работы расчеты. Вся информация может сохраняться в памяти прибора и переноситься на другой носитель.

Такой вариант для работы идеален, но его стоимость слишком высока. Такие нивелиры применяются преимущественно на крупных и сложных объектах, в частности, при возведении дамб, мостов, тоннелей и т. д.

Выше вы узнали, что представляют собой нивелиры, и какими они бывают. Но прежде чем приступить к работе с данными устройствами, нужно тщательно ознакомиться с их инструкциями и строго соблюдать все приведенные там рекомендации. Помните, что точные данные можно получить лишь при правильном применении данного прибора.

Что такое нивелир? Описание, особенности, виды и применение нивелира

Нивелир стал одним из первых инструментов в геодезии. Дебютная модель описана Героном Александрийским. Греческий математик жил во 2-ом веке до нашей эры.

В своих трудах Герон описывает два сообщающихся сосуда с водой. Это и есть первый нивелир. Простейшей моделью может считаться, так же, шланг с приподнятыми краями и водой внутри.

Работать с ним нужно двум людям. Принцип сообщающихся сосудов показывает при растяжении шланга разность высот в двух точках поверхности.

На современных моделях концы трубки с водой выведены в колбы с мерными делениями. Однако, после изобретения Герона появились, так же, электронные и лазерные нивелиры. Последние считаются верхом совершенства. Доберемся до него.

Описание и особенности лазерного нивелира

Лазерный нивелир стал первым, лишенным оптики. Ее к уровням приставил еще Галилео Галилей. Он усовершенствовал прибор Герона в 1609-ом году.

С тех пор работа со всеми нивелирами велась через взгляд в окуляр. Смотрели в ограниченном направлении на рейку. Последнюю держит человек, и в окуляр смотрит человек. Работать нужно вдвоем.

Электронные нивелиры позволили работать отдельно, сохранять и передавать информацию, вести автоматические вычисления, но ударили по карману.

Золотой серединой стал лазерный уровень. Термин идентичен понятию «нивелир», взятому из французского языка.

Лазерный уровень-нивелир представляет собой корпус на штативе. Коробка прибора покрыта латексом. Он блокирует попадание в корпус пыли.

Она вредит работе внутренних диодов. Лампочки создают мощный поток света. Он фокусируется в линзах. Для яркости и четкости, луч зеленый или красный.

Впрочем, на активном солнце линия теряется. Приходится отбивать уровень в сумерках. В закрытых же помещениях создать затемнение легко. Работы ведутся круглосуточно.

Созданный для геодезистов, нивелир быстро стал универсальным прибором. Его используют строители, военные. Как именно, расскажем в отдельной главе.

Пока же, вернемся к особенностям лазерного уровня. Создавая видимую линию, он упрощает работу с отходом от аппарата и отметкой точек на местности.

По ней луч «бьет» на несколько десятков метров. Уровень аппарат выравнивает автоматически. Внутри коробки прибора есть ответственные за это система маятников, или электронный модуль.

Ручная регулировка в лазерных уровнях – редкость. В ее случаях в коробку нивелира встроен пузырьковый прибор. Он подобен обычному строительному уровню из дощечки со шкалой жидкости и капсулой воздуха в ней. Когда пузырек по центру, расчеты верны.

Купить лазерный уровень стремятся не только из-за быстроты и простоты работы с ним. Прибор еще и погрешность дает минимальную. На каждый метр это лишь десятые доли миллиметра.

Соответственно, на расстоянии в 10 метров погрешность лазера не превысит 0,1 сантиметра. При этом, специальной подготовки нивелира к работе не требуется. Достал прибор из чехла, и вперед.

Светодиоды в лазерном уровне экономны с точки зрения потребления энергии и мощны по коэффициенту полезного действия.

За счет последнего уровень остается прохладным, избегает перегрева. Отсутствие нити накала исключает поломки при ударах нивелира, к примеру, его падении.

Температурный режим большинства нивелиров лазерного типа лежит в диапазоне от -10-ти до +40-ка градусов. Российские магазины стараются закупать уровни, работающие и при -20-30-ти градусах. Однако, такие модели дороже. Их применение в помещениях неоправданно.

Виды лазерных нивелиров

Лазерные аппараты подразделяются по дальности действия и характеру подаваемых лучей. В точечных моделях, к примеру, светодиоды формируют лишь пятнышки.

Сплошной линии лазера нет. Зато, точки аппараты серии уводят на расстояния до 40-ка метров. Удобно применять в просторных помещениях и на природе.

Направлений света у точечных нивелиров от 1-го до 5-ти. В ряде моделей есть как вертикальные, так и горизонтальные «стрелки». Это позволяет выставлять с помощью уровней категории отвесы.

В отделке помещений, к примеру, это строгогоризонтальные линии. Порой, их по старинке контролируют висячими сверху вниз нитками с грузиками. Однако, пользоваться нивелиром быстрее, точнее и проще.

Для бытовых нужд созданы карманные уровни точечного типа, к примеру, лазерный нивелир Bosch PLL-5. Он выстраивает лишь 1-ин показатель. Для каких нужд этого достаточно, расскажем в следующей главе.

Второй тип лазерных нивелиров – линейный. Здесь работа ведется уже со сплошными метками. Распределяются они на 180 градусов. Линий минимум 2-е.

Столько, к примеру, дает лазерный нивелир ADA Cube mini. Прибор в виде куба образует лазерный крест, претендует на самый миниатюрный и, при этом, точный из карманной серии.

Лазерный нивелир Cube – новинка 2015-го года. В аппарате подкачивает яркость света. На больших площадях линии расплываются, теряются. Зато, у Cube компактный корпус.

Его ширина меньше 5-ти сантиметров. Коробка противоударная, сверхпрочная. Работает нивелир около 20-ти часов.

В обычном размерном ряде линейных уровней упомянем лазерный нивелир Gll-2 Professional. Он тоже выводит 2-е линии, пересекающиеся под прямым углом.

Строители именуют их крестом. Пользоваться его «услугами» можно 15 часов. Ровно настолько хватает блока питания прибора.

Линейные нивелиры позволяют вымерять плоскости. Разметка наносится сразу на пол, потолок и стены. Сие – плюс для крупных строительных бригад. Почему? Об этом в следующей главе.

Ступенью выше линейных и на пару уровней ценнее точечных находятся ротационные нивелиры. В них есть вращающаяся лазерная головка.

С ее помощью разметка распространяется уже на 360 градусов. Это отражено в названиях многих приборов. Достаточно вспомнить лазерный нивелир 360 Control Red.

Охватывая большие площади, ротационные уровни используются на масштабных объектах. Линейные модели бьют лишь на 2-20 метров. Пример среднего показателя уже упоминался, это лазерный нивелир Gll-2 Professional.

Превзойти ротационный лазерный нивелир способны лишь комбинированные модели. Эти аппараты из профессионального мира имеют дополнительные насадки, являясь комплексом нескольких, а то и всех, уровней.

Применение лазерного нивелира

Простые вопросы бытового плана в состоянии «решить» точечные нивелиры. Ими соотносят уровень креплений для полок, шкафов, картин. Иногда, точечные аппараты помогают при наклейке обоев.

Простейшие точечные нивелиры с одним показателем, по сути, являются дальномерами. Такие определяют расстояние до объекта и устанавливаются вы дополнение на профессиональные уровни.

Если предстоят уличные работы и стоит выбор меж бюджетным линейным нивелиром и точечным, лучше последний.

Лучи на местности, особенно днем, потеряются. Точки же аппараты простреливают добротно. Отметки видно на солнце. К тому же, бьют точечные нивелиры, как правило, дальше линейных.

Линейные уровни – благо для отделочников. Выставил линии, и натягивай по ним потолки, или выравнивай их гипсокартоном.

Возможность разметить помещение сразу в нескольких плоскостях – благо для одновременной работы мастеров разного профиля. В одном уголке кладут плитку, в другом – лаги на пол, а в третьем работают с теми же потолками.

Ротационные нивелиры хороши для уличных объектов. Лучи аппаратов бьют на 50-400 метров. Не удивительно, что именно ротационные уровни взяты на вооружение военными.

Но, придумали лазерные нивелиры гражданские. Первая модель создана в 1965-ом году на шведском предприятии Spectra.

В плане работы с лазерными нивелирами, они проще предшественников. Чего стоит одна лишь опция самовыравнивания. Точный уровень прибор находит за счет маятника или выстроенной электроники.

Действует нивелир как на штативе, так и в специальном крепеже для стен. Нарушение горизонтальной плоскости выхода лучей, как правило, сопровождается звуком.

В некоторых моделях сигнал дается светом. На крайний случай имеется пузырьковая система. Регулируется она винтами. Сначала горизонт выставляется в произвольном положении аппарата. После, уровень проверяется с разворотом на 90 градусов.

Плюсы и минусы лазерного нивелира

Самовыравнивание нивелира лазерного типа несовершенно. Подстраиваться аппарат начинает лишь при 5-6-градусном отклонении от плоскости.

До этого нужно выставить прибор на глаз. Проблемна и ограниченная дальность действия. Классические гидроуровни хоть на километры вытягивай.

Последний минус – цена. Она ниже, чем на электронные модели, но значительно выше стоимость пузырьковых и гидравлических.

Из плюсов лазерных аппаратов на первое место ставят возможность определения уровня в труднодоступных местах. Луч света добирается в любой уголок.

Удобны и альтернативные варианты крепления. Кроме штатива и настенной площадки есть ремни, магнитные удерживатели. Можно и на саморезы прибор закрепить.

За счет крепежей и автоматической регулировки лазерный нивелиры не смещаются в процессе работы. Работа эта ведется в одиночестве. Точнее, в компании нет необходимости, что тоже удобно.

Дальность измерений, хоть и не максимальная среди уровней, тоже ставится лазерам в плюс. 400 метров, все же, солидный показатель.

К тому же, для многих нужд, особенно строительных километры ни к чему. А вот функциональность лазера кстати. Ценится возможность работы в разных плоскостях, с одним крестом или несколькими горизонталями и вертикалями.

Эффективность лазерного уровня в сумерках и темноте – тоже плюс. Порой, нет возможности проводить замеры днем, или они неудобны. В 40-градусную жару в открытом поле, к примеру, хочется перенести работы на вечер.

Цена лазерного нивелира и отзывы о нем

Приобрести точечный нивелир реально за 1 500-2 000 рублей. Чуть больше стоит лазерный нивелир Bosch PLL-5. Если перейти к линейным моделям, минимум составит 3 000 рублей.

Так, цена лазерного нивелира Cube mini начинается от 3 130 рублей. Если нивелир дает больше 2-ух лучей, стоимость начинается от 10 000 рублей. За роторные модели просят от 30 000.

Средняя цена – 50 000. Если речь об уровнях, стреляющих на сотни метров, стоимость доходит до 190 000 рублей. За Leica Rugby 360, к примеру, просят минимум 160 000. За некоторые комбинированные нивелиры берут и 200 000 рублей.

Отзывы о лазерных нивелирах столь же разношерстны, как и их цены. Дабы не вести пространственные беседы, принято обсуждать конкретные модели.

На «Все инструменты» заглянем в отзывы о Cube. Алексей Демие пишет: — «Добротный и простой в применении. Отлично держит уровень. На улице свет слабоват, но в помещении аппарат хорош».

Из средней ценовой категории на том же портале «Все инструменты» обсудили нивелир ADA TopLiner. Просмотрим отзыв Кисилева Сергея: — «На 10 метрах светит без погрешности.

Луч тонкий и яркий. Проверен и в помещении, и на улице. При ценнике в 20-ку я доволен. Приобрел еще очки для работы с лазером. Впрочем, этот прибамбас кажется мне лишним».

На счет сопутствующих нивелирам товаров с Сергеем многие не согласны. Очки решают проблему потери луча при ярком свете. Картинка становится четкой в любых условиях.

Так что, очки незаменимы при работе с уровнями высокой дальности. Для помещений, конечно, аксессуар не обязателен.

Для нивелиров с красными лучами, кстати, выпускают алые очки, а для уровней с зелеными отметками – цвета травы.

В основных поставщиках лазерных нивелиров и сопутствующих им товаров числятся около 30-ти фирм. Большинство из них – производители Европы и Китая.

Впрочем, производство западных фирм, в основном, тоже базируется в КНР. Это позволяет снизить себестоимость уровней. Из американских компаний ценят уровни DeWalt.

Есть и российские предложения, к примеру, CONDTROL UNIX 360 SET. При максимальном «обзоре» аппарат стоит в пределах 10 000 рублей.

Нивелирование, способы, методы и допуски

Нивелирование — это измерения по определению превышений между точками на земной поверхности и вычисление их высот относительно начальной высотной точки отсчета с применением различных геометрических, физических методов и приборов.

Самые первые упоминания об уровневых построениях были известны еще в Древнем Риме и Греции. Связаны они с водяным уровнем, то есть с первым гидростатическим способом нивелирования. Все последующие методы получали с развитием технического прогресса, конкретными изобретениями и их практическим применением. Изобретения зрительной трубы и сетки нитей (Пикар) в XVI и XVII веке, барометра в XVII (Торричелли), цилиндрического уровня в XVIII (Рамсден) позволили развивать способы барометрического, геометрического и тригонометрического нивелирования. Построение стереокомпаратора и стереофотоаппарата создало предпосылки для стереофотограмметрического нивелирования. На основе физических принципов лазерных излучений и новых цифровых технологий появляются современные лазерные и цифровые нивелиры.

Ставить в уровень вот что означает с французского нивелир. Именно благодаря прибору с таким наименованием получили распространение геодезические способы точного нивелирования. Наиболее точным, популярным и востребованным в современном приборостроении, строительстве, геологической разведке и других отраслях считается способ геометрического нивелирования.

Геометрическое нивелирование

Заключается в использовании инструментальной способности построения горизонтального луча (оси) конструкцией нивелиров для выполнения высотных измерений. Характерным способом геометрического нивелирования является так называемый метод «из середины» с использованием нивелирных реек со специально нанесенными на них шкалами. Типовая схема его показана на рис.1.

Рис.1. Схема геометрического нивелирования.

Суть способа состоит в установлении нивелиров ориентировочно посередине между точками, на которых необходимо измерить высотные отметки. Именно на них устанавливаются в вертикальное (отвесное) положение рейки, по которым снимаются отсчеты в миллиметрах (0123). Сначала измерения осуществляют с задней (З) рейки после этого нивелир разворачивается в направлении передней точки (П). Изначально задней точкой выступает исходный репер с известным значением абсолютной отметки.

Превышение (h) между точками, на которых устанавливались рейки, вычисляют по формуле:

З – задний отсчет по рейке;

П – передний отсчет.

Точность снятия отсчетов по рейкам колеблется в пределах 1-2 мм при техническом нивелировании и 0,1 мм при нивелировании I класса.

Определение превышений между точками с однократной установкой инструмента именуется станцией стояния. Многократное число станций на значительном удалении друг от друга на протяжении многих сотен метров и даже километров называют нивелирным ходом. Методики нивелировок регламентируются выполнением измерений в прямом и обратном направлении, при различных горизонтах инструментов и требуют соблюдения предельных значений среднеквадратических и допустимых погрешностей.

Другие виды нивелирования

Могут использоваться в условиях, в которых они более предпочтительны к применению. Так тригонометрическое нивелирование за счет возможности изменения наклона зрительной трубы и соответственно визирного луча в теодолитах (тахеометрах) производится на местности с характерным гористым рельефом, на возвышенностях и поверхностях где использование геометрического нивелирования просто имеет значительные физические и экономические затраты. Современные электронные приборы (тахеометры) позволяют применять тригонометрический способ в прикладных задачах передачи и определения высотных отметок на значительно удаленные и возвышающиеся предметы, сооружения, при топографических съемках.

В последние годы с появлением новых методов съемок и построений плановых сетей возникли технологические и технические возможности измерений превышений между пунктами по спутниковым наблюдениям и измерениям через ГЛОНАСС и GPS. Точные их вычисления (до 1-2 см) с одновременным получением всех трех пространственных координат делают такой способ одним из ведущих в современной геодезии.

Особым интересом именно для геодезических работ высокой точности пользуются новейшие приборы цифровой технологии, высокоточные цифровые нивелиры и лазерные ротационные для прикладных работ.

Методы построения и типы высотных нивелирных сетей

Можно рассматривать в ракурсе распространения единой и однозначной высотной системы координат по всей территории страны. Она имеет название Балтийская. Известно, что за ее начальную точку отсчета принят уровень Кронштадтского футштока. Все построения происходят «от общего к частному» и соединения нивелирных ходов между собой представляют высотные сети. По точности результатов измерений они подразделяются на пять типов нивелирования:

• I-го класса;
• II-го класса;
• III-го класса;
• IV-го класса;
• технического нивелирования.

Сети I и II класса создаются как основа всей высотной системы страны. С их помощью решаются крупные научные задачи по отслеживанию вертикальных перемещений физической поверхности Земли, исследований земной поверхности, измерения уровней всех морей окружающих нашу страну.

Сети III, IV класса развиваются от пунктов более высоких классов и выступают высотной основой для топосъемок, изыскательских и прикладных геодезических работ. Ориентировочная схема по развитию нивелирных сетей показана на рис.2.

Рис.2. Схема высотных сетей.

Сети I класса формируются из нивелирных ходов, полигонов с общей протяженностью порядка 1200 км в освоенных районах страны и 2000 км в малоосвоенных. При построении полигонов II класса их периметры составляют 400 и 1000 км соответственно. Они выстраиваются внутри полигонов I класса системой линий и ходов. Периодически в сетях I и II класса производятся повторные измерения через 25 и 35 лет соответственно. Это дает возможность поддерживать их на соответствующем современном уровне.

Построение сетей III, IV класса опирается на пункты государственного высотного обоснования высших классов и осуществляется внутри этих полигонов. При создании высотной съемочной основы для топосъемок возможно прокладывание сетей с применением технического нивелирования.

Каждый класс нивелирования исполняется с наилучшей точностью с соблюдением соответствующих требований по допустимым значениям среднеквадратических погрешностей нивелировок и предельных погрешностей в полигонах и отдельных линиях ходов. Параметры и формулы допустимых значений отображены таблице ниже, где L – длина линии хода, полигона в км.

Что такое нивелир?

Специфический термин нивелир часто можно слышать из уст работников геодезических служб или от людей близких к строительному делу. Прибор с таким названием одинаково необходим и при проведении масштабных измерений на открытом пространстве, и при строительстве сложных объектов, и при выполнении ремонтных работ. Что это за устройство – разберем далее.

Нивелиры – определение, назначение, виды

Нивелирами называют измерительные устройства, которые определяют разницу в уровнях нахождения точек в пространстве, относительно условно заданной 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. По степени точности снятия параметров выделяют три группы нивелиров:

• Высокоточные – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 0,2 до 0,5 мм. на 1 км. двойного хода.
• Точные – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 0,5 до 2,0 мм. на 1 км. двойного хода.
• Технические – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 2,0 до 10,0 мм. на 1 км. двойного хода.

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.

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.
• 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.

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.

Популярные нивелиры – устройство и основы использования

Наибольшее распространение как среди профессионалов, так и среди новичков получили оптические, лазерные и цифровые нивелиры. Рассмотрим достоинства каждого по отдельности.

Оптические (оптико-механические) нивелиры

До последнего времени – это самые используемые во всех отраслях измерительные устройства. Они дешевы, позволяют достичь необходимой точности измерений и надежны при эксплуатации в разных условиях.

Видео о том, как пользоваться оптическим нивелиром

Основным элементом оптического нивелира является зрительная труба, увеличивающая в 20-34 раза, установленная на трегер с регулируемой высотой. Устройство снабжено цилиндрическим уровнем для горизонтального выравнивания и элевационным винтом, для ориентации в пространстве.

Фокусировочным и наводящим винтами производится точная фиксация на рейку. Показания снимаются и записываются. Можно переходить к другой точке.

Лазерные нивелиры

Нивелиры лазерного типа все более уверенно теснят оптико-механических собратьев, привлекая потребителей своим удобством, компактностью, простотой использования и многофункциональностью. Современные лазерные нивелиры позволяют не только с высокой точностью проводить измерения в традиционной форме, но и выстраивать идеально прямые линии по нескольким плоскостям за раз.

В основе работы лазерного нивелира лежит световой поток, который при помощи системы линз фокусируется на местности в виде яркой точки или четкой линии. Свет излучается особым светодиодом, заключенным в пластиковый корпус, там же находятся линзы. Корпус защищает систему от попадания грязи, ударов и повреждений, а, кроме того, в него вмонтирован уровень, необходимый для выравнивания устройства в горизонтальном положении.

Работа с лазерным уровнем не вызывает затруднений. Лазер устанавливается на ровную поверхность или штатив и выравнивается. Направленный луч отмечает на поверхности точку или линию необходимую для проведения работ. При геодезических работах на открытой местности, луч проецируется на рейки, и полученные данные записываются в журнал.

К недостаткам лазерных нивелиров можно отнести их высокую цену и зависимость от источников питания. Без электроэнергии эти измерители долго не работают.

Цифровые нивелиры

Устройства лазерного или оптического типа, снабженные современной высокотехнологичной электроникой, автоматически снимающие нужные показания при получении соответствующего сигнала – это цифровые нивелиры.

После установки цифрового нивелира в нужном месте и правильном положении (идеально горизонтальном), его наводят на специально установленную штрих-кодовую рейку и снимают отчет, путем нажатия кнопки на корпусе. Полученные данные мгновенно отображаются на встроенном дисплее устройства, а некоторых модели позволяют сразу же произвести расчеты, необходимые для дальнейшей работы. Информация сохраняется в памяти нивелира, а затем может переноситься на ПК.