Нивелирование — виды, способы и значение

Принцип работы во время съемок

Чтобы не допускать ошибок и понимать принцип работы устройства, нужно знать, как он устроен изнутри и какие существуют его виды. Самые распространенные оптические приборы обладают различной степенью точности измерения. Обычно они состоят из зрительной трубы со специальным цилиндрическим уровнем, с помощью которого можно контролировать горизонт оптической оси.

Сквозь оптическую призматическую систему изображение проецируется в оптику трубы, а затем постоянно контролируется. Для того чтобы правильно его настроить для выполнения измерительных работ, нужно внимательно прочесть инструкцию. Благодаря специальным винтовым механизмам (азимутальным, подставочным и элевационным) можно обеспечить максимальную точность выставленного горизонта. Устройство ставят на специальную треногу с осью вращения.

Чтобы результаты измерений были более точными, а погрешности в определении расстояния между разными точками были сведены к минимуму, следует использовать нивелиры цифрового типа. Но для них нужно иметь рейки со специальными штрих-кодами, благодаря которым обеспечивается автоматическая регистрация данных с помощью микропроцессоров.

Принцип работы данного нивелира можно увидеть в интернете в специальных роликах. Если подобные рейки отсутствуют, то данные виды нивелиров применятся по аналогии с обычными оптическими.

Но помните, что перед применением даже самого простого оптического нивелира, его следует подвергнуть таким проверкам:

• уровня при трубе;
• уровня круглого;
• горизонтальности сетей ниток.

Помимо этого, по уровню могут проверять и вертикаль сети ниток разметки устройства с уровнем при трубе.

Немаловажными показателями выступают еще цена деления уровня при трубе, а также ее краткость. Это позволяет определить пригодность.

Сами работы могут выполняться с применением оптических, а также водяных или лазерных уровней.

Правила технического обслуживания приборов

Работать с нивелиром необходимо аккуратно, что объясняется чувствительностью данного прибора к любым повреждениям.

После каждой выполненной работы рекомендуется протирать окуляр и линзы мягкой фланелью, которая обычно предоставляется производителем в составе стандартной комплектации к каждой модели. Малейшие загрязнения на поверхности оптической системы приводят к неточности измерений, что негативно сказывается на результате проведенных работ.

Чтобы обеспечить высокую точность оборудования, регулярно производится его поверка. Ее делают раз в три года, о чем делается соответствующая пометка в паспорте к прибору.

Это следует доверять профессионалам, но в некоторых случаях все можно выполнить самостоятельно. Используется обычный лист бумаги, который размещается на известном расстоянии от разметочной рейки. Регулировка оптической системы нивелира выполняется до тех пор, пока измеренные значения не совпадут с фактическими.

Видео по теме: Нивелир — начало работы

Публикации по теме

Правила ремонта лазерного уровня своими руками

Сфера применения и технические параметры сварочного аппарата ВД 306

Особенности применения вязального пистолета для арматуры

Определение превышения точек

Как устанавливать инструмент мы разобрались, теперь рассмотрим, как определять с помощью нивелира разность высот двух и более точек. Для этого нам понадобится рейка и помощник, который будет рейку держать и переносить туда, куда нужно.

Выбираем первую точку измерения (обозначим ее «а»), на которую помощник ставит рейку по возможности вертикально. Вертикальность можно корректировать по вертикальной риске визирной сетки, подавая соответствующие сигналы помощнику.

Наводим прибор на рейку, сначала приблизительно, пользуясь «прицелом» сверху трубы. Смотрим в окуляр и, вращая маховик, добиваемся четкой видимости рейки.

Снимаем показания. Для этого смотрим, между какими значениями рейки оказалась горизонтальная линия визирной сетки, добавляем к нижнему значению количество сантиметровых делений между линией значения и линией визира прибора (или, если это удобнее, вычитаем из верхнего значения).

К примеру, риска легла чуть больше чем на три деления выше цифры 15. Нужно записать в блокноте значение 153, округляя до сантиметра в большую или меньшую сторону.

Даем команду помощнику перенести рейку на следующую точку («б») и снова выполняем замеры. Допустим, на рейке мы увидели значение «18» а наша риска чуть-чуть не добралась до «буквы Е», которая соответствует пяти делениям (сантиметрам). Значение высоты будет равно 185. Записываем его.

Поскольку горизонт нивелира неподвижен, а двигается рейка, то чем она ниже, тем больше значение мы увидим в объективе. Вычитаем: 185-153=32 Точка «б» ниже точки «а» на 32 сантиметра.

Определение превышения точек

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.

На заметку! Уровень погрешности приспособления во многом зависит от работоспособности фиксаторных элементов. Винты прибора должны находиться в исправности, в противном случае точность показаний значительно снизится. Если на местности, где выполняется измерение, присутствуют сильные порывы ветра, то рекомендуется воспользоваться вспомогательными крепежами.

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.

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.

Виды нивелиров

Основные различия механизмов классом точности, принципом работы. Существую различные виды нивелиров, которые служат для разметки местности, монтажных, а также при строительных работах.

Разновидности нивелиров

1. Геометрические приборы построены процессом излучения визирующего луча, произведенного в горизонтальном положении, что дает возможность измерить разницу между точками на местности. Разметка, местоположение точек указывается специализированными рейками, геометрическое нивелирование может быть использовано простым и сложным способами. Сложные работы подразумевают последовательно заменяемые точки при использовании прибора.
2. Оптико – механические геодезические нивелиры определяют параметры точек с помощью света, совокупностью с заранее расставленными контрольными приборами. Оснащен прибор оптической трубой, расчет параметров производится визуально, что требует определённой подготовки.
3. Теодолитные или тригонометрические механизмы работают за счёт наклонного луча, позволяют вычислить превышения между метками плоскости. Расчет параметров производится по специальной формуле, данные метод считается не точным при пересеченных местностях, на большом расстоянии.
4. Гидростатические приборы работают за счёт нескольких сосудов с жидкостью, соединённых парой. Процесс измерения происходит наполненными трубками с жидкостью, соединенными между собой шлангом или трубой. При отклонении по высоте количество вещества в сосуде одной из емкостей будет больше. Метод определения высотных разниц достаточно точный, но ограничен длинной шланга или трубы.
5. Цифровые приборы модификация лазерного типа, которая имеет повышенный функционал. Основываясь на данных излучателя, процессор обрабатывает информацию, выводит в цифровом виде. Показания возможно сохранить, скинуть на внешний носитель.
6. Лазерные приборы считаются высокоточными, способны проецировать луч к различным поверхностям. Различные модификации позволяют работать с плоскостями при тяжелых условиях.

Оптический прибор

Гидростатический нивелир

Цифровой вариант

Некоторые виды измерений проводятся с помощью эхолотов, барометров, стереоскопов. Данные приборы требуют особых навыков при эксплуатации, точных расчетов. Строительный нивелир получил широкое распространение в виде цифрового устройства, цена высока, но предоставляется возможность производить измерение самостоятельно.

Классы точности нивелиров

Классификация по точности подразумевает использование на определенных местах работы. Существует три основные категории:

• Технические устройства, допустимая квадратичная ошибка которых варьируется от 2 до 10 мм на 1 км двойного хода луча. Данные приборы используются для определения высотных параметров рельефа, привязки к определенным точностям.
• Высокоточные, квадратичная ошибка на 1 км хода допустима в пределах от 0,2 до 0,5 мм. Применяются в строительных работах, небольших помещениях. Результат наиболее точен по сравнению с техническими конструкциями.

Нивелиры применяются во всех отраслях, где важно идеальная поверхность по каждой из плоскостей. Оборудование позволяет установить необходимый уровень наклона к сооружению или предмету

Определение превышения точек

Как устанавливать инструмент мы разобрались, теперь рассмотрим, как определять с помощью нивелира разность высот двух и более точек. Для этого нам понадобится рейка и помощник, который будет рейку держать и переносить туда, куда нужно.

Выбираем первую точку измерения (обозначим ее «а»), на которую помощник ставит рейку по возможности вертикально. Вертикальность можно корректировать по вертикальной риске визирной сетки, подавая соответствующие сигналы помощнику.

Наводим прибор на рейку, сначала приблизительно, пользуясь «прицелом» сверху трубы. Смотрим в окуляр и, вращая маховик, добиваемся четкой видимости рейки.

Снимаем показания. Для этого смотрим, между какими значениями рейки оказалась горизонтальная линия визирной сетки, добавляем к нижнему значению количество сантиметровых делений между линией значения и линией визира прибора (или, если это удобнее, вычитаем из верхнего значения).

К примеру, риска легла чуть больше чем на три деления выше цифры 15. Нужно записать в блокноте значение 153, округляя до сантиметра в большую или меньшую сторону.

Правила работы

Работа с нивелиром не представляет особой сложности. Предлагаем вам простейший алгоритм использования этих измерительных приборов, что позволит вам даже без наличия какого-либо специального опыта получать максимально точные данные и определять даже малейшие отклонения от горизонтали.

1. Необходимо правильно установить штатив, для чего расслабляют крепежные винты, находящиеся на ножках, устанавливают нивелир горизонтально на неподвижной плоскости, при этом измерительный прибор должен располагаться на уровне груди. Закрепляют винты и фиксируют ножки.
2. На штативе устанавливают зрительную трубу, которую фиксируют крепежным винтом.
3. Нивелир приводится в горизонтальное положение, для чего вращают три регулировочных винта и выставляют пузырек с воздухом в центральном положении на круглом экране в видоискателе.
4. Выполняется фокусировка и настройка оптики. Окуляр следует подстроить под особенности зрения оператора. Для этого прибор наводят на большой освещенный объект, после чего, вращая кольцо на окуляре, добиваются четкого изображения.
5. Для работы вам потребуются две геодезических рейки, которые могут иметь длину в 3 или 5 метров. Рейки расчерчены в миллиметрах с одной стороны и в сантиметрах с другой. Они могут выполняться телескопическими из пластика или алюминия и раскладными из дерева.
6. Выравнивание по высоте. Геодезическую рейку устанавливают максимально близко от точки, которую необходимо измерить и выровнять. В окуляре можно будет наблюдать среднюю линию сетки, данные с которой записываются на бумажный или электронный носитель. Далее проводят аналогичные измерения с другими точками, определяют участок, по которому будет выполняться выравнивание, и на основании полученных расчетов можно будет обеспечить максимально точную и идеально ровную линию.
7. Выравнивание по средней линии позволит вам получить максимально точные данные. Необходимо выбрать место, где были бы видны все точки, через которые и нужно построить идеально ровную горизонтальную линию. Нивелир устанавливается таким образом, чтобы до ближайшей точки было не меньше 5 метров. Рейку выставляют спереди прибора, а вторая измерительная рейка устанавливается сзади. Задняя рейка будет необходима для нанесения отметок, а основная рейка спереди позволит рассчитать высоту. Прибор первоначально наводится на заднюю рейку, записываются значения по штрихам, после чего выполняют фокусировку на основной рейке и записывают данные по красной стороне.

Современные лазерные и электронные устройства позволяют существенно упростить вычисления. Вся информация и все данные рассчитываются автоматикой, после чего предоставляются пользователю в удобочитаемом виде. С использованием таких электронных и лазерных приборов сможет справиться каждый из нас, даже если он не имеет соответствующего опыта работы.

Нивелиры представляют собой достаточно простые в использовании приборы, позволяющие получать геодезические данные и определять идеальную геометрию и горизонтальность плоскости. Использование таких приборов не представляет сложности, в особенности при применении для измерения лазерных и электронных нивелиров.

Делаем нивелир своими руками

Нивелир, на самом деле, несмотря на довольно сложную конструкцию, один из наиболее легко изготавливаемых в домашних условиях приборов. В его основе лежит устройство абсолютно горизонтальной платформы в заданной точке.

Принцип устройства самодельного нивелира понятен из схемы. Нам лишь остается ее прокомментировать и внести необходимые, на наш взгляд, коррективы.

Во-первых, вовсе не обязательно, чтобы опора (площадка) вращалась

Важно, чтобы она была установлена строго горизонтально и прочно, чтобы не отклонялась от начальной позиции в процессе измерений. Для этого будет полезной установка двух раскосов в перпендикулярных плоскостях, которыми площадку можно будет жестко закрепить к ноге

Во-вторых, ногу при этом вовсе не обязательно делать в виде треноги – важно, чтобы она уверенно держалась в грунте. Для этого можно просто забить ее в землю через деревянную проставку так, чтобы она не шаталась, а крепление площадки произвести, пользуясь хорошо выверенным уровнем

В третьих, роль самого нивелира и выполнит этот уровень. Можно производить замеры, выполняя нацеливание на рейку вдоль его ребра (при этом человек, держащий рейку, должен выполнять ваши команды, передвигая по шкале контрастный предмет типа кредитной карточки), а можно закрепить на уровне мощный лазер-указку.

При этом даже если точка лазера будет размытой, вы сможете легко высчитать центр этого светового пятна, беря размеры по одному из его краев – ведь нам при нивелировании важен перепад высот, а не его точное отклонение от уровня моря.

А рейку можно изготовить из любой ровной деревянной рейки или какой-нибудь трубы, закрепив на них ленту от поломанной рулетки или даже портняжный сантиметр.

Уважаемые читатели, если у вас остались вопросы, задавайте их, используя форму ниже. Мы будем рады общению с вами 😉

Устройство оптического нивелира

Классическое устройство нивелира можно показать на такой широко используемой марке приборов как Н-3. В его составе необходимо выделить основные узлы, показанные на рисунке.

Рис. 1. Устройство.

На рисунке можно увидеть следующие детали и узлы оптического нивелира:

• зрительная труба, предназначенная для наведения на рейку (1);
• окуляр, часть оптической системы, предназначенная для наблюдения (2);
• объектив, часть оптической системы, предназначенная для получения увеличенного изображения объектов (3);
• трегер или другими словами подставка для размещения в нем самого прибора (4);
• подъемные винты, служащие приведению инструмента в рабочее состояние, совпадающее с отвесной линией (5);
• пластина, нижняя часть подставки, предающая жесткости всей ее конструкции и устойчивости подъемных винтов (6);
• закрепительный винт прибора, предназначенный для фиксации зрительной трубы после грубого наведения на рейку (7);
• цилиндрический уровень, соединенный с трубой и служащий для установления визирного луча в горизонтальное положение (8).
• место установки юстировочных винтов, предназначенных для исправления положения цилиндрического уровня (9);
• визир, расположенная сверху трубы деталь для ориентировочного наведения на рейку (10);
• фокусировка (кремальера), предназначенный для фокусирования (придания резкости изображению) механизм, (11);
• наводящий (микрометренный) винт, служащий точному наведению зрительной трубы на рейку (12);
• круглый уровень, показывающий положение прибора относительно отвесной линии (13);
• юстировочные винты круглого уровня, для исправления положения уровня (14);
• элевационный винт, выводящий цилиндрический уровень на середину и связывающий его с визирным лучом (15).

Для чего нужен нивелир

Спектр действий, проводимых нивелиром, очень высок. Устройство различается по конструкции и параметрам, для геодезических работ применяются оптические модификации приборов. В строительстве, при монтажных работах широкое распространение получили лазерные модификации измерительных приборов. Функционал не требует последующих расчетов и разметки территории, конструкцией может пользоваться даже непрофессионал.

Основное назначение нивелира:

• Разметка строительной площадки для возведения фундамента проектируемого объекта.
• Любые измерения на территориях, где планируется высадка деревьев или цветов, а также монтаж заборов, пристроек и теплиц.
• Площадки и тротуары могут быть расчерчены на территории нескольких десятков метров вперед, что позволяет подсчитать расходы материала.
• Производятся землеустроительные мероприятия.

Процесс разметки пола в строительстве

Модификация строительного нивелира применяется при крупном ремонте или возведении здания. Для чего нужен нивелир – сокращение времени на разметку, а также поиск неровностей. Строительные разновидности применяются:

• когда прокладываются магистрали коммуникаций, это могут быть трубы, канализация, электропроводка и прочее;
• горизонтальный пол, ровные стены, перегородки необходимы при любом качественном ремонте, нивелир помогает вычислить параметры;
• производится монтаж плинтусов, натяжных, подвесных конструкций на полотке здания;
• монтаж мебели встроенного типа, установка рам, дверей в помещениях.

Процесс измерения высоты холма

Время на отделочные, монтажные работы значительно сокращается с использованием цифрового устройства.

Дополнительные приспособления и инвентарь

Кроме самого прибора, для работы нам понадобится уже упомянутый штатив, а так же специальная мерная рейка, с нанесенными на ней делениями и цифрами. Деления представляют собой полоски чередующиеся черные или красные полоски шириной в 10 мм.

Цифры на рейке нанесены с шагом в десять см, а значение от нуля и до конца рейки в дециметрах, при этом числа выражены двумя цифрами. Так, 50 см обозначается как 05, число 09 обозначает 90 см, цифра 12 укажет на 120 см и т.д.

Для удобства, пять сантиметровых рисок каждого дециметра объединены еще и вертикальной полоской, так, что вся рейка оказывается размеченной знаками в виде буквы «Е», прямой и зеркальной.

Старые модели приборов дают перевернутое изображение, и рейка к ним требуется специальная, с перевернутыми цифрами.

Вспомогательные приспособления к нивелиру

К нивелиру прилагается паспорт, где обязательно указывается дата его последней проверки и настройки или, как говорят геодезисты «поверки». Поверяют нивелиры не реже чем раз в три года, в специальных мастерских, о чем делается очередная запись в паспорте.

Кроме паспорта, в комплекте нивелира идет ключ для обслуживания и мягкая фланель для протирки линз и конечно защитный футляр, где он хранится. Модели с горизонтальным лимбом — угломером комплектуются отвесом для установки строго в нужной точке.

Оберегайте нивелир от ударов и толчков, даже когда он в футляре. Современные приборы оборудованы специальным устройством, осуществляющим точную подстройку по горизонтали, сильный толчок, внешне не оставивший ни малейшего следа, может повредить его тонкий механизм.