Nivelace – Inženýrské a geodetické průzkumy – Služby společnosti – LLC RKC
Nivelace je metoda určování výšek bodů terénu a převýšení mezi nimi.
Existují geometrické, trigonometrické, barometrické, mechanické a hydrostatické nivelace.
V práci naší společnosti je nivelace prováděna především geometrickou a trigonometrickou metodou.
Geometrická nivelace je metoda pro stanovení přebytků mezi body, získaná jako rozdíl v odečtech podél lamel s vodorovnou polohou zaměřovací osy vodováhy. Tato metoda je nejjednodušší a nejpřesnější, ale umožňuje při jedné instalaci zařízení získat přebytek nepřesahující délku personálu, takže s velkými excesy v horských oblastech se jeho účinnost snižuje.
Trigonometrická nivelace je metoda stanovení přesahů mezi body pomocí naměřených vertikálních úhlů a vzdáleností mezi body (horizontální vzdálenosti). Trigonometrická nivelace umožňuje z jedné stanice určit téměř jakýkoli přebytek mezi body, které mají vzájemnou viditelnost, ale její přesnost je omezena nedostatečně přesným zohledněním vlivu na hodnoty vertikálních úhlů optického lomu a odchylek olovnice, zejména v horských oblastech.
Nivelace na základě technologie a přesnosti geodetických prací se dělí na třídy I, II, III a IV a technické provedení.
Nivelace tříd I, II, III a IV zahrnuje státní velkoplošnou síť, která je výškovou základnou pro topografická zaměření naprosto všech měřítek a geodetická měření prováděná pro potřeby hospodářské činnosti a obrany státu.
Nivelační sítě tříd III a IV a technická nivelace slouží jako podklad pro topografické průzkumy a slouží jako řešení různých inženýrských problémů (rozvoj a zlepšení osídlených oblastí; plánování komunikací, projektování a výstavba tras, zavlažovací a odvodňovací zařízení; zásobování vodou , kanalizace atd.).
Všechny nivelační práce se zpravidla skládají ze tří fází. Stručný popis pracovních fází je uveden níže.
Etapa č. 1: Průzkum
Při rekognoskaci se hledají optimální možnosti vedení a komunikačních uzlů, načrtávají se typy měřítek a místa pro pokládání měřítek a shromažďují se potřebné informace pro organizaci a provádění následných prací.
Před odjezdem na terénní práce geodet shromáždí následující informace o nivelačních čarách existujících v pracovní oblasti: názvy a třídu čar; název organizace, která provedla nivelaci; rok provedení; čárové diagramy; popis umístění a obrysy benchmarků a také jejich typy (výkresy). Výňatky z katalogů a zpráv; mapy největšího měřítka s vyznačenými měřítky nebo kopiemi z nich.
Průzkum začíná prozkoumáním stavu výchozího benchmarku a pokračuje ve směru zamýšlené linie. Geodet v terénu kontroluje bezpečnost nivelačních bodů (benchmarků), v případě ztráty celistvosti nebo absence nivelačních bodů se tato data zapisují do deníku a provádí se i fotodokumentace. Benchmarky jsou považovány za nestabilní, pokud jejich kontrola odhalí viditelné poškození a nesoulad konstrukce s moderními požadavky. Za nestabilní se považuje i benchmark, pokud jsou v místě, kde byl položen, pozorovány krasové jevy, sesuvy a další procesy ovlivňující změny jeho polohy.
Nenalezené benchmarky nejsou považovány za ztracené benchmarky. Za důvody ztráty se považuje zničení benchmarku, demolice konstrukce, ve které byl umístěn, ztráta hlavy benchmarku, deformace trubkového benchmarku atd. Referenční hodnota na orné půdě by měla být rovněž považována za ztracenou, pokud její umístění nebylo možné určit měřením, popisem a rozhovory s místními obyvateli.
Pokud je vnější design benchmarku poškozen, je obnoven v souladu s požadavky GKINP (GNTA)-03-010-03 „Pokyny pro nivelaci tříd I, II, III a IV“.
Při rekognoskaci nivelačních linií překračujících vodní překážky vybírejte oblasti, kde: jsou zajištěny dobré přístupy ke břehům, šířka vodní překážky nepřesahuje 150 m Počet přejezdů přes vodní překážky o šířce větší než 400 m musí být minimalizován.
Na tratích, které se znovu vyrovnávají, se kromě referenčních bodů prověřuje předchozí trasa, aby se identifikovaly změny, ke kterým došlo na terénu v období mezi vyrovnáním, a v případě potřeby se v určitých úsecích vytyčí trasa nová. Předchozí trasa by neměla být měněna bez dostatečného odůvodnění.
Na základě výsledků rekognice a vyšetření jsou předloženy následující materiály:
— seznam zkoumaných a obnovených referenčních hodnot;
— délka vyrovnávací čáry (čar);
— jedná podle ztracených a nenalezených referenčních hodnot.
Etapa č. 2: Nivelace (na příkladu nivelace třídy II)
Nivelace třídy II se provádí pomocí nivelací s planparalelní deskou, kontaktní nivelací nebo kompenzátorem. Například TrimbleDini 0.3, TrimbleDini 0.7 úrovně nebo stejně přesné úrovně od jiných výrobců (obrázek č. 1).
Obrázek č. 1: Level Trimble Dini 0.3
Chyby v metrových intervalech stupnic a celé stupnici Invarové tyče při nivelaci třídy II jsou povoleny do 0,20 mm, při nivelaci v horských oblastech – do 0,10 mm.
V dopředném a zpětném směru se nivelace provádí zpravidla po stejné trase a na přechodových bodech stejného typu; počet stanic v sekci je sudý a shodný. Zatímco se pozorovatel přesouvá na další stanoviště, přední příčka je sejmuta z berle. Maximální délka zaměřovacího paprsku pro nivelaci třídy II je 50 m.
Výška zaměřovacího svazku nad podkladovou plochou musí být minimálně 0,5 m. V některých případech je při délce zaměřovacího svazku do 30 m povoleno provádět pozorování s výškou zaměřovacího svazku větší než 0,3 m.
Ve středních a jižních zeměpisných šířkách se pozorování provádí ráno a odpoledne, začíná přibližně půl hodiny po východu Slunce a končí přibližně 30 minut před západem Slunce.
Vodováha se instaluje do stínu na stativ 45 minut před začátkem pozorování, aby se mohla přizpůsobit teplotě vzduchu.
Během pozorování na stanici je hladina pečlivě chráněna před slunečními paprsky deštníkem s bílou výstelkou a při přenášení z jedné stanice na druhou – prostorným krytem ze silného bílého materiálu.
Vzdálenosti od místa instalace nivelety k lamelám se měří tenkým ocelovým lankem nebo ocelovou páskou (páskou) lze použít laserový dálkoměr s optickým naváděním; K tomuto účelu je zakázáno používat vyhledávač hladin.
Nerovnost vzdáleností od úrovně k lištám ve stanici je povolena nejvýše 0,5 m. Hromadění těchto nerovností v úseku je povoleno nejvýše 1 m.
Při vyrovnávání jsou berle zaraženy do husté půdy. Při vyrovnávání na kamenité nebo velmi husté, stejně jako zmrzlé půdě, je vhodné použít berle dlouhé 15-20 cm a silné až 3 cm Lamely se instalují na berle ve svislé poloze podle úrovně.
Během přestávek v práci pozorování zpravidla končí v konstantním referenčním bodě. Dále je povoleno absolvovat pozorování na třech berlích (dvě stanoviště), zaražených do dna jam do hloubky 0,3 m. Urovnání na obou stanovištích se provádí podle obvyklého programu a poté se berle zasypou trávou a zakryjí se zemí. Po přestávce se vyrovnání opakuje na posledním stanovišti, v případě potřeby i na předposledním. Porovnáním výsledků nivelace před a po přestávce se určí, která berle si zachovala svou původní polohu a odtud pokračuje nivelace. Berle se považují za zachované ve své původní poloze, pokud se hodnoty převýšení získané před a po přestávce na stanici neliší o více než 1 mm. Výpočet excesů pro sekci zahrnuje pozorování provedená za nejlepších podmínek (podle uvážení umělce). Pokud je rozdíl větší, provede se vyrovnání napříč řezem znovu, počínaje konstantním referenčním bodem.
Pozorování není povoleno:
— když obrazy kolísají;
— znesnadnění přesného zaměření na personál;
— a „plovoucí“ obrázky;
— v silném a nárazovém větru; silné a prudké výkyvy teploty vzduchu a abnormálně rychlé jednostranné změny.
Vyrovnání třídy II se provádí vpřed a vzad pomocí berlí nebo kůlů. Pozorování na stanici se provádí metodou od středu (popsáno níže, obrázek č. 2).
Obrázek č. 2: Schéma nivelace od středu.
Sled pozorování na stanici metodou od středu.
Nivelace třídy II metodou od středu na moderních vysoce přesných hladinách se provádí technikou BFFB (back-to-front / front-to-back), to znamená, že první čtení se provádí podél zadní tyče, poté podél přední a pak zopakované, tuto techniku je vhodné použít, když jsou dvě hole. Pokud je pouze jedna kolejnice, je možné provádět práce technikou BBFF (back-to-back / front-to-front). Volba těchto technik (provozních režimů) se obvykle provádí v menu úrovní.
Na každé nivelační stanici jsou hodnoty nadmořské výšky vypočteny na základě pozorování předních a zadních lamel. Nesrovnalosti mezi převýšeními a rozdílem výšek nul lamel, vypočítané a získané z výzkumu, by neměly být větší než 0,7 mm. Pokud se odchylka ukáže jako více než přijatelná, pak se všechna pozorování na stanici předělají, přičemž se předtím změnila poloha hladiny na výšku alespoň o 3 cm.
Výsledky pozorování na stanici jsou zaznamenávány do deníku zavedeného tvaru (při použití digitální libely není relevantní). Moderní digitální nivelační přístroje zaznamenávají všechny odečty do paměti, podporují práci s více projekty najednou a jsou schopny uložit tisíce bodů.
Za výsledky terénních nivelačních prací jsou považovány následující materiály:
— nivelační deník (při použití optické vodováhy);
— projekt s daty z digitální úrovně.
Etapa č. 3: Kancelářské zpracování výsledků nivelace
Pro zpracování vysoce přesné nivelace se zpravidla používají aplikační programy. Nejběžnějším programem pro zpracování levelování je Credo: Level. Tento program má schopnost importovat data ve formátech digitální úrovně pomocí speciálních modulů a má také schopnost ručně zadávat data z polních deníků.
Krédo: Na základě zpracovaných dat terénního měření je úroveň schopna zobrazit všechny potřebné reporty a výkazy a posoudit správnost provedených prací. Také díky stolnímu zpracování v softwarovém balíku Credo:Level je možné určit kvalitu práce (střední kvadratická chyba, čárový nesoulad) pro požadavky uvedené v tabulce 1 GKINP (GNTA)-03-010-03 “Pokyny pro vyrovnání I, II, III a IV tříd.”
Tabulka č. 1 GKINP (GNTA)-03-010-03 maximální chybové hodnoty podle tříd vyrovnání
Výsledky práce vyrovnání stolu zahrnují následující materiály:
— seznam výšek referenčních hodnot;
— prohlášení o nadmořských výškách a výškách nivelačních měřítek;
— technické vlastnosti nivelační sítě;
— vlastnosti nivelačních čar.
Obvykle na základě získaných výsledků Objednateli díla je předána technická zpráva o vyrovnání nebo sledování deformací a sedání staveb, konstrukcí a pohybů zemského povrchu.