Нивелирлеу – геодезиялық өлшемдердің бір түрі. Ол жер бетіндегі әртүрлі нүктелердің салыстырмалы биіктіктерін табу үшін қолданылады. Мұндай өлшемдерде шартты деңгей ретінде өзендер, теңіздер, мұхиттар, кен орындары немесе басқа да бастапқы нүктелер сияқты табиғи объектілерді алуға болады. Шындығында нивелирлеу дегеніміз - берілген (анықтамалық) бойынша әрбір объектінің бетінің артықшылығының мәнін анықтау. Мұндай өлшемдер зерттелетін аумақтың нақты рельефін құрастыру үшін қажет. Болашақта бұл деректер рельеф жоспарларын, карталарды дайындауда немесе қолданбалы нақты мәселелерді шешу үшін пайдаланылады.
Нивелирлеудің қандай түрлері бар?
Мұндай өлшемдерді қолданылатын жабдық немесе технология бойынша әр түрлі әдістермен жүргізуге болады. Нивелирлеудің негізгі түрлері қандай екенін қарастырыңыз. Ең көп таралған бес әдіс: беттерді геометриялық, тригонометриялық, барометрлік, механикалық және гидростатикалық өлшеу. Олардың әрқайсысымен толығырақ танысайық.
Геометриялық нивелирлеу
Бұл жер бедерін өлшеу әдісімен арнайыгеометриялық рельс және құрылғы деңгейі. Түсіру принципі зерттелетін бетке жақын қажетті нүктеде штрихтары мен бөлімдері бар рельсті орнату болып табылады. Осыдан кейін көлденең көздеу сәулесінің көмегімен биіктік айырмашылығы есептеледі. Геометриялық нивелирлеу «ортаңғыдан» немесе «алға» принципі бойынша орындалады. Бірінші әдіспен өлшеу кезінде рельстер бетінің екі нүктесінде орнатылады, құрылғы олардың арасында бірдей қашықтықта орналасады. Сауалнаманың нәтижесі бір жолақтың екіншісінен асып кетуі туралы деректер болып табылады. Екінші әдіс классикалық - бір құрылғы және бір рельс. Бұл нивелирлеу әдістері ең кең таралған. Олар шағын объектілерді де (үйлерді) де, үлкендерді де (көпірлерді) салуда қолдануды тапты.
Тригонометриялық нивелирлеу
Өлшеу жұмыстарының бұл түрімен теодолиттер деп аталатын арнайы гониометриялық құрылғыларды қолдану әдеттегідей. Олардың көмегімен жер бетіндегі берілген жұп нүктелер арқылы өтетін көру сәулесінің көлбеу бұрыштары туралы ақпарат алынады. Тригонометриялық нивелирлеу бір-бірінен айтарлықтай қашықтықта, бірақ құрылғының оптикалық көріну аймағында орналасқан екі нысанның арасындағы биіктік айырмашылығын анықтау үшін топографиялық өлшемдерде кеңінен қолданылады.
Барометрлік бетті өлшеу
Барометрлік нивелирлеу – атмосфералық ауа қысымының анықталатын беттегі нүктенің биіктігіне тәуелділігіне негізделген өлшеу әдісі. Оқу процесі арқылы жүзеге асырыладыбарометр. Бұл нивелирлеу жүйесі ауаның нақты температурасына және оның ылғалдылығына бірқатар түзетулерді ескеруі керек. Бұл әдіс әртүрлі географиялық және геологиялық экспедициялар кезінде жету қиын аймақтарда (мысалы, таулы жағдайларда) қолданылды.
Механикалық (техникалық) бетті өлшеу
Техникалық нивелирлеу арнайы құрылғыны – автоматты нивелирлеуді қолдануды қарастырады. Оның көмегімен зерттелетін аумақтың профилі жүріп өткен қашықтықты жазатын фрикционды диск және вертикалды орнататын белгіленген штуб сызығы арқылы автоматты режимде сызылады. Мұндай құрылғы әдетте көлік құралына орнатылып, белгілі бір нүктеден екіншісіне апарылады. Техникалық нивелирлеу зерттелетін объектілер арасындағы биіктік айырмашылығын, олардың арасындағы қашықтықты және арнайы фототаспаға жазылған жер бедері профилін анықтауға мүмкіндік береді.
Гидростатикалық бетті өлшеу
Гидростатикалық нивелирлеу – ыдыстарды байланыстыру принципіне негізделген әдіс. Осылайша түсіру гидростатикалық құрылғының көмегімен жүзеге асырылады, ол екі миллиметрге дейінгі қателікпен жұмыс істейді. Мұндай деңгей шланг арқылы қосылған шыны түтіктердің жұбынан жиналады, бұл жүйе сумен толтырылады. Өлшеу процесі келесідей жүзеге асырылады - түтіктер шкала қолданылатын рельстерге бекітіледі. Осыдан кейін штангалар зерттелетін объектілердің жанында орнатылады, бөлімдер сандық мәнді белгілейдіекі деңгей арасындағы айырмашылық. Бұл дизайнның айтарлықтай кемшілігі бар, атап айтқанда шланг ұзындығымен анықталатын шектеулі өлшем шегі.
Сипатталған нивелирлеу әдістері (механикалық әдістерден басқа) өте қарапайым және оператордан нақты білімді қажет етпейді, сондықтан олар құрылыста және халық шаруашылығының басқа салаларында кеңінен қолданылады.
Өлшем сыныптары
Өлшеу техникасынан басқа нивелирлеу әдетте дәлдік кластарына бөлінеді. Олардың әрқайсысы ақпаратты іздеудің белгілі бір түрі мен әдісіне сәйкес келеді. Қандай нивелирлеу сыныптары бар екенін қарастырайық.
- Бірінші класс дәлдігі жоғары деп саналады. Ол километрге 0,8 миллиметр орташа квадраттық кездейсоқ қатеге және 0,08 мм/км жүйелі қатеге сәйкес келеді.
- Екінші сынып та өте дәл болып саналады. Дегенмен, мұндағы қателік сәл жоғары - орташа квадраттық қате 2,0 мм/км, ал жүйелі қателік 0,2 мм/км.
- Үшінші сынып. Ол 5,0 мм/км стандартты қатеге сәйкес келеді және жүйелілік ескерілмейді.
- Төртінші сынып. Ол 10,0 мм/км тең орташа квадраттық қатеге сәйкес келеді, жүйе қатесі де есепке алынбайды.
Жер бедерінің ерекшеліктеріне және түсіру мақсатына байланысты түсіру мәліметтерінің әртүрлі әдістерін қолдануға болады. Мысалы, көпбұрыштар, параллель түзулер арқылы немесе бетті квадраттар бойынша тегістеу арқылы. Соңғы әдіс ең кең таралған, ол деректерді жинау үшін кеңінен қолданыладыкөлденең қимасының салыстырмалы түрде төмен биіктігі бар үлкен ашық алаңдар. Оны толығырақ қарастырайық.
Квадрат
Бұл әдіспен бетті нивелирлеу жазық аумақтардың ауқымды топографиялық жоспарларын алу үшін орындалады. Басқару нүктелерінің тегіс орналасуы траверстерді төсеу арқылы анықталады. Ал биіктіктер – техникалық деңгейлерді пайдаланып геометриялық өлшеу әдісімен. Деректерді алу процесі екі түрлі жолмен жүзеге асырылуы мүмкін: диаметрлерді бірте-бірте бөлу және квадраттар бойынша нивелирлеу қозғалыстарын төсеу арқылы.
Квадраттар бойынша нивелирлеу 1:500 және 1:1000, қырық метр масштабта өлшенгенде өлшегіш таспа мен теодолит (жиырма метрлік ұяшық жағы бар тор) арқылы жерге жару арқылы орындалады - 1:2000 масштабта және 1:5000 жүз метрде түсіргенде.
Бұл ретте зерттелетін аумақтың жағдайы бекітіліп, нобайы жасалады. Бұл процедуралар теодолитті түсірудегідей орындалады. Ұяшықтардың төбелерінен басқа жерге тән рельефті объектілер бекітіледі - плюс нүктелер: төбенің үстіңгі жағы мен табаны, шұңқырдың түбі мен шеттері, су төгетін және су айыру сызықтарындағы нүктелер және т.б.
Маркшейдерлік негіздеме шаршылар торының сыртқы шекаралары бойынша нивелирлік және теодолиттік өткелдерді төсеу арқылы жасалады, олар кейіннен біртұтас мемлекеттік желінің нүктелеріне байланады. Плюс нүктелерінің және ұяшық төбелерінің биіктіктері геометриялық нивелирлеу әдісімен анықталады. Бүйірлік ұзындығы болсашаршы қырық метр немесе одан аз болса, бір станциядан олар барлық анықталған нүктелерді өлшеуге тырысады. Құрылғыдан барға дейінгі қашықтық 100-150 метрден аспауы керек. Егер шаршының бүйірінің ұзындығы жүз метр болса, онда деңгей әрбір ұяшықтың ортасына қойылады. Шаршы әдісін қолданатын аумақты далалық зерттеуге сәйкес нивелирлеу журналы және өлшемдер контуры құрастырылған.
Төртбұрыштар бойынша журнал және тегістеу контуры
Журнал координаталық торды теодолиттік траверстерге байланыстыратын ұяшық жағының өлшемі туралы деректерді қамтиды (геодезиялық негіздеме). Сонымен қатар, жер бедері объектілеріне байланыстыру көрсетілген - көлдер, төбелер және т.б. Сондай-ақ жер бедерін тегістеу қандай позициялардан жүргізілгенін атап өткен жөн. Контурда квадраттардың әрқайсысының түсіру нәтижелері бар. Әрбір ұяшықтың жоғарғы және плюс нүктесінде жолақтың қара жағындағы көрсеткіштер (метрмен), сондай-ақ есептелген биіктіктер көрсетіледі. Бұл есептеу аспаптың горизонтында орындалады. Ұяшық шыңдарының биіктіктері станциядағы аспаптың көкжиегі мен рельстегі көрсеткіш арасындағы айырмашылық ретінде анықталады.
Екі ұяшық шыңы үшін бетті өлшеу процесін басқару үшін нивелирлеу екі түрлі станциядан орындалады. Алынған материалдар негізінде жер үсті мәліметтерін алудың жоспарын құру біртұтас мемлекеттік геодезиялық желі нүктелерінің координаталары, түсіру негіздеу объектілері (нивелирлеу және теодолиттік жылжулар), нүктелерді, шаршылардың шыңдарын қосу арқылы планшетке бекітуден басталады. және жағдай.
Қолдану әдісі
Территорияны белгілі бір деңгейде тегістеу кезіндедиаметрлерге бөлінген теодолиттік және нивелирлік өткелдерді қолдану, өтулер берілген аумақтың табиғи сипаттамалық сызықтары бойынша, мысалы, бөгендер немесе су айрықтары бойымен салынады. Мұндай жұмыстарда 1:2000 масштабта түсіру кезінде әр қырық метр сайын және 1:1000 және 1:500 масштабта түсіру кезінде әрбір жиырма метр сайын қималар мен пикеттерді орнату керек. Беткейлердің иілу нүктелерінде плюс объектілер белгіленеді. Пикеттер орнату барысында жағдайды түзетіп, сызбасын жасау керек. Нивелирлеу жазбалары журналда жүргізіледі. Ол пикеттердің реттік нөмірлерін, рельстердің қызыл және қара жағындағы көрсеткіштерді, оң объектілердің жақын маңдағы пикеттерден қашықтығын белгілейді. Нивелирлеу нәтижелері бойынша аумақтың топографиялық жоспары, көлденең және бойлық рельеф профильдері құрастырылады.
Аумақты абаттандыру және тік жоспарлау үшін ұсынылған учаскенің аудандарында жер бетін өлшеу мақсатқа сай. Мысал ретінде кез келген сәулет ескерткішін қоршап тұрған аумақтың ландшафты дизайнын немесе ландшафттық бағбандық аймағын келтіруге болады.
Деңгей дегеніміз не?
Құрылыста кеңінен қолданылатын жер бедерінің геометриялық өлшемін жүргізу үшін әртүрлі дизайндағы деңгейлер қолданылады. Бұл құрылғылар, олардың жұмыс принципі бойынша әдетте бөлінеді: электронды, лазерлік, гидростатикалық және оптикалық-механикалық. Барлық деңгейлер көлденең жазықтықта айналатын телескоппен жабдықталған. Мұндай өлшеу құралының заманауи дизайны автоматты өтеуді қамтамасыз етедівизуалды осьті жұмыс күйіне орнату үшін.
Нивелирлеу тарихы
Тегістеу туралы қазіргі адамға жеткен алғашқы мәліметтер біздің дәуірімізге дейінгі І ғасырға, атап айтқанда Ежелгі Греция мен Римдегі суару каналдарының құрылысына қатысты. Тарихи құжаттарда су өлшейтін құрал туралы айтылады. Оның ойлап табылуы мен қолданылуы ежелгі грек ғалымы Александриялық Герон мен римдік сәулетші Марк Витрувийдің есімдерімен байланысты. Бұл өлшеу құралдары мен нивелирлеу әдістерінің дамуына түрткі болды, спотметрді, барометрді, цилиндрлік нивелирді және сызғыштардағы бітіру торын құру болды. Бұл өнертабыстар 16-17 ғасырларға жатады және олар жер бетін дәл түсіру жүйесін жасауға мүмкіндік берді.
Ресейде Ұлы Петр кезінде оптикалық шеберхана құрылды, онда басқа нәрселермен қатар, олар да нивелирлерді шығарды, содан кейін ғана олар құбырлы деңгейлер деп аталды. Шеберханада деңгейлерді әзірлеумен И. Е. Беляев айналысты. Сол кезеңде барометрлерге негізделген алғашқы өлшеу құралдары пайда болды. ХІХ ғасырдың басында алғашқы тригонометриялық деңгейлер пайда болды, олардың көмегімен Азов пен Қара теңіз деңгейлерінің айырмашылығын анықтау бойынша өте ауқымды жұмыстар жүргізілді, Эльбрус тауының биіктігі өлшенді. Геометриялық аспаптарды қолдану ХІХ ғасырдың ортасында жазылған. Осылайша, 1847 жылы олар Суэц каналының құрылысында пайдаланылды. Біздің елімізде геометриялық нивелирлеужер беті су және құрлық жолдарын салуда пайдаланылды. Ішкі мемлекеттік желіні құрудың басталуы 1871 ж. Содан кейін топографиялық түсірістерге негіз болатын нүктелерді бекіту және орнату жұмыстары басталды.
Нивелирлеуді қолдану
Нивелирлеудің нәтижесі ауданның топографиялық өлшемдерін немесе әртүрлі геодезиялық өлшемдерді жүргізу үшін негіз болатын бірыңғай тірек геодезиялық желіні құру болып табылады. Түсірілім ғылыми-зерттеу және ғылыми мақсатта кеңінен қолданылады: жер шарын, жер қыртысының қозғалысын зерттегенде, теңіздер мен мұхиттар деңгейінің ауытқуын түзету үшін.
Нивелир сонымен қатар әртүрлі объектілерді салуға, коммуникация желілерін, инженерлік желілерді тартуға және т.б. байланысты әртүрлі қолданбалы мәселелерді шешуде қолданылады. Мысалы, жер бедерін өлшеу жобалық шешімдерді биіктікте беру үшін қажет, сонымен қатар, құрылыс конструкцияларын монтаждау бойынша монтаждау жұмыстары. Мұндай есептерді шешу кезінде әрқашан геодезия қызметімен алынған мәліметтер қолданылады. Сондай-ақ, тікелей әртүрлі жоғары мамандандырылған тапсырмаларды шешу үшін ақпаратты автоматты іздеу жүйелері қолданылады. Мұндай міндеттерге, мысалы, жолды жөндеу және салу жатады. Автоматты нивелирлеу құрылғысына кіретін датчиктер теміржол вагондарына, вагондарға орнатылады, нәтижесінде ең қысқа мерзімде зерттелетін аумақтың дайын профилі жасалады.
Заманауи технологиялар
Бүгінге дейін,ғылым мен техниканың ерекше қарқынды дамуына байланысты бетті тегістеу үшін әртүрлі техникалық ноу-хау қолданылады.
- Лазер. Олардың жұмысы лазерлік сканерлеу құрылғысы арқылы жер бедерінің параметрлерін оқуға негізделген.
- Ультрадыбыстық. Мұндай құрылғының негізгі элементі толқындарды шығаратын ультрадыбыстық сенсор болып табылады.
- GNSS-технологиясы, ол спутниктік байланысты пайдалана отырып, ағымдағы координаттар туралы ақпаратты алумен байланысты. Мұндай жабдық өте жоғары нивелирлеу дәлдігін қамтамасыз етеді.
Жоғарыда көрсетілген ноу-хауды қолдану процесінде алынған ақпарат ағындарының үлкен санын тиімді өңдеуді қамтамасыз ету үшін сақтау, басқару, визуалдау және өңдеуге қатысты тапсырмаларды орындайтын тиісті арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету қажет. деректер.
Жол құрылысындағы заманауи нивелирлеу жүйелері
Автоматтандырылған жүйелер заманауи жол құрылысында кеңінен қолданылады. Олар қазіргі жағдайын ескере отырып, жол-құрылыс техникасын басқаруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, трассаны автоматты нивелирлеу орындалатын жұмыстың жоғары дәлдігімен ерекшеленеді, бұл өндірілетін жолдың сапасын айтарлықтай жақсартады, сонымен қатар құрылыс уақытын қысқартады. Асфальт төсегіштерге, жол фрезерлеріне, бульдозерлерге орнатылған мұндай құрылғылар жаңа қабат төсеу кезінде ескі жабынның зақымдануы мен ақауларын жоюға мүмкіндік береді. Бұл деңгейлер жолдың көлденең еңісін бақылайды, оны нақты белгіленген жоба бойынша орындайдыпараметрлері. Заманауи жол-құрылыс техникасының жер бетін өлшеу жүйелері қолданылатын технологияға байланысты бірнеше түрге бөлінеді.
- Сенсорларының саны әртүрлі ультрадыбыстық құрылғылар.
- Лазерлік қабылдау жүйелері.
- Спутниктік GPS технологиясына негізделген құрылғы.
- 3D жүйесі жалпы станция принципіне негізделген.
Қажет болған жағдайда, орындалатын жұмыстың күрделілігі мен ерекшелігіне қарай сол немесе басқа автоматты нивелирлеу технологиясын қолдануға болады.
