Нивелир — это прибор, с помощью которого определяют перепады высот между точками поверхности, расстояния между ними или значения горизонтальных углов. Эти устройства используют строители, картографы, маркшейдеры, ландшафтные дизайнеры и другие специалисты. Без нивелирования трудно представить себе разумный проект даже не очень сложной постройки. А самым простым инструментом для такой работы справедливо считается оптический нивелир. Не случайно он стал активно выходить за пределы профессиональной сферы. Доступность метода, невысокая стоимость и неприхотливость оборудования делают его удобным для использования в частной практике: малом строительстве, ландшафтном дизайне и т.п.
И если для специалистов настройка оптического нивелира не вызывает проблем, поскольку их учат работе с геодезическим оборудованием, то непрофессионалам приходится доходить до всего самим. Как снять отсчеты и разметить, например, высоту фундамента? Эти и другие вопросы постараемся кратко прояснить в данной статье.
Как строится процесс нивелирования?
В быту точное положение предметов по горизонтали мы можем установить с помощью простого пузырькового уровня. По сути, оптический нивелир ― тот же уровень, только совмещенный со зрительной (визирной) трубой, что позволяет соотносить точки, расположенные далеко друг от друга в пространстве. Чтобы установить превышения, прибор выстраивает горизонтальную плоскость, относительно которой определяется разница высот в выбранных местах.
Итак, в процесс нивелирования входит:
- Установка и настройка нивелира (горизонтирование).
- Визирование прибора на рейку, установленную в исходной (реперной) точке, чтение и фиксация отсчетного значения.
- Поворот и визирование нивелира на рейку, установленную в целевой (ключевой) точке. Фиксация уровня ее высоты.
- При необходимости измерение высот других точек относительно выстроенной горизонтали.
- Расчет и анализ превышений между точками.
Что необходимо для процесса измерений?
Если за формирование горизонтали в оптическом нивелире отвечают пузырьковый уровень и встроенный компенсатор колебаний, то процесс измерений целиком зависит от его оптики. Оптическое устройство включает в себя визир для грубой наводки на цель, объектив, окуляр с регулировочным кольцом, винт регулировки резкости и винт точной наводки на цель.
Поле зрения прибора представляет собой сетку нитей. Для снятия отсчетов по высоте используется основное (центральное) перекрестие. Два сечения в верхней и нижней части — это так называемый нитяной дальномер, который применяют для определения расстояний. Кроме того, прибор может служить для угловых измерений. Для этого в его конструкции имеется горизонтальный лимб со шкалой.
Снятие отсчетов невозможно без нивелирной рейки, которую помощник измеряющего будет держать на исследуемых точках. Рейку устанавливают строго вертикально и контролируют ее положение. На одной ее стороне имеется обычная миллиметровая линейка, а с другой ― нивелирная штрих-кодовая шкала. Она разбита на секторы, равные 10 см. Цифры показывают, сколько дециметров находится ниже. Это сделано для удобства визуального счета: например, сектор 17 значит 170 см. Каждый дециметр разбит на две части по 5 см (напоминающие букву Е) с сечениями, равными 1 см. Миллиметры между ними определяются на глаз.
Также для работы с нивелиром понадобится надежный штатив, который обеспечит максимально точную установку прибора.
Как работать оптическим нивелиром правильно?
Мы рассмотрим порядок действий на примере нивелиров RGK серии C. Эти устройства удобны в работе, поскольку сохраняют горизонтальное положение при наклоне в пределах определенного диапазона. Встроенный компенсатор с магнитным или воздушным демпфером способен сглаживать колебания, вызванные, например, строительной техникой, автомобильной или железной дорогой. Магнитные демпферы более надежны и точны, но при работах около источников магнитного излучения стоит отдать предпочтение прибору с воздушным демпфером маятниковой системы компенсатора.
Настройка оптического нивелира после падения не вызовет трудностей, поскольку демпфер помогает прибору автоматически выравнивать горизонталь. При установке нивелира главное ― надежно его закрепить на штативе и сделать грубую настройку по круглому (цилиндрическому) пузырьковому уровню.
Готовим оптический нивелир к работе:
- Для установки штатива откройте зажимы, выдвиньте ножки на нужную высоту и зафиксируйте. Для максимальной устойчивости вдавите ножки треноги в грунт.
- Поставьте нивелир на штатив и затяните закрепительный винт. Для оптимальной установки прибора используйте нитяной отвес (он есть в комплектации моделей RGK-C).
- Для настройки прибора расположите круглый уровень между двумя подъемными винтами. Вращая их одновременно в противоположных направлениях, выведите пузырек уровня в среднее положение между винтами.
- Для горизонтирования нивелира третьим подъемным винтом приведите пузырек в центр 0-пункта. Дальнейшая настройка горизонтали произойдет автоматически с помощью встроенного компенсатора.
- Используя визир, наведите нивелир на рейку, установленную в точке измерения. Вращая окулярное кольцо, отрегулируйте четкость сетки нитей.
- Вращая фокусировочный винт (кремальеру), сделайте изображение рейки в поле зрения максимально четким.
- При помощи наводящего винта выполните точное наведение на цель и осуществляйте измерения.
Определение превышений
Существует два способа измерения высот геодезическим нивелиром: «из середины» и «вперед». Рассмотрим типичную ситуацию нивелирования первым способом.
Например, задан участок местности с двумя точками. Требуется определить высоту (Н) каждой из них и вычислить превышение (h), то есть насколько точка В выше точки А.
Для решения задачи поставим на заданных точках нивелирные рейки. Между ними в описанном выше порядке установим и настроим нивелир, который сформирует горизонтальную плоскость. И приступаем к снятию отсчетов.
Сначала наводим визирную трубу на исходную точку А и снимаем отсчет по рейке. Получаем, например, 2163.
Затем поворачиваем прибор, наводим его на рейку в целевой точке B и снимаем отсчет. Предположим, вышло 0825.
Производим вычисления. Превышение между точками вычисляем по формуле: h = а – b. В нашем случае: h = 2163 – 0825 = 1338, т. е. точка В находится выше точки А на эту величину. Если известна отметка НА по точке А и показатель превышения h, то можно определить значение НВ по точке В как их сумму: НВ = НА + h.
Чтобы не допускать ошибки, точку с известной отметкой (исходную) принято называть задней, а целевую (отметку которой определяют) ― передней. Сам отсчет по рейкам специалисты часто называют «взглядом», а превышение определяют, как «взгляд назад» минус «взгляд вперед».
Мы описали простое нивелирование с установкой прибора между двумя точками. Но чаще всего требуется определить превышения для многих точек на значительном протяжении. Тогда измерения осуществляют в несколько стоянок, прокладывая так называемый нивелирный ход.
В этом случае внимание уделяют всем связующим точкам, так как единственная ошибка, допущенная в определении одной из высот, передается на все последующие. При таком нивелировании особенно важно использовать приборы с чувствительным компенсатором магнитного типа. Они обеспечивают стабильное горизонтирование и более высокую точность измерений.
Измерение дальности
На примере RGK серии N рассмотрим, как измерить расстояние от оптического нивелира до определенной точки. Для этого используют нитяной дальномер, т. е. верхнее и нижнее сечения в сетке нитей. Порядок действий прост.
Устанавливаем и горизонтируем оптический нивелир. Для максимальной корректности измерений используйте входящий в комплект нитяной отвес: его вертикаль точно укажет точку отсчета.
Теперь наводим трубу на рейку, установленную в нужной нам точке. Снимаем отсчеты по нижнему (Н) и верхнему (В) штрихам дальномерных нитей (по возможности лучше использовать шкалу с миллиметровой разбивкой).
Предположим, показатели отсчетов такие: В = 1420, Н = 1245.
Для расчета расстояния от прибора до точки используем формулу: L = (В – Н) x k, где k ― постоянный коэффициент дальномера (у большинства нивелиров он равен 100).
В нашем случае получаем: L = (1420 – 1245) х 100 = 17,5 м.
Измерение углов
Шкала лимба оптических нивелиров RGK серии С размечена в градусах, что очень удобно и привычно для выполнения угловых измерений непрофессионалами. Чтобы измерить угол между двумя объектами, потребуется три простых действия.
Настройте вертикальную линию сетки нитей на объект А и снимите отсчет угла α по шкале горизонтального круга.
Наведите нивелир на объект В и возьмите по лимбу отсчет угла β.
Вычислите горизонтальный угол между объектами А и В по формуле: α – β.
Полезный совет
При всей своей простоте оптический нивелир ― серьезное устройство, предназначенное для точных измерений, иначе в них просто нет смысла. Все приборы RGK сертифицированы в России, полностью отрегулированы и готовы к работе. Но чтобы измерения всегда были максимально корректными и ваш проект не постигла судьба Пизанской башни, рекомендуем периодически проводить поверку и юстировку вашего нивелира. Для этого в комплекте моделей RGK имеются юстировочные инструменты, а в пользовательской инструкции есть понятное и подробное описание порядка действий.
Вместо заключения
Геодезические измерения всегда считались уделом профессионалов. И в большинстве случаев так оно и есть. Однако в реальной жизни нередки ситуации, когда ты сам себе и инженер, и строитель, и дизайнер. Тогда почему бы не попробовать роль геодезиста, хотя бы на собственном дачном участке? Тем более, что на рынке измерительных приборов есть оптические нивелиры, которые несложно настроить и освоить. Они хорошо отлажены, имеют автоматический механизм выравнивания и простую систему снятия отсчетов. Используя такой «уровень с визирной трубой», можно вычислить все необходимые параметры рабочей площадки: соотношение высот, расстояния и углы.