Nivellierung ist eine Art geodätischer Messung. Es wird verwendet, um die relativen Höhen verschiedener Punkte auf der Erdoberfläche zu finden. Solche natürlichen Objekte wie Flüsse, Meere, Ozeane, Felder oder andere Ausgangspunkte können bei solchen Messungen als bedingtes Niveau genommen werden. Tatsächlich ist die Nivellierung die Bestimmung des Werts des Überschusses der Oberfläche jedes Objekts über einer bestimmten (Referenz). Solche Messungen sind erforderlich, um ein genaues Relief des untersuchten Bereichs zu erstellen. In Zukunft werden diese Daten zur Erstellung von Geländeplänen, Karten oder zur Lösung spezifischer Anwendungsprobleme verwendet.
Welche Arten von Leveling gibt es?
Solche Messungen können mit einer Vielzahl von Methoden durchgeführt werden, die sich in der verwendeten Ausrüstung oder Technologie unterscheiden. Überlegen Sie, was die Hauptarten des Nivellierens sind. Am gebräuchlichsten sind fünf Methoden: geometrische, trigonometrische, barometrische, mechanische und hydrostatische Messung von Oberflächen. Lernen wir jeden von ihnen genauer kennen.
Geometrische Nivellierung
Bei dieser Geländevermessung ist eine Besonderheitgeometrische Schienen- und Geräteebene. Das Prinzip des Schießens besteht darin, eine Schiene mit Strichen und Unterteilungen an der erforderlichen Stelle in der Nähe der zu untersuchenden Oberfläche zu installieren. Danach wird mit einem horizontalen Visierstrahl der Höhenunterschied gezählt. Die geometrische Nivellierung erfolgt nach dem Prinzip "von der Mitte" oder "vorwärts". Bei der Messung nach der ersten Methode werden Schienen an zwei Stellen auf der Oberfläche installiert, zwischen denen sich das Gerät in äquidistantem Abstand befindet. Das Ergebnis der Umfrage sind Daten über den Überschuss eines der Balken über den anderen. Die zweite Methode ist klassisch - ein Gerät und eine Schiene. Diese Nivellierungsmethoden sind die gebräuchlichsten. Sie haben Anwendung beim Bau kleiner Objekte (Häuser) und großer Objekte (Brücken) gefunden.
Trigonometrisches Nivellieren
Bei dieser Art von Messarbeiten ist es üblich, spezielle goniometrische Geräte zu verwenden, die Theodolite genannt werden. Mit ihrer Hilfe werden Informationen über die Neigungswinkel des Sichtstrahls gewonnen, der durch ein Paar vorgegebener Punkte auf der Oberfläche verläuft. Die trigonometrische Nivellierung wird häufig bei topografischen Messungen verwendet, um den Höhenunterschied zwischen zwei Objekten zu bestimmen, die sich in beträchtlichem Abstand voneinander befinden, sich jedoch im optischen Sichtbarkeitsbereich des Geräts befinden.
Barometrische Oberflächenmessung
Barometrisches Nivellement ist ein Messverfahren, das auf der Abhängigkeit des atmosphärischen Luftdrucks von der Höhe eines zu bestimmenden Punktes auf der Oberfläche basiert. Der Lesevorgang wird mit durchgeführtBarometer. Dieses Nivelliersystem muss eine Reihe von Korrekturen für die tatsächliche Lufttemperatur und ihre Feuchtigkeit berücksichtigen. Diese Methode hat bei verschiedenen geografischen und geologischen Expeditionen in schwer zugänglichen Gebieten (z. B. in bergigen Bedingungen) Anwendung gefunden.
Mechanische (technische) Oberflächenmessung
Technisches Nivellieren beinh altet die Verwendung eines speziellen Geräts - automatisches Nivellieren. Dabei wird das Profil des Untersuchungsgebiets im automatischen Modus mit einer Friktionsscheibe, die die zurückgelegte Strecke aufzeichnet, und einem festgelegten Lot, das die Vertikale festlegt, gezeichnet. Eine solche Vorrichtung wird üblicherweise in einem Fahrzeug installiert und von einem bestimmten Punkt zum anderen gefahren. Mit der technischen Nivellierung können Sie den Höhenunterschied zwischen den untersuchten Objekten, den Abstand zwischen ihnen und das Geländeprofil bestimmen, das auf einem speziellen Fotoband aufgezeichnet wird.
Hydrostatische Oberflächenmessung
Hydrostatische Nivellierung ist ein Verfahren, das auf dem Prinzip der kommunizierenden Röhren basiert. Das Schießen auf diese Weise erfolgt mit einer hydrostatischen Vorrichtung, die mit einem Fehler von bis zu zwei Millimetern arbeitet. Eine solche Wasserwaage besteht aus einem Paar Glasröhren, die durch einen Schlauch verbunden sind, dieses System ist mit Wasser gefüllt. Der Messvorgang wird wie folgt durchgeführt - die Rohre werden an den Schienen befestigt, auf denen die Waage angebracht ist. Danach werden die Balken in der Nähe der zu untersuchenden Objekte installiert, die Teilungen markieren den ZahlenwertUnterschied zwischen zwei Ebenen. Diese Konstruktion hat einen wesentlichen Nachteil, nämlich die begrenzte Messgrenze, die durch die Schlauchlänge bestimmt wird.
Die beschriebenen Nivellierungsmethoden (mit Ausnahme der mechanischen) sind sehr einfach und erfordern keine besonderen Kenntnisse des Bedieners, weshalb sie im Bauwesen und in anderen Bereichen der Volkswirtschaft weit verbreitet sind.
Messklassen
Neben der Messtechnik wird das Nivellement üblicherweise in Genauigkeitsklassen eingeteilt. Jeder von ihnen entspricht einer bestimmten Art und Methode des Informationsabrufs. Sehen wir uns an, welche Leveling-Klassen es gibt.
- Erste Klasse gilt als sehr genau. Er entspricht einem rms Zufallsfehler von 0,8 Millimeter pro Kilometer und einem systematischen Fehler von 0,08 mm/km.
- Die zweite Klasse gilt ebenfalls als sehr genau. Der Fehler ist hier jedoch etwas höher - der rms-Fehler beträgt 2,0 mm/km und der systematische Fehler 0,2 mm/km.
- Dritte Klasse. Er entspricht einem Standardfehler von 5,0 mm/km, wobei die Systematik nicht berücksichtigt wird.
- Vierte Klasse. Er entspricht einem mittleren quadratischen Fehler von 10,0 mm/km, der Systemfehler wird ebenfalls nicht berücksichtigt.
Je nach Beschaffenheit des Geländes und den Zielen der Vermessung können verschiedene Methoden zur Datenerhebung eingesetzt werden. Zum Beispiel durch Polygone, durch parallele Linien oder durch Nivellieren der Oberfläche durch Quadrate. Die letztgenannte Technik ist die am weitesten verbreitete, sie wird häufig zur Datenerfassung verwendetgroße Freiflächen mit relativ geringen Querschnittshöhen. Betrachten wir es genauer.
Quadrieren
Die Oberflächennivellierung mit dieser Methode wird durchgeführt, um großmaßstäbliche topografische Pläne von flachen Gebieten zu erh alten. Die glatte Lage der Kontrollpunkte wird durch das Verlegen von Traversen bestimmt. Und Höhen - durch die Methode der geometrischen Messung mit technischen Ebenen. Der Prozess der Datenerfassung kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen: durch Verlegen von Nivellierbewegungen mit schrittweiser Aufteilung der Durchmesser und durch Quadrate.
Die Nivellierung nach Quadraten erfolgt durch Brechen auf dem Boden mit einem Maßband und einem Theodoliten (ein Gitter mit einer Zellenseite von zwanzig Metern), gemessen im Maßstab 1:500 und 1:1000, vierzig Meter - beim Schießen im Maßstab 1:2000 und hundert Meter im Maßstab 1:5000.
Gleichzeitig wird die Lage des Untersuchungsgebiets fixiert und ein Umriss erstellt. Diese Verfahren werden auf die gleiche Weise wie bei der Theodolitenvermessung durchgeführt. Zusätzlich zu den Spitzen der Zellen sind auf dem Boden charakteristische Reliefobjekte befestigt - Pluspunkte: die Spitze und der Fuß des Hügels, der Boden und die Ränder der Grube, Punkte auf der Überlaufrinne und den Wasserscheidenlinien und andere.
Die vermessungstechnische Rechtfertigung entsteht durch die Verlegung von Nivellier- und Theodolitpassagen entlang der Außengrenzen des Quadratrasters, die dann mit den Punkten eines einheitlichen Zustandsnetzes verbunden werden. Die Höhen von Pluspunkten und Zellecken werden durch die Methode des geometrischen Nivellements bestimmt. Wenn die SeitenlängeQuadrat vierzig Meter oder weniger, dann versuchen sie von einer Station aus alle ermittelten Punkte zu messen. Der Abstand vom Gerät zur Stange sollte 100-150 Meter nicht überschreiten. Wenn die Seitenlänge des Quadrats hundert Meter beträgt, wird die Ebene in der Mitte jeder Zelle platziert. Nach der Feldaufnahme des Gebiets mit der Methode der Quadrate werden ein Nivellementprotokoll und eine Messübersicht erstellt.
Log und Nivellierungsumriss durch Quadrate
Das Log enthält Daten über die Größe der Zellenseite, die das Koordinatengitter an Theodolittraversen binden (geodätische Begründung). Außerdem wird die Bindung an Geländeobjekte angezeigt – Seen, Hügel usw. Es sollte auch festgeh alten werden, von welchen Positionen aus die Nivellierung des Geländes durchgeführt wurde. Der Umriss enthält die Ergebnisse des Schießens jedes der Quadrate. Am oberen und positiven Punkt jeder Zelle werden die Messwerte von der schwarzen Seite des Balkens (in Metern) sowie die berechneten Höhen angezeigt. Diese Berechnung wird am Horizont des Instruments durchgeführt. Die Höhen der Zellenscheitel werden als Differenz zwischen dem Horizont des Instruments am Bahnhof und der Ablesung auf der Schiene bestimmt.
Um den Oberflächenmessvorgang für zwei Zellecken zu steuern, wird von zwei verschiedenen Stationen aus nivelliert. Die Erstellung eines Plans auf der Grundlage der erh altenen Materialien zur Erfassung von Oberflächendaten beginnt mit der Fixierung auf dem Tablett gemäß den Koordinaten der Punkte des einheitlichen staatlichen geodätischen Netzes, Objekten der Vermessungsbegründung (Nivellierung und Theodolitbewegungen), Pluspunkten, Eckpunkten von Quadraten und die Situation.
Anwendungsmethode
Wenn das Gebiet in gewisser Weise eingeebnet wirdanwendungen von theodolit und nivellierungsgängen, nach durchmessern gegliedert, werden die gänge entlang der natürlichen charakteristischen linien eines gegebenen gebiets verlegt, zum beispiel entlang von wehren oder wassereinzugsgebieten. Bei solchen Arbeiten sind bei Vermessungen im Maßstab 1:2000 alle 40 Meter und bei Vermessungen im Maßstab 1:1000 und 1:500 alle 20 Meter Querschnitte und Pfähle zu setzen. An den Wendepunkten der Hänge sind Plusobjekte markiert. Bei der Aufstellung von Streikposten sollte die Situation festgelegt und ein Konzept erstellt werden. Nivellieraufzeichnungen werden im Journal gemacht. Es markiert die Seriennummern der Streikposten, Messwerte auf den roten und schwarzen Seiten der Schienen, die Entfernungen positiver Objekte von den nächsten Streikposten. Basierend auf den Nivellierergebnissen werden ein topografischer Plan des Territoriums, Quer- und Längsprofile des Geländes erstellt.
Es ist zweckmäßig, die Fläche in den Bereichen des vorgeschlagenen Standorts für die Landschaftsgest altung und vertikale Planung des Territoriums zu messen. Ein Beispiel ist die Landschaftsgest altung der Umgebung eines architektonischen Denkmals oder einer Landschaftsgartenzone.
Was ist ein Level?
Um eine im Bauwesen weit verbreitete geometrische Vermessung des Geländes durchzuführen, werden Nivelliergeräte unterschiedlicher Bauart verwendet. Diese Geräte werden nach ihrem Funktionsprinzip normalerweise unterteilt in: elektronisch, laser, hydrostatisch und optisch-mechanisch. Alle Ebenen sind mit einem Teleskop ausgestattet, das sich in einer horizontalen Ebene dreht. Das moderne Design eines solchen Messgerätes sorgt für eine automatische Kompensationzum Einstellen der Blickachse auf die Arbeitsposition.
Nivellierungsgeschichte
Die ersten Informationen, die den modernen Menschen über die Nivellierung erreichten, beziehen sich auf das erste Jahrhundert v. Chr., nämlich den Bau von Bewässerungskanälen im antiken Griechenland und Rom. Historische Dokumente erwähnen ein Wassermessgerät. Seine Erfindung und Verwendung ist mit den Namen des antiken griechischen Wissenschaftlers Heron von Alexandria und des römischen Architekten Mark Vitruv verbunden. Den Anstoß für die Entwicklung dieser Messinstrumente und Nivelliermethoden gab die Schaffung eines Spektivs, eines Barometers, einer Zylinderlibelle und eines Teilungsgitters in Spektiven. Diese Erfindungen stammen aus dem 16. und 17. Jahrhundert und ermöglichten die Entwicklung eines Systems zur genauen Vermessung der Erdoberfläche.
In Russland wurde zur Zeit Peters des Großen eine optische Werkstatt gegründet, wo unter anderem auch Wasserwaagen hergestellt wurden, nur damals hießen sie Wasserwaagen mit Pfeife. I. E. Belyaev war an der Entwicklung von Ebenen in der Werkstatt beteiligt. Im gleichen Zeitraum erschienen die ersten Messinstrumente, basierend auf Barometern. Zu Beginn des neunzehnten Jahrhunderts erschienen die ersten trigonometrischen Ebenen, mit deren Hilfe sehr umfangreiche Arbeiten durchgeführt wurden, um den Unterschied zwischen den Ebenen des Asowschen und des Schwarzen Meeres zu bestimmen, die Höhe des Elbrus wurde gemessen. Die Verwendung geometrischer Instrumente ist Mitte des 19. Jahrhunderts dokumentiert. So wurden sie 1847 beim Bau des Suezkanals eingesetzt. In unserem Land geometrische NivellierungOberfläche wurde beim Bau von Wasser- und Landstraßen verwendet. Als Beginn der Schaffung des innerstaatlichen Netzes gilt das Jahr 1871. Dann begannen die Arbeiten zur Befestigung und Installation von Punkten, die als Grundlage für topografische Aufnahmen dienten.
Anwendung der Nivellierung
Das Ergebnis der Nivellierung ist die Erstellung eines einzigen geodätischen Referenznetzes, das als Grundlage für topografische Messungen des Gebiets oder verschiedene geodätische Messungen dient. Das Schießen wird häufig für Forschungs- und wissenschaftliche Zwecke eingesetzt: bei der Untersuchung des Globus, der Bewegung der Erdkruste, um Schwankungen des Meeresspiegels der Meere und Ozeane zu fixieren.
Die Nivellierung wird auch zur Lösung verschiedener angewandter Probleme verwendet, die mit dem Bau verschiedener Objekte, dem Verlegen von Kommunikationsleitungen, Versorgungsleitungen usw. verbunden sind. Beispielsweise ist eine Geländemessung erforderlich, um Designentscheidungen in der Höhe zusätzlich während zu übertragen Installationsarbeiten an der Installation von Bauwerken. Bei der Lösung solcher Probleme werden immer die vom Geodäsiedienst gewonnenen Daten verwendet. Auch direkt zur Lösung verschiedener hochspezialisierter Aufgaben werden automatische Informationsabrufsysteme eingesetzt. Zu diesen Aufgaben gehören beispielsweise die Instandsetzung und der Bau der Fahrbahn. Die im automatischen Nivelliergerät enth altenen Sensoren werden an Eisenbahnwaggons und Waggons installiert, wodurch in kürzester Zeit ein fertiges Profil des zu untersuchenden Bereichs erstellt wird.
Moderne Technologien
Bis heute,Aufgrund der außergewöhnlich schnellen Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wird verschiedenes technisches Know-how verwendet, um die Oberfläche zu nivellieren.
- Laser. Ihre Arbeit basiert auf dem Lesen von Geländeparametern mit einem Laserscanning-Gerät.
- Ultraschall. Das Hauptelement eines solchen Geräts ist ein Ultraschallsensor, der Wellen aussendet.
- GNSS-Technologie, die mit der Gewinnung von Informationen über die aktuellen Koordinaten mittels Satellitenkommunikation verbunden ist. Solche Geräte bieten eine sehr hohe Nivelliergenauigkeit.
Um die effiziente Verarbeitung einer großen Anzahl von Informationsflüssen zu gewährleisten, die bei der Anwendung des oben genannten Know-hows gewonnen werden, ist eine geeignete Spezialsoftware erforderlich, die Aufgaben im Zusammenhang mit der Speicherung, Verw altung, Visualisierung und Verarbeitung übernimmt Daten.
Moderne Nivelliersysteme im Straßenbau
Automatisierte Systeme sind im modernen Straßenbau weit verbreitet. Sie ermöglichen es Ihnen, Straßenbaumaschinen entsprechend ihrer aktuellen Position zu verw alten. Gleichzeitig zeichnet sich die automatische Nivellierung der Trasse durch eine hohe Genauigkeit der durchgeführten Arbeiten aus, was die Qualität der herzustellenden Fahrbahn deutlich verbessert und die Bauzeit verkürzt. Mit solchen Geräten, die auf Asph altfertigern, Straßenfräsmaschinen und Bulldozern installiert sind, können Sie beim Verlegen einer neuen Schicht Schäden und Mängel am alten Belag beseitigen. Diese Ebenen steuern die Querneigung der Straße und führen sie gemäß einem genau festgelegten Projekt ausParameter. Moderne Oberflächenmesssysteme für Straßenbaumaschinen werden je nach verwendeter Technologie in mehrere Typen eingeteilt.
- Ultraschallgeräte mit unterschiedlicher Anzahl von Sensoren.
- Laser-Tonabnehmersysteme.
- Gerät basierend auf Satelliten-GPS-Technologie.
- 3D-System nach Tachymeterprinzip.
Bei Bedarf kann je nach Komplexität und Besonderheit der auszuführenden Arbeiten die eine oder andere automatische Nivelliertechnologie verwendet werden.
