Из чего состоит нивелир

Устройство нивелира

Рассмотрим, из чего состоит и как работает обычный оптический нивелир. Основной частью прибора является оптическая труба, с системой линз способная приближать наблюдаемые объекты с двадцатикратным и более увеличением.

Труба закреплена на особой поворотной станине, необходимой для следующих функций:

• крепления на штативе;
• выставления оптической оси нивелира в строго горизонтальное положение, для чего станина имеет три регулируемые по высоте «ножки» и один или два (в моделях без автоматической подстройки) пузырьковых уровня;
• точной наводки по горизонтали, которую осуществляют парными или одиночным маховичком.

У некоторых моделей станина имеет специальный лимб, шкалу, позволяющую выполнять измерение или построение горизонтальных углов.

С правой стороны трубы расположен маховик, предназначенный для регулировки резкости изображения.

Подстройка под зрение оператора производится вращением регулировочного кольца на окуляре.

При взгляде в окуляр зрительной трубы нивелира, мы увидим, что помимо приближения наблюдаемого в прибор предмета, нивелир накладывает на его изображение систему тонких линий, называемую визирной сеткой или визирными нитями. Она образует крестообразный рисунок, из вертикальных и горизонтальных линий (см. рисунок 1).

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.

Принцип действия нивелира. Установка прибора

Принцип работы нивелира предельно прост: оптическая ось прибора располагается строго горизонтально и не отклоняется при вращении прибора, постоянно находясь в одной горизонтальной плоскости.

Рассмотрим более подробно, как это качество можно использовать на практике.

Работу начинаем с установки прибора. Раздвигаем, и устанавливаем штатив. При работе на мягкой почве вдавливаем в нее острия, которыми заканчиваются «ноги» штатива.

Регулируя длину «ног», выставляем штатив на удобную для работы высоту, стараясь, чтобы его верхняя площадка, куда ставится нивелир, располагалась горизонтально.

Извлекаем из защитного футляра нивелир и устанавливаем его на штатив, закрепляя винтом штатива.

Теперь необходимо выставить нивелир так, чтобы его оптическая ось расположилась строго горизонтально. Для этого инструмент снабжен круглым пузырьковым уровнем, расположенным на станине. Вращая верньеры на ножках прибора, выставляем воздушный пузырек строго в центр уровня (см. рис.1).

Теперь, как бы мы не вращали трубу прибора, оптическая ось будет располагаться горизонтально.

Работа с нивелиром на стройке

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

Перенесение отметки

Разберемся, как перенести с помощью нивелира высотную отметку. К примеру, нам нужно сделать репер, ориентируясь на который, экскаваторщик будет копать котлован, глубиной на два метра ниже отметки пола здания. Значение высоты пола, нам и нужно указать экскаваторщику.

Устанавливаем рейку на реперной проектной точке, высота которой соответствует проектной высоте пола здания, то есть ноля, берем отсчёт. При самостоятельной разработке проекта либо при → привязке к местности уже существующего проекта высота этой точки выставляется с помощью колышка либо на какой-то неподвижной поверхности (кирпичный забор, дерево, столб и т.д.) устанавливается метка. Либо такие реперы (метки) выставляет геодезист, сопровождающий стройку. Пусть, к примеру, получилось 162.

Непосредственно у места будущего котлована, вбиваем колышек и, поставив рейку вплотную к нему, снова снимаем значение, пусть оно будет равно 179. Разница составит 17 сантиметров. Откладываем 17 см от низа рейки вверх по колышку, отмечаем значение риской маркера или карандаша. Вбив рядом еще один колышек, чтобы его верх совпал с риской, получим хорошо видимый ориентир, после чего колышек с риской можно убрать.

Нивелир, рэпер и балтийская система высот

Нивелир – незаменимый инструмент на строительной площадке. Знание, как пользоваться нивелиром и умение определять разность высоты точек пригодится от разбивки осей здания до проверки положения любой конструкции. Основная сфера применения прибора – измерение перепада рельефа местности.

Принцип геодезии на строительной площадке

Правильная организация геодезических работ на строительной площадке начинается с чётко поставленной цели работы. Соответственно задаче выбирается необходимый измерительный инструмент, технология производства, допустимая погрешность в измерениях.

«От общего к частному» – система, при которой переходят от крупных опорных геодезических сетей к сетям низшего класса. Геодезические работы на строительной площадке начинаются с привязки к государственной опорной сети. Затем определяют разбивку осей строения и только потом выделяют положение конструктивных элементов в контуре здания.

Второй принцип заключается в контроле предыдущих измерений. Новые измерения производят после тщательной проверки предшествующих.

Следуя этим правилам, обеспечивают высокую точность геодезических работ в строительстве.

Список инструментов для нивелирования

Дополнительно к самому прибору потребуются:

• штатив;
• мерная рейка;
• отвес с нитью;
• планшет с листом бумаги или журнал для записи измерений.

Способы съемки местности

Нивелирование поверхности производят для получения точного топографического плана местности.

Целью измерения является изучение рельефа, сопоставление высот отдельных точек.

По методам производства работ классифицируют следующие виды нивелирования:

• геометрическое;
• тригонометрическое;
• физическое;
• автоматическое;
• стереофотограмметрическое.

В строительной области используется геометрическое нивелирование площади.

Измерение производится горизонтальным визирующим лучом света. Точки закрепляются на местности с помощью колышков или башмаков. Нивелир размещают в месте, называемом станцией, мерные рейки устанавливают на измеряемых точках.

По способу опор съёмки различают:

• нивелирование поверхности по квадратам;
• нивелирование рельефа по магистралям и параллельным линиям;
• нивелирование местности способом полигонов.

Рельеф строительного участка, как правило, равнинный, плоский, без значительных перепадов высот.

На основании полученного нивелированием по квадратам топографического плана строительной площадки составляются проекты вертикальной планировки участка, подсчёты объёмов земляных работ.

Конструкция и классификация стандартных нивелиров

По конструктивному решению стандартные нивелиры классифицируют на:

• оптические, или оптико-механические;
• лазерные;
• цифровые.

Оптические (оптико-механические)

Принцип действия оптических, или оптико-механических нивелиров основан на прохождении луча света через зрительную трубу, вращающуюся в горизонтальной плоскости. Все настройки проводят вручную. Для измерения используется рейка с числовыми значениями. Оптические нивелиры подразделяют по степени точности на технические, точные, высокоточные.

Работают вдвоём – один человек держит рейку, второй снимает показания.

Комплект состоит из трёх предметов: измерительного инструмента, штатива, или трегера и мерной рейки. Шкала рейки двусторонняя. Деления нанесены красным и чёрным цветом, с разных сторон в сантиметрах и миллиметрах.

Лазерные

Лазерные нивелиры отличаются видимым лучом света, излучаемым светодиодом в корпусе прибора.

По принципу работы делятся на 2 категории:

• позиционные, луч проходит через призму;
• ротационные, в основе луча лежит линза.

Ротационные нивелиры считаются профессиональными инструментами, имеют угол работы 360 градусов, большую дальность и расширенные функциональные возможности.

Режим самовыравнивания инструмента по горизонтали упрощает предварительную настройку.

Корпус защищён от пыли и влаги. Использование приёмника луча увеличивает дальность работы. По дальности, точности измерения различают приборы профессионального класса и бытового использования.

Дополнительными функциями является проецирование вертикальных и горизонтальных линий на поверхность, построения углов. Для улучшения видимости и сохранения зрения работают в защитных очках. При поддержке работы удалённого управления допустимо работать одному.

Цифровые

Цифровыми нивелирами называют инструменты оптико-механического или лазерного типа, отображающие, запоминающие и анализирующие информацию в цифровом виде.

Цифровые приборы имеют процессор и память, высокий класс точности, позволяют работать без напарника. Деления рейки нанесены штрихкодом для автоматического считывания прибором.

Недостатками считают высокую стоимость, чувствительность аппаратов к механическим повреждениям.

Как работать нивелиром правильно?

Существует два способа ведения работ:

• «вперёд», при котором начальная станция будет над первой точкой. Измеряют высоту прибора, снимают отсчёт на рейке. Превышением будет разность величин;
• «из середины». Самый распространённый способ, инструмент располагают на равном удалении от точек.

Установка штатива

Штатив располагают по центру между измеряемыми точками. Ослабив винты, ножки трегера раздвигают до удобной в работе высоты, после чего винты снова закручивают. Нивелир крепится к головке штатива. Горизонтальность головки регулируют с помощью подъёмных винтов.

Монтаж прибора

Прибор устанавливают и закрепляют с помощью крепёжного винта, расположенного на трегере. Подготовка к работе заключается в настройке оптики, приведения прибора в строго горизонтальное положение.

Фокусировка оптико-механического узла

Начинают с выравнивания инструмента по горизонтали. Для этого двумя подъёмными винтами, поворачивая их одновременно, пузырёк уровня приводят к середине. Вращением третьего подъёмного винта пузырёк подгоняют в центр уровня. Эта точка называется «нуль-пункт».

Затем переходят к фокусировке оптического оборудования. Зрительную трубу наводят на любую поверхность, вращением окулярного кольца добиваются чёткой видимости сетки. Переводят нивелир на рейку и регулировкой фокусировочного винта настраивают чёткую видимость шкалы.

Центрирование проводят при установке нивелира над точкой, работая способом «вперёд». Ослабляют закрепительный винт, подвешивают отвес.

Сдвигают инструмент по головке трегера до тех пор, пока отвес не укажет на нужную точку. Закрепительный винт затягивают.

Измеряем и фиксируем наблюдения

После установки нивелира в середине между двумя точками, подготовки, переходят к измерениям.

Непосредственно на точку устанавливают мерную рейку. Точное положение рейки контролируют вертикальной риской визирной сетки, подавая сигналы напарнику.

Для контроля значение снимают дважды, с обеих сторон рейки. За итоговый результат принимают средний показатель. Превышение точек определяют разностью двух значений точек.

Результаты измерений записываются.

На что обращать внимание при покупке?

Выбирая нивелир, руководствуются сферой его применения, то есть смотрят, для чего он нужен в конкретной ситуации. Критерии отбора – дальность действия, точность измерения, дополнительные функции.

Для домашнего мастера при выборе лазерного нивелира достаточно следующих характеристик:

• точность измерения ±0,3 мм/м и выше;
• дальность с работы с приёмником 40-60 м;
• проецирование горизонтальных, вертикальных плоскостей, прямых углов;
• средний угол развёртки;
• работа от аккумулятора;
• умеренная цена.

Для домашнего использования не нужна большая дальность измерения и высокоточная оптика, а режим самонивелирования лазерного прибора не будет лишним. Зелёный луч лучше виден при искусственном освещении.

Профессиональный лазерный уровень должен отвечать более высоким требованиям:

• точность измерения ±0,1 мм/м и выше. Большие расстояния на местности дают увеличение погрешности;
• работа с приёмником для увеличения видимости луча, дальности работы от 300 метров;
• высокий класс защиты от пыли и влаги;
• устройство дистанционного управления;
• лазерный отвес.

Ротационный прибор обеспечивает охват в 360 градусов. Соответственно, профессиональные приборы отличает и более высокая стоимость.

Полезные видео

Подготовка, приведение прибора в рабочее положение:

Специфический термин нивелир часто можно слышать из уст работников геодезических служб или от людей близких к строительному делу. Прибор с таким названием одинаково необходим и при проведении масштабных измерений на открытом пространстве, и при строительстве сложных объектов, и при выполнении ремонтных работ. Что это за устройство – разберем далее.

Нивелиры – определение, назначение, виды

Нивелирами называют измерительные устройства, которые определяют разницу в уровнях нахождения точек в пространстве, относительно условно заданной поверхности. Нивелиры активно используют при проведении исследований рельефа геодезисты и топографы, а также рабочие строительных специальностей для строго соблюдения параметров во время возведения и ремонта объектов.

Нивелиры подразделяют на группы по двум признакам: точности измерения и принципам работы. По степени точности снятия параметров выделяют три группы нивелиров:

• Высокоточные – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 0,2 до 0,5 мм. на 1 км. двойного хода.
• Точные – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 0,5 до 2,0 мм. на 1 км. двойного хода.
• Технические – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 2,0 до 10,0 мм. на 1 км. двойного хода.

Для элементарной разметки местности, определения перепадов рельефа и привязки его к определенным точкам, подойдут простейшие нивелиры с невысокими точностными характеристиками. А вот при определении параметров для всех этапов строительных работ, нужны максимально точные данные, выдаваемые профессиональными устройствами.

По принципу работы нивелиры бывают:

• Геометрические – приборы, которые излучают визирующий луч и, приводя его в горизонтальное положение, позволяют измерять разницу в положении точек на местности. Точки отмечаются на территории специальными рейками. Геометрическое нивелирование может быть простым или сложным, т.е. проводиться из одной точки или из нескольких, последовательно меняющихся.
• Тригонометрические – устройства, также называются теодолитами, и предназначены для измерения превышений между отметками при помощи наклонного луча. Между нивелиром и контрольной точкой измеряется расстояние и угол наклона, а затем по формуле рассчитывается искомая величина. Метод достаточно сложный и не очень точный на больших расстояниях и пересеченных местностях.
• Гидростатические нивелиры – конструкции, состоящие из двух сообщающихся сосудов с жидкостью, по уровню которой определяют разницу высот в разных точках. Наполненные сосуды, соединенные между собой шлангом или рукавом, устанавливают в контрольных точках. По разнице между высотами столба воды в каждом из них, определяют величину превышения одной над другой. Метод высокоточен, но ограничен по расстоянию длиной рукава или шланга.
• Оптико-механические – нивелиры, позволяющие определять параметры точек при помощи луча света и, размеченных специальным образом, реек. Приборы оснащены оптической трубой для визуального наблюдения и приспособлением для выравнивания конструкции строго в горизонтальной плоскости. Для проведения измерений этим видом необходимы определенные знания и навыки.
• Лазерные – высокоточные устройства, проецирующие узконаправленный луч при помощи лазера на любую поверхность. Нивелиры лазерного типа просты в использовании и позволяют работать не только с точками, но и с целыми плоскостями.
• Цифровые – приборы лазерного или оптического типа, которые отображают полученную информацию в цифровом виде, запоминают её, а иногда и частично анализирует. Приборы точны и позволяют работать без напарника, но достаточно дороги и чувствительны к механическим повреждениям.

Особые виды нивелирования проводят также и при помощи барометров, эхолотов, радиолокаторов, стереоскопов и прочих специфических предметов. Однако в бытовых ситуациях эти способы измерения практически не применяются.

Популярные нивелиры – устройство и основы использования

Наибольшее распространение как среди профессионалов, так и среди новичков получили оптические, лазерные и цифровые нивелиры. Рассмотрим достоинства каждого по отдельности.

Оптические (оптико-механические) нивелиры

До последнего времени – это самые используемые во всех отраслях измерительные устройства. Они дешевы, позволяют достичь необходимой точности измерений и надежны при эксплуатации в разных условиях.

Видео о том, как пользоваться оптическим нивелиром

Основным элементом оптического нивелира является зрительная труба, увеличивающая в 20-34 раза, установленная на трегер с регулируемой высотой. Устройство снабжено цилиндрическим уровнем для горизонтального выравнивания и элевационным винтом, для ориентации в пространстве.

Фокусировочным и наводящим винтами производится точная фиксация на рейку. Показания снимаются и записываются. Можно переходить к другой точке.

Лазерные нивелиры

Нивелиры лазерного типа все более уверенно теснят оптико-механических собратьев, привлекая потребителей своим удобством, компактностью, простотой использования и многофункциональностью. Современные лазерные нивелиры позволяют не только с высокой точностью проводить измерения в традиционной форме, но и выстраивать идеально прямые линии по нескольким плоскостям за раз.

В основе работы лазерного нивелира лежит световой поток, который при помощи системы линз фокусируется на местности в виде яркой точки или четкой линии. Свет излучается особым светодиодом, заключенным в пластиковый корпус, там же находятся линзы. Корпус защищает систему от попадания грязи, ударов и повреждений, а, кроме того, в него вмонтирован уровень, необходимый для выравнивания устройства в горизонтальном положении.

Работа с лазерным уровнем не вызывает затруднений. Лазер устанавливается на ровную поверхность или штатив и выравнивается. Направленный луч отмечает на поверхности точку или линию необходимую для проведения работ. При геодезических работах на открытой местности, луч проецируется на рейки, и полученные данные записываются в журнал.

К недостаткам лазерных нивелиров можно отнести их высокую цену и зависимость от источников питания. Без электроэнергии эти измерители долго не работают.

Цифровые нивелиры

Устройства лазерного или оптического типа, снабженные современной высокотехнологичной электроникой, автоматически снимающие нужные показания при получении соответствующего сигнала – это цифровые нивелиры.

После установки цифрового нивелира в нужном месте и правильном положении (идеально горизонтальном), его наводят на специально установленную штрих-кодовую рейку и снимают отчет, путем нажатия кнопки на корпусе. Полученные данные мгновенно отображаются на встроенном дисплее устройства, а некоторых модели позволяют сразу же произвести расчеты, необходимые для дальнейшей работы. Информация сохраняется в памяти нивелира, а затем может переноситься на ПК.