Нивелир оптический: устройство, классификация и методы измерения

Проведение геодезических работ невозможно представить без такого прибора, как оптический нивелир, с помощью которого на местности определяется превышение (разность высот) одной точки над другой. Самые распространенные и популярные геодезические приборы являются оптические нивелиры.

Эти приборы различают по принципу их работы и способу выполнения измерений. Остановимся подробнее на классическом геодезическом инструменте — оптическом нивелире.

Устройство нивелира с уровнем

Простейший нивелир с уровнем состоит из следующих основных частей:

1. Зрительная труба — оптическое устройство, свободно вращающееся в горизонтальной плоскости, которое отвечает за систему наведения на объект съемки.
2. Цилиндрический уровень — чувствительное устройство, показывающее точность ориентирования прибора (его визирной оси) относительно отвеса. Когда пузырек уровня приводится в так называемый «нуль-пункт», визирная ось строго горизонтальна.
3. Трегер — подставка с тремя подъемными винтами, на которой установлена зрительная труба.
4. Элевационный винт — устройство, отвечающее за однозначное ориентирование путем приведения визирной линии инструмента в горизонтальное положение.

 

Современный нивелир оптический, как правило, оснащен компенсатором — встроенным в прибор, который исключает погрешности, вызванные наклоном, поддерживая инструмент в строго горизонтальном положении.

В зависимости от класса проводимых работ выбирают оптический нивелир, соответствующий необходимому классу точности измерений и отвечающий всем установленным требованиям.

Нивелирование I, II, III, IV класса

Государственная нивелирная сеть РФ — это совокупность нивелирных сетей, разделенных по классам — I, II, III, IV. Первые два класса — это основная высотная основа территории России.

Нивелирование I класса — это геодезические работы, проведенные с высочайшей точностью, которую только можно получить, используя современные методы измерений и соответствующие геодезические приборы, с помощью которых возможно исключить многие систематические ошибки и погрешности. Для работ, выполняемых при данном классе, требуется высокоточный оптический нивелир с установленной перед объективом зрительной трубы плоскопараллельной пластиной. Такая пластинка — составной элемент оптического микрометра. Кроме того, геодезический прибор должен комплектоваться компенсатором или же контактным уровнем, причем пузырек уровня должен различаться в поле зрения зрительной трубы.

Оптический нивелир, который соответствует все предъявляемым в инструкции по нивелированию I класса нормам, может быть следующей маркировки: Н-05 и H1, Ni-002 и Ni-004 и пр.

При  II классе также используют высокоточные оптические нивелиры с плоскопараллельными пластинами, компенсаторами или контактными уровнями, пузырьки которых отчетливо наблюдаются в поле зрения трубы. Это могут быть такие приборы как Н-05, H1, Ni-002, Ni-004 и Ni-007, а также те приборы, которые прошли сертификацию на соответствие необходимому классу точности и требованиям инструкции.

Для III класса подойдет оптический нивелир со встроенным компенсатором, а для четвертого (IV) класса точности нивелирования отдают предпочтение как приборам с уровнем, так и с компенсатором.

В связи с классификацией нивелирования для удобства принято разделять на: высокоточные, точные и технические.

Принцип съемки с помощью оптического нивелира

На примере нивелирования IV класса рассмотрим порядок действий при измерениях, которые в данном случае осуществляются в одном направлении методом так называемой «средней нити».

1. С помощью цилиндрического или контактного уровня, прибор приводится в рабочее положение.
2. Зрительная труба наводится на заднюю рейку (черную сторону), а пузырек уровня приводится в «нуль-пункт» с помощью элевационного или подъемных винтов. Снимается отсчет по сетке нитей зрительной трубы — дальномерным и среднему штрихам.
3. Зрительная труба наводится на переднюю рейку (черную сторону), пузырек приводится в «нуль-пункт», снимается отсчет.
4. Зрительная труба наводится на красную сторону передней части рейки, затем снимается отсчет по сетке — по среднему ее штриху.
5. Наводят трубу на черную сторону задней стороны рейки, и снимается отсчет.

В том случае, если в работе используется такое геодезическое оборудование, как оптический нивелир с компенсатором, то после того как прибор приведен в рабочее положение, необходимо вначале убедиться в нормальном рабочем состоянии компенсатора, а потом сразу приступать к съемке, т.е. снятию отсчетов по рейкам.

По ходу съемки все наблюдения заносятся в полевой журнал, а при наличии регистратора вводят в его запоминающее устройство. При получении расхождения в значениях превышения на станции, вычисленного по двум сторонам реек, более чем на 5 мм ( с учетом разницы высот нулей реек) — измерения повторяют, при этом изменив высоту прибора на 3 см и больше.

После завершения полевых работ, по результатам заполняется специальная ведомость превышений строго установленного образца. Но прежде подсчитывается невязка по линии хода между исходными реперами, она не должна превышать значения в 20 мм.

Оптический нивелир многие десятилетия будет занимать твердые позиции на строительной площадке, т.к. пока нет приборов способных заменить данный геодезический инструмент.