L'anivellament és una mena de mesures geodèsiques. S'utilitza per trobar les altures relatives de diversos punts de la superfície terrestre. Objectes naturals com rius, mars, oceans, camps o altres punts de partida es poden prendre com a nivell condicional en aquestes mesures. De fet, l'anivellament és la determinació del valor de l'excés de superfície de cada objecte sobre una determinada (referència). Aquestes mesures són necessàries per recopilar un relleu precís de la zona en estudi. En el futur, aquestes dades s'utilitzaran en l'elaboració de plànols del terreny, mapes o per resoldre problemes específics aplicats.
Quin tipus d'anivellament hi ha?
Aquests mesuraments es poden dur a terme mitjançant una varietat de mètodes, diferents en l'equip o la tecnologia utilitzats. Considereu quins són els principals tipus d'anivellament. Els més comuns són cinc mètodes: mesura geomètrica, trigonomètrica, baromètrica, mecànica i hidrostàtica de superfícies. Coneixem cadascun d'ells amb més detall.
Anivellament geomètric
Amb aquest mètode de mesura del terreny, un especialrail geomètric i nivell del dispositiu. El principi de tir és instal·lar un rail amb traços i divisions en el punt requerit prop de la superfície en estudi. Després d'això, utilitzant un feix d'observació horitzontal, es compta la diferència d'alçada. L'anivellament geomètric es realitza segons el principi "des del mig" o "cap endavant". Quan es mesura pel primer mètode, els rails s'instal·len en dos punts de la superfície, el dispositiu es troba entre ells a una distància equidistant. El resultat de l'enquesta són dades sobre l'excés d'una de les barres sobre l' altra. El segon mètode és clàssic: un dispositiu i un rail. Aquests mètodes d'anivellament són els més comuns. Han trobat aplicació tant en la construcció d'objectes petits (cases) com de grans (ponts).
Anivellament trigonomètric
Amb aquest tipus de treballs de mesura s'acostuma a utilitzar aparells goniomètrics especials, que s'anomenen teodolits. Amb l'ajuda d'ells s'obté informació sobre els angles d'inclinació del feix de visió, que passa per un parell de punts determinats a la superfície. L'anivellament trigonomètric s'utilitza àmpliament en mesures topogràfiques per determinar la diferència d'alçada entre dos objectes que es troben a una distància considerable l'un de l' altre, però a la zona de visibilitat òptica del dispositiu.
Mesura de superfície baromètrica
L'anivellament baromètric és un mètode de mesura basat en la dependència de la pressió atmosfèrica de l'alçada d'un punt de la superfície que es determina. El procés de lectura es realitza utilitzantbaròmetre. Aquest sistema d'anivellament ha de tenir en compte una sèrie de correccions per a la temperatura real de l'aire i la seva humitat. Aquest mètode ha trobat aplicació en zones de difícil accés (per exemple, en condicions muntanyoses) durant diverses expedicions geogràfiques i geològiques.
Mesura de superfícies mecàniques (tècniques)
L'anivellament tècnic implica l'ús d'un dispositiu especial: l'anivellament automàtic. Amb ell, es dibuixa el perfil de la zona en estudi en mode automàtic mitjançant un disc de fricció que registra la distància recorreguda, i una plomada fixada que fixa la vertical. Aquest dispositiu sol instal·lar-se en un vehicle i conduir-se d'un punt determinat a un altre. L'anivellament tècnic us permet determinar la diferència d'alçada entre els objectes estudiats, la distància entre ells i el perfil del terreny, que s'enregistra en una cinta fotogràfica especial.
Mesura de la superfície hidrostàtica
L'anivellament hidrostàtic és un mètode basat en el principi dels vasos comunicants. El rodatge d'aquesta manera es realitza mitjançant un dispositiu hidrostàtic, que funciona amb un error de fins a dos mil·límetres. Aquest nivell es munta a partir d'un parell de tubs de vidre connectats per una mànega, aquest sistema s'omple d'aigua. El procés de mesura es realitza de la següent manera: els tubs s'uneixen als rails sobre els quals s'aplica l'escala. Després d'això, les barres s'instal·len a prop dels objectes en estudi, les divisions marquen el valor numèricdiferència entre dos nivells. Aquest disseny té un inconvenient important, és a dir, el límit de mesura limitat, que ve determinat per la longitud de la mànega.
Els mètodes d'anivellament descrits (excepte els mecànics) són molt senzills i no requereixen cap coneixement específic per part de l'operador, per tant són molt utilitzats en la construcció i altres àmbits de l'economia nacional.
Clases de mesura
A més de la tècnica de mesura, l'anivellament normalment es divideix en classes de precisió. Cadascun d'ells correspon a un determinat tipus i mètode de recuperació d'informació. Considerem quines classes d'anivellament existeixen.
- La primera classe es considera altament precisa. Correspon a un error aleatori rms de 0,8 mil·límetres per quilòmetre i un error sistemàtic de 0,08 mm/km.
- La segona classe també es considera altament precisa. Tanmateix, l'error aquí és una mica més alt: l'error rms és de 2,0 mm/km i l'error sistemàtic és de 0,2 mm/km.
- Tercera classe. Correspon a un error estàndard de 5,0 mm/km i no es té en compte la sistemàtica.
- Quart grau. Correspon a un error d'arrel quadrada mitjana igual a 10,0 mm/km, l'error del sistema tampoc es té en compte.
Depenent de les característiques del terreny i dels objectius de l'enquesta, es poden utilitzar diversos mètodes de topografia de dades. Per exemple, per polígons, per línies paral·leles o anivellant la superfície per quadrats. Aquesta última tècnica és la més utilitzada, s'utilitza àmpliament per a la recollida de dadesgrans àrees obertes amb alçades transversals relativament baixes. Considerem-ho amb més detall.
Quadrat
L'anivellament de superfícies per aquest mètode es realitza per tal d'obtenir plànols topogràfics a gran escala de zones planes. La posició suau dels punts de control es determina mitjançant travesses col·locades. I alçades: mitjançant el mètode de mesura geomètrica mitjançant nivells tècnics. El procés d'adquisició de dades es pot dur a terme de dues maneres diferents: mitjançant moviments d'anivellament de col·locació amb un desglossament gradual dels diàmetres i per quadrats.
L'anivellament per quadrats es realitza trencant a terra amb una cinta mètrica i un teodolit (una quadrícula amb un costat de la cel·la de vint metres) quan es mesura a escala 1:500 i 1:1000, quaranta metres - quan es dispara a escala 1:2000 i cent metres a 1:5000.
Paral·lelament, es fixa la situació del territori estudiat i es fa un esquema. Aquests procediments es realitzen de la mateixa manera que en l'enquesta de teodolit. A més de la part superior de les cel·les, els objectes de relleu característics es fixen a terra, més punts: la part superior i la base del turó, la part inferior i les vores de la fossa, els punts a les línies de l'abocador i de la conca hidrogràfica i altres.
La justificació de topografia es crea col·locant passos d'anivellament i teodolit al llarg dels límits exteriors de la quadrícula de quadrats, que després s'uneixen als punts d'una xarxa estatal única. Les altures dels punts més i dels vèrtexs de les cel·les es determinen pel mètode d'anivellament geomètric. Si la longitud lateralquaranta metres quadrats o menys, després des d'una estació intenten mesurar tots els punts determinats. La distància del dispositiu a la barra no ha de superar els 100-150 metres. Si la longitud del costat del quadrat és de cent metres, el nivell es col·loca al centre de cada cel·la. Segons l'enquesta de camp de l'àrea mitjançant el mètode dels quadrats, es compila un registre d'anivellament i un esquema de mesures.
Registre i contorn d'anivellament per quadrats
El registre conté dades sobre la mida del costat de la cel·la, unint la quadrícula de coordenades a les travesses del teodolit (justificació geodèsica). A més, s'indica la vinculació als objectes del terreny: llacs, turons, etc. També cal destacar des de quines posicions es va realitzar l'anivellament del terreny. L'esquema conté els resultats del tir de cadascuna de les caselles. A la part superior i al punt més de cada cel·la, s'indiquen les lectures del costat negre de la barra (en metres), així com les altures calculades. Aquest càlcul es realitza a l'horitzó de l'instrument. Les altures dels vèrtexs de les cel·les es determinen com la diferència entre l'horitzó de l'instrument a l'estació i la lectura al rail.
Per controlar el procés de mesura de la superfície de dos vèrtexs cel·les, l'anivellament es realitza des de dues estacions diferents. L'elaboració d'un pla basat en els materials obtinguts per a la presa de dades de superfície comença amb la fixació a la tauleta d'acord amb les coordenades dels punts de la xarxa geodèsica de l'estat unificat, objectes de justificació de l'enquesta (anivellament i moviments de teodolit), més punts, vèrtexs de quadrats. i la situació.
Mètode de sol·licitud
Quan s'anivella el territori d'alguna maneraaplicacions de teodolit i passos d'anivellament, desglossats en diàmetres, els passatges es col·loquen al llarg de les línies característiques naturals d'una zona determinada, per exemple, al llarg de presa o conques hidrogràfiques. En aquests treballs, les seccions transversals i els piquets s'haurien de fixar cada quaranta metres quan s'aixequi a escala 1:2000 i cada vint metres quan s'aixequi a escala 1:1000 i 1:500. En els punts d'inflexió de les pendents, més objectes es marquen. En el procés de muntatge de piquets, s'hauria d'arreglar la situació i fer-ne un esquema. Els registres d'anivellament es fan al diari. Marca els números de sèrie dels piquets, les lectures als costats vermell i negre dels rails, les distàncies dels objectes positius dels piquets més propers. A partir dels resultats de l'anivellament s'elabora un plànol topogràfic del territori, perfils transversals i longitudinals del terreny.
Convé mesurar la superfície a les zones del solar proposat per a l'enjardinament i l'ordenació vertical del territori. Un exemple és el disseny del paisatge de la zona que envolta qualsevol monument arquitectònic o una zona de jardineria paisatgística.
Què és un nivell?
Per realitzar una mesura geomètrica del terreny, molt utilitzada en construcció, s'utilitzen nivells de diferents dissenys. Aquests aparells, segons el seu principi de funcionament, solen dividir-se en: electrònics, làser, hidrostàtics i òptic-mecànics. Tots els nivells estan equipats amb un telescopi que gira en un pla horitzontal. El disseny modern d'aquest dispositiu de mesura proporciona una compensació automàticaper posar l'eix visual a la posició de treball.
Història de l'anivellament
La primera informació que va arribar a l'home modern sobre l'anivellament fa referència al segle I aC, concretament a la construcció de canals de reg a l'antiga Grècia i Roma. Els documents històrics esmenten un aparell de mesura d'aigua. La seva invenció i ús s'associa amb els noms de l'antic científic grec Heron d'Alexandria i de l'arquitecte romà Marc Vitruvi. L'impuls per al desenvolupament d'aquests instruments de mesura i mètodes d'anivellament va ser la creació d'un telescopi, un baròmetre, un nivell cilíndric i una graella de graduació en telescopis. Aquests invents es remunten als segles XVI i XVII i van permetre desenvolupar un sistema per estudiar amb precisió la superfície terrestre.
A Rússia, durant l'època de Pere el Gran, es va fundar un taller d'òptica, on, entre altres coses, també produïen nivells, només llavors s'anomenaven nivells amb pipa. I. E. Belyaev es va dedicar al desenvolupament de nivells al taller. En el mateix període apareixen els primers instruments de mesura, basats en baròmetres. A principis del segle XIX van aparèixer els primers nivells trigonomètrics, amb la seva ajuda es van realitzar treballs a gran escala per determinar la diferència de nivells del mar d'Azov i Negre, es va mesurar l'alçada del mont Elbrus. L'ús d'instruments geomètrics es registra a mitjans del segle XIX. Així, l'any 1847 es van utilitzar en la construcció del canal de Suez. Al nostre país, anivellament geomètricLa superfície es va utilitzar en la construcció de carreteres d'aigua i terres. Es considera que l'inici de la creació de la xarxa estatal nacional és l'any 1871. Llavors es va començar a treballar per arreglar i instal·lar punts que servien de base per a aixecaments topogràfics.
Aplicació d'anivellament
El resultat de l'anivellament és la creació d'una única xarxa geodèsica de referència, que serveix de base per a mesures topogràfiques de la zona o diverses mesures geodèsiques. El tir s'utilitza àmpliament amb finalitats d'investigació i científics: quan s'estudia el món, el moviment de l'escorça terrestre, per corregir les fluctuacions del nivell dels mars i oceans.
L'anivellament també s'utilitza per resoldre diversos problemes aplicats associats a la construcció de diversos objectes, col·locació de línies de comunicació, serveis públics, etc. Per exemple, la mesura del terreny és necessària per transferir decisions de disseny en alçada, a més, durant obres d'instal·lació en la instal·lació d'estructures d'edificis. Quan es resolen aquests problemes, sempre s'utilitzen les dades obtingudes pel servei de geodèsia. Així mateix, directament per resoldre diferents tasques altament especialitzades, s'utilitzen sistemes automàtics de recuperació d'informació. Aquestes tasques inclouen, per exemple, la reparació i construcció de la calçada. Els sensors inclosos en el dispositiu d'anivellament automàtic s'instal·len en vagons de ferrocarril, vagons, donant com a resultat un perfil ja preparat de la zona en estudi en el menor temps possible.
Tecnologies modernes
Fins a la data,a causa del desenvolupament extraordinari de la ciència i la tecnologia, s'utilitzen diversos coneixements tècnics per anivellar la superfície.
- Laser. El seu treball es basa en la lectura de paràmetres del terreny mitjançant un dispositiu d'escaneig làser.
- Ultrasònics. L'element principal d'aquest dispositiu és un sensor d'ultrasons que emet ones.
- Tecnologia GNSS, que s'associa amb l'obtenció d'informació sobre les coordenades actuals mitjançant comunicacions per satèl·lit. Aquest equip ofereix una precisió d'anivellament molt alta.
Per garantir el tractament eficient d'un gran nombre de fluxos d'informació obtinguts en el procés d'aplicació dels coneixements anteriors, es requereix disposar d'un programari especial adequat que realitzarà tasques relacionades amb l'emmagatzematge, la gestió, la visualització i el tractament. dades.
Sistema d'anivellament modern en construcció de carreteres
Els sistemes automatitzats s'utilitzen àmpliament en la construcció moderna de carreteres. Permeten gestionar els equips de construcció de carreteres, donada la seva posició actual. Al mateix temps, l'anivellament automàtic del traçat es distingeix per l' alta precisió de l'obra realitzada, que millora notablement la qualitat de la calçada que s'està produint, així com redueix el temps de construcció. Aquests dispositius, instal·lats a pavimentadores d'asf alt, fresadores de carreteres, excavadores, permeten eliminar danys i defectes al paviment antic en col·locar una nova capa. Aquests nivells controlen el talús transversal de la carretera, el realitzen segons el projecte especificat amb precisióparàmetres. Els sistemes moderns de mesurament de superfícies per a equips de construcció de carreteres es divideixen en diversos tipus en funció de la tecnologia utilitzada.
- Dispositius d'ultrasons amb un nombre diferent de sensors.
- Sistemes de recollida làser.
- Dispositiu basat en tecnologia GPS per satèl·lit.
- Sistema 3D basat en el principi de l'estació total.
Si cal, en funció de la complexitat i peculiaritat de l'obra que s'està realitzant, es pot utilitzar una o altra tecnologia d'anivellament automàtic.
