CIĄG NIWELACYJNY

NIWELACJA TERENOWA

WYKŁAD 6

CIĄG NIWELACYJNY Odległość, przy której można

dokonać odczytu na łacie jest ograniczona wieloma względami (np. kulistością ziemi, drganiami powietrza, powiększeniem lunety itp).

Ze względu na dokładność odczytu odległość ta wynosi najwyżej 50 m.

CIĄG NIWELACYJNY Pomiar wysokości punktów w odległości

do 100 m od reperu jest przeprowadzany z jednego stanowiska niwelatora metodą niwelacji ze środka.

Jeżeli odległość pomiędzy punktami A i B jest znaczna (większa niż 100m) , to w celu wyznaczenia różnicy ich wysokości należy dokonać ciągu niwelacyjnego.

CIĄG NIWELACYJNY

Ciąg niwelacyjny powstaje przez wyznaczenie na trasie AB pewnej ilości pośrednich stanowisk łaty, a w środku między nimi stanowisk instrumentów.

CIĄG NIWELACYJNY W przypadku znacznych odległości,

wysokości punktów szczegółów terenowych (narożniki budynków, studzienki kanalizacyjne), jak również reperów roboczych (R) otrzymuje się w wyniku sumowania przewyższeń Δh pomierzonych na poszczególnych stanowiskach niwelatora wzdłuż ciągu niwelacyjnego prowadzonego od reperu A o znanej wysokości HA do reperu B.

NIWELACJA CIĄGU

Niwelacja ciągu stosowana jest głównie w przypadku:

niwelacji reperów (rzędnych bezwzględnych);

niwelacji podłużnej punktów, w celu opracowania profilów podłużnych.

Ilość stanowisk pośrednich zależna jest od następujących czynników:

odległości między niwelowanymi punktami A i B;

zróżnicowania spadku terenu (im bardziej zróżnicowany spadek, tym większa jest ich ilość);

różnic wysokości hAB oraz długości łat niwelacyjnych, jakimi dysponujemy.

CIĄGI NIWELACYJNE

Otwarte – kiedy rozpoczynamy niwelację od jednego reperu o znanej rzędnej, a kończymy na innym reperze (o znanej rzędnej);

CIĄGI NIWELACYJNE

zamknięte, kiedy ciągiem powracamy do punktu (o znanej rzędnej), w którym został on rozpoczęty.

SPOSÓB WYKONANIA NIWELACJI CIĄGIEM

Pierwszą czynnością jest wyznaczenie pośrednich stanowisk łaty (1,2...n), następnie w środku każdego odcinka wyznacza się stanowisko instrumentu, gdzie będzie ustawiony instrument.

CIĄG NIWELACYJNY

A

B

s1

s3

s2

sn

ABH

Si

n

1AB H H

Rys. Niwelacja ciągu między dwoma reperami A i B (metodą ze środka)

CIĄGI NIWELACYJNE

Po obliczeniu różnicy między pomiarami w1’ – p1’ (przewyższenia) wykonuje się obsadzkę instrumentu (zmienia się wysokość osi celowej), po czym powtarza się pomiar celując najpierw „w przód” (p2”), a potem wstecz (w2”) i ponownie oblicza się przewyższenie.

CIĄGI NIWELACYJNEPodczas niwelacji ciągów wprowadza siępojęcie kierunku niwelacji. Na każdym stanowisku instrumentu wykonuje się cztery odczyty: odczyt wstecz ,w’ odczyt w przód ,p’

,w’ – ,p’ = h1 (przewyższenie 1) odczyt w przód „p”; odczyt wstecz „w”

„w” – „p” = h2 (przewyższenie 2)

CIĄGI NIWELACYJNE

Jeżeli różnica między pierwszym i drugim przewyższeniem nie przekroczy 2 mm. można pomiar kontynuować.

Następnie przechodzi się na drugie przęsło.

CIĄGI NIWELACYJNE

Po wyznaczeniu różnic wysokości pomiędzy poszczególnymi punktami i zsumowaniu ich wartości otrzymamy szukaną różnicę wysokości pomiędzy punktami A i B.

WARUNEK ZAMKNIĘCIA CIĄGU

W ciągu zamkniętym różnica wysokości między punktem początkowym i końcowym ciągu powinna wynieść zero

∑ h = ∑ w - ∑ p = 0

CIĄG NIWELACYJNY ZAMKNIĘTY

W praktyce, na wskutek błędówpomiarowych powstaje pewna odchyłka zamknięcia ciągu.Wielkość dopuszczalnej odchyłkizamknięcia ciągu niwelacyjnego określa się: dla niwelacji I klasy (o wyższej

dokładności): )(5,7max mmLfH

CIĄG NIWELACYJNY ZAMKNIĘTY

Dopuszczalna odchyłka zamknięcia ciągu dla niwelacji II klasy (o niższej dokładności)

L – długość ciągu niwelacyjnego, podana w km.

)(15max mmLfH

CIĄG NIWELACYJNY OTWARTY

Jeżeli mamy do czynienia z ciągiem otwartym, sprawdzenie jest możliwe tylko wtedy, gdy przebiega on między dwoma reperami RA

i RB o znanych rzędnych.

CIĄG NIWELACYJNY OTWARTY

Nawiązanie takiego ciągu możemy określić z warunku:

∑hi = HRB - HRA

gdzie:

∑ hi - suma różnic wysokości (przewyższeń) na wszystkich stanowiskach instrumentu w ciągu niwelacyjnym;

RA, RB – rzędne (bezwzględne) reperów.

NIWELACJA TERENOWA

Pomiary rzeźby terenu wykonuje się najczęściej jedną z trzech metod:niwelacji siatkowej,niwelacji punktów rozproszonych,przekrojów podłużnych i poprzecznych.

NIWELACJA TERENOWA

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Metodę niwelacji siatkowej wykonuje się dla niewielkich obszarów płaskich terenów w przypadkach przygotowania podkładu do projektowania i budowy:

boisk; placów; lub do obliczania mas ziemnych.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Rzeźbę terenu opracowaną na podstawie niwelacji siatkowej przedstawia się w zależności od potrzeby w formie warstwic lub opisanych rzędnych terenu.

Niwelacja siatkowa polega na określeniu metodą niwelacji geometrycznej wysokości punktów terenowych, stanowiących wierzchołki wytyczonych regularnych figur geometrycznych i innych charakterystycznych punktów poza wierzchołkami.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Czynności związane z wykonaniem niwelacji siatkowej można podzielić na dwa etapy:wytyczenie na niwelowanym terenie siatki kwadratów;niwelacja wierzchołków kwadratów.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

W zależności od potrzeb technicznych boki siatki mogą mieć długość od 5 do 100 metrów.

Budowę siatki rozpoczyna się od założenia figury podstawowej, która powinna obejmować cały obszar i mieć wymiary równe wielokrotności przyjętej długości oczek siatki.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Jeżeli powierzchnia niwelowana jest duża (powyżej 25 ha) lub ma kształt nieregularny, to projektuje się kilka przyległych figur podstawowych.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Figurę podstawową orientujemyzwykle równolegle do: najdłuższej linii granicznej

mierzonego obszaru; do osi przechodzącej tam drogi; dłuższej ściany budowli itp. - zgodnie z kierunkiem największego

spadku.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Po wyznaczeniu w terenie figur podstawowych przystępujemy do wytyczenia wierzchołków figur zapełniających (oczek siatki), zwykle kwadratów, o bokach 5÷100m w zależności od zróżnicowania rzeźby terenu.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Zasadą jest, że powierzchnia terenu objęta jedną figurą powinna być uznana za płaszczyznę.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Boki krótkie stosuje się przy pracach mających na celu zrównanie terenu (na obszarach osiedlowych lub przemysłowych oraz przy urządzaniu terenów zielonych.

Boki o długości 50 i 100m stosuje się przy pomiarach łąk i torfowisk.

Szkic siatki kwadratów do niwelacji. a) siatka kwadratówb) sposób zapisywania na szkicu odczytów z łaty

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Boki odmierza się taśmą mierniczą, a kąty proste wyznacza się węgielnicą lub teodolitem.

Wyznaczoną figurę stabilizuje się palikami drewnianymi wystającymi ok. 15-20 cm.

i dowiązuje się do osnowy geodezyjnej.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Po wytyczeniu siatki (sporządzeniu szkicu siatki kwadratów) przystępuje się do samej niwelacji, którą wykonuje się metodą niwelacji ze środka.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

Każdy wierzchołek siatki otrzymuje kolejny numer porządkowy, który wpisuje się na świadku.

Z każdego stanowiska niwelatora dokonuje się odczytów na wszystkich czterech wierzchołkach poszczególnych kwadratów.

Pomiar niwelacyjny siatki kwadratów powinien być nawiązany do dwóch reperów roboczych. Po wykonaniu niwelacji przystępuje się do obliczania:wysokości wierzchołków kwadratów leżących na obwodnicy niwelowanej siatki;następnie wierzchołków pozostałych kwadratów leżących wewnątrz sieci.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

NIWELACJA SIATKI KWADRATÓW

1. Na mierzonym terenie lub w jego bezpośrednim sąsiedztwie należy osadzić robocze znaki wysokościowe jeden znak na 50 ha.

2. Jako znaki robocze używamy przedmioty zapewniające trwałość położenia i łatwe utożsamienie punktu wysokościowego.

NIWELACJA SIATKI KWADRATÓW

3. Repery robocze dowiązujemy do znaków wysokościowej osnowy istniejącej lub wyrównuje się jako sieć niezależną.

4. Stanowiska niwelatora łączy się w ciągi niwelacyjne, a pobliskie wierzchołki figur zapełniających niweluje się jako punkty pośrednie, przy czym długość celowej nie powinna przekraczać 80 m.

NIWELACJA SIATKI KWADRATÓW

5. Jako pośrednie punkty niwelujemy także punkty dodatkowe, które są położone w zagłębieniach lub na wzniesieniach znajdujących się wewnątrz oczek siatki.

Dopuszczalna odchyłka różnicy wysokości dh przy dwukrotnej niwelacji ciągu nie powinna przekraczać wielkości obliczonej ze wzoru:

(mm)

n – liczba stanowisk w ciągu.

1.METODA NIWELACJI SIATKOWEJ

nd h 2

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Niwelację punktów rozproszonych stosuje się w terenach o urozmaiconej rzeźbie i wykonuje się ją z odpowiednio dobranych stanowisk.

Niwelacja ta polega na określeniu wysokości charakterystycznych punktów terenu niwelacją geometryczną „w przód", przy równoczesnym wyznaczeniu ich położenia sytuacyjnego metodą biegunową przy użyciu niwelatora z kołem poziomym i łat.

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Położenie sytuacyjne niwelowanych punktów może być również określone poprzez identyfikację punktów z istniejących map.

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Niwelację punktów rozproszonych należy stosować w przypadku pomiaru wysokościowego: elementów naziemnych uzbrojenia

terenu; budowli i urządzeń technicznych o

konstrukcji trwałej;

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

terenów o niewielkich spadkach i urozmaiconym ukształtowaniu, gdy rzeźba przedstawiona będzie za pomocą zasadniczego cięcia warstwicowego o wartości 0,25 .

Dokładność wyznaczenia wysokości punktów względem najbliższych punktów wysokościowej osnowy nie powinna być mniejsza od ± 0,01 m.

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Dla położenia sytuacyjnego metodą biegunową, dokładność nie powinna być mniejsza od

± 0,50 m w stosunku do osnowy.

Pomiar na każdym stanowisku polega na:określeniu numeru stanowiska;pomiarze wysokości niwelatora nad stanowiskiem (ruletką lub łatą);wyznaczeniu kierunku orientacyjnego poprzez odczyt koła poziomego na sąsiednie obrane stanowisko.

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Szkic polowy pomiaru rzeźby terenu metodą

punktów rozproszonych.1 , 2 – punkty poligonowe,1, 2, 3,....- numery pikiet,→ kierunek spadku terenu

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

1 2

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Celując na każdy z punktów rozproszonych należy zachować trzy odczyty na łacie: dolny, górny i środkowy.

Odczyt kreski górnej i dolnej służy do obliczania odległości, a kreski środkowej do określania wysokości punktów.

Długość celowych do pikiet (punktów terenowych) nie powinna przekraczać odległości 75 m. Pikiety powinny być tak dobrane, aby móc na ich podstawie odtworzyć kształt rzeźby terenu.Odległość między kolejnymi pikietami nie powinna przekraczać 25 m.

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Pikiety w terenie obiera się tak, aby przy najmniejszej ich liczbie zobrazować jak najlepiej ukształtowanie terenu.

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Należy z reguły ustawiać łatę na: najwyższej linii grzbietu; najniższej linii doliny; na górnej i dolnej krawędzi zbocza; na wszystkich punktach załamania

spadku; w najwyższych punktach wzniesień; najniższych punktach kotlin.

Podczas wykonywania pomiaru rzeźby terenu metodą niwelacji punktów rozproszonych należy wykonać szkic polowy.

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Szkic polowy powinien zawierać: punkt stanowiska oraz punkty

nawiązania; szkic sytuacji terenowej; kierunek północy; numerację pikiet i ich rozmieszczenie;

2. NIWELACJA SPOSOBEM PUNKTÓW ROZPROSZONYCH

Szkic polowy powinien zawierać: ewentualne kierunki interpolacji; numeracje szkiców sąsiednich; informacje opisowe w tabelce

informacyjnej.

3. NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

Niwelacja ta ma zastosowanie przy pomiarze obiektów wydłużonych dla celów studialnych i projektowych, przy sporządzaniu podkładów geodezyjnych, do projektowania tras:

komunikacyjnych; lądowych; wodnych; oraz innych tras inżynierskich.

Punkty terenu, dla których mierzy się wysokości, uszeregowane są wzdłuż wybranych kierunków w terenie, zwanych przekrojami podłużnymi.

3. NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

3. NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

Punkty terenu uszeregowane wzdłuż kierunków prostopadłych do kierunku przekroju podłużnego, zwane są przekrojami poprzecznymi.

Przekroje podłużne należy nawiązać do szczegółowej osnowy poziomej. Położenie punktów na przekroju poprzecznym ustalają bieżące odległości mierzone w lewo i w prawo od osi przekroju podłużnego.

3. NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

3. NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

Położenie przekrojów poprzecznych ustala się metodą domiarów prostokątnych za pomocą ruletki i węgielnicy.

Szkic sytuacyjny pomiaru rzeźby terenu metodą profilów podłużnych i poprzecznych

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

Przed przystąpieniem do niwelacji przekroju należy wykonać w terenie prace przygotowawcze do pomiaru i sporządzić dokładny szkic.

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

1.Należy wytyczyć i wypalikować w terenie linię przekroju podłużnego.

Palikować należy: - punkty charakterystyczne; - miejsca załamania terenu (zmiana

pochylenia); - przy spadkach jednostajnych i w terenie płaskim palikować należy co 50 m

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

2. Należy nawiązać przekrój podłużny do sytuacyjnej osnowy geodezyjnej oraz pomierzyć dwukrotnie taśmą stalową wszystkie odległości od punktu początkowego do punktów pośrednich na trasie.

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

3. W zależności od wymagań technicznych i formy terenu obrać i wypalikować na przekroju podłużnym punkty, w których mają być wyznaczone przekroje poprzeczne. Następnie w punktach tych wytyczyć w obie strony prostopadłe do osi przekroju podłużnego.

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

4. Na tych przekrojach poprzecznych wypalikować wszystkie punkty charakterystyczne i zmierzyć ich odległość od osi przekroju podłużnego.

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

5. Paliki wbija się tak, aby wystawały ponad terenem o jednakową wielkość, lub równo z terenem, ale wówczas obok umieszczamy drugi palik (świadek) wystający nad terenem.

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

6. Punkty przecięcia przekrojów poprzecznych z przekrojem podłużnym wyznaczamy w terenie płaskim w odstępach co 50÷100 m, a w terenie falistym w miejscach zmiany nachylenia terenu w kierunku poprzecznym do osi trasy, nie rzadziej jednak niż 50 m.

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

7. Punkty charakterystyczne załamania terenu wzdłuż przekrojów poprzecznych ustalamy w obie strony od osi trasy w zasięgu 10÷50 m zależnie od szerokości pasa terenu zajętego pod budowę inżynierską.

3.NIWELACJA SPOSOBEM PROFILÓW PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH

Położenie punktów charakterystycznych na profilu poprzecznym mierzy się od punktu na profilu podłużnym z dokładnością 0, l m.

Średni błąd wyznaczenia wysokości punktów wynosi

±0.01 m.

OPRACOWANIE WYNIKÓW NIWELACYJNYCH - INTERPOLACJA WARSTWIC

W niwelacji terenowej znamy wzajemne położenie i rzędne (wysokości) wszystkich charakterystycznych punktów mierzonego terenu.

OPRACOWANIE WYNIKÓW NIWELACYJNYCH - INTERPOLACJA WARSTWIC

Rzeźbę terenu opracowuje się na pierworysie mapy sytuacyjno – wysokościowej na podstawie wyników terenowych pomiarów wysokościowych.

OPRACOWANIE WYNIKÓW NIWELACYJNYCH - INTERPOLACJA WARSTWIC

Sporządzenie mapy warstwicowej sprowadza się do nanoszenia na mapę punktów o znanych wysokościach i wykreślenia warstwic (poziomic) na podstawie tych danych.

OPRACOWANIE WYNIKÓW NIWELACYJNYCH - INTERPOLACJA WARSTWIC

Interpolacja warstwic polega na wyznaczaniu zbioru punktów o tej samej wysokości i ich właściwym połączeniu.

Linie przekroju powierzchni topograficznej płaszczyznami poziomymi nazywamy liniami warstwowymi. Rzuty prostokątne linii warstwowych w skali opracowywanej mapy na płaszczyznę poziomą nazywamy warstwicami.

OPRACOWANIE WYNIKÓW NIWELACYJNYCH - INTERPOLACJA WARSTWIC

OPRACOWANIE WYNIKÓW NIWELACYJNYCH - INTERPOLACJA WARSTWIC

Odstępy między płaszczyznami poziomymi, które wyznaczają linie warstwowe, nazywa się cięciem warstwicowym.

Wyznaczanie na mapie punktów o wysokości odpowiadającej wysokościom linii warstwowych, a więc punktów, przez które poprowadzimy odpowiednie warstwice, najczęściej realizuje się metodą: graficzną;analityczną;mechaniczną.

OPRACOWANIE WYNIKÓW NIWELACYJNYCH - INTERPOLACJA WARSTWIC

DZIĘKUJĘ

ZA UWAGĘ