La nivelación es un tipo de medida geodésica. Se utiliza para encontrar las alturas relativas de varios puntos en la superficie terrestre. Objetos naturales tales como ríos, mares, océanos, campos u otros puntos de partida pueden tomarse como un nivel condicional en tales mediciones. De hecho, la nivelación es la determinación del valor del exceso de la superficie de cada objeto sobre una determinada (referencia). Tales medidas son necesarias para compilar un relieve exacto del área bajo estudio. En el futuro, estos datos se utilizarán en la elaboración de planos del terreno, mapas o para resolver problemas específicos aplicados.
¿Qué tipos de nivelación existen?
Tales mediciones pueden llevarse a cabo mediante una variedad de métodos, que difieren en el equipo o la tecnología utilizada. Considere cuáles son los principales tipos de nivelación. Los más comunes son cinco métodos: medición geométrica, trigonométrica, barométrica, mecánica e hidrostática de superficies. Conozcamos cada uno de ellos con más detalle.
Nivelación geométrica
Con este método de medición del terreno, una especialcarril geométrico y nivel de dispositivo. El principio de disparar es instalar un riel con trazos y divisiones en el punto requerido cerca de la superficie en estudio. Después de eso, utilizando un haz de observación horizontal, se cuenta la diferencia de altura. La nivelación geométrica se realiza según el principio "desde el medio" o "hacia adelante". Al medir por el primer método, los rieles se instalan en dos puntos de la superficie, el dispositivo se ubica entre ellos a una distancia equidistante. El resultado de la encuesta son datos sobre el exceso de una de las barras sobre la otra. El segundo método es clásico: un dispositivo y un riel. Estos métodos de nivelación son los más comunes. Han encontrado aplicación en la construcción de objetos tanto pequeños (casas) como grandes (puentes).
Nivelación trigonométrica
Con este tipo de trabajo de medición, se acostumbra utilizar dispositivos goniométricos especiales, que se denominan teodolitos. Con la ayuda de ellos, se toma información sobre los ángulos de inclinación del haz de mira, que pasa por un par de puntos dados en la superficie. La nivelación trigonométrica es muy utilizada en mediciones topográficas para determinar la diferencia de altura entre dos objetos que se encuentran a una distancia considerable entre sí, pero en la zona de visibilidad óptica del dispositivo.
Medición de superficie barométrica
La nivelación barométrica es un método de medición basado en la dependencia de la presión del aire atmosférico de la altura de un punto en la superficie que se está determinando. El proceso de lectura se lleva a cabo utilizandobarómetro. Este sistema de nivelación debe tener en cuenta una serie de correcciones para la temperatura real del aire y su humedad. Este método ha encontrado aplicación en áreas de difícil acceso (por ejemplo, en condiciones montañosas) durante varias expediciones geográficas y geológicas.
Medición mecánica (técnica) de superficies
La nivelación técnica implica el uso de un dispositivo especial: nivelación automática. Con él se dibuja de forma automática el perfil de la zona de estudio mediante un disco de fricción que registra la distancia recorrida, y una plomada fija que marca la vertical. Dicho dispositivo suele instalarse en un vehículo y conducirse de un punto determinado a otro. La nivelación técnica le permite determinar la diferencia de altura entre los objetos estudiados, la distancia entre ellos y el perfil del terreno, que se registra en una cinta fotográfica especial.
Medición de superficie hidrostática
La nivelación hidrostática es un método basado en el principio de los vasos comunicantes. Disparar de esta manera se lleva a cabo utilizando un dispositivo hidrostático, que funciona con un error de hasta dos milímetros. Dicho nivel se ensambla a partir de un par de tubos de vidrio conectados por una manguera, este sistema está lleno de agua. El proceso de medición se lleva a cabo de la siguiente manera: los tubos se unen a los rieles en los que se aplica la escala. Después de eso, las barras se instalan cerca de los objetos en estudio, las divisiones marcan el valor numéricodiferencia entre dos niveles. Este diseño tiene un inconveniente significativo, a saber, el límite de medición limitado, que está determinado por la longitud de la manguera.
Los métodos de nivelación descritos (excepto los mecánicos) son muy simples y no requieren ningún conocimiento específico por parte del operador, por lo que son ampliamente utilizados en la construcción y otras áreas de la economía nacional.
Clases de medida
Además de la técnica de medición, la nivelación suele dividirse en clases de precisión. Cada uno de ellos corresponde a un determinado tipo y método de recuperación de información. Consideremos qué clases de nivelación existen.
- La primera clase se considera muy precisa. Corresponde a un error aleatorio rms de 0,8 milímetros por kilómetro y un error sistemático de 0,08 mm/km.
- La segunda clase también se considera muy precisa. Sin embargo, el error aquí es ligeramente mayor: el error rms es de 2,0 mm/km y el error sistemático es de 0,2 mm/km.
- Tercera clase. Corresponde a un error estándar de 5,0 mm/km, y no se tiene en cuenta la sistemática.
- Cuarto grado. Corresponde a un error cuadrático medio igual a 10,0 mm/km, el error del sistema tampoco se tiene en cuenta.
Dependiendo de las características del terreno y los objetivos del levantamiento, se pueden usar varios métodos de levantamiento de datos. Por ejemplo, por polígonos, por líneas paralelas, o nivelando la superficie por cuadrados. Esta última técnica es la más utilizada, se utiliza ampliamente para la recopilación de datos degrandes áreas abiertas con alturas transversales relativamente bajas. Considerémoslo con más detalle.
Cuadrado
La nivelación de superficies por este método se realiza para obtener planos topográficos a gran escala de áreas planas. La posición suave de los puntos de control se determina colocando travesaños. Y alturas: por el método de medición geométrica utilizando niveles técnicos. El proceso de adquisición de datos se puede realizar de dos formas diferentes: mediante movimientos de nivelación con desglose gradual de los diámetros y por cuadrados.
La nivelación por cuadrados se realiza rompiendo en el suelo con una cinta métrica y un teodolito (rejilla con un lado de celda de veinte metros) cuando se mide en una escala de 1:500 y 1:1000, cuarenta metros - al disparar a escala 1:2000 y cien metros a 1:5000.
Al mismo tiempo, se fija la situación del territorio estudiado y se traza un esquema. Estos procedimientos se realizan de la misma manera que en el levantamiento con teodolito. Además de la parte superior de las celdas, los objetos de relieve característicos se fijan en el suelo, puntos positivos: la parte superior y la base de la colina, el fondo y los bordes del pozo, los puntos en el aliviadero y las líneas divisorias de aguas, y otros.
La justificación topográfica se crea colocando pasajes de nivelación y teodolito a lo largo de los límites exteriores de la cuadrícula de cuadrados, que luego se unen a los puntos de una sola red estatal. Las alturas de los puntos positivos y los vértices de las celdas se determinan mediante el método de nivelación geométrica. Si la longitud del ladocuarenta metros cuadrados o menos, luego desde una estación intentan medir todos los puntos determinados. La distancia desde el dispositivo hasta la barra no debe exceder los 100-150 metros. Si la longitud del lado del cuadrado es de cien metros, entonces el nivel se coloca en el centro de cada celda. De acuerdo al levantamiento de campo de la zona por el método de los cuadrados, se elabora un registro de nivelación y un esquema de medidas.
Tronco y contorno de nivelación por cuadrados
El registro contiene datos sobre el tamaño del lado de la celda, vinculando la cuadrícula de coordenadas a las poligonales del teodolito (justificación geodésica). Además, se indica la vinculación a objetos del terreno: lagos, colinas, etc. También cabe señalar desde qué posiciones se realizó la nivelación del terreno. El esquema contiene los resultados de disparar a cada uno de los cuadrados. En la parte superior y el punto positivo de cada celda, se indican las lecturas del lado negro de la barra (en metros), así como las alturas calculadas. Este cálculo se realiza en el horizonte del instrumento. Las alturas de los vértices de las celdas se determinan como la diferencia entre el horizonte del instrumento en la estación y la lectura en el riel.
Para controlar el proceso de medición de superficie para dos vértices de celda, la nivelación se realiza desde dos estaciones diferentes. La elaboración de un plan basado en los materiales obtenidos para tomar datos de superficie comienza con la fijación en la tableta de acuerdo con las coordenadas de los puntos de la red geodésica de estado unificado, objetos de justificación de levantamiento (nivelación y movimientos de teodolito), más puntos, vértices de cuadrados y la situación.
Método de aplicación
Al nivelar el territorio de una maneraaplicaciones de teodolito y pasos de nivelación, desglosados en diámetros, los pasos se colocan a lo largo de las líneas características naturales de un área determinada, por ejemplo, a lo largo de presas o cuencas hidrográficas. En tales trabajos, las secciones transversales y los piquetes deben fijarse cada cuarenta metros cuando se mida a escala 1:2000 y cada veinte metros cuando se mida a escala 1:1000 y 1:500. En los puntos de inflexión de las laderas, se marcan más objetos. En el proceso de creación de piquetes, se debe arreglar la situación y trazar un esquema. Los registros de nivelación se realizan en el diario. Marca los números de serie de los piquetes, las lecturas en los lados rojo y negro de los rieles, las distancias de los objetos positivos de los piquetes más cercanos. En base a los resultados de la nivelación, se elabora un plano topográfico del territorio, perfiles transversales y longitudinales del terreno.
Es conveniente medir la superficie en las áreas del sitio propuesto para el paisajismo y ordenamiento vertical del territorio. Un ejemplo es el diseño paisajístico del área que rodea cualquier monumento arquitectónico, o una zona de jardinería paisajística.
¿Qué es un nivel?
Para llevar a cabo una medición geométrica del terreno, que es muy utilizada en la construcción, se utilizan niveles de varios diseños. Estos dispositivos, según su principio de funcionamiento, se suelen dividir en: electrónicos, láser, hidrostáticos y óptico-mecánicos. Todos los niveles están equipados con un telescopio que gira en un plano horizontal. El diseño moderno de un dispositivo de medición de este tipo prevé una compensación automáticapara ajustar el eje visual a la posición de trabajo.
Historial de nivelación
La primera información que llegó al hombre moderno sobre la nivelación se refiere al siglo I aC, es decir, la construcción de canales de riego en las antiguas Grecia y Roma. Los documentos históricos mencionan un dispositivo de medición de agua. Su invención y uso está asociado con los nombres del antiguo científico griego Heron de Alejandría y el arquitecto romano Mark Vitruvius. El ímpetu para el desarrollo de estos instrumentos de medición y métodos de nivelación fue la creación de un catalejo, un barómetro, un nivel cilíndrico y una cuadrícula de graduación en catalejos. Estos inventos se remontan a los siglos XVI y XVII y permitieron desarrollar un sistema para medir con precisión la superficie terrestre.
En Rusia, durante la época de Pedro el Grande, se fundó un taller de óptica, donde, entre otras cosas, también producían niveles, solo que entonces se los llamaba niveles de burbuja con un tubo. I. E. Belyaev participó en el desarrollo de niveles en el taller. En el mismo período aparecieron los primeros instrumentos de medición, basados en barómetros. A principios del siglo XIX, aparecieron los primeros niveles trigonométricos, con su ayuda se llevó a cabo un trabajo a gran escala para determinar la diferencia en los niveles de los mares Azov y Negro, se midió la altura del Monte Elbrus. El uso de instrumentos geométricos se registra a mediados del siglo XIX. Entonces, en 1847 se utilizaron en la construcción del Canal de Suez. En nuestro país, la nivelación geométricasuperficie fue utilizada en la construcción de caminos acuáticos y terrestres. Se considera que el comienzo de la creación de la red estatal nacional es 1871. Luego se iniciaron los trabajos de fijación e instalación de puntos que sirvieron de base para los levantamientos topográficos.
Aplicación de nivelación
El resultado de la nivelación es la creación de una única red geodésica de referencia, que sirve de base para las mediciones topográficas del área o varias mediciones geodésicas. Disparar es ampliamente utilizado con fines científicos y de investigación: al estudiar el globo, el movimiento de la corteza terrestre, para corregir las fluctuaciones en el nivel de los mares y océanos.
La nivelación también se usa para resolver varios problemas aplicados que están asociados con la construcción de varios objetos, tendido de líneas de comunicación, servicios públicos, etc. Por ejemplo, la medición del terreno es necesaria para transferir decisiones de diseño en altura, además, durante trabajos de instalación en la instalación de estructuras de edificios. Al resolver tales problemas, siempre se utilizan los datos obtenidos por el servicio de geodesia. Además, directamente para resolver diversas tareas altamente especializadas, se utilizan sistemas automáticos de recuperación de información. Tales tareas incluyen, por ejemplo, la reparación y construcción de la carretera. Los sensores incluidos en el dispositivo de nivelación automática se instalan en vagones de ferrocarril, vagones, lo que da como resultado un perfil listo para usar del área de estudio en el menor tiempo posible.
Tecnologías modernas
Hasta la fecha,Debido al extraordinario y rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, se utilizan diversos conocimientos técnicos para nivelar la superficie.
- Láser. Su trabajo se basa en la lectura de parámetros del terreno mediante un dispositivo de escaneo láser.
- Ultrasónico. El elemento principal de dicho dispositivo es un sensor ultrasónico que emite ondas.
- Tecnología GNSS, que se asocia con la obtención de información sobre las coordenadas actuales mediante comunicaciones por satélite. Este equipo proporciona una precisión de nivelación muy alta.
Para garantizar el procesamiento eficiente de una gran cantidad de flujos de información obtenidos en el proceso de aplicación de los conocimientos anteriores, se requiere contar con un software especial apropiado que realizará tareas relacionadas con el almacenamiento, la gestión, la visualización y el procesamiento. datos.
Modernos sistemas de nivelación en la construcción de carreteras
Los sistemas automatizados se utilizan ampliamente en la construcción de carreteras modernas. Le permiten administrar el equipo de construcción de carreteras, dada su posición actual. Al mismo tiempo, la nivelación automática de la ruta se distingue por la alta precisión del trabajo realizado, lo que mejora significativamente la calidad de la carretera que se está produciendo, así como también reduce el tiempo de construcción. Dichos dispositivos, instalados en adoquines de asf alto, fresadoras de carreteras, excavadoras, le permiten eliminar daños y defectos en el pavimento viejo al colocar una nueva capa. Estos niveles controlan la pendiente transversal de la carretera, lo realizan de acuerdo con el proyecto especificado con precisiónparámetros Los sistemas modernos de medición de superficies para equipos de construcción de carreteras se dividen en varios tipos según la tecnología utilizada.
- Dispositivos ultrasónicos con diferente número de sensores.
- Sistemas de captación láser.
- Dispositivo basado en tecnología GPS satelital.
- Sistema 3D basado en el principio de estación total.
Si es necesario, dependiendo de la complejidad y peculiaridad del trabajo a realizar, se puede utilizar una u otra tecnología de nivelación automática.
