Цифровые нивелиры

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Государственное автономное образовательное учреждение

Мурманской области среднего профессионального образования

«Мурманский строительный колледж им. Н.Е. Момота»

РЕФЕРАТ

Тема: «Цифровые нивелиры»

Студент 2 курса

группы3331.21

Шоренко Яков Александрович

Мурманск

2015

Введение. История прибора

Нивелир является одним из первых геодезических инструментов, которым пользуется человечество с древних времен. Описание первого простейшего нивелира, устроенного в виде сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью, приведено в сочинении Герона Александрийского во II веке до н. э. В 1609 г. Г.Галилей изготовил первую зрительную трубу, в 1611 г. Кеплер дополнил ее сеткой нитей, а в 1674 г. Монтенари применил в ней дальномерные нити. Однако оптические нивелиры появились лишь в середине XIX века после того как в 1857 г. в мастерской Амслера-Лаффона построен нивелир с перекладным уровнем. Тогда они нашли свое практическое применение. Высокоточный оптический нивелир с уровнем при трубе был создан в 1890 г. русским геодезистом Д.Д. Гедеоновым.

Первый оптический нивелир с сеткой нитей

Эти приборы стали широко использоваться в строительстве, инженерных изысканиях и топографо-геодезических работах. Начиная со второй половины XIX века, нивелиры постоянно совершенствовались силами ученых и специалистов различных стран мира. Швейцарский геодезист Г. Вильд (1877-1951) предложил внутреннюю фокусировку в зрительной трубе, контактный уровень, оптический микрометр и инварные рейки. Разработкой начали заниматься целые коллективы и компании. Нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования были разработаны фирмой«Оптон» (Германия) в 1950 г.

Среди достижений русских ученых можно привести автоматические компенсаторы Г.Ю. Стодолкевича (1946 г.), Н.А. Гусева (50-е гг.).

Совершенствованием и производством нивелиров занимаются в Германии, Швейцарии, Японии, США, Китае. В России аналогичными разработками в XIX веке занимались мастерские при Пулковской обсерватории и Генеральном штабе. Производство отечественныхгеодезических приборов было начато накануне Великой Отечественной войны. Разработка и выпуск отечественных нивелиров связаны с деятельностью институтов ГОИ им. С.И. Вавилова, МИИГАиК, ЦНИИГАиК, ВНИМИ и др. В настоящее время в России массовым производством оптических нивелиров занимается Уральский оптико-механический завод (УОМЗ, Екатеринбург). Широкое распространение среди российских потребителей приобрели инструменты Экспериментального оптико-механического завода (ЭОМЗ, Москва), Изюмского приборостроительного завода (ИПЗ, Украина), а также большого числа зарубежных производителей. Среди них фирмы: Zeiss (Германия), LeicaGeosystems (Швейцария), ChicagoSteelCorp./Berger (США), TopconCorp., Sokkia, Nikon (Япония),SETL (Китай) и др.

Российский оптический нивелир НЗ

Вторая половина прошлого века была ознаменована появлением лазерных нивелиров и лазерных насадок, которые в настоящее время находят массовое применение в строительстве и не являются темой этого реферата.

Особенности современных нивелиров

Основные особенности современных оптических нивелиров. Современные нивелиры имеют ударопрочный, пылевлагозащищенный корпус. Зрительная труба дает прямое изображение. Некоторые фирмы производят нивелиры, у которых зрительная труба заполнена инертным газом, что делает их абсолютно непроницаемыми для влажности. Увеличение трубы в различных моделяхварьируется от 20х до 50х. Минимальное фокусное расстояние от 0,3 м, как например в нивелире SAL_24 компании ChicagoSteelCorp./Berger.

Большинство выпускаемых сейчас точных и технических нивелиров имеют автоматический компенсатор, который позволяет ускорить процесс измерений и повысить производительность. Для быстрого затухания колебаний компенсатора и установки его в рабочее положение используют прикрепленный к компенсатору воздушный, магнитный или жидкостной демпфер. Магнитный демпфер позволяет компенсатору удерживать горизонтально визирную ось при порывистом ветре и в условиях вибрации, что особенно актуально при работе на стройплощадке. Ими снабжены, например, нивелиры SpectraPrecision AL120 иAL124, нивелир SETL AT-20D. Хорошим дополнением к этим современным приборам являются призма для прямого отображения пузырька круглого уровня, пылезащищенный горизонтальный лимб и непрерывно вращающиеся наводящие винты.

Большинство крупных зарубежных компаний производят точные и технические нивелиры в Китае, что позволяет предоставлять клиентам всего мира продукцию высокого качества по доступным ценам. Есть марки уже давно зарекомендовавшие себя в России и успевшие стать «бестселлерами», например С41 фирмы Sokkia. Из зарубежных новинок сейчас на российском рынке появились нивелиры серии SAL24 производства ChicagoSteelCorp./Berger и нивелиры SpectraPrecision серий AL100/AL200, выпускаемые под маркой Trimble. Вышеназванные приборы производятся так же в Китае.

Оптический нивелир С41 фирмы Sokkia

Несмотря на то, что современные оптические нивелиры являются глубоко усовершенствованными инструментами, их конструкция и принцип работы практически не изменились. Как простейший геодезический прибор, оптический нивелир имеет только одну степень автоматизации в виде функции самоустановки в горизонт визирной оси.

Казалось бы, что еще можно усовершенствовать или изменить. Однако, если рассмотреть весь процесс работы с инструментом: наведение, фокусировка на объект или рейку, считывание по рейке, запись результатов, расчеты и др., то изменить необходимо многое. Следующим шагом развития этого направления стало появление цифровых нивелиров.

Оптические нивелиры AL100/200 фирмы Trimble

Цифровые нивелиры

О терминологии: различные производители используют обозначения DigitalLevel, поэтому в России их называют электронными или цифровыми.

Главной особенностью данных инструментов является возможность автоматического снятия отсчета по специальной рейке с нанесенным штрих-кодом. Для этого рейка должна быть достаточно освещена. Штрих-код не повторяется по всей ее длине и, таким образом, позволяет определить высоту от пятки рейки до места наведения горизонтальной нити трубы нивелира. Инструмент может измерить расстояние до рейки с точностью до 0,5м. Он снабжен процессором, позволяющим выполнять вычисления превышений и отметок, жидкокристаллическим дисплеем для вывода результатов на экран, а также внутренней памятью для записи данных в цифровом виде.

Благодаря передовым технологиям цифровые нивелиры обеспечивают возможность облегчить работу исполнителя в поле и значительно увеличить производительность труда. Поскольку они считывают и записывают данные в цифровой форме, то ошибки наблюдателя исключаются -- еще более снижая затраты и обеспечивают целостность результатов. Возможность измерения расстояний позволяет контролировать расстояние до передней и задней реек и соблюдать равенство плеч в нивелирных ходах.

Кроме экрана цифровой нивелир снабжен клавиатурой для управления прибором и ввода различной информации: номеров нивелируемых точек, отметки нивелирных реперов и др. С помощью встроенного программного обеспечения можно управлять работой инструмента, выполняя измерения по определенной методике.

Данные измерений и вычислений записываются в виде файла, который можно «пролистать» на экране или «перенести» в персональный компьютер с помощью разъема RS-232C и специального кабеля. В некоторых цифровых нивелирах данные записываются на Flash-карты (PCMCIA или собственного формата).

Точные измерения высот могут быть переданы в различные пакеты программ по геодезии и проектированию, включая все офисные программы.

Одной из первых компаний, начавшей разработку и выпуск цифровых нивелиров является Zeiss (Германия), которая в настоящее время принадлежит известной компании TrimbleNavigation. Цифровые нивелиры производят и другие зарубежные компании: LeicaGeosystems, TopconCorp., Sokkia, Nikon.

Цифровые нивелиры DiNi фирмы Trimble

Компания TrimbleNavigation предлагает на российском рынке цифровые нивелиры серии DiNi, включающие модели DiNi 12, DiNi 12T и DiNi 22.

DiNi 12 или 12T идеально подходят для точных измерений превышений и расстояний. При использовании вместе с инварными рейками среднее квадратическое отклонение на 1 км двойного хода составляет всего 0,3 мм. При использовании складных инженерных реек среднее квадратическое отклонение не превышает 1,0 мм.

Цифровой нивелир DiNi фирмы Trimble

DiNi 12T совмещает в себе функцию точного нивелира с возможность определения плановых координат пикетных точек. Наличие электронного горизонтального круга позволяет измерять горизонтальные углы с точностью 6'', а использование 50см сегмента рейки обеспечивает повышение точности измерения превышений.

Цифровой нивелир DiNi 22 создан для решения инженерно-строительных задач, где не требуется высокая точность. Средние квадратические отклонения на 1 км двойного хода нивелирования составляют 1,3 мм со складной рейкой или 0,7 мм с инварной рейкой.

В случаях, когда наблюдать всю рейку из-за условий местности и других препятствий невозможно, для измерения превышений и расстояний достаточно «видеть» всего 30 см рейки.

Применение цифровых нивелиров

цифровой нивелир оптический

Области применения цифровых нивелиров:

-- нивелирование для определения уклонов и построения профилей;

-- съемки зон оседания;

-- наблюдения за деформациями зданий и сооружений;

-- проложение нивелирных ходов вдоль железнодорожных путей;

-- нивелирование проезжей части дорожного полотна;

-- русловые съемки;

-- площадное нивелирование.

Заключение

Совершенствование геодезических приборов продолжается. Это происходит благодаря: общему развитию электроники, компьютерной техники и цифровых технологий; увеличивающимся потребностям инженерно-геодезического обеспечения; росту требований к точности и производительности инструментов; возрастающей конкуренции в среде производителей приборов и исполнителей работ. Нивелиры остаются по-прежнему самым массовым геодезическим инструментом и области их применения постоянно расширяются.

Используемая литература

Евстафьев О.В., «Геопрофи» 2003г.

Куштин И. Ф., Куштин В. И. Инженерная геодезия.

Ямбаев Х.К., Голыгин Н.Х. Геодезическое инструментоведение. Практикум: Учеб. Пособие для вузов. - М.: «ЮНИКС», 2005.

Дементьев В.Е. Современная геодезическая техника и ее применение [изд. 2-е, М.: Академический Проект, 2008]

Размещено на Allbest.ru