Il livellamento è una specie di misurazione geodetica. Viene utilizzato per trovare le altezze relative di vari punti sulla superficie terrestre. Oggetti naturali come fiumi, mari, oceani, campi o altri punti di partenza possono essere presi come livello condizionale in tali misurazioni. Il livellamento, infatti, è la determinazione del valore dell'eccesso della superficie di ciascun oggetto su un dato (riferimento). Tali misurazioni sono necessarie per compilare un rilievo accurato dell'area oggetto di studio. In futuro, questi dati verranno utilizzati nella preparazione di planimetrie, mappe o per risolvere specifici problemi applicati.
Che tipi di livellamento ci sono?
Tali misurazioni possono essere eseguite con una varietà di metodi, diversi per l'attrezzatura o la tecnologia utilizzata. Considera quali sono i principali tipi di livellamento. I più comuni sono cinque metodi: misurazione geometrica, trigonometrica, barometrica, meccanica e idrostatica delle superfici. Conosciamoli più in dettaglio.
Livellamento geometrico
Con questo metodo di misurazione del terreno, uno specialebinario geometrico e livello del dispositivo. Il principio di ripresa è installare un binario con tratti e divisioni nel punto richiesto vicino alla superficie in studio. Successivamente, utilizzando un raggio di mira orizzontale, viene conteggiata la differenza di altezza. Il livellamento geometrico viene eseguito secondo il principio "dal centro" o "in avanti". Quando si misura con il primo metodo, i binari sono installati in due punti sulla superficie, il dispositivo si trova tra di loro a una distanza equidistante. Il risultato dell'indagine sono i dati sull'eccesso di una delle barre rispetto all' altra. Il secondo metodo è classico: un dispositivo e un binario. Questi metodi di livellamento sono i più comuni. Hanno trovato applicazione nella costruzione sia di piccoli oggetti (case) che di grandi (ponti).
Livellamento trigonometrico
Con questo tipo di lavoro di misurazione, è consuetudine utilizzare speciali dispositivi goniometrici, chiamati teodoliti. Con il loro aiuto, vengono acquisite informazioni sugli angoli di inclinazione del raggio visivo, che passa attraverso una coppia di punti dati sulla superficie. Il livellamento trigonometrico è ampiamente utilizzato nelle misurazioni topografiche per determinare la differenza di altezza tra due oggetti che si trovano a notevole distanza l'uno dall' altro, ma nella zona di visibilità ottica del dispositivo.
Misurazione della superficie barometrica
Il livellamento barometrico è un metodo di misurazione basato sulla dipendenza della pressione atmosferica dall' altezza di un punto sulla superficie da determinare. Il processo di lettura viene effettuato utilizzandobarometro. Questo sistema di livellamento deve tenere conto di una serie di correzioni per la temperatura effettiva dell'aria e la sua umidità. Questo metodo ha trovato applicazione in aree difficili da raggiungere (ad esempio in condizioni montuose) durante varie spedizioni geografiche e geologiche.
Misurazione meccanica (tecnica) della superficie
Il livellamento tecnico prevede l'uso di un dispositivo speciale: il livellamento automatico. Con esso, il profilo dell'area in studio viene tracciato in modalità automatica utilizzando un disco di frizione che registra la distanza percorsa e un filo a piombo fisso che imposta la verticale. Un tale dispositivo è solitamente installato su un veicolo e guidato da un punto determinato all' altro. Il livellamento tecnico consente di determinare il dislivello tra gli oggetti studiati, la distanza tra di essi e il profilo del terreno, che viene registrato su uno speciale nastro fotografico.
Misura della superficie idrostatica
Il livellamento idrostatico è un metodo basato sul principio dei vasi comunicanti. Le riprese in questo modo vengono eseguite utilizzando un dispositivo idrostatico, che funziona con un errore fino a due millimetri. Tale livello è assemblato da una coppia di tubi di vetro collegati da un tubo, questo sistema è riempito d'acqua. Il processo di misurazione viene eseguito come segue: i tubi sono attaccati alle guide su cui viene applicata la scala. Dopodiché, le barre vengono installate vicino agli oggetti in studio, le divisioni segnano il valore numericodifferenza tra due livelli. Questo design presenta uno svantaggio significativo, vale a dire il limite di misurazione limitato, che è determinato dalla lunghezza del tubo.
I metodi di livellamento descritti (tranne quelli meccanici) sono molto semplici e non richiedono alcuna conoscenza specifica da parte dell'operatore, pertanto sono ampiamente utilizzati nell'edilizia e in altri settori dell'economia nazionale.
Classi di misurazione
Oltre alla tecnica di misurazione, il livellamento è solitamente suddiviso in classi di precisione. Ciascuno di essi corrisponde a un certo tipo e metodo di recupero delle informazioni. Consideriamo quali classi di livellamento esistono.
- La prima classe è considerata altamente accurata. Corrisponde a un errore casuale efficace di 0,8 millimetri per chilometro e a un errore sistematico di 0,08 mm/km.
- Anche la seconda classe è considerata altamente accurata. Tuttavia, l'errore qui è leggermente superiore: l'errore rms è 2,0 mm/km e l'errore sistematico è 0,2 mm/km.
- Terza classe. Corrisponde a un errore standard di 5,0 mm/km e la sistematica non viene presa in considerazione.
- Quarta elementare. Corrisponde a un errore quadratico medio-radice pari a 10,0 mm/km, anche l'errore di sistema non viene preso in considerazione.
A seconda delle caratteristiche del terreno e degli obiettivi del rilievo, possono essere utilizzati vari metodi di rilevamento dei dati. Ad esempio, con poligoni, linee parallele o livellando la superficie con quadrati. Quest'ultima tecnica è la più utilizzata, è ampiamente utilizzata per la raccolta di dati dagrandi spazi aperti con altezze della sezione trasversale relativamente basse. Consideriamolo più in dettaglio.
Squadratura
Il livellamento della superficie con questo metodo viene eseguito al fine di ottenere piani topografici su larga scala di aree pianeggianti. La posizione regolare dei punti di controllo è determinata dalla posa di traverse. E altezze - con il metodo della misurazione geometrica utilizzando i livelli tecnici. Il processo di acquisizione dei dati può essere effettuato in due diverse modalità: per posa di livellamenti con scomposizione graduale dei diametri e per squadrature.
Il livellamento per quadrati viene eseguito rompendo il terreno utilizzando un nastro di misurazione e un teodolite (una griglia con un lato della cella di venti metri) quando misurato su una scala di 1:500 e 1:1000, quaranta metri - quando si scatta su una scala di 1:2000 e cento metri a 1:5000.
Allo stesso tempo, la situazione del territorio studiato viene fissata e viene tracciata una bozza. Queste procedure vengono eseguite allo stesso modo del rilevamento del teodolite. Oltre alla sommità delle celle, vengono fissati al suolo caratteristici rilievi - punti più: la sommità e la base della collina, il fondo e i bordi della fossa, i punti sullo sfioratore e sulle linee di spartiacque e altri.
La giustificazione del rilievo viene creata posando passaggi di livellamento e teodolite lungo i confini esterni della griglia di quadrati, che vengono poi legati ai punti di un'unica rete statale. Le altezze dei punti più e dei vertici delle celle sono determinate dal metodo del livellamento geometrico. Se la lunghezza lateralequaranta metri quadrati o meno, quindi da una stazione cercano di misurare tutti i punti determinati. La distanza dal dispositivo alla barra non deve superare i 100-150 metri. Se la lunghezza del lato della piazza è di cento metri, il livello viene posizionato al centro di ogni cella. Secondo il rilevamento sul campo dell'area utilizzando il metodo dei quadrati, vengono compilati un registro di livellamento e uno schema delle misurazioni.
Log e profilo di livellamento per quadrati
Il registro contiene dati sulla dimensione del lato della cella, legando la griglia delle coordinate alle traverse del teodolite (giustificazione geodetica). Inoltre, viene indicato il legame con gli oggetti del terreno: laghi, colline e così via. Va anche notato da quali posizioni è stato effettuato il livellamento del terreno. Il contorno contiene i risultati della ripresa di ciascuno dei quadrati. Nella parte superiore e nel punto più di ciascuna cella sono indicate le letture dal lato nero della barra (in metri), nonché le altezze calcolate. Questo calcolo viene eseguito sull'orizzonte dello strumento. Le altezze dei vertici delle celle sono determinate come differenza tra l'orizzonte dello strumento alla stazione e la lettura sul binario.
Per controllare il processo di misurazione della superficie per due vertici di celle, il livellamento viene eseguito da due diverse stazioni. La stesura di un piano basato sui materiali ottenuti per l'acquisizione dei dati sulla superficie inizia con il fissaggio sulla tavoletta in base alle coordinate dei punti della rete geodetica dello stato unificato, gli oggetti di giustificazione del rilevamento (livelli e movimenti del teodolite), più punti, vertici dei quadrati e la situazione.
Metodo di applicazione
Quando si livella il territorio in un certo modoapplicazioni di teodolite e cunicoli di livellamento, scomposti in diametri, i cunicoli sono posati lungo le linee caratteristiche naturali di una determinata area, ad esempio lungo sbarramenti o bacini idrografici. In tale lavoro, le sezioni trasversali e i picchetti dovrebbero essere impostati ogni quaranta metri quando si esegue il rilevamento su una scala di 1:2000 e ogni venti metri quando si esegue il rilevamento su una scala di 1:1000 e 1:500. Nei punti di inflessione delle pendenze sono contrassegnati gli oggetti plus. Nel processo di allestimento dei picchetti, la situazione dovrebbe essere risolta e dovrebbe essere redatto uno schema. I record di livellamento vengono registrati nel giornale di registrazione. Segna i numeri di serie dei picchetti, le letture sui lati rosso e nero dei binari, le distanze degli oggetti positivi dai picchetti più vicini. Sulla base dei risultati del livellamento, viene compilato un piano topografico del territorio, profili del terreno trasversali e longitudinali.
È opportuno misurare la superficie nelle aree del sito proposto per l'abbellimento e la pianificazione verticale del territorio. Un esempio è la progettazione del paesaggio dell'area che circonda qualsiasi monumento architettonico o una zona di giardinaggio paesaggistico.
Cos'è un livello?
Per eseguire una misurazione geometrica del terreno, ampiamente utilizzata nelle costruzioni, vengono utilizzati livelli di vari modelli. Questi dispositivi, in base al loro principio di funzionamento, si suddividono solitamente in: elettronici, laser, idrostatici e ottico-meccanici. Tutti i livelli sono dotati di un telescopio che ruota su un piano orizzontale. Il design moderno di un tale dispositivo di misurazione prevede una compensazione automaticaper impostare l'asse visivo in posizione di lavoro.
Cronologia del livellamento
Le prime informazioni pervenute all'uomo moderno sul livellamento si riferiscono al I secolo aC, ovvero alla costruzione di canali di irrigazione nell'antica Grecia ea Roma. Documenti storici menzionano un dispositivo di misurazione dell'acqua. La sua invenzione e il suo utilizzo sono associati ai nomi dell'antico scienziato greco Heron di Alessandria e dell'architetto romano Marco Vitruvio. L'impulso per lo sviluppo di questi strumenti di misura e metodi di livellamento è stata la creazione di un cannocchiale, un barometro, una livella cilindrica e una griglia graduata nei cannocchiali. Queste invenzioni risalgono al XVI e XVII secolo e hanno permesso di sviluppare un sistema per il rilevamento accurato della superficie terrestre.
In Russia, ai tempi di Pietro il Grande, venne fondato un laboratorio di ottica, dove, tra l' altro, si producevano anche livelle, solo allora furono chiamate livelle a pipa. I. E. Belyaev era impegnato nello sviluppo dei livelli nell'officina. Nello stesso periodo compaiono i primi strumenti di misura, basati su barometri. All'inizio del diciannovesimo secolo apparvero i primi livelli trigonometrici, con il loro aiuto furono eseguiti lavori su larga scala per determinare la differenza nei livelli dell'Azov e del Mar Nero, fu misurata l' altezza del Monte Elbrus. L'uso di strumenti geometrici è documentato a metà dell'Ottocento. Così, nel 1847 furono utilizzati nella costruzione del Canale di Suez. Nel nostro paese, livellamento geometricosuperficie è stata utilizzata nella costruzione di acqua e strade di terra. L'inizio della creazione della rete statale nazionale è considerato il 1871. Quindi sono iniziati i lavori per la riparazione e l'installazione di punti che sono serviti come base per i rilievi topografici.
Applicazione di livellamento
Il risultato del livellamento è la creazione di un'unica rete geodetica di riferimento, che funge da base per misurazioni topografiche dell'area o varie misurazioni geodetiche. Le riprese sono ampiamente utilizzate per scopi di ricerca e scientifici: quando si studia il globo, il movimento della crosta terrestre, per fissare le fluttuazioni del livello dei mari e degli oceani.
Il livellamento viene utilizzato anche per risolvere vari problemi applicati associati alla costruzione di vari oggetti, alla posa di linee di comunicazione, servizi pubblici, ecc. Ad esempio, la misurazione del terreno è necessaria per trasferire le decisioni di progettazione in altezza, inoltre, durante lavori di installazione sull'installazione di strutture edili. Quando si risolvono tali problemi, vengono sempre utilizzati i dati ottenuti dal servizio di geodesia. Inoltre, direttamente per risolvere vari compiti altamente specializzati, vengono utilizzati sistemi di recupero automatico delle informazioni. Tali compiti includono, ad esempio, la riparazione e la costruzione della carreggiata. I sensori inclusi nel dispositivo di livellamento automatico vengono installati su vagoni ferroviari, vagoni, risultando in un profilo pronto dell'area in studio nel più breve tempo possibile.
Tecnologie moderne
Ad oggi,a causa dello straordinario rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, per livellare la superficie vengono utilizzate varie conoscenze tecniche.
- Laser. Il loro lavoro si basa sulla lettura dei parametri del terreno utilizzando un dispositivo di scansione laser.
- Ultrasuoni. L'elemento principale di un tale dispositivo è un sensore a ultrasuoni che emette onde.
- Tecnologia GNSS, associata all'ottenimento di informazioni sulle coordinate attuali utilizzando le comunicazioni satellitari. Tali apparecchiature forniscono una precisione di livellamento molto elevata.
Per garantire l'elaborazione efficiente di un gran numero di flussi informativi ottenuti nel processo di applicazione del suddetto know-how, è necessario disporre di appositi software speciali che svolgano compiti relativi alla memorizzazione, gestione, visualizzazione ed elaborazione dati.
Moderni sistemi di livellamento nella costruzione di strade
I sistemi automatizzati sono ampiamente utilizzati nella moderna costruzione di strade. Consentono di gestire le macchine edili stradali, data la loro attuale posizione. Allo stesso tempo, il livellamento automatico del percorso si distingue per l'elevata precisione del lavoro svolto, che migliora notevolmente la qualità della carreggiata prodotta, oltre a ridurre i tempi di costruzione. Tali dispositivi, installati su finitrici per asf alto, fresatrici stradali, bulldozer, consentono di eliminare danni e difetti nella vecchia pavimentazione durante la posa di un nuovo strato. Questi livelli controllano la pendenza trasversale della strada, la eseguono secondo il progetto esattamente specificatoparametri. I moderni sistemi di misurazione della superficie per le macchine edili stradali sono suddivisi in diversi tipi a seconda della tecnologia utilizzata.
- Dispositivi a ultrasuoni con diverso numero di sensori.
- Sistemi di raccolta laser.
- Dispositivo basato su tecnologia GPS satellitare.
- Sistema 3D basato sul principio della stazione totale.
Se necessario, a seconda della complessità e particolarità del lavoro svolto, si può utilizzare l'una o l' altra tecnologia di livellamento automatico.
