Le nivellement est une sorte de mesure géodésique. Il est utilisé pour trouver les hauteurs relatives de divers points sur la surface de la terre. Des objets naturels tels que les rivières, les mers, les océans, les champs ou d'autres points de départ peuvent être considérés comme un niveau conditionnel dans de telles mesures. En fait, le nivellement est la détermination de la valeur de l'excédent de la surface de chaque objet sur une donnée (référence). De telles mesures sont nécessaires pour compiler un relief précis de la zone étudiée. À l'avenir, ces données seront utilisées dans la préparation de plans de terrain, de cartes ou pour résoudre des problèmes appliqués spécifiques.
Quels types de nivellement existe-t-il ?
De telles mesures peuvent être effectuées par une variété de méthodes, qui diffèrent par l'équipement ou la technologie utilisée. Considérez quels sont les principaux types de nivellement. Les plus courantes sont cinq méthodes: mesure géométrique, trigonométrique, barométrique, mécanique et hydrostatique des surfaces. Apprenons à connaître chacun d'eux plus en détail.
Nivellement géométrique
Avec cette méthode de mesure du terrain, unniveau géométrique du rail et de l'appareil. Le principe du tir est d'installer un rail avec traits et divisions à l'endroit voulu près de la surface étudiée. Après cela, en utilisant un faisceau de visée horizontal, la différence de hauteur est comptée. Le nivellement géométrique est effectué selon le principe "du milieu" ou "en avant". Lors de la mesure par la première méthode, les rails sont installés en deux points de la surface, l'appareil est situé entre eux à une distance équidistante. Le résultat de l'enquête est des données sur l'excédent de l'une des barres sur l'autre. La deuxième méthode est classique - un appareil et un rail. Ces méthodes de nivellement sont les plus courantes. Ils ont trouvé une application dans la construction de petits objets (maisons) et de grands (ponts).
Nivellement trigonométrique
Avec ce type de travail de mesure, il est d'usage d'utiliser des appareils goniométriques spéciaux, appelés théodolites. À l'aide d'eux, des informations sont prises sur les angles d'inclinaison du faisceau de visée, qui passe par une paire de points donnés sur la surface. Le nivellement trigonométrique est largement utilisé dans les mesures topographiques pour déterminer la différence de hauteur entre deux objets qui sont à une distance considérable l'un de l'autre, mais dans la zone de visibilité optique de l'appareil.
Mesure de surface barométrique
Le nivellement barométrique est une méthode de mesure basée sur la dépendance de la pression atmosphérique sur la hauteur d'un point sur la surface à déterminer. Le processus de lecture s'effectue à l'aidebaromètre. Ce système de nivellement doit tenir compte d'un certain nombre de corrections de la température réelle de l'air et de son humidité. Cette méthode a trouvé une application dans des zones difficiles d'accès (par exemple, dans des conditions montagneuses) lors de diverses expéditions géographiques et géologiques.
Mesure de surface mécanique (technique)
Le nivellement technique implique l'utilisation d'un dispositif spécial - le nivellement automatique. Avec lui, le profil de la zone étudiée est tracé en mode automatique à l'aide d'un disque de friction qui enregistre la distance parcourue, et d'un fil à plomb fixe qui fixe la verticale. Un tel dispositif est habituellement installé sur un véhicule et conduit d'un point déterminé à un autre. Le nivellement technique vous permet de déterminer la différence de hauteur entre les objets étudiés, la distance entre eux et le profil du terrain, qui est enregistré sur une bande photo spéciale.
Mesure de surface hydrostatique
Le nivellement hydrostatique est une méthode basée sur le principe des vases communicants. La prise de vue de cette manière est effectuée à l'aide d'un dispositif hydrostatique, qui fonctionne avec une erreur allant jusqu'à deux millimètres. Un tel niveau est assemblé à partir d'une paire de tubes en verre reliés par un tuyau, ce système est rempli d'eau. Le processus de mesure est effectué comme suit - les tubes sont fixés aux rails sur lesquels l'échelle est appliquée. Après cela, les barres sont installées près des objets à l'étude, les divisions marquent la valeur numériquedifférence entre deux niveaux. Cette conception présente un inconvénient important, à savoir la limite de mesure limitée, qui est déterminée par la longueur du tuyau.
Les méthodes de nivellement décrites (à l'exception des méthodes mécaniques) sont très simples et ne nécessitent aucune connaissance spécifique de la part de l'opérateur, elles sont donc largement utilisées dans la construction et d'autres domaines de l'économie nationale.
Classes de mesure
En plus de la technique de mesure, le nivellement est généralement divisé en classes de précision. Chacun d'eux correspond à un certain type et à une méthode de recherche d'informations. Considérons quelles classes de mise à niveau existent.
- La première classe est considérée comme très précise. Cela correspond à une erreur aléatoire efficace de 0,8 millimètre par kilomètre et à une erreur systématique de 0,08 mm/km.
- La deuxième classe est également considérée comme très précise. Cependant, l'erreur ici est légèrement plus élevée - l'erreur rms est de 2,0 mm/km et l'erreur systématique est de 0,2 mm/km.
- Troisième classe. Cela correspond à une erreur type de 5,0 mm/km, et la systématique n'est pas prise en compte.
- Quatrième année. Elle correspond à une erreur quadratique moyenne égale à 10,0 mm/km, l'erreur système n'est pas non plus prise en compte.
Selon les caractéristiques du terrain et les objectifs de l'enquête, différentes méthodes d'enquête peuvent être utilisées. Par exemple, par des polygones, par des lignes parallèles ou en nivelant la surface par des carrés. Cette dernière technique est la plus largement utilisée, elle est largement utilisée pour la collecte de données à partir dede grands espaces ouverts avec des hauteurs de section relativement faibles. Considérons cela plus en détail.
Équarrissage
Le nivellement de surface par cette méthode est effectué afin d'obtenir des plans topographiques à grande échelle de zones planes. La position lisse des points de contrôle est déterminée par la pose de traverses. Et les hauteurs - par la méthode de mesure géométrique utilisant des niveaux techniques. Le processus d'acquisition de données peut être effectué de deux manières différentes: en posant des mouvements de nivellement avec une décomposition progressive des diamètres et par carrés.
Le nivellement par carrés s'effectue en cassant au sol à l'aide d'un mètre ruban et d'un théodolite (une grille d'une cellule de vingt mètres de côté) lorsqu'il est mesuré à une échelle de 1:500 et 1:1000, quarante mètres - lors de la prise de vue à une échelle de 1:2000 et cent mètres à 1:5000.
Dans le même temps, la situation du territoire étudié est fixée et un schéma est tracé. Ces procédures sont effectuées de la même manière que dans le levé au théodolite. En plus des sommets des cellules, des objets de relief caractéristiques sont fixés au sol - des points positifs: le sommet et la base de la colline, le fond et les bords de la fosse, des points sur le déversoir et les lignes de partage des eaux, etc.
La justification de l'arpentage est créée en posant des passages de nivellement et de théodolite le long des limites extérieures de la grille de carrés, qui sont ensuite liés aux points d'un réseau à un seul état. Les hauteurs des points positifs et des sommets des cellules sont déterminées par la méthode de nivellement géométrique. Si la longueur du côtéquarante mètres carrés ou moins, puis à partir d'une station, ils essaient de mesurer tous les points déterminés. La distance entre l'appareil et la barre ne doit pas dépasser 100-150 mètres. Si la longueur du côté du carré est de cent mètres, le niveau est placé au centre de chaque cellule. Selon l'enquête sur le terrain de la zone utilisant la méthode des carrés, un journal de nivellement et un aperçu des mesures sont compilés.
Log et contour de nivellement par carrés
Le journal contient des données sur la taille du côté de la cellule, liant la grille de coordonnées aux traversées de théodolite (justification géodésique). De plus, la liaison aux objets de terrain est indiquée - lacs, collines, etc. Il convient également de noter à partir de quelles positions le nivellement du terrain a été effectué. Le contour contient les résultats de la prise de vue de chacun des carrés. Au sommet et au point positif de chaque cellule, les lectures du côté noir de la barre (en mètres), ainsi que les hauteurs calculées, sont indiquées. Ce calcul est effectué sur l'horizon de l'instrument. Les hauteurs des sommets des cellules sont déterminées comme la différence entre l'horizon de l'instrument à la station et la lecture sur le rail.
Afin de contrôler le processus de mesure de surface pour deux sommets de cellule, le nivellement est effectué à partir de deux stations différentes. L'élaboration d'un plan basé sur les matériaux obtenus pour la prise de données de surface commence par la fixation sur la tablette en fonction des coordonnées des points du réseau géodésique d'état unifié, des objets de justification de l'enquête (nivellement et mouvements de théodolite), ainsi que des points, des sommets des carrés et la situation.
Méthode d'application
Lors du nivellement du territoire d'une manièreapplications du théodolite et passages de nivellement, décomposés en diamètres, les passages sont posés le long des lignes caractéristiques naturelles d'une zone donnée, par exemple le long de déversoirs ou de bassins versants. Dans de tels travaux, les sections transversales et les piquets doivent être établis tous les quarante mètres lors d'un arpentage à une échelle de 1:2000 et tous les vingt mètres lors d'un arpentage à une échelle de 1:1000 et 1:500. Aux points d'inflexion des pentes, plus les objets sont marqués. Dans le processus de mise en place des piquets de grève, la situation doit être fixée et un schéma établi. Les enregistrements de nivellement sont effectués dans le journal. Il marque les numéros de série des piquets, les lectures sur les côtés rouges et noirs des rails, les distances des objets positifs des piquets les plus proches. Sur la base des résultats de nivellement, un plan topographique du territoire, des profils de terrain transversaux et longitudinaux sont compilés.
Il convient de mesurer la surface dans les zones du site proposé pour l'aménagement paysager et la planification verticale du territoire. Un exemple est l'aménagement paysager de la zone entourant tout monument architectural ou une zone de jardin paysager.
Qu'est-ce qu'un niveau ?
Pour effectuer une mesure géométrique du terrain, qui est largement utilisée dans la construction, des niveaux de différentes conceptions sont utilisés. Ces appareils, selon leur principe de fonctionnement, sont généralement divisés en: électronique, laser, hydrostatique et optique-mécanique. Tous les niveaux sont équipés d'un télescope tournant dans un plan horizontal. La conception moderne d'un tel appareil de mesure permet une compensation automatiquepour régler l'axe visuel en position de travail.
Histoire du nivellement
Les premières informations parvenues à l'homme moderne concernant le nivellement se réfèrent au premier siècle avant JC, à savoir la construction de canaux d'irrigation dans la Grèce antique et à Rome. Des documents historiques mentionnent un appareil de mesure de l'eau. Son invention et son utilisation sont associées aux noms de l'ancien scientifique grec Heron d'Alexandrie et de l'architecte romain Mark Vitruvius. L'impulsion pour le développement de ces instruments de mesure et méthodes de nivellement a été la création d'une longue-vue, d'un baromètre, d'un niveau cylindrique et d'une grille de graduation dans les longues-vues. Ces inventions remontent aux XVIe et XVIIe siècles et ont permis de mettre au point un système d'arpentage précis de la surface de la Terre.
En Russie, à l'époque de Pierre le Grand, un atelier d'optique a été fondé, où, entre autres, ils produisaient également des niveaux, alors seulement ils étaient appelés niveaux à bulle avec un tuyau. I. E. Belyaev a participé au développement des niveaux dans l'atelier. Dans la même période, les premiers instruments de mesure apparaissent, basés sur des baromètres. Au début du XIXe siècle, les premiers niveaux trigonométriques sont apparus, avec leur aide, des travaux à très grande échelle ont été effectués pour déterminer la différence des niveaux de l'Azov et de la mer Noire, la hauteur du mont Elbrus a été mesurée. L'utilisation d'instruments géométriques est enregistrée au milieu du XIXe siècle. Ainsi, en 1847, ils ont été utilisés dans la construction du canal de Suez. Dans notre pays, le nivellement géométriquesurface a été utilisée pour la construction de routes fluviales et terrestres. Le début de la création du réseau national national est considéré comme 1871. Commencent alors les travaux de fixation et d'installation des points servant de base aux relevés topographiques.
Application du nivellement
Le résultat du nivellement est la création d'un réseau géodésique de référence unique, qui sert de base aux mesures topographiques de la zone ou à diverses mesures géodésiques. La prise de vue est largement utilisée à des fins de recherche et scientifiques: lors de l'étude du globe, du mouvement de la croûte terrestre, pour corriger les fluctuations du niveau des mers et des océans.
Le nivellement est également utilisé pour résoudre divers problèmes appliqués associés à la construction de divers objets, à la pose de lignes de communication, de services publics, etc. Par exemple, la mesure du terrain est nécessaire pour transférer les décisions de conception en hauteur, en plus, pendant travaux d'installation sur l'installation de structures de bâtiments. Lors de la résolution de tels problèmes, les données obtenues par le service de géodésie sont toujours utilisées. De plus, directement pour résoudre diverses tâches hautement spécialisées, des systèmes de récupération automatique d'informations sont utilisés. Ces tâches comprennent, par exemple, la réparation et la construction de la chaussée. Les capteurs inclus dans le dispositif de nivellement automatique sont installés sur les wagons, les wagons, ce qui permet d'obtenir un profil prêt à l'emploi de la zone étudiée dans les plus brefs délais.
Technologies modernes
À ce jour,en raison de l'extraordinaire développement rapide de la science et de la technologie, divers savoir-faire techniques sont utilisés pour niveler la surface.
- Laser. Leur travail est basé sur la lecture des paramètres du terrain à l'aide d'un appareil de balayage laser.
- Ultrasons. L'élément principal d'un tel appareil est un capteur à ultrasons émettant des ondes.
- La technologie GNSS, qui est associée à l'obtention d'informations sur les coordonnées actuelles à l'aide de communications par satellite. Un tel équipement offre une très grande précision de nivellement.
Pour assurer le traitement efficace d'un grand nombre de flux d'informations obtenus dans le processus d'application du savoir-faire ci-dessus, il est nécessaire de disposer d'un logiciel spécial approprié qui effectuera des tâches liées au stockage, à la gestion, à la visualisation et au traitement data.
Systèmes de nivellement modernes dans la construction de routes
Les systèmes automatisés sont largement utilisés dans la construction routière moderne. Ils vous permettent de gérer l'équipement de construction de routes, compte tenu de sa position actuelle. Dans le même temps, le nivellement automatique de la route se distingue par la grande précision des travaux effectués, ce qui améliore considérablement la qualité de la chaussée en cours de réalisation et réduit le temps de construction. De tels dispositifs, installés sur des pavés d'asph alte, des fraiseuses routières, des bulldozers, vous permettent d'éliminer les dommages et les défauts de l'ancien revêtement lors de la pose d'une nouvelle couche. Ces niveaux contrôlent la pente transversale de la route, l'exécutent selon un projet précisément spécifiéparamètres. Les systèmes modernes de mesure de surface pour les engins de construction routière sont divisés en plusieurs types en fonction de la technologie utilisée.
- Appareils à ultrasons avec un nombre différent de capteurs.
- Systèmes de détection laser.
- Appareil basé sur la technologie GPS par satellite.
- Système 3D basé sur le principe de la station totale.
Si nécessaire, selon la complexité et la particularité du travail à effectuer, l'une ou l'autre technologie de nivellement automatique peut être utilisée.
