Nivelación geométrica

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La nivelación geométrica es un método para determinar elevaciones avistando con un haz horizontal. La esencia de la nivelación geométrica se reduce a determinar los excesos entre puntos mediante una viga horizontal. Al realizar la nivelación geométrica , se utilizan un nivel y rieles. El eje de observación de la herramienta se lleva a una posición horizontal, luego de lo cual se toman lecturas en las escalas de los rieles de nivelación instalados verticalmente. [1] [2] [3] [4] .

Nivelación simple

La nivelación se llama simple cuando el exceso desde el punto inicial hasta el determinado se mide desde una instalación del instrumento. [5] .

Esquemas tecnológicos de nivelación simple

Hay 3 esquemas tecnológicos principales de nivelación geométrica simple "nivelación desde el medio", "nivelación hacia adelante" y un método combinado

Nivelación "desde el medio"

El método "nivelación desde el medio" se utiliza cuando se colocan movimientos de nivelación. El método principal de nivelación geométrica es la nivelación "desde el medio".

Este método se basa en el teorema del ángulo vertical. Permite compensar el principal error de la condición geométrica del nivel (falta de paralelismo entre el eje del nivel cilíndrico y el eje de mira).

El telescopio del nivel se apunta al riel, se instala en el punto con la altura inicial ( punto de referencia ) y se toma una lectura . Al mirar en el 2do carril en el punto con la altura deseada, el 2do es la lectura . A continuación, calcule el exceso requerido ( ) según la fórmula: $a$ $b$ $h$

$h=ab.$

Luego puede calcular la altura del punto deseado:

$H_{1}=H_{0}+h.$ [6] [4]

El orden de trabajo en la estación

Al nivelar "desde el medio", se observa el siguiente orden de trabajo en la estación:

- lecturas en los lados negro y rojo del riel trasero ( ) $a$

- lecturas en los lados negro y rojo del riel frontal ( ) $b$

- las lecturas se registran en el registro de la forma establecida

- cálculo y control de los desniveles en la estación, determinados por los lados negro y rojo de los raíles trasero y delantero. [7] .

Nivelación "adelante"

El método de "nivelación hacia adelante" se utiliza cuando se derriban alturas desde puntos de referencia de pared.

Al nivelar hacia adelante, el nivel se establece cerca del punto de inicio para que el ocular esté por encima de él, el eje de observación se lleva a una posición horizontal y usando un riel o una cinta métrica, la altura del dispositivo (horizonte del dispositivo) i por encima del punto de partida se mide el punto. Luego, tome una lectura a lo largo del riel (a) en el punto deseado y calcule el exceso de acuerdo con la fórmula: [6] [4]

$h=i_{1}-a_{1}.$

Luego puede calcular la altura del punto deseado:

$H_{1}=H_{0}+h.$

Este método no permite compensar el error principal de la condición geométrica del nivel al medir la elevación. ¿Por qué utilizar una medición repetida (segunda recepción)? Cambie la altura de la mira ( ), es decir, la herramienta sube o baja, la lectura cambiará en la misma cantidad, el efecto de las líneas paralelas ( ). $i$ ${\displaystyle i_{1}-i_{2}=a_{1}-a_{2))$

$h=i_{2}-a_{2}.$

El orden de trabajo en la estación

Al nivelar "adelante", se observa el siguiente orden de trabajo en la estación:

- Medición de la altura de la herramienta ( ) ${\ estilo de visualización i_ {1}}$

- Lecturas en los lados negro y rojo del riel frontal ( ) $un_{1}$

- las lecturas se registran en el registro de la forma establecida

- Reposicionamiento de herramientas

- Medir la altura del instrumento "nuevo" ( ) ${\ estilo de visualización i_ {2}}$

- Lecturas en los lados negro y rojo del riel frontal ( ) $un_{2}$

- las lecturas se registran en el registro de la forma establecida

- cálculo y control de desniveles en la estación, determinados por los lados negro y rojo del carril frontal con diferentes alturas de herramienta

Método combinado

El método combinado se utiliza para levantamientos a gran altura.

El método combinado es una combinación de los métodos "forward" y "from the middle" y consiste en una sola medición al punto inicial, el cálculo de la altura del instrumento y múltiples mediciones a los puntos deseados, sin cambiar el horizonte del instrumento. Con el posterior cálculo de las alturas de los puntos a través de la altura del instrumento según la fórmula:

altura de la herramienta - $i=H_{0}+a_{0}.$

Las alturas de los puntos deseados - $\left\{{\begin{matriz}H_{1}=i+a_{1}\\H_{2}=i+a_{2}\\\ldots \\H_{n}=i+ a_ {n}\end{matriz}}\right.$

El orden de trabajo en la estación

Al nivelar por el “Método Combinado” se observa el siguiente orden de trabajo en la estación:

- Medición de la altura de la herramienta ( ) $i$

- Lecturas en los lados negro y rojo del riel trasero ( ) $un_{1}$

- Múltiples lecturas (en diferentes puntos) en los lados negro y rojo del riel frontal ( ) ${\displaystyle a_{1}a_{2}...a_{n))$

- las lecturas se registran en el registro de la forma establecida

- cálculo y control de discrepancias de cotas en la estación, determinadas por los lados negro y rojo de los raíles trasero y delantero

Nivelación secuencial

La nivelación secuencial es la nivelación realizada en varias configuraciones de instrumentos sucesivas. Y donde el exceso determinado (deseado) se encuentra como la suma algebraica de todos los excesos medidos en cada una de estas instalaciones. [5] .

La conjugación de estaciones adyacentes se realiza a través de puntos comunes a dos estacionamientos (estaciones) adyacentes, se denominan puntos de conexión (puntos de emparejamiento), y el resto son intermedios. Los puntos de unión se nivelan en ambos lados del riel desde dos estaciones adyacentes y puntos intermedios, uno a la vez. El exceso en cada estación es igual a la diferencia de lecturas en el riel en los puntos de amarre. [8] .

$\sum h_{n}=\sum a_{n}-\sum b_{n}.$

Esquemas tecnológicos de nivelación secuencial

Con la nivelación secuencial (movimientos de nivelación de colocación), se utilizan 2 configuraciones principales Línea y Polígono. Movimiento de nivelación (línea): construcciones basadas en puntos de referencia al principio y al final de la colocación (línea). Las construcciones en forma de pasajes cerrados se llaman polígonos. [9] . Además, para el control, las mediciones se realizan en una dirección (hacia adelante) o en 2 direcciones (hacia adelante y hacia atrás).

Movimiento colgante

Movimiento colgante: un movimiento de nivelación desde un punto fijo (punto de referencia).

Rueda libre

El recorrido libre no tiene marcas absolutas conocidas y no implica la determinación de alturas.

Línea

"línea de nivelación": una línea imaginaria obtenida como resultado del trabajo de nivelación, que conecta puntos de nivelación adyacentes. [diez]

Línea de nivelación - Un movimiento de nivelación de un punto fijo (punto de referencia) a otro punto fijo.

La principal característica matemática de la línea de nivelación es: La suma de todos los excesos es igual a la diferencia en las alturas de los puntos inicial y final.

${\displaystyle\sum h_{i}=H_{0}-H_{n}.}$

Polígono

Un polígono de nivelación es un movimiento de nivelación cerrado desde un punto fijo (punto de referencia).

"polígono de nivelación": un conjunto de líneas de nivelación que pasan por puntos de nivelación, en los que comienzan o terminan más de 2 líneas de nivelación, y forman una construcción geométrica en forma de polígono cerrado. [diez]

La principal característica matemática del rango de Nivelación es: La suma de todos los excesos es igual a 0.

${\ estilo de visualización \ suma h_ {i} = 0.}$

Nivelación bilateral

El curso de nivelación de las mediciones en las que se llevaron a cabo dos veces (en línea recta y hacia atrás), no pocas veces en los mismos puntos. Puede parecer una línea o un polígono, ser libre o colgante.

La principal característica matemática de la nivelación bilateral: la suma de todas las elevaciones, en las direcciones "hacia adelante" y "hacia atrás", es igual a 0.

$\sum h_{i}+\sum -h_{i}=0.$

Clases de nivelación secuencial

La nivelación geométrica según tecnología y precisión de obra se divide en clases I, II, III y IV y nivelación técnica. [11] En diferentes clases, se utilizan herramientas de diferente precisión. El principio es crear construcciones desde redes de mayor precisión hasta redes de menor precisión. está prohibido atar "sobre la cabeza".

Clase	Objetivo	Discrepancias permitidas, mm	Método	Dirección de línea	Método de fijación	Longitud km	Herramienta (SKP)	longitud normal haz de mira (m)	Valor UPC aleatorio válido por 1 km de viaje, mm	Valor permisible de SCP sistemático por 1 km de viaje, mm
Yo clase	Redes de servicios	3 √ L (5 √ L ) [1]	"Desde el medio"	adelante y atrás	Constante	perímetro 500—600	±0,5 mm	cincuenta	0.8	0.08
II clase	Redes de servicios	5√L	"Desde el medio"	adelante y atrás	Temporario	al menos 100 en una dirección	±1 mm	80	2	0.2
III clase	Tareas aplicadas	10√L	"Desde el medio"	adelante y atrás	Temporario	20-30	±3mm	75 - 100	5
IV clase	Tareas aplicadas	20√L	"Desde el medio"	Directamente	Temporario	5-7	±3mm	100	diez
Técnico	Técnico	50√L	"desde el medio" "delantero", "conjunto"	Directamente	Temporario	no más de 2 (método "Desde el medio")	±10 mm	100 - 150

[12] .

Notas de la tabla:

1 Decreto del Gobierno de la Federación Rusa del 9 de abril de 2016 No. 289 "Sobre la aprobación de las Regulaciones sobre la red geodésica estatal y las Regulaciones sobre la red de nivelación estatal"

Las redes de nivelación de clases I y II se utilizan para resolver los siguientes problemas científicos:

estudio de la figura de la Tierra y su campo gravitatorio externo;

determinación de diferencias en alturas e inclinaciones normales de la superficie de nivel promedio de los mares y océanos que rodean el territorio de la Federación Rusa;

estudio de los movimientos verticales modernos de la superficie terrestre;

pronosticar el impacto de la producción en el medio ambiente, especialmente en la extracción de petróleo, gas y otros minerales;

zonificación sísmica del territorio de la Federación Rusa, detección de precursores de terremotos;

estudiando la estructura de la corteza terrestre, obteniendo datos sobre las velocidades y direcciones de movimientos de bloques individuales, identificando fallas activas y rupturas en la corteza terrestre.

Las redes de nivelación de clase III y IV se crean para engrosar la red de nivelación estatal y se utilizan para realizar levantamientos topográficos, resolver tareas de ingeniería y geodésicas, levantamientos geológicos y resolver otras tareas especiales. [diez]

Principales fuentes de error

Refracción y Curvatura de la Tierra

La curvatura de la Tierra: la línea de visión, que es horizontal en el instrumento, irá más y más alto sobre la superficie del esferoide a mayores distancias. El efecto de la curvatura terrestre es insignificante a distancias de hasta 2000 metros.

Refracción: el efecto de la refracción es la curvatura de la línea de visión debido a los cambios en la densidad de la atmósfera. El cambio en la densidad del aire con la altura hace que la línea de visión se incline hacia la Tierra. El efecto de la refracción es insignificante a distancias de hasta 100 metros.

La corrección combinada de refracción y curvatura es aproximadamente

{\displaystyle \Delta h_{metros}=0.067D_{km}^{2))

\Delta h_{pies}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

Para un trabajo preciso, estos efectos deben ser eliminados. El efecto de la curvatura de la tierra se elimina por el método "desde el medio". La refracción suele ser la mayor fuente de errores. Para líneas cortas, el efecto de la temperatura y la presión atmosférica suele ser despreciable, pero el efecto del gradiente de temperatura dT/dh puede dar lugar a errores.

Campo gravitacional de la Tierra

Idealmente, el campo gravitatorio de la Tierra es completamente regular y constante. En realidad, el campo gravitatorio de la Tierra es desigual. Esto da como resultado una distorsión en largas distancias. En los pequeños "hombros" típicos de los proyectos de ingeniería, el efecto es insignificante. Las correcciones por la desviación de la gravedad deben utilizarse en todos los cálculos y mediciones al construir el GGS (Redes Geodésicas del Estado).

Error cuadrático medio de la raíz aleatoria (RMS)

mi [10] $={\sqrt[{2}]{{\frac {1}{4n}}\sum {\frac {d^{2}}{r}}}}$

Error cuadrático medio de la raíz sistemática (RMS)

σ [10] $={\sqrt[{2}]{{\frac {1}{4\sum L}}\sum {\frac {S^{2}}{L}}}}$

Notas

↑ slovar.cc/rus/bse/483932.html
↑ Nivelación geométrica . Consultado el 1 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2019. (indefinido)
↑ Nivelación geométrica. | La geodesia de ingeniería. Parte 1. | Base de entrenamiento . Consultado el 1 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 1 de octubre de 2019. (indefinido)
↑ 1 2 3 p²p╦p╡p╣p╩p╦я─p╬p╡p╟p╫p╦p╣ p╡p©p╣ya─p╣p╢ p╦ p╦p╥ i│p╣ i─p╣p╢p╦p╫ya▀ B─■ p°p╣pЁp╟p╬p╠ya┐i┤p╟p╩p╨p╟ . Consultado el 1 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 1 de octubre de 2019. (indefinido)
↑ 1 2 Nivelación simple y consistente. El curso de nivelación geométrica - Ingeniería geodesia. resúmenes
↑ 1 2 Nivelación desde el medio . Consultado el 1 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 1 de octubre de 2019. (indefinido)
↑ Nivelación geométrica . Consultado el 1 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 8 de octubre de 2019. (indefinido)
↑ ¿Qué es un movimiento de nivelación? - Ingeniería geodesia en preguntas y respuestas . Consultado el 2 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 23 de septiembre de 2020. (indefinido)
↑ Nivelación geométrica, nivelación . Consultado el 1 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2019. (indefinido)
↑ 1 2 3 4 5 Decreto del Gobierno de la Federación Rusa del 9 de abril de 2016 No. 289 "Sobre la aprobación de las Regulaciones sobre la red geodésica estatal y las Regulaciones sobre la red de nivelación estatal" . Consultado el 28 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 28 de octubre de 2019. (indefinido)
↑ Documento sin título . Consultado el 1 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 6 de octubre de 2019. (indefinido)
↑ GKINP (GNTA) -03-010-03 Instructivo para nivelación de clases I, II, III y IV, GKINP del 25 de diciembre de 2003 No. 03-010-03 . Consultado el 1 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 1 de octubre de 2019. (indefinido)