Как пользоваться нивелиром: устройство, его виды и инструкция

Схожие параметры

Человек, не разбирающийся в измерительной технике, может с лёгкостью перепутать теодолит с нивелиром. И это неудивительно, ведь как мы уже сказали, оба прибора относятся к одной геодезической группе устройств, применяемых для измерений на местности.

Также путаница может быть вызвана внешним сходством и одинаковыми элементами, входящими в состав приборов. К ним можно отнести зрительную систему, в составе которой имеется сетка нитей для наведения.

Пожалуй, на этом какие-либо значимые похожести заканчиваются. Теодолит и нивелир имеют гораздо больше различий, чем может показаться изначально. Тем не менее в некоторых ситуациях и при определённых условиях эти приспособления могут заменять друг друга. Но об этом мы поговорим чуть позже. А сейчас давайте рассмотрим наиболее важный вопрос, а именно отличительные черты теодолита и нивелира.

Виды уровней

Различают несколько способов нивелирования:

• геометрическое. Производится с помощью нивелира и реек. В нужных точках поверхности устанавливаются рейки. Нивелиром подаётся луч. В месте пересечения его с рейкой определяется высота визирной линии над поверхностью в данной точке. Величины высот во всех точках сравнивают и получают разность. Недостатком такого нивелирования является то, что измерение высоты ограничивается длиной рейки. Поэтому его невозможно использовать на местности с высокими холмами. Применяется в строительстве и геодезии;
• тригонометрическое. Разность между высотами выбранных точек определяется в несколько этапов. Измеряют расстояние между видимыми точками. Потом с помощью теодолита определяют угол наклона визирной оси из одной точки в другую. По специальной формуле высчитывают превышение точек. Этот способ нивелирования применяется в геологии, географии и топографии;
• барометрическое. Здесь используются барометры. Измеряют давление в разных точках. По нему определяют высоту и высчитывают разность. Применение аналогично тригонометрическому;
• гидростатическое. Основывается на использовании гидроуровня. Простейший пример — это шланг, наполненный жидкостью, с приподнятыми вверх краями. На точность метода влияет отсутствие в жидкости пузырей. Если они есть, то нарушается равномерное заполнение сосуда, и при измерении уровня возникает погрешность. Такой метод применяется в строительстве и при установке профессиональной и бытовой техники, например, стиральной машины;
• радиолокационное. На воздушных и морских судах устанавливают эхолоты и радиовысотомеры. Подают сигнал до нужной точки. Зная скорость сигнала и время его прохождения туда и обратно, автоматически вычисляется расстояние. А прибор рисует рельеф поверхности. Применяется в географии и геодезии;

• спутниковое. Проводится с помощью GPS — измерений. Этот метод экономичнее и производительнее геометрического нивелирования. Используется в геодезии;

• построение плоскостей. Здесь применяют зенит — прибор или лазерный уровень:
  • при строительстве высоких зданий зенит — прибором проводят специальные измерения для определения положения стен. Во всех перекрытиях должна соблюдаться параллельность плоскостей. Для этого измерения проводятся под разными углами поворота: 0 и 180 градусов, 90 и 270 градусов;
  • лазерный уровень по своему действию схож с геометрическим нивелированием, но без использования реек. Он очень прост в применении, не требует присутствия второго человека. Используется для строительства и ремонта. Некоторые модели позволяют строить наклонные плоскости.

Нивелиры различаются по конструкции:

• оптический. Состоит из зрительной трубы, помещённой на штатив. Труба может вращаться в горизонтальной плоскости. Используется в строительстве дорог и зданий, археологии, ландшафтном дизайне и геодезии;
• цифровой. Это тот же оптический нивелир, но с электронной памятью и процессором, который обрабатывает полученные измерения;
• лазерный. Такой нивелир строит горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, отмеряет углы в 45 и 90 градусов. Состоит из корпуса, устройства для создания лазера и призм. Применяется в строительстве и монтажных работах.

Классификация лазерных нивелиров:

• позиционные. Строят линии под углом 120, 160, 180 градусов. В некоторых моделях лучи соединяются и образуется угол 360 градусов. Дальность лучей до 50 метров, поэтому используются для ремонта помещений;
• ротационные. Излучают вращающуюся точку, которая преобразуется в линию. Дальность луча до 100 метров, что позволяет их использовать вне помещений.

Нивелир с углом развёртки 360 градусов на видео

Виды позиционных нивелиров:

• точечный. Строит несколько точек;
• линейный. Строит вертикальные и горизонтальные линии;
• комбинированный. Создаёт точки и линии.

Разделение нивелиров по точности:

• высокоточный. Средняя погрешность на 1 км двойного хода — 0,5 мм;
• точный. Средняя погрешность на 1 км двойного хода — 3 мм;
• технический. Средняя погрешность на 1 км двойного хода — 10 мм.

Типы нивелиров по способу установки линии визирования:

• уровенный. Линию визирования устанавливают самостоятельно по цилиндрическому уровню, закреплённому в трубе. Применяются в промышленности и строительстве;
• с компенсатором. Линия визирования устанавливается автоматически с помощью компенсатора, который заменяет цилиндрический уровень. Очень удобны для работы на неустойчивых грунтах. Широко используются в геодезии.

Что лучше: лазерный уровень или нивелир

И геодезические измерители высот, и бытовые уровни относятся к категории очень полезных в ремонте и строительстве устройств. При выборе приспособления нужно учитывать не только его стоимость, но и технические отличия и особенности:

1. Нивелиры демонстрируют максимальную точность и подходят для строительных работ, где нужно придерживаться СНИПов.
2. Уровни стоят дешевле и рассчитаны на применение в одиночку. Нивелирные устройства часто подразумевают наличие напарника, который поможет провести замеры и нанести разметку.
3. Отличие уровней заключается в том, что они изначально предназначены для использования в закрытых помещениях. Их неудобно применять на местности или в просторных строениях без внутренних перегородок.

В целом профессиональные нивелиры являются более точными и функциональными устройствами

При использовании они могут заменять собой уровни, в этом состоит их важное отличие. И в строительстве, и в ходе среднего по масштабам ремонта они окажутся одинаково полезными

Что касается уровня, то применять его комфортно в домашних и дачных работах. Но заменой нивелирному устройству он послужить не сможет и разметку на местности без лишних сложностей нанести не позволит.

Для большого строительства лучше приобретать профессиональный геодезический прибор

Характеристики и преимущества лазерных уровней

Основа такого нивелира — лазерный излучатель. С его помощью лазерный луч проецируется на поверхности. Теперь очень легко определить, есть ли отклонение от горизонтальной или вертикальной линии.

Точность лазерного уровня составляет порядка 99%. Поэтому при использовании таких нивелиров получаются идеально выровненные поверхности, выдерживается горизонтальное и вертикальное положение стен, перегородок, перекрытий.

Выделяют следующие основные достоинства лазерного нивелира:

• Минимальная погрешность при измерениях. Как уже было отмечено, точность измерений цифрового нивелира составляет 99% и более.
• Яркий и тонкий лазерный луч видно издалека, отметить нужную точку не составит труда.
• Прибор прост в использовании. С ним может работать каждый.
• Быстрота измерений.

Для проведения измерений и определения уровня отклонения от горизонтали и вертикали достаточно одного человека. Лазер сам определит все точки, этот нивелир не нужно держать. Вы просто устанавливаете его на поверхность и он определяет все погрешности и отклонения.

Что такое нивелирование

Нивелирование – комплекс замеров, применяемых в геодезии. Оно используется, чтобы определить перепад высот между двумя или более точками. Таким образом выявляется превышение. 

Применяя нивелирование и сопоставляя результаты измерений, можно в точности отобразить рельеф на топографических картах, разработать проекты организационно-хозяйственной деятельности.

Прибор, применяемый для измерения разности высот, называется нивелиром. Его устанавливают на подставку и винтами регулируется уровень. 

Подразделяются на высокоточные (для работ I и II классов), точные (III и IV), технические (инженерно-технические исследования).

Как работать с оптическим нивелиром

Порядок работы с конкретным устройством точно и просто описывается в комплектной инструкции. Суть работы не представляет особой сложности.

1. Установка штатива. Главная задача – выдерживание строгой горизонтали. Штатив раздвигается на удобную ширину и высоту, ползунки фиксируются. При необходимости ножки вводятся в грунт.

1. Установка нивелира. Блок крепится на штатив посредством пазов и крепящего винта.

1. Настройка нивелира. Винты вращаются, блок поднимается в той или иной плоскости для получения выверенного по уровню положения. Регулируется резкость изображения.

На требуемую точку (дальность) выносится контрольная рейка

Ее важно удерживать на одном месте без движения

1. Считываются первые данные – по горизонтальной полосе нитей при отличной видимости шашек. Информация фиксируется. Считываются следующие данные – по второй точке. При сверке этих сведений становится понятно, какая из точек находится выше.

Важно держать максимальную четкость изображения, потому как погрешность в этом случае будет минимальной

Устройство нивелира

Рассмотрим, из чего состоит и как работает обычный оптический нивелир. Основной частью прибора является оптическая труба, с системой линз способная приближать наблюдаемые объекты с двадцатикратным и более увеличением. Труба закреплена на особой поворотной станине, необходимой для следующих функций:

• крепления на штативе;
• выставления оптической оси нивелира в строго горизонтальное положение, для чего станина имеет три регулируемые по высоте «ножки» и один или два (в моделях без автоматической подстройки) пузырьковых уровня;
• точной наводки по горизонтали, которую осуществляют парными или одиночным маховичком.

С правой стороны трубы расположен маховик, предназначенный для регулировки резкости изображения.

Подстройка под зрение оператора производится вращением регулировочного кольца на окуляре.

При взгляде в окуляр зрительной трубы нивелира, мы увидим, что помимо приближения наблюдаемого в прибор предмета, нивелир накладывает на его изображение систему тонких линий, называемую визирной сеткой или визирными нитями. Она образует крестообразный рисунок, из вертикальных и горизонтальных линий (см. рисунок 1).

Устройство нивелира

Самыми простыми считаются оптические. Данные приборы представляет собой комплекс устройств (приборов), объединенных одной целью. Так пузырьковый уровень отвечает за горизонталь расположения самого прибора. Дальномер — отвечает за точность измерения расстояния до объекта.

Самым распространенным видом дальномера является объектив с линзами, способными многократно приближать (увеличивать) наблюдаемые объекты. В качестве эталона и настройщика измерений выступает специальная рейка.

Настройка (юстировка) горизонтали в данных приборах осуществляется опорными винтами. Их количество — три, что совпадает с количеством точек, определяющих плоскость.

Обычно при данном способе измерения участвует от двух до трех человек. При своей простоте данный способ все же является трудоемким, растянутым по времени, подвластен ошибкам, хотя, и достаточно точным.

Говоря о более простых и менее масштабных измерениях, можно упомянуть элементарные уровни в виде полой трубки с прозрачными стенками. Вода, помещенная внутрь, выполняет роль датчика или достаточно точного индикатора для определения высоты одного объекта относительно другого. Этим прибором до сих пор активно пользуются в частном строительстве и при различных ремонтных работах.

Порождением века космических скоростей и электроники считаются лазерные нивелиры. Во-первых, это точные приборы. Минимизировать погрешности здесь помогают:

• Штатив;
• Лимб — устройство предварительного измерения углов (у высокоточных приборов он может отсутствовать);
• Электроника.

Во-вторых, благодаря возможности измерения сразу в нескольких плоскостях, лазерные нивелиры позволяют обозначить вертикаль, горизонталь и удаленность объектов в самом широком диапазоне. И при отменной точности (ошибки измерений здесь исчисляются десятыми долями миллиметра).

Подробно об определении превышения точек с помощью рейки для нивелира

Нахождение разности высот двух или более точек – довольно серьезный процесс, требующий от оператора внимательности и знания эксплуатационных характеристик устройства. Для этой работы используется рейка, регуляция которой осуществляется вторым человеком.

Необходимо определить исходную точку измерения. Для наглядности ее можно обозначить латинской буквой A. Именно на нее устанавливается рейка. Вертикальное расположение данного элемента является наиболее целесообразным. Для того чтобы откалибровать рейку, нужно сверяться с вертикальной чертой визирной сетки.

Процесс нахождения разности высот двух или более точек, является довольно сложной процедурой

Затем нужно навести прибор на рейку и отрегулировать измерительное устройство таким образом, чтобы она приобрела четкие очертания в окуляре.

Далее можно приступить к регистрации данных, полученных в процессе работы. Для этого нужно отметить положение горизонтальных линий, входящих в визирную сетку

Следует обратить внимание на нижний показатель. К нему суммируется число, соответствующее количеству сантиметровых делений, находящихся между чертой значения и линией визира приспособления

Затем помощник должен изменить положение рейки. Это производится для определения следующей точки B, после чего необходимо повторно зафиксировать значение. Существует одно правило, которое следует знать. Горизонт приспособления является статичным, поэтому двигается только рейка. От высоты ее положения зависит измеряемая величина. Чем ниже размещается рейка, тем больше будет значение, которое можно определить с помощью рабочей части прибора.

Как выполняется поверка нивелира: пошаговое описание процесса

Поверка измерительного устройства такого типа включает в себя несколько мероприятий, предназначение которых заключается в определении пригодности прибора к эксплуатации. В ходе инспекции необходимо убедиться в том, что круглый уровень функционирует без ошибок. Рассмотрим процесс поверки более подробно.

В случае смещения пузырька необходимо произвести калибровку устройства

Для начала требуется настроить уровень с помощью винтов. Пузырек следует разместить в центральной точке круглого уровня. Затем прибор разворачивают на 180°. После смены расположения измерительного инструмента пузырек должен остаться на том же месте.

В случае смещения пузырька производится калибровка устройства. Сначала настраиваются подъемные винты. С их помощью положение пузырька должно быть откорректировано наполовину. Затем потребуется убрать оставшееся отклонение, обнаруженное круглым уровнем. Для этого настраиваются юстировочные винты.

Поверка включает в себя не только инспекцию круглого уровня. С помощью нее определяется исправность компенсаторного устройства. Данная работа также производится пошагово. Первое, что нужно сделать для проверки работоспособности компенсатора, – настроить уровень так, чтобы пузырек располагался в центральной точке.

Рейки с обратной (б) и прямой (в) оцифровкой: 1 – подставка; 2 – элевационный винт; 3 – окуляр; 4 – коробка цилиндрического уровня; 5 – кремальера; 6 – визир; 7 – объектив; 8 – закрепительный винт трубы; 9 – наводящий винт трубы; 10 – круглый уровень; 11 – исправительный винт круглого уровня; 12 – подъемный винт

Далее необходимо навести прибор на четкий объект. Затем подъемный винт проворачивается на 1/8. Обязательно нужно следить за смещением горизонтальной линии визирной сетки. Она должна изменить местоположение, после чего вернуться в исходную позицию. Если горизонтальная линия не возвращается в первоначальную точку, это означает, что компенсаторное устройство неисправно и прибор непригоден для проведения измерительных работ. В рейтингах лазерных нивелиров и оптических устройств присутствуют различные модели, однако все они требуют периодических проверок.

Виды нивелиров по принципу работы

Виды нивелиров

В зависимости от конструкции, различают следующие виды нивелиров:

1. геометрические, испускающие визирующий луч, которому сообщается горизонтальная ориентация. А отметка точек на местности производится при помощи специальных реек;
2. тригонометрические, или теодолиты, использующие наклонный луч к контрольной точке. При этом после снятия замеров необходимо выполнить сложные вычисления;
3. гидростатические, наиболее простые по конструкции. Они используют свойство жидкости устанавливать один и тот же уровень в сообщающихся сосудах;
4. оптикомеханические, в которых применяется световой луч и рейки с нанесёнными делениями. А также оптическая труба для снятия замеров;
5. лазерные, использующие для отметки точек лазерный луч, чем достигается простота и наглядность снятия замеров, а также появляется возможность работы с плоскостями, а не только с точками;
6. цифровые, построенные на оптическом либо лазерном принципе. Кстати, в них расчётная часть выполняется микроэлектронным процессором на основе полученных результатов замеров.

В отдельных случаях для нивелирования могут использоваться барометры, радиолокаторы, эхолоты и другие специфические приборы.

Как проверить инструмент на точность?

Любое измерительное оборудование периодически нуждается в проверке на погрешности. К нивелирам это особенно относится, так как условия их эксплуатации нередко связаны с различными воздействиями механического характера. Для поддержания достоверности показаний прибора необходимо иметь представление о том, что такое поверка нивелира на точность? Это процедуру следует проводить на участке земли с твердым основанием, который огорожен стенами на противоположных сторонах. Сначала штатив устанавливается возле одной из этих стен. Отсюда устанавливается первая точка на заданной оси. Далее прибор разворачивается на вторую стену и задается вторая точка с поворотом на 180 градусов. Затем нивелир переставляется ко второй стене и выполняются аналогичные измерения – прибор нацеливается лучом на вторую отмеченную точку. В итоге разница в измерениях между первой и третьей точками и будет погрешностью. К слову, допустимый параметр отклонения находится в пределах 3 мм.

Дополнительные принадлежности

Для проведения измерений с помощью оптических нивелиров используются дополнительные принадлежности:

Штативы необходимы для установки и жесткого крепления конструкции прибора, приведение его в рабочее положение и собственно выполнение измерений. Нивелирные штативы бывают деревянные, фиберглассовые, алюминиевые и обычно они легкие по весу и с меньшими головками крепления.

Рейки могут быть различной длины, изготовлены из разного материала с разграфленной шкалой на их поверхностях. В обозначения нивелирных реек, например РН-3-3000СП, входят:

• сокращенное наименование (РН – рейка нивелирная);
• первая цифра (3), означающая точность измерений в мм;
• второе число (3000) означает длину в мм;
• СП – сокращение означающее: складную конструкцию и прямое изображение.

Существуют различные виды реек:

• деревянные складные двухсторонние;
• алюминиевые выдвижные, с накладным круглым уровнем ;
• инварные, повышенной точности.

Длина реек колеблется в пределах от одного до пяти метров. Деления на них бывают миллиметровые с одной стороны и сантиметровые Е-образные с другой или с обеих сторон сантиметровыми одновременно, но с чередованием цвета (красная, черная). Они могут быть штриховыми и с инварной проволокой для цифровых нивелиров. Вся градуировка на рейках, нанесенная краской, перед вводом ее в эксплуатацию должна быть исследована и соответствовать требованиям предельных отклонений метрового отрезка и длин делений шкал.

Как я учился пользоваться нивелиром

Первый раз я познакомился с нивелиром в институте, на каком предмете уже и не помню. Эти теоретические знания к моменту, когда их надо было применить на стройке забылись и никак не хотели вспоминаться.

Так что приходилось учиться по новому и задавать глупые вопросы своим коллегам про то, как пользоваться нивелиром.

Помню, что я постоянно путался с полученными значениями. На рейки большие значения обозначают, что это яма, а если маленькие то бугор и это мой мозг никак не хотел воспринимать.

Пример делаю съемку пола и получаю две цифры 1,870 м. и 1,820 м. выходит, что первая точка ниже второй на 5 сантиметров. У меня в голове не укладывалось, что цифра по значению больше означает на поверхности яму.

Я взял себе за правило и вам советую, свои данные нивелирной съемки проверять и пересчитывать несколько раз, чтоб не было никаких сомнений.

Что необходимо сделать перед нивелирной съемкой читайте ЗДЕСЬ. Вот здесь я рассказал, как залил бетонные полы в гараже без нивелира.

Так же вам будет интересно, как составить акты скрытых работ, кс2, кс 3, если да то вам сюда.

Буду рад вашим комментариям по теме как пользоваться нивелиром.

Виды лазерных уровней

Понятие доступной стоимости не означает, что любой может приобрести многофункциональный лазерный уровень максимальной оснащенности. Это, по крайней мере, нерационально. Гораздо корректнее правильно изучить характеристики того или иного прибора. Лучше купить инструмент с оптимальным набором возможностей. Сегодня на рынке представлены различные виды лазерных уровней.

Кросслайнеры

Кросслайнер — отличный прибор для дома, для работы на улице, операций, связанных с разметкой площади. Лазерный уровень такого класса рисует на целевой поверхности четко видимые линии. Внутри прибора точечный источник света направляет луч на призму. Она и формирует вертикальный или горизонтальный плоский фронт излучения. Попадая на целевую поверхность, он выглядит как светящаяся линия.

Построители линий бывают:

• однопризменные, формирующие горизонтальный или вертикальный уровень;
• двухпризменные, создающие картинку в виде пересечения линий;
• многопризменные, формирующие сложную геометрию световых линий на целевой поверхности.

В зависимости от сложности кросслайнера, угол развертки луча призмой может меняться. Обычное значение 120 градусов. У дорогих приборов угол может достигать 160 градусов. Многоточечные, многопризменные модели способны развертывать луч на все 360 градусов, обеспечивая круговой охват. Такая картина наблюдается при соединении линий засветки отдельных источников излучения.

Точечные

Точечные лазерные уровни, которые еще называют построителями осей, обладают широчайшим набором вариантов использования. Они проецируют на целевую плоскость яркую световую точку, луч не виден. Однако дальность, на которой точка уверенно различима, в разы превышает показатели кросслайнеров.

Построитель осей несколько неудобен для ремонта квартиры. Но в условиях большой рабочей площадки его преимущества неоспоримы. Прибор позволяет быстро сделать разметку опалубки для фундамента, каркасов для строительства домов по канадской технологии. В пределах замкнутого пространства он позволит установить протяженный горизонт для потолков, правильно выбрать направление перегородок и стен.

Количество лучей построителя осей варьируется от 3 до 5. Они направлены от прибора вверх-вниз, вперед-назад, влево-вправо (для трех диодов). Имея 5 источников света, прибор может использоваться как угловой лазерный уровень. В зависимости от возможностей модели, контролируемый наклон луча делается как позиционированием прибора на штативе, так и с помощью поворотной головки внутри корпуса.

Ротационные

Ротационные лазерные уровни называются построителями плоскостей. Схема их работы проста. Головка с единственным мощным лазером вращается с большой скоростью. В результате:

• на целевой поверхности образуется видимая, яркая линия;
• достигается внушительная дальность действия до 70 метров без применения приемников излучения;
• с приемниками излучения дальность работы ротационного построителя достигает 400 метров;
• образуется световая поверхность, способная выступать в роли контрольного инструмента.

Используя линейку, легко измерить расстояние от стены до светового барьера. При этом контрольные точки можно располагать как угодно часто, вплоть до построения подробной карты рельефа целевой поверхности. В конструкцию уровня данного класса входит еще один мини источник света. Он направляется в зенит и может служить удобной точкой отсчета или дополнительной привязкой для средств контроля.