Planowanie pomiarów niwelacyjnych

Niwelator i planowanie niwealcji

Niwelacja

Planowanie pomiarów niwelacyjnych

Jednym z zadań geodety są pomiary wysokościowe. Pomiar wysokościowy to zespół czynności technicznych pozwalających na określenie wysokości punktów względem przyjętego poziomu odniesienia i umożliwiających przedstawienie form ukształtowania terenu.

Reper państwowy

Punkt o pomierzonych wysokościach, zastabilizowany (najczęściej w sposób trwały rys. obok) i mający jednoznacznie określony charakterystyczny punkt, którego wysokość jest wyznaczana, nazywany jest reperem.

W przypadku pomiarów niwelacyjnych osnów pomiarowych, będących nawiązaniem wysokościowym dla takich prac jak:

  • - zdjęcie rzeźby terenu,
  • - określenie kubatury robót ziemnych itp.,

wymagana jest mniejsza dokładność reperów wysokościowych i są one zazwyczaj punktami o krótkim terminie wykorzystania. Dlatego też punkty mogą być stabilizowane w sposób uproszczony (bolce, pale, rurki metalowe) lub można wykorzystać trwałe elementy zabudowy lub armatury (narożnik schodów, włazy, studzienki, punkty osnowy poziomej).


Wyróżnia się następujące metody pomiarów wysokościowych:

  • • niwelacja trygonometryczna,
  • • niwelacja geometryczna,
  • • niwelacja satelitarna,
  • • niwelacja barometryczna,
  • • niwelacja hydrostatyczna,
  • • bezpośredni pomiar różnic wysokości za pomocą przymiarów zwisających.
Reper ścienny

Spośród wymienionych metod najbardziej popularne i zarazem akceptowane przez obowiązujące rozporządzenie MSWiA (w sprawie standardów technicznych wykonywania geodezyjnych pomiarów sytuacyjnych i wysokościowych oraz opracowywania i przekazywania wyników tych pomiarów do państwowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego) są pierwsze trzy. Należy jednak pamiętać, że każda metoda ma swoje ograniczenia, które mogą uniemożliwić nam wykonanie poprawnego pomiaru.


Planowanie pomiarów niwelacyjnych związanych z zakładaniem osnowy szczegółowej powinno rozpocząć się od zebrania dokumentacji dotyczącej aktualnie występujących reperów w rejonie badań.


Każdy pomiar, nie tylko niwelacyjny, jest wykonywany w celu realizacji pewnych prac/projektów. Dlatego też przed rozpoczęciem pomiarów w większości przypadków określona jest dokładność z jaką należy wyznaczyć położenie punktów. Dokładność pomiaru jest uzależniona głównie od sprzętu pomiarowego i metody pomiarowej. W tym miejscu, jeżeli to konieczne, powinno się wykonać odpowiednie obliczenia przy zastosowaniu zasad rachunku wyrównawczego w celu określenia metody pomiarowej oraz wymagań sprzętowych.

Kolejnym, niezwykle ważnym czynnikiem, który należy bezwzględnie wziąć pod uwagę podczas planowania pomiaru niwelacyjnego, są punkty nawiązania. W zależności od określonej wcześniej dokładności wyznaczanych wysokości, punktów nawiązania może być jeden, dwa lub więcej. Punkty nawiązania powinny być możliwie najbliżej oraz powinny cechować się stałością. Jest to ważne w szczególności podczas prac wykonywanych w rejonie występowania wpływów podziemnej eksploatacji górniczej. W takim wypadku punkty nawiązania powinny znajdować się poza obszarem wpływów.


Znając metodę pomiaru i sposób nawiązania pomiarów niwelacyjnych, należy utworzyć projekt osnowy na mapie. Uwzględniając przy tym zasięg nowo projektowanej sieci osnów wysokościowych, punkty nawiązania oraz punkty adaptowane ze starych osnów. Kolejnym elementem planowania pomiarów niwelacyjnych jest tak zwany wywiad terenowy, który umożliwi sprawdzenie obecnego stanu punktów nawiązania, oraz lokalizację nowo zakładanych punktów osnowy i możliwości sposobu ich stabilizacji.


Podczas wywiadu terenowego można również sprecyzować dokładniej czy w danym rejonie da się zastosować przyjętą, podczas planowania projektowanej sieci, metodę pomiarową. Ukształtowanie rzeźby terenu oraz sposób jej zagospodarowania, ma istotne znaczenie podczas pomiaru niwelacyjnego. Wiąże się to głównie z ograniczeniami sprzętu zastosowanego w trakcie pomiaru. Przykładowo niwelację trygonometryczną wykonuje się za pomocą tachimetrów (dawniej teodolitów). Dzięki ruchomej lunecie w zastosowanym urządzeniu można wykonać niwelację punktów w terenie mocno nachylonym, pagórkowatym. Wadą tego pomiaru jest konieczność pomiaru odległości skośnych lub poziomych. Nie zawsze jest to możliwe za pomocą przymiaru bezpośredniego (przy użyciu taśmy lub ruletki). Można wtedy zastosować metody pomiarów pośrednich. Ten zabieg jednak wpłynie na dokładność całego pomiaru.


Niwelacja trygonometryczna
Niwelacja trygonometryczna

Znacznie wyższe dokładności uzyskuje się podczas niwelacji geometrycznej (zwłaszcza precyzyjnej). Podczas pomiaru wykorzystuje się niwelator, zazwyczaj z poziomą, nieruchoma lunetą. Dlatego też niwelację geometryczną można przeprowadzić w terenie słabo nachylonym lub poziomym, w innym przypadku konieczne staje się utworzeniu wielu dodatkowych stanowisk pomiarowych. Co z ekonomicznego punktu widzenia nie jest korzystnym zjawiskiem.


Niwelacja geometryczna
Niwelacja geometryczna

Wraz z rozwojem technologii satelitarnej powoli tradycyjne metody są wypierane przez pomiary satelitarne wykorzystujące technologię GNSS. Jednak również i to rozwiązanie nie jest wolne od ograniczeń. Pomiary za pomocą odbiorników satelitarnych wykonywane w pobliżu bardzo wysokich budynków (wieżowce, drapacze chmur) lub pod drzewami są obarczone większymi błędami ze względu na zmniejszona widoczność satelitów przez odbiornik antenowy. Ciężko również wykonać pomiary GNSS przy większych zbiornikach wody (przy spokojnej tafli wody) lub w pobliżu budynków ze szklanymi elewacjami, ze względu na możliwość odebrania fałszywych sygnałów odbitych od tafli wody/szkła.


Ostatnim etapem planowania sieci niwelacyjnych jest utworzenie projektu technicznego składającego się z części graficznej i opisowej. Część graficzną stanowi mapa w skali 1:10 000 lub mniejszej z naniesionymi obecnymi punktami i osnowy (kolorem czarnym) i planowanymi nowymi punktami osnowy (czerwonym). Część opisowa zawiera analizę poszczególnych linii (ich długość, przebieg, ilość stanowisk) oraz zestawienie punktów nawiązania i punktów wysokości nowej sieci.


Po tak przygotowanym planie pomiarów niwelacyjnych osnowy wysokościowej można przystąpić do realizacji projektu.