Уровень (оптический прибор)

Уровень оптический — это инструмент, используемый для установки или проверки точек в одной горизонтальной плоскости в процессе, известном как нивелирование . Он используется вместе с нивелирной рейкой для определения относительной высоты или уровней ( вертикального разделения ) объектов или отметок. Он широко используется в геодезии и строительстве для измерения перепадов высот, а также для передачи, измерения и установки высот известных объектов или отметок.

Он также известен как уровень геодезиста, уровень строителя, мусорный уровень или исторический уровень «Y». Он работает по принципу установления визуального соотношения уровней между двумя или более точками, для чего встроенный оптический телескоп и высокоточный пузырьковый уровень используется для достижения необходимой точности. Традиционно инструмент полностью настраивался вручную, чтобы обеспечить ровную линию обзора, но современные автоматические версии самокомпенсируют небольшие ошибки грубого нивелирования инструмента и, таким образом, их можно использовать быстрее.

Оптический уровень не следует путать с теодолитом , которым можно измерять и углы в вертикальной плоскости.

Описание

Весь блок обычно устанавливается на штатив , и телескоп может свободно вращаться на 360° в горизонтальной плоскости. Геодезист регулирует уровень инструмента путем грубой регулировки ножек штатива и точной регулировки с помощью трех прецизионных регулировочных винтов на инструменте, чтобы плоскость вращения была горизонтальной. Геодезист делает это с помощью уровня «бычий глаз», встроенного в крепление прибора.

Геодезист смотрит в окуляр телескопа, а помощник держит рейку вертикального уровня , градуированную в дюймах или сантиметрах. Нивелирная рейка ставится ногой на точку, в которой требуется измерение уровня. Телескоп вращается и фокусируется до тех пор, пока рейка уровня не станет отчетливо видна в перекрестии. В случае наклонного уровня точная регулировка уровня осуществляется с помощью высотного винта с использованием высокоточного пузырькового уровня, прикрепленного к телескопу. Его можно наблюдать в зеркало во время регулировки или концы пузыря в режиме «разделенного пузыря» можно увидеть в телескоп. Это также позволяет гарантировать точный уровень телескопа во время съемки. Однако в случае автоматического нивелира регулировка высоты осуществляется автоматически с помощью подвешенной призмы под действием силы тяжести, при условии, что грубое нивелирование основания прибора является точным в определенных пределах.

После нивелирования записываются показания шкалы рейки на перекрестии и метках стадиона, а также устанавливается опознавательная отметка или маркер в том месте, где рейка нивелира опирается на обследуемый объект или позицию.

Изобретение

В 1832 году английский инженер-строитель и изобретатель Уильям Граватт , которому было поручено изучить схему маршрута Юго-Восточной железной дороги от Лондона до Дувра , разочаровался в медленной и громоздкой работе уровня «Y» во время изыскательских работ и разработал более транспортабельный, простой в использовании «свалочный» уровень, ^[1]^[2] назван так из-за своего более короткого внешнего вида. ^[3]

Телескоп исторического уровня «Y» удерживается на двух латунных кронштейнах, которые являются частью монтировки, и телескоп можно легко снять, чтобы обеспечить разворот визирования на 180 градусов или осевое вращение телескопа; оба для компенсации ошибок оптической коллимации . Поскольку телескоп не прикреплен к механизму регулировки уровня, инструмент «Y» собирается и разбирается для каждой визирной станции. Однако складной уровень постоянно крепится к двум опорным рычагам и механизму нивелирования, что снижает погрешность измерения и значительно сокращает время, необходимое для настройки прибора. Дампи использует тот же основной принцип определения уровня.

Обзорная операция

После тщательной настройки уровня высота перекрестия определяется либо путем визирования от известного ориентира с известной высотой, определенной в ходе предыдущей съемки, либо путем использования произвольной точки с предполагаемой высотой.

Визирование производится помощником геодезиста, который держит градуированную рейку вертикально в измеряемой точке. Геодезист вращает телескоп до тех пор, пока градуированная рейка не окажется в перекрестии, и записывает показания. Это повторяется для всех наблюдений с этой точки отсчёта. Если инструмент перемещается в другое положение на расстоянии визирования, его повторно нивелируют и производят визирование на известный уровень в предыдущей съемке. Это связывает любые новые уровни с предыдущими уровнями.

Варианты

Уровень Y или уровень звезды — самый старый и самый громоздкий из оптических инструментов старого типа. Телескоп малой мощности помещается в пару зажимных креплений, а затем инструмент выравнивается с помощью уровня , который устанавливается параллельно основному телескопу.

Термин «унылый уровень» (также «уровень строителя» ) сохранился, несмотря на эволюцию дизайна. Они могут быть ручными или автоматическими, причем последние настраиваются гораздо быстрее.

Наклонный уровень — это вариант, который имеет прецизионный регулировочный винт по вертикали, который наклоняет как телескоп, так и прикрепленный к нему высокоточный пузырьковый уровень, чтобы выровнять их. Это снижает полную зависимость от точности нивелирования нижнего крепления инструментов, а дисплей с «разделенным пузырьком» дает дополнительную уверенность в том, что телескоп находится ровно во время визирования. Это позволяет ускорить работу, поскольку нижняя монтировка не обязательно должна быть абсолютно ровной, хотя это и приведет к небольшой ошибке, поскольку вертикальная ось монтировки не полностью совпадает с центром телескопа. Разделенный пузырь работает, отображая половины обоих концов пузыря рядом в телескоп, и когда изогнутые концы выровнены, он находится на одном уровне.

, Автоматический уровень самовыравнивающийся уровень или автоматический уровень строителя включает в себя внутренний механизм компенсатора (качающуюся призму ), который при установке близко к уровню автоматически устраняет любые оставшиеся отклонения. Это уменьшает необходимость установки истинного уровня основания инструмента, как в случае с дампи-уровнем. Инструменты для самовыравнивания являются предпочтительным инструментом на строительных площадках, в строительстве и во время геодезических работ из-за простоты использования и быстрого времени настройки.

Цифровой электронный уровень также устанавливается на штативе и считывает штрих-код с помощью электронных лазерных методов. Высота рейки, где луч уровня пересекает рейку, отображается на цифровом дисплее. Этот тип уровня исключает интерполяцию градуировки человеком, тем самым устраняя источник ошибки и повышая точность. В ночное время уровень используется в сочетании с лазером с автоматическим перекрестием для получения точных показаний шкалы.

Транзитный уровень также позволяет измерять высоту и азимут целевого объекта относительно эталона в горизонтальной плоскости. Прибор поворачивается для визирования цели, а вертикальный и горизонтальный углы считываются по калиброванным шкалам. ^[4]

Современный автоматический оптический нивелир с горизонтальным транзитным отсчетом.
Внутренний призменный механизм телескопа с автоматическим нивелированием.
Уровень «Y». Телескоп можно снять и перевернуть или повернуть по оси, чтобы устранить ошибки коллимации.
Азимут — это угол, образованный между двумя точками интереса в горизонтальной плоскости.
Нивелир низкой точности для ручного использования

В популярной культуре

В первой главе романа Томаса Харди «Лесные жители» 1887 года ^[5] рассказчик заявляет: «Он знал каждый тонкий уклон на десяти милях земли между Эбботс-Сернелом и Шертоном - рыночным городом, в который он отправился, - так точно, как любой геодезист мог бы узнать это с помощью уровня Дампи».

В онлайн-игре World of Warcraft в Болотистых угодьях есть квест, который дает геодезист Турдан, чтобы вернуть свой потерянный уровень. Он даже комментирует имя, говоря: «Я не назвал эту чертову штуку, ясно? Иди поищи!»

См. также

Ссылки

^ Сайкия; и др. (30 октября 2010 г.). Геодезия . Обучение PHI. ISBN 978-8120339859 .
^ «Уильям Граватт» . craig-telescope.co.uk . Проверено 31 мая 2012 г.
^ Оксфордский словарь английского языка . «dumpy», прил, 2. Улучшенный уровень Граватта, обычно называемый (по внешнему виду) «Dumpy Level». {{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )
^ «Все о транзитных уровнях» . johnsonlevel.com .
^ Томас Харди, Лесные жители

Внешние ссылки

[1] Сайкия; и др. (30 октября 2010 г.). Геодезия . Обучение PHI. ISBN 978-8120339859 .

[2] «Уильям Граватт» . craig-telescope.co.uk . Проверено 31 мая 2012 г.

[3] Оксфордский словарь английского языка . «dumpy», прил, 2. Улучшенный уровень Граватта, обычно называемый (по внешнему виду) «Dumpy Level». {{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )

[4] «Все о транзитных уровнях» . johnsonlevel.com .

[5] Томас Харди, Лесные жители

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]