Kapitola 11. Geometrická nivelace

Pomocí geometrické nivelace určujeme převýšení mezi dvěma body nivelačním přístrojem a nivelačními pomůckami. Princip metody je patrný z obrázku 11.1. Záměrná přímka urovnaného nivelačního přístroje realizuje vodorovnou rovinu ρ. Na bodech, mezi nimiž určujeme převýšení, jsou postaveny nivelační latě. Záměrná přímka vytne na latích laťové úseky lA a lB. Převýšení mezi body A a B se určí ze vztahu

Obrázek 11.1. Princip geometrické nivelace

Princip geometrické nivelace

Stanovisko nivelačního přístroje a přidružené přestavové body (dvojice latí) tvoří nivelační sestavu.

11.1. Nivelační přístroje

Nivelační přístroje pracují na společném principu – realizují vodorovnou rovinu, mají však různou konstrukci, výkonnost a vybavení. Lze je dělit podle různých hledisek:

  1. Podle realizace vodorovné roviny:

    • libelové,

    • kompenzátorové.

  2. Podle zdroje světla:

    • optické,

    • laserové.

  3. Podle způsobu odečítání:

    • vizuální,

    • automatické.

  4. Podle přesnosti (střední jednotkové kilometrové chyby obousměrné nivelace m0):

    • velmi přesné nivelační přístroje (VPN)

    • přesné nivelační přístroje (PN)

    • technické nivelační přístroje (TN)

    • nivelační přístroje s nižší přesností (NP)

11.1.1. Libelové nivelační přístroje

Tyto přístroje se používali zejména před rokem 1950. V současnosti je použití tohoto přístroje na ústupu. Schéma přístroje je na obr. 11.2

Obrázek 11.2. Schéma libelového nivelačního přístroje [71]

Schéma libelového nivelačního přístroje [71]

Hlavními částmi přístroje jsou:

  1. třínožka T se stavěcími šrouby Š,

  2. alhidáda A se svislým čepem Č a vidlicí pro dalekohled,

  3. dalekohled D pohyblivě spojený s alhidádou kloubem K a elevačním šroubem E (slouží k nastavení záměrné přímky do žádané vodorovné roviny,

  4. nivelační libela NL,

  5. ustanovka U ovládající otáčivý pohyb alhidády kolem svislé osy V,

  6. krabicová libela KL pro přibližné uvedení osy V do svislé polohy.

Kromě mechanických částí charakterizují kvalitu libelových nivelačních přístrojů zvětšení dalekohledu, citlivost nivelační libely, úprava nitkového kříže, optický mikrometr pro přesnější čtení laťových úseků.

Nivelační přístroje bývají vybaveny také vodorovným kruhem, staví se většinou na stativ.

Příprava nivelačního přístroje na stanovisku

Postavení stativu (deska stativu přibližně vodorovná).

Zaostření nitkového kříže.

Hrubá horizontace podle krabicové libely.

Zacílení na lať a zaostření obrazu.

Urovnání nivelační libely elevačním šroubem.

Čtení na laťové stupnici.

11.1.2. Kompenzátorové nivelační přístroje

Kompenzátorové nivelační přístroje jsou vybaveny kompenzátorem, který po hrubém urovnání přístroje podle krabicové libely nastaví automaticky záměrnou přímku do vodorovné polohy. Činnost kompenzátoru využívá zemské tíže. Odpadá tedy nutnost urovnávat přístroj podle nivelační libely.

Princip automatického urovnání

Pokud je záměrná přímka vodorovná, hlavní paprsek přicházející z latě prochází středem objektivu a středem nitkového kříže S (obr. 11.3 a). Pokud se ale optická osa dalekohledu odkloní o malý úhel α, hlavní paprsek protne rovinu nitkového kříže v bodě S0 posunutém o hodnotu

pod nebo nad střed S (obr. 11.3 b). Abychom i v této poloze dalekohledu odečetli na lati správnou hodnotu odpovídající vodorovné záměře, je potřeba:

  1. střed S nitkového kříže dostat do polohy S0 (obr. 11.3 b) – tzv. skutečné urovnání záměry (pootočením ramene PS kolem bodu P o úhel β),

  2. průběh hlavního vodorovného paprsku v bodě B zalomit, aby protínal střed S – tzv. zdánlivé urovnání záměry (obr. 11.3 c),

  3. průběh hlavního vodorovného paprsku v bodě B rovnoběžně posunout tak, aby směřoval do středu nitkového kříže, který se nachází mimo horizont (obr. 11.3 d

Vše probíhá automaticky pomocí optického nebo optickomechanického zařízení. Podle pohyblivého členu mohou být kompenzátory kyvadlové nebo kapalinové (viz kapitola Geodetické přístroje).

Obrázek 11.3. Princip automatického urovnání záměry [71]

Princip automatického urovnání záměry [71]

Schéma kompenzátorového nivelačního přístroje je na obr. 11.4.

Obrázek 11.4. Schéma kompenzátorového nivelačního přístroje [71]

Schéma kompenzátorového nivelačního přístroje [71]

Hlavními částmi přístroje jsou:

  1. třínožka T se stavěcími šrouby Š a ložiskem pro čep,

  2. alhidáda A se svislým čepem Č přecházející v těleso dalekohledu,

  3. dalekohled D s kompenzátorem K,

  4. pomocná krabicová libela KL.

Případné další doplňky jako nitkový kříž, optický mikrometr, vodorovný kruh jsou stejné jako u libelových nivelačních přístrojů

Příprava nivelačního přístroje na stanovisku

Příprava je shodná jako u libelových nivelačních přístrojů. Odpadá však urovnání nivelační libely. Při pořadové nivelaci se doporučuje urovnávat krabicovou libelu na záměru vzad a vpřed. Před vlastním odečtením se doporučuje jemně poklepat na přístroj a přesvědčit se tak o správné funkci kompenzátoru.

11.1.3. Laserové nivelační přístroje

Světelný paprsek realizující záměrnou přímku je v tomto případě nahrazen viditelným laserovým paprskem. Při měření laserovým nivelačním přístrojem je možné použít delší záměry. Používají se speciální nivelační latě s čidlem (umožňuje určit střed záměry).

Z konstrukčního hlediska je možné laserové nivelační přístroje rozdělit na:

  1. kompaktní (zdroj a dalekohled tvoří jediný celek),

  2. aditivní (do okuláru běžného nivelačního přístroje se vhodným způsobem přivádí světlo z laseru),

  3. rotující (přístroje s rotujícím laserovým paprskem; vodorovnou záměru lze sledovat současně na více latích vybavených detektory; přesnost je 0,8 až 3 mm/100 m, dosah 200 až 300 m; efektivní je jejich využití při různých běžných i speciálních stavebních pracích).