Veľmi presná nivelácia

1. Veľmi presná nivelácia ZPN VPN PN TN a plošná

2. Ďalekohľad s konštantnou dĺžkou • zväčšenie 30x až 40x • dobrá svetelnosť • Citlivosť libely 4,1"<  < 10,3 " na 2 mm • Stredná chyba urovnania zámernej priamky do horizontálnej roviny 0,2 " • Stredná chyba čítania na late <0,1mm Požiadavky na prístroje

3. Libelové • Zeiss NI 004, Wild N-3 • koincidenčné urovnanie libely • Kompenzátorové • kruhová libela má citlivosť väčšiu ako 10´na 2 mm • Zeiss Ni 002 – má otočný okulár • Zeiss Ni 007 • Digitálne • Leica Na 2002 • Leica Na 3003 Klasifikácia prístrojov

4. Zeiss Ni 007

5. Laty pre presnú niveláciu

6. Dve 3 m laty s invarovými pásmi • Dve stupnice navzájom posunuté o konštantnú hodnotu (napr. 60650) • Koeficient teplotnej rozťažnosti invaru je1m.°C-1.m-1 • Ni-36%, oceľ-63,5%, ostatné-0,5% • Na dolnom konci je invar pevne prichytený, na hornom je na pružine • rovnaké napätie pri rôznych atmosferických podmienkach • Vzpriamené aj prevrátené stupnice Požiadavky na laty

7. Obraz kruhovej libely Čítanie na late

8. Ploché (tanierové) • Klinové • 10-30 cm • špeciálna objímka na zatĺkanie do zeme aby sa nepoškodil polguľový vrchlík Nivelačné podložky

9. prvý digitálny nivelačný prístroj na svete Leica Na 2000 • začiatok 90-tych rokov • v súčasnosti 4 výrobcovia: Leica Trimble Sokkia Topcon Digitálne nivelačné prístroje

10. Optický merací systém a kompenzátor • Kódová lata s invarovým pásom • CCD kamera • Software, kontrolujúci všetky operácie a procedúry Merací systém digitálnych prístrojov

11. CCD kamera nasníma obraz laty • princíp riadkového detektora, ktorý pretransformuje vstupný signál na analógový videosignál • Obraz sa porovnáva s jeho pôvodnou podobou (referenčný signál) uloženou v pamäti • Určuje sa mierka kódového obrazu, ako funkcia vzdialenosti Princíp digitálneho čítania

12. Etapy merania • Hrubá optimalizácia • určenie vzdialenosti na základe polohy zaostrovacej šošovky • Jemná optimalizácia • meračský a referenčný signál sa korelujú • v mieste, v ktorom dôjde ku korelácii sú hľadané hodnoty vzdialenosti a prevýšenia • korelácia sa uskutočňuje v celom rozsahu vzdialenosti 1,8 až 100 m a prevýšenia 0 až 4,05 m • doba jemnej optimalizácie je 0,5 až 1 s

13. pomocou naprogramovanej detekčnej funkcie Analýza svetelnej intenzity obrazu laty

14. Latový kód • vytvorený binárnym kódom • obsahuje 2000 prvkov na rozsahu 4,05 m • rozmer jedného základného elementu je a umožňuje koreláciu v celom dĺžkovom rozsahu

15. vylúčenie chýb čítania • rýchle a jednoduché ovládanie • nie je potrebný optický mikrometer • možnosť digitálneho rozmerania dĺžok zámer • meranie na čiastočne zakrytú latu • automatická registrácia dát • automatický výpočet zápisníka Výhody digitálnych nivelačných prístrojov

16. problémy pri meraniach v tmavších alebo slabo osvetlených miestach • potreba nasvietenia laty • potrebná viditeľnosť 2/3 zorného poľa ďalekohľadu • minimálna dĺžka zámery 2 m Nevýhody digitálnych nivelačných prístrojov

17. Presnosť • lata GKNL4 - 1,2 mm • lata GPCL 2,3 - 0,4 mm • Zväčšenie ďalekohľadu 24x • Rozsah • GKNL 4: od 1,8 do 100 m • GPCL 2,3: od 1,8 do 60 m • Presnosť čítania • 0,1 mm/0,01 mm • Merací čas 4 s Leica NA 3003

18. Oddiel sa rozdelí na párny počet zostáv • Po vybalení prístroja je potrebné čakať 20-30 minút • Dĺžka zámer sa určí pásmom a nesmie prekročiť 40 m • V sklonitom teréne sa zámery skracujú, aby výška zámery neklesla pod 0,80 m • Symetrické meranie • Rozdiel čítaní na obidvoch stupniciach sa môže líšiť od danej konštanty o 0,1 mm Postup merania

19. pred priamym slnkom sa prístroj chráni slnečníkom • pred čítaním je treba kontrolovať urovnanie libely • vplyvom adhézie sa môže bublina oneskorovať, treba poklopkať na puzdro libely • podľa možnosti treba merať pri zatiahnutej oblohe • ráno sa zvyčajne čítania postupne zmenšujú, večer čítania stúpajú

20. stanovištia volíme na tvrdom povrchu • na asfalte podkladáme pod hroty statívu kovové podložky s hrubou gumou • obchádzame statív na vzdialenosť 0,5 m • druhú niveláciu robíme po tej istej trase a po rovnakých stanovištiach prístroja a lát • chybu z krútenia statívu odstránime striedavým postavením zvolenej nohy statívu vzhľadom na smer ťahu

21. Symetrické meranie Vplyvom sálavého slnečného tepla sa môže chyba v urovnaní nivelačnej libely (nehorizontálnej zámernej roviny) prejaviť ako systematická

22. Zápisník pre presnú niveláciu

23. Klasifikácia nivelácie

24. skrátenie maximálnej dĺžky zámery na 35 m • zvýšenie zámery nad terénom • na 0,8 m (zámery >20m) • na 0,5 m (zámery <20m) • na dlhých ťahoch sa použije postup prerušovanej nivelácie • opakované nivelácie sa vykonávajú za rovnakých podmienok • zavedú sa opravy z nivelačnej refrakcie a kolísania zvislice Zvlášť presná nivelácia

25. rozmeranie zostáv oceľovým pásmom • stanovisko krížik x alebo T • prestavovacie body kolmá čiara / • stanovisko prístroja na spojnici oboch lát • pri nerovnakých zámerách sa uváži vplyv zakrivenia zemského povrchu na výšku zámery • meranie nivelačného ťahu späť sa vykoná v iný deň a v iný denný čas • na styku dvoch nivelačných ťahoch je prekryt dvoch oddielov (1km) Veľmi presná nivelácia

26. dopoludňajšie a popoludňajšie meranie oddeliť 2 hod. prestávkou • meranie začať najmenej 1/2 hod. po východe a skončiť 1/2 hod. pred západom • spojnica hrotov dvoch nôh statívu je rovnobežná so smerom merania, striedavo vľavo a vpravo • optimálny čas na meranie v jednej zostave je 3 až 4 minúty • priebežne sa kontroluje aj postupný súčet prevýšení , jeho narastanie svedčí o poklese laty pri prenášaní

27. krajná odchýlka v rozdiele čítaní na oboch stupniciach od konštanty laty môže byť 0,2 mm • najväčšia dĺžka zámery je 50 m • výška zámery môže byť nad povrchom 0,5 m • nivelačné laty sa môžu stavať na ploché podložky • nivelácia tam a späť môže byť aj v ten istý deň, ale v iný denný čas Presná nivelácia

28. Chyby presnej nivelácie • Chyba v cielení (pointácii) • Chyba z nepresného urovnania libely • Chyba z rozdielu vplyvu refrakcie a z rozdielu zakrivenia Zeme na obe zámery • Nezvislosť laty • Zmeny výšky prístroja a podložiek • Vlnenie zemskej kôry • Vplyv Mesiaca a Slnka • Nivelačná refrakcia

29. presnosť cielenia sa zvýšila klinovou úpravou zámerného kríža • závisí od • optických vlastností ďalekohľadu • šírky latového dielika • atmosferických podmienok (viditeľnosť) • dĺžky zámery • skúsenosti merača • rastie s odmocninou vzdialenosti • pre s=40 m je mp=0,02 mm 1. Chyba v cielení (pointácii)

30. 2. Chyba z nepresného urovnania libely • presnosť urovnania libely sa udáva strednou chybou • kde  je citlivosť libely pre dielik 2 mm • Ni 007 má strednú chybu m=0,15", čo pri nameranom prevýšení H=10m predstavuje chybu merania 0,01mm • prejavuje sa, ak prístroj nie je v strede zámery

31. 3. Chyba z rozdielu vplyvu refrakcie a rozdielu zakrivenia Zeme na obe zámery • q diferenčná refrakcia • dq je príslušná oprava • Vzniká pri excentricite stanoviska • Pri R=20 m zostave s=10 m a excentricite prístroja e=1 m bude dq=0,03 mm • Rozdiel v dĺžkach zámer okolo 40m môže byť 0,5 m

32. čítanie je vždy väčšie • bočný výkyv laty • výkyv laty v smere zámery 4. Nezvislosť laty

33. spôsobená premenlivým počasím, jednostranným otepľovaním prístroja, pomalým klesaním alebo dvíhaním prístroja, dlhým meraním • znižuje sa symetrickým meraním • nebezpečný je jej systematický vplyv na zámeru nazad, ak prístroj prenášame na ďalšie stanovište • v stúpajúcom teréne zväčšuje namerané prevýšenie, pri klesajúcom zmenšuje • pri obojsmernej nivelácii sa chyba eliminuje v aritmetickom priemere  H =0,5 (HT-HS) • v rozdiele prevýšení =HT+HS sa zdvojnásobuje 5. Zmeny výšky prístroja a podložiek

34. vlny dlhé niekoľko km s amplitúdou rádovo 5mm a periódou niekoľko týždňov, príp. mesiacov • exogénne pohyby zemskej kôry • pravdepodobná príčina – zmeny teploty povrchovej vrstvy • systematický charakter, spôsobujú hromadenie chýb v dlhých ťahoch • eliminácia – prerušovaná nivelácia: dlhé ťahy sa rozdelia na 20km úseky a ako prvé sa merajú nepárne úseky, potom párne 6. Vlnenie zemskej kôry

35. 7. Vplyv Mesiaca a Slnka • vplyv nebeských telies na libelu aj kompenzátor spôsobí osciláciu zvislice, ktorej veľkosť a smer závisia od vzájomnej polohy Mesiaca a Slnka • slapové účinky zmiernia vplyv oscilácie zvislice asi o 20% • astronomická korekcia meraného prevýšenia • k=0,068 pre Mesiac a k=0,032 pre Slnko • skm je dĺžka ťahu v km • A je stredná hodnota rozdielu A1-A0, kde A1 je azimut nivelačného ťahu a A0 je azimut nebeského telesa • z je zenitová vzdialenosť nebeského telesa

36. nepravidelný ohyb nivelačnej zámery spôsobuje vertikálny teplotný gradient • kladný teplotný gradient • 1 až 2 hod. pred západom Slnka do 1 až 2 hod. po východe Slnka • zámera je vydutá • záporný gradient • cez deň s premenlivou hodnotou podľa denného obdobia, oblačnosti, pokrytia terénu a pod. • zámera je vypuklá • veľké záporné hodnoty sú nad asfaltom 8. Nivelačná refrakcia

37. Korekcia zo zmeny teplotného gradienta • teplotný gradient je pri nivelácii v rozsahu +0,3°.m-1 G  -0,6°.m-1 • Korekcia zo zmeny teplotného gradientu pri zámere nazad a napred (korekcia z pôsobenia diferenčnej refrakcie) • G je rozdiel stredných gradientov pri zámere nazad a napred • pri G= -0,1° m-1 a dĺžke zámery s=40 m je korekcia z diferenčnej refrakcie =0,07 mm

38. Redukcia prevýšenia z tiaže • výpočet prevýšenia medzi dvomi bodmi v systéme normálnych výšok • redukcia z tiaže • alebo