Что измеряют нивелиром: Что измеряет нивелир?

23.10.2022 автор alexxlab

Содержание

Как высоту можно измерить с помощью нивелира? Чем относительная высота отличается от абсолютной?

Рельеф

Поверхность нашей планеты неровная: одни ее участки находятся выше, другие — ниже; встречаются высокие горы, глубокие впадины, обширные равнины. Неровности земной поверхности называются рельефом. Как показать рельеф на бумаге? Очевидно, прежде всего, необходимо измерить высоту возвышенностей и глубину впадин.

Относительная высота

Небольшую высоту можно измерить с помощью прибора нивелира. Простой нивелир вы можете изготовить сами. Он представляет собой деревянный брусок длиной 1 м с прикрепленной к его концу поперечной планкой. В середину планки вбивают гвоздь и привязывают к нему отвес — тонкую, но крепкую нить с небольшим грузом, по которому можно судить, отвесно или наклонно установлен нивелир. Чтобы измерить, например, высоту холма, нивелировщик устанавливает нивелир у его подошвы строго вертикально, по отвесу. Горизонтальная планка нивелира должна быть направлена к склону холма. Глядя вдоль планки, нивелировщик замечает, в какую точку она направлена. В эту точку помощник нивелировщика вбивает первый колышек. Поскольку высота нивелира равна 1 м, вбитый колышек находится на 1 м выше того места, где установлен нивелир. Затем нивелировщик переносит нивелир на место первого колышка и указывает помощнику, куда вбить второй колышек.

Относительная высота точки — это превышение этой точки земной поверхности над другой по отвесной линии.

Абсолютная высота

Относительные высоты холма (темные стрелки) и его абсолютная высота (светлая стрелка)

На рисунке изображен холм, подошва которого с одной стороны находится выше, чем с другой стороны. Следовательно, относительная высота вершины этого холма неодинакова с разных его сторон. Вершина холма может иметь несколько относительных высот. Как отразить это на карте? Чтобы избежать путаницы ученые договорились вести отсчет всех высот и глубин от некоторого постоянного уровня — среднего уровня моря (океана), принимаемого за 0. Высота, измеренная от этого уровня, всегда одна и та же.

Абсолютная высота точки — это превышение этой точки земной поверхности по отвесной линии над уровнем моря.

Правда, существуют трудности относительно того, какой именно уровень принимать за средний уровень моря: в разных морях и океанах, у разных берегов уровень воды неодинаков (из-за течений, формы берегов, вращения Земли и т. д.). В России абсолютные высоты всех точек отсчитываются от уровня Балтийского моря у Кронштадта. В других странах имеются свои точки отсчета абсолютных высот.

Горизонтали (изогипсы)

Чтобы указать на карте не только высоту отдельных точек земной поверхности, но и изобразить целые пространства, имеющие выпуклую или вогнутую форму, применяются особые условные обозначения в виде линий.

Для наглядности представим себе, что холм во время наводнения заливает поднимающаяся вода. Подъем воды происходит постепенно, и на поверхности холма можно прочертить разные уровни стояния воды. При взгляде на холм сверху уровни стояния вод: будут иметь вид замкнутых и как бы вложенных одна в другую кривых. Это и есть горизонтали.

Нивелир. Большая энциклопедия техники

Нивелир

Нивелир – название произошло от французских слов niveler, означающего «выравнивать», niveau – «уровень». Представляет собой геодезический измерительный прибор, используемый для измерения превышения уровня точек земной поверхности и определения горизонтальных направлений при монтажных и строительных работах.

Первые прототипы нивелиров появились еще в древности, чему способствовало строительство каналов, в I в. до н. э. в Древнем Риме и Греции. Дальнейшее развитие их произошло в XVI в. Была изобретена зрительная труба в конце XVI в., сетку в зрительной трубе придумал в 1669 г. Ж. Пикар, уровень – в 1768 г. Дж. Рамс в Англии. В России в 1715 г. нивелиры построил И. Е. Беляев. В 1871 г. в России были начаты работы по созданию нивелирной сети.

Известные русские ученые, работавшие в этой области, – В. Я. Струве, Н. Я. Цингер. С. Д. Рыльке. В ХХ в. нивелирование продолжает развиваться в связи с потребностями различных инженерно-технических областей, осуществляются исследовательские геодезические работы. Современные нивелиры различаются по своей конструкции и по точности нивелировки. Они бывают точные, высокоточные, технические. Процесс нивелирования различается по методу его выполнения и бывает геометрический, тригонометрический, барометрический, механический, гидростатический.

В основном применяются инструменты нивелиры, относящиеся к оптикомеханическим приборам, предназначенным для нахождения разницы высот точек земной поверхности, т. е. с его помощью производят геометрическое нивелирование.

Главной составляющей такого нивелира является зрительная труба, которая фиксируется в строго горизонтальном положении, она способна вращаться в горизонтальной плоскости, устанавливается при помощи спиртового уровня.

Также нивелир оснащен чувствительным уровнем-подставкой, считающимся тоже главной частью измерительного инструмента. Инструмент устанавливается главным образом на треножник-штатив. Нивелир оснащается двумя вертикальными рейками с делениями, разность между цифрами на этих рейках соответствует разности высот точек, на которых зафиксированы рейки. Чтобы произвести отсчет, нужно визирную линию зрительной трубы установить в горизонтальной плоскости, используя уровень.

Нивелиры различаются по типам в зависимости от конструкции. Различия заключаются в соединении зрительной трубы, подставки, уровня – этих трех основных частей любого нивелира. Самые распространенные нивелиры имеют жесткое соединение трубы и уровня с подставкой, представляющие собой детали, которые соединяют трубу с горизонтальной осью. Элевационный винт устанавливает уровень в нольпункт.

Геометрическое нивелирование — этот метод основан на отсчитывании высоты визирного луча над земной поверхностью в определенной точке, где устанавливается рейка с делениями.

Нивелир при этом способе устанавливается на штативе. Геометрическое нивелирование делится на классы по точности результатов. Для нивелирования I класса используются высокоточные нивелиры. Средняя квадратичная случайная ошибка составляет при нивелировании I класса не более 0,5 мм, при нивелировании II класса – не более 1 мм. Нивелирование III и IV классов осуществляется уже на основе линий высших классов.

Тригонометрическое нивелирование измеряет разность высот двух удаленных точек местности при прохождении через них угла наклона визирного луча. Это метод нивелирования распространен в топографической съемке.

Барометрическое нивелирование определяет давление воздуха в точках на разных высотах. Его измеряют барометром и по результату вычисляют высоты.

Этот метод нивелирования используют в геологических, географических исследованиях, в топографической съемке.

Механическое нивелирование. Для этого метода используют специальный нивелир-автомат. Его располагают на автомобиле, и он во время движения измеряет расстояние и вычерчивает профиль местности, определяет разность высот точек и расстояние между ними.

Гидростатическое нивелирование. Для этого метода применяется специальный гидростатический нивелир. Его конструкция имеет две стеклянные трубки, которые вставлены в рейки с делениями. Трубки наполнены жидкостью, их соединяет шланг. По разному уровню жидкости в трубках можно определить разность высот местности. Этим методом изучают деформацию сооружений. Как правило, нивелирование имеет целью создание нивелирной сети пунктов с уже определенными высотами способом нивелирования. Эта сеть считается основой для проведения последующих нивелирных работ, топографической съемки, строительных и проектных работ.

Разработаны нивелиры, имеющие самоустанавливающуюся линию визирования, которая вводится автоматически. Для более точного нивелирования необходимо учитывать кривизну земной поверхности. Нивелиры с уровнем должны обеспечить взаимное положение визирной линии и оси уровня, которые достаточно близки по параллельному и практически стабильному времени относительно изменений температуры. Работа таким типом нивелира предполагает постоянную и часто повторяющуюся выверку, поэтому для упрощения выверок были разработаны другие типы нивелиров, которые отличаются способом соединения основных частей нивелира, т. е зрительной трубы, уровня и подставки. Существует вариант соединения уровня с трубой, которая перекладывается на подставке, также труба может находиться на подставке. Один из вариантов нивелира называется глухим и представляет собой неотъемлемое соединение уровня, трубы и подставки. В глухих нивелирах довольно часто применяются элевационные винты, которые облегчают фиксирование пузырька уровня в нуль-пункт. Отмечено также увеличение точности нивелира такого типа при включении в конструкцию элевационного винта. Абсолютно все детали, которые объединяют зрительную трубу и горизонтальную плоскость, принимаются в качестве подставки. В современных нивелирах устанавливаются автоматические компенсаторы, являющиеся приспособлениями компенсации возможной вибрации при произведении геодезических или строительных работ.

На нивелирах также применяется призменная насадка, которая производит построение вертикальных плоскостей на строительных площадках и измерениях, производимых в труднодоступных районах. Оснащаются насадными оптическими микрометрами, увеличивающими точность измерения превышений, диапазон работ соответствует 0—10 мм. Современные нивелиры обеспечиваются зрительной трубой прямого изображения, горизонтальным лимбом с ценой деления 1° для трассировки направлений. При взаимодействии этих приспособлений с автоматическим приспособлением визирной оси в горизонт существенно повышается производительность нивелира, точность увеличивается, диапазон применения расширяется. Также в некоторых моделях предусмотрена кнопка, являющаяся специальным устройством для защиты механизма компенсатора от случайных ударов и повреждений, которые возможно получить при перемещении нивелира в футляре, или фиксатор.

Оптико-механические нивелиры по точности подразделяются на высокоточные, точные, технические нивелиры. Оптическая система нивелиров заполняется азотом, что препятствует созданию конденсата. Диоптрический визир служит для быстрой предварительной наводки на объект исследования. Обеспечение металлическим корпусом служит для защиты от повреждений. Оптический нивелир применяется для плоских и кругообразных штативов. Оптический нивелир может содержать автоматический компенсатор с магнитным демпфером. Гидростатические нивелиры разработаны на основе системы сообщающихся сосудов.

Лазерные нивелиры представляют собой электронно-механические устройства, созданные на основе лазерного луча, вращающегося со скоростью 600 об/мин. Для установки плоскости в горизонтальное положение задействуются электронные и жидкостные уровни, а также автоматические системы самонивелирования. Фиксирование плоскости осуществляется при помощи обычных нивелирных реек и реек, которые оснащаются специальным приемником излучения. Главным достоинством таких приборов является простота при эксплуатации прибора. При работе с лазерным нивелиром не требуется наличие специальных навыков по настройке инструмента.

К существенным преимуществам также относится возможность произведения работ только одним человеком. Лазерные нивелиры создают видимую лазерную плоскость, для увеличения точности при работах используются приемники в лазерных приборах. Выравниваемые вручную нивелиры являются профессиональным инструментом базового уровня, они работают в результате поворота регулировочных колес, контролирование при этом происходит благодаря встроенным в компенсатор пузырьковым уровням. Нивелиры этого уровня используют для произведения разметки под любым углом, а также для вертикальной и горизонтальной разметки. Характерной особенностью этих приборов считается возможность работать на дальнем расстоянии, обеспечение нивелиров разнообразными многофункциональными креплениями. Элевационный штатив и распорная штанга применяются для увеличения возможностей применения нивелира.

Ротационные лазерные нивелиры – полностью автоматические лазерные нивелиры, в конструкции предусмотрен автоматический компенсатор для самогоризонтирования. Для перехода к работе его необходимо закрепить на штативе. Также он оснащается приемником и аккумулятором. Корпус защищен от попадания пыли и влаги. В приборах такого типа предусматривается защита от неправильного построения плоскости в результате изменения положения или сдвига. Устанавливаться прибор может в трех уровнях, работа нивелира определяется в нескольких скоростях, обладает функцией сканирования. Также некоторые современные лазерные нивелиры обеспечиваются пультом управления и могут устанавливаться на фото– или видеоштатив, а также на специальное крепление к стене, на обычном и стандартном геодезических штативах. Также ротационные лазерные нивелиры могут оснащаться цилиндрическим уровнем и призмой для построения неподвижной линии толщиной 2,5 мм, расположенной на расстоянии 5 м от стены.

Автоматические лазерные нивелиры являются полностью автоматическими, тоже имеют автоматический компенсатор для самогоризонтирования, корпус защищен от попадания пыли и влаги, для введения в работу необходимо только установить на штатив. В случае перемещения или сдвига существует защита от неправильного построения плоскости. Нивелир способен строить горизонтальные и вертикальные плоскости. Лазерный излучатель работает в трех режимах: нивелирование, сканирование (используется для работы с приемником на больших расстояниях), лазерная развертка (используется для работы с определенным участком поверхности при выполнении строительных и отделочных работ). В комплект может входить пульт управления. Некоторые автоматические нивелиры при работе создают вращающийся луч, который, в свою очередь, образует видимую лазерную плоскость по горизонтали или по вертикали. Зенитный луч используется для определения направления в результате разбивки или контроля вертикальности.

Мультипризменные лазерные нивелиры оснащаются оптической системой, содержащей две, три (иногда до пяти) призмы, способной разворачивать плоскость и создавать видимые горизонтальные и вертикальные плоскости. В нивелирах такого типа все части глухие, т. е. не вращаются, поэтому их относят к легким, надежным нивелирам. Считается, что они компактнее и экономичнее ротационных лазерных уровней. В таких нивелирах предусмотрена автоматическая установка плоскости в горизонтальное положение, они используются для произведения работ внутри помещения. Некоторые модели мультипризменных лазерных нивелиров созданы карманного размера, выполняют построение горизонтальной и вертикальной плоскостей, некоторые модели имеют лазерный отвес, оснащены механизмом самовыравнивания. Разработаны модели, которые генерируют горизонтальный уровень и вертикаль, имеют три ортогональные лазерные плоскости и отвес. Также существуют модели с четырьмя вертикальными лазерными линиями и одной горизонтальной, указывающими крестом на фронтальное препятствие на стене и потолке. Они оснащаются дополнительным вертикальным лучом, переносящим точку пересечения лазерных линий с потолка на пол.

Универсальный лазерный нивелир обеспечивается поворотной призмой, что позволяет выполнять функцию кругового нивелирования. Такой нивелир для удобства измерений устанавливается на подставку. Он является самым приемлемым нивелиром, измеряющим точки, расположенные на одинаковой высоте, при наличии призмы и устройств для крепления используется для кругового нивелирования бордюров, облицовки стен, подвесных потолочных покрытий, площади пола и дорог. Лазерный уровень укомплектовывается лазерным нивелиром с точечным принципом, поворотной пятиугольной призмой, устройством для крепления. В некоторых модификациях используется кейс. Разработаны модели широкого применения, которые направлены на построение горизонтальной или вертикальной плоскости с автоматическим выравниванием, способные вручную выстраивать наклонную плоскость с отклонением до 5° от горизонта или вертикали. Такие нивелиры снабжаются лазерным лучом, который задает направление при разбивке. Нивелиры выполняют разнообразные функции сканирования, обеспечиваются приемником и дистанционным управлением.

Оптические нивелиры используются для точного нивелирования, геометрического нивелирования либо для нивелирования с высокой точностью, применяются для произведения геодезических работ в строительстве, при инженерных изысканиях, монтажных работах, при топографических съемках. Лазерные нивелиры применяются при строительных работах и служат для нивелирования во внутренней части помещения, а также вне помещений; используются для задания горизонтальной, вертикальной или наклонной плоскости.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

уровней измерения | Номинальный, порядковый, интервальный и относительный

Опубликован в 16 июля 2020 г. по Прита Бхандари. Отредактировано 3 декабря 2021 г.

Уровни измерения, также называемые шкалами измерения, говорят вам, как точно записываются переменные. В научных исследованиях переменная — это все, что может принимать разные значения в вашем наборе данных (например, рост или результаты тестов).

Имеется 4 уровня измерения:

Номинал: данные могут быть классифицированы только
Порядковый номер: данные можно классифицировать и ранжировать
Интервал: данные могут быть классифицированы, ранжированы и равномерно распределены
Соотношение: данные могут быть классифицированы, ранжированы, равномерно распределены и имеют натуральный нуль.

В зависимости от уровня измерения переменной возможности анализа данных могут быть ограничены. Существует иерархия сложности и точности уровня измерения, от низкого (номинального) до высокого (отношение).

Содержание

Номинальные, порядковые, интервальные и относительные данные
Почему важны уровни измерения?
Какую описательную статистику я могу применить к своим данным?
Тест: Номинальное, порядковое, интервальное или отношение?
Часто задаваемые вопросы об уровнях измерения

Номинальные, порядковые, интервальные и относительные данные

При переходе от низшего к высшему 4 уровня измерения суммируются. Это означает, что каждый из них берет свойства более низких уровней и добавляет новые свойства.

Номинальный уровень	Примеры номинальных шкал
Вы можете классифицировать свои данные, пометив их во взаимоисключающие группы, но порядок между категориями отсутствует.	Город рождения Пол Этническая принадлежность Марки автомобилей Семейное положение
Порядковый номер	Примеры порядковых шкал
Вы можете категоризировать и ранжировать свои данные в порядке, но ничего не можете сказать об интервалах между ранжированием. Хотя вы можете ранжировать 5 лучших олимпийских медалистов, эта шкала не покажет вам, насколько они близки или далеки друг от друга по количеству побед.	Топ-5 призеров Олимпийских игр Языковые способности (например, начальный, средний, свободный) Вопросы типа Лайкерта (например, от «очень неудовлетворен» до «очень доволен»)
Уровень интервала	Примеры интервальных шкал
Вы можете классифицировать, ранжировать и делать выводы о равных интервалах между соседними точками данных, но истинной нулевой точки не существует. Разница между любыми двумя соседними температурами одинакова: один градус. Но ноль градусов определяется по-разному в зависимости от шкалы — это не означает абсолютного отсутствия температуры. То же самое относится к результатам тестов и личностным характеристикам. Нуль в тесте произволен; это не означает, что у испытуемого абсолютно отсутствует измеряемая черта.	Результаты тестов (например, IQ или экзаменов) Описи личности Температура в градусах Фаренгейта или Цельсия
Уровень соотношения	Примеры шкал соотношений
Вы можете классифицировать, ранжировать и делать выводы о равных интервалах между соседними точками данных, и существует настоящая нулевая точка. Истинный ноль означает отсутствие интересующей переменной. В шкалах отношений ноль означает абсолютное отсутствие переменной. Например, в температурной шкале Кельвина нет отрицательных градусов температуры – ноль означает абсолютное отсутствие тепловой энергии.	Высота Возраст Вес Температура в Кельвинах

Почему важны уровни измерения?

Уровень, на котором вы измеряете переменную, определяет, как вы можете анализировать свои данные.

Различные уровни ограничивают набор описательной статистики, которую вы можете использовать для получения общей сводки ваших данных, и тип статистики вывода, которую вы можете использовать для своих данных, чтобы подтвердить или опровергнуть вашу гипотезу.

Во многих случаях ваши переменные могут быть измерены на разных уровнях, поэтому вам необходимо выбрать уровень измерения, который вы будете использовать, до начала сбора данных.

Пример переменной на 2 уровнях измеренияВы можете измерить переменную дохода на порядковом уровне или уровне отношения.

Порядковый уровень: Вы создаете диапазоны доходов: от 0 до 19 999 долларов, от 20 000 до 39 999 долларов и от 40 000 до 59 999 долларов. Вы просите участников выбрать скобку, соответствующую их годовому доходу. Скобки кодируются цифрами от 1 до 3.
Уровень коэффициента: Вы собираете данные о точных годовых доходах ваших участников.

Участник	Доход (порядковый уровень)	Доход (уровень коэффициента)
А	Кронштейн 1	12 550 долларов США
Б	Кронштейн 2	39 700 долларов США
С	Кронштейн 3	40 300 долларов США

На уровне соотношения вы можете видеть, что разница между доходами A и B намного больше, чем разница между доходами B и C.

Однако на порядковом уровне вы знаете только уровень дохода для каждого участника, а не их точный доход. Поскольку вы не можете точно сказать, насколько каждый доход отличается от других в вашем наборе данных, вы можете только упорядочить уровни дохода и сгруппировать участников.

Предотвратите плагиат, запустите бесплатную проверку.

Попробуй бесплатно

Описательная статистика поможет вам получить представление о «середине» и «разбросе» ваших данных с помощью показателей центральной тенденции и изменчивости.

При измерении центральной тенденции или изменчивости вашего набора данных ваш уровень измерения определяет, какие методы вы можете использовать на основе математических операций, подходящих для каждого уровня.

Методы, которые вы можете применять, являются кумулятивными; на более высоких уровнях можно применять все математические операции и меры, используемые на более низких уровнях.

Тип данных	Математические операции	Меры центральной тенденции	Меры изменчивости
Номинальный	Равенство (=, ≠)	Режим	Нет
Порядковый номер	Равенство (=, ≠) Сравнение (>, <)	Режим Медиана	Диапазон Межквартильный диапазон
Интервал	Равенство (=, ≠) Сравнение (>, <) Сложение, вычитание (+,-)	Режим Медиана Среднее арифметическое	Диапазон Межквартильный диапазон Стандартное отклонение Дисперсия
Соотношение	Равенство (=, ≠) Сравнение (>, <) Сложение, вычитание (+,-) Умножение, деление (×, ÷)	Режим Медиана Среднее арифметическое *Среднее геометрическое	Диапазон Межквартильный диапазон Стандартное отклонение Дисперсия **Относительное стандартное отклонение

*Среднее арифметическое является наиболее часто используемым типом среднего значения.

Среднее геометрическое — это метод, используемый для усреднения значений шкал с широко варьирующимися диапазонами для отдельных субъектов. Затем вы можете сравнить средние значения предметного уровня друг с другом. В то время как среднее арифметическое основано на сложении значений, среднее геометрическое умножает значения.** Относительное стандартное отклонение — это просто стандартное отклонение, деленное на среднее значение. Если вы используете его для измерения температуры в градусах Цельсия, Фаренгейта и Кельвина, вы получите 3 совершенно разных ответа. Единственный осмысленный ответ — это тот, который основан на шкале с истинным нулем, шкале Кельвина.

Викторина: Номинальное, порядковое, интервальное или отношение?

Часто задаваемые вопросы об уровнях измерения

Каковы четыре уровня измерения?

org/Answer»>

Уровни измерения сообщают вам, насколько точно записываются переменные. Существует 4 уровня измерения, которые можно ранжировать от низкого к высокому:

Номинал: данные можно только классифицировать.
Порядковый номер: данные можно классифицировать и ранжировать.
Интервал: данные могут быть классифицированы и ранжированы, а также равномерно распределены.
Соотношение: данные могут быть классифицированы, ранжированы, равномерно распределены и имеют натуральный нуль.

Как решить, какой уровень измерения использовать?

Некоторые переменные имеют фиксированные уровни. Например, пол и этническая принадлежность всегда являются данными номинального уровня, поскольку их нельзя ранжировать.

Однако для других переменных можно выбрать уровень измерения. Например, доход — это переменная, которая может быть записана по порядковому номеру или шкале отношений:

На порядковом уровне можно создать 5 групп доходов и кодировать доходы, попадающие в них, от 1 до 5.
На уровне соотношения вы должны записывать точные цифры дохода.

Если у вас есть выбор, уровень отношения всегда предпочтительнее, потому что вы можете анализировать данные разными способами. Чем выше уровень измерения, тем точнее ваши данные.

Источники в этой статье

Мы настоятельно рекомендуем учащимся использовать источники в своей работе. Вы можете процитировать нашу статью (стиль APA) или глубоко погрузиться в статьи ниже.

Эта статья Scribbr

Бхандари, П. (3 декабря 2021 г.). Уровни измерения | Номинальный, порядковый, интервальный и относительный. Скриббр. Проверено 22 октября 2022 г., с https://www.scribbr.com/statistics/levels-of-measurement/

Процитировать эту статью

Полезна ли эта статья?

Вы уже проголосовали. Спасибо 🙂 Ваш голос сохранен 🙂 Обработка вашего голоса…

Прита имеет академическое образование в области английского языка, психологии и когнитивной нейробиологии. Как междисциплинарный исследователь, она любит писать статьи, объясняющие сложные исследовательские концепции для студентов и ученых.

Номинальные данные | Определение, примеры, сбор и анализ данных

Опубликован в 7 августа 2020 г. по Прита Бхандари. Отредактировано 9 июня 2022 г.

Номинальные данные разбиты на взаимоисключающие категории внутри переменной. Эти категории не могут быть упорядочены осмысленным образом.

Например, предпочитаемый вид транспорта является номинальной переменной, поскольку данные отсортированы по категориям: автомобиль, автобус, поезд, трамвай, велосипед и т. д.