Niwelator

Niwelator "automatyczny" Ni 020A firmy Zeiss Jena na statywie

Niwelator – instrument geodezyjny, mocowany na trójnożnym statywie, umożliwiający pomiar różnicy wysokości (niwelacji) pomiędzy punktami terenowymi.

Po zgrubnym spoziomowaniu niwelatora (czyli doprowadzeniu jego osi głównej do położenia pionowego przy pomocy libelli okrągłej "pudełkowej") w niwelatorach libellowych trzeba ręcznie spoziomować rurkową libellę niwelacyjną. W niwelatorach automatycznych końcowe poziomowanie osi celowej lunety odbywa się przy pomocy kompensatora. Przy wykorzystaniu łat geodezyjnych, ustawionych pionowo na punktach terenowych – pikietach, wykonywane są odczyty. Różnica odczytów z łat geodezyjnych określa różnicę wysokości między punktami terenowymi.

Historia

Znaną i cenioną polską firmą, produkującą od początków XIX wieku, sprzęt optyczny, między innymi niwelatory, było przedsiębiorstwo Gustawa Gerlacha G. Gerlach w Warszawie (nie mylić z Samuelem Gerlachem, producentem sztućców – dziś Gerlach S.A.). Przed i po II wojnie światowej produkcją sprzętu geodezyjnego zajmowały się w Polsce Polskie Zakłady Optyczne (PZO).

Specyficzną cechą niwelatorów stosowanych w pomiarach geodezyjnych do lat 70. XX wieku był widziany w lunecie obraz odwrócony. Fakt ten był przyczyną używania w czasie tych pomiarów łat niwelacyjnych z podziałem naniesionym "do góry nogami" (podział odwrócony), co niejednokrotnie prowadziło do wielu nieporozumień i błędów, zwłaszcza wśród osób rozpoczynających naukę miernictwa (geodezji stosowanej).

Podział

• libellowe – przestarzałej konstrukcji, praktycznie już nie wykorzystywane, przed wykonaniem każdego pojedynczego odczytu z łaty należy dodatkowo poziomować oś celową lunety przy użyciu libelli kolimacyjnej;
• automatyczne (samopoziomujące) – obecnie bardzo powszechne, wyposażone w automatyczny kompensator osi celowej zamiast ręcznie obsługiwanej libelli niwelacyjnej;
• laserowe – realizujące oś poziomą poprzez wysyłanie widzialnej wiązki laserowej, w wersji rotacyjnej – wirujący promień lasera realizuje w przestrzeni powierzchnię poziomą;
• kodowe (cyfrowe) – umożliwiające automatyczne wykonanie odczytu ze specjalnych łat z kodem kreskowym.

Budowa

Schemat osiowy niwelatora z lunetą stałą i ze śrubą elewacyjną.
1 – spodarka
2 – alidada
3 – luneta geodezyjna
4 – libella niwelacyjna
5 – libella okrągła
6 – pozioma oś obrotu zespołu luneta-libella niwelacyjna
7 – śruba elewacyjna
cc – oś celowa lunety
vv – pionowa oś główna instrumentu (oś obrotu alidady)
ll – oś libelli niwelacyjnej
pg – płaszczyzna główna libelli okrągłej

niwelatory libelowe (libellowe)

• z lunetą stałą (np. Ni 30/20):
  • spodarka, dolny, nieruchomy, trójkątny lub okrągły element, zawierający trzy gniazda śrub ustawczych (lub pierścienie klinowe) i tuleję, w której obraca się oś alidady; spodarka jest przykręcana do statywu przy pomocy śruby sercowej;
  • alidada, część ruchoma, obracająca się względem spodarki; w niektórych instrumentach posiada urządzenia odczytowe pozwalające wykonać pomiar kąta poziomego – z limbusu;
  • luneta, składająca się z obiektywu, wewnętrznej soczewki ogniskującej, płytki ogniskowej, na której znajduje się celowniczy krzyż kresek oraz z okularu;
  • libella niwelacyjna (rurkowa) o przewadze 25 do 30;
  • libella okrągła zwykle o przewadze 10', mocowana na alidadzie lub w korpusie zespołu lunety i libelli niwelacyjnej.

• ze śrubą elewacyjną (np. Ni41 i Ni42 produkcji PZO, Ni71):
  • spodarka;
  • alidada;
  • luneta;
  • libella niwelacyjna;
  • libella okrągła;
  • dodatkowy mechanizm elewacyjny, pozwalający nadawać zespołowi lunety i libelli niewielkie kąty pochylenia w płaszczyźnie pionowej, a tym samym za pomocą śruby elewacyjnej ustawiać pęcherzyk libelli niwelacyjnej w górowaniu;
  • opcjonalnie koło poziome, umożliwiające wykorzystanie instrumentu w niwelacji metodą punktów rozproszonych.

niwelatory automatyczne

(np. Ni025, Ni020A, Koni007 – firmy Zeiss, C40 – Sokkia)

Instrumenty te posiadają zamiast libelli niwelacyjnej specjalny układ mechaniczno-optyczny, zwany kompensatorem, który, mimo przechylenia osi celowej, skieruje poziomą wiązkę promieni dokładnie na środek krzyża kresek. Zapewnia to przyspieszenie prac polowych, gdyż uwalnia obserwatora od konieczności doprowadzania pęcherzyka libelli niwelacyjnej do górowania za każdym razem, kiedy zmienia kierunek celowania. Nie zwalnia to jednak mierzącego z konieczności wstępnego spoziomowania niwelatora przy pomocy libelli okrągłej

Bibliografia

1. Chalecki J. Przyrządy optyczne, WNT, Warszawa 1979;
2. Szymoński J. Instrumentoznawstwo geodezyjne. Część 1, PPWK, Warszawa 1968;
3. Ząbek J., Adamczewski Z., Kwiatkowski S. Ćwiczenia z geodezji I, PWN, Warszawa 1984.

Zobacz też

• Niwelacja
• Łata niwelacyjna