Данная статья посвящена анализу истории создания нивелира в мире. Особое внимание уделяется на развитие, производство нивелиров в России, также путем результатов исследований определился рынок продаж нивелиров в России.
Ключевые слова: нивелир, высокоточный геодезический прибор, современное производство
Нивелир — геодезический инструмент для нивелирования, т. е. определения разности высот между несколькими точками земной поверхности. Работа его основана на прямолинейности световых лучей, а основная задача — построить стабильную горизонталь, относительно которой любые отклонения станут заметными.
В основном нивелиры используют геодезисты, строители, топографы, проектировщики, а также мастера-ремонтники. Также нивелир может обеспечить горизонтальную плоскость в любом направлении. Без таких замеров практически невозможно ни правильно спроектировать, ни построить серьезную инженерную конструкцию или здание так, чтобы они оказались надежными и безопасными.
Принцип работы нивелира остается неизменным со времен его изобретения.
Одним из первых геодезических инструментов можно считать нивелир. История существования этого устройства насчитывает тысячи лет. Первая модель современного нивелира появилась еще в древнем Египте. Уже в те времена, египтяне занимали лидирующие позиции в строительстве. Для строительства таких сложных сооружений, как храмы, водохранилища, им требовались соответствующие вспомогательные приспособления. Изложение первого простейшего нивелира, устроенного в виде сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью, приведено в работах Герона Александрийского во II веке до н. э. В простейшем виде нивелир просуществовал вплоть до XVII века, в XVII веке произошли существенные доработки нивелира. В 1609г. Галилей дополнил его измерительной трубкой. Через некоторый промежуток времени Иоганн Кеплер в 1611г. улучшил нивелир, добавив к нему сетку нитей. А в 1674 году Монтенари сменил обычные нити на дальномерные. Стоит заметить, что оптические нивелиры появились только в середине XIX века после того как в 1857 г. в мастерской Амслера Лаффона построен нивелир с перекладным уровнем. Привычный для нас внешний вид этот измерительный прибор приобрел только в конце XIX века, когда российский ученый-геодезист Д. Д. Гедеонов в 1890г. изобрел высокоточный оптический нивелир, именно он стал предком современной высокоточной оптики. Инструмент довольно быстро нашел практическое применение. Нивелир начали использовать в строительстве, инженерных изысканиях и топографо-геодезических работах. Ученые и специалисты разных стран мира усовершенствовали нивелир. Швейцарский геодезист Г.Вильд предложил внутреннюю фокусировку в зрительной трубе, контактный уровень, оптический микрометр и инварные рейки. Немецкие разработчики фирмы «Оптон» в 1950г. создали нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования. Благодаря тому, что российские ученые Г. Ю. Стодолкевич и Н. А. Гусев модернизировали нивелир, у него появились автоматические компенсаторы [2].
В XIX веке в России разработками занимались мастерские при Пулковской обсерватории и Генеральном штабе. Производство отечественных геодезических инструментов было начато накануне Великой Отечественной войны. Разработка и выпуск отечественных нивелиров связаны с деятельностью институтов ГОИ им. С. И. Вавилова, МИИГАиК, ЦНИИГАиК, ВНИМИ. Совершенствование геодезического прибора происходит, и на сегодняшний день. В XX веке наряду с оптическими нивелирами появились две новые группы этого устройства: электронные и лазерные. Методика работы с этими геодезическими приборами, а так же принцип устройства и работы отличаются, но выполняют одну и ту же цель [3].
В современном мире нивелиры производят и продают практически все страны мира. Особое место на этом рынке занимает Китай, где работают представители почти всех крупнейших брендов, например SETL (Китай), которые занимаются изготовлением измерительной техники. Также основная доля рынка занята нивелирами зарубежных производителей и торговых марок:Zeiss (Германия), geo-Fennel (Германия),Leica Geosystems (Швейцария), Chicago Steel Corp./Berger (США), Robotoolz (США), Trimble/Spectra precision (США) Тopcon Corp., Sokkia, Nikon (Япония), и др.
Современные нивелиры подразделяются на оптические, цифровые и лазерные.
Оптические нивелиры (рис. 1). В России массовым производством оптических нивелиров занимается Уральский оптико-механический завод (УОМЗ, Екатеринбург). Широкое распространение среди российских потребителей приобрели инструменты Экспериментального оптико-механического завода (ЭОМЗ, Москва). Также в России известна и продукция Украинского Изюмского приборостроительного завода (ИПЗ).
Оптические нивелиры характеризуются невысокой ценой, простотой эксплуатацией, достаточно точными результатами. Такими нивелирами можно пользоваться даже в среде с повышенной влажностью воздуха или в местах скопления строительной пыли, так как устройство защищено от нежелательного влияния среды надежным корпусом. Работа с оптическим нивелиром становится намного проще и быстрее благодаря автоматическому компенсатору, установленному на большинстве моделей. Компенсатор позволяет уменьшить колебания и получить максимально верные данные, а это важное качество для любого измерительного инструмента.
Рис. 1. Оптический нивелир Leica Runner 20
Цифровые нивелиры (рис. 2). На рынке в настоящее время также широко представлены цифровые нивелиры зарубежных стран Trimble, Leica, Topcon, Sokkia, BOIF, KOLIDA. Марка Пекинского оптико-механического завода BOIF стала очень популярной в России за последние 5 лет.
Рис. 2. Цифровой нивелир Sokkia SDL50–33
Цифровой нивелир снабжен электронным модулем, упрощающим снятие показаний. Все полученные данные выводятся на дисплей, могут запоминаться и даже сбрасываться на персональный компьютер. При использовании цифрового нивелира вероятность погрешности сводится к нулю, так как влияние человеческого фактора практически исключается. В недостаток входит использование только на ограниченную дальность.
Лазерные нивелиры (рис. 3). Высокую популярность в России завоевали лазерные нивелиры Германской компании geo-Fennel, французской Agatec, японских компаний Topcon и Sokkia, американской Trimble/Spectra precision и CST Berger, швейцарской Leica Geosystems и других [1].
Рис. 3. Линейный лазерный нивелир Bosch PLL 360
Лазерный нивелир во многом отличается от описанных выше моделей. В нем отсутствует окуляр, а показания прибора пользователь снимает, глядя непосредственно на рейку вокруг устройства. Главная техническая особенность лазерного нивелира — наличие излучателей, формирующих лазерный луч, который образует на поверхности линию или точку. За счет этой линии или точки между рейкой и нивелиром образуется плоскость — горизонтальная или вертикальная. Лазерный нивелир оснащается ручным или автоматическим компенсатором, который может быть магнитным или электронным.
К достоинствам лазерных нивелиров следует отнести наглядность и расширенные возможности для работы: например, одновременное построение вертикальных и горизонтальных плоскостей и работа с основной плоскостью не в одной точке, а в нескольких. Но по точности эти устройства немного уступают оптическим. Они так же, как и цифровые, не могут работать на слишком больших расстояниях: максимум дальности определяется мощностью излучателей.
Таким образом, область применения нивелира постоянно расширяется, а технический прогресс позволяет нам рассчитывать на появление усовершенствованных моделей и, даже, новых групп нивелиров.
Литература:
- Дементьев В. Е. Современная геодезическая техника и ее применение. Издательство «Академический проект». 2008. 591 с.
- Кисилев М. И. Геодезия. Издательство «Академия». 2014. 496 с.
- Литвинов В. А., Лобачев В. М., Воронков Н. М. Геодезическое инструментоведение. Издательство «Недра». 1971. 328 с.
