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TOPOGRAPHIE APPLIQUEE
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Pascal LEMA RUZIGURA
Le nivellement direct
Le matériel :
• niveau à lunette
• mire télescopique
• carnet de notes
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Le nivellement direct Principe de fonctionnement
Le nivellement direct ou nivellement géométrique consiste :
déterminer la dénivelée ∆HAB entre deux points A et B
Exemple : Connaissant le niveau du point de référence (A), il va falloir
déterminer le niveau du point B
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Le nivellement direct Principe de fonctionnement
Le nivellement direct est une méthode de nivellement où la dénivelée∆H entre deux points est obtenue à l’aide d’un niveau et par lecturedirecte sur une mire placée successivement sur le point arrière (lecturearrière) et sur le point avant (lecture avant)
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Le nivellement direct LE NIVEAU
Le niveau est défini par deux axes : Axe vertical (ou axe principal) +
Axe de visée (ou axe optique).
Ces deux axes sont perpendiculaires.
L’axe de visée décrit un plan horizontal en tournant autour de l’axe
vertical.
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Le nivellement direct LE NIVEAU A LUNETTE
Description :
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Le nivellement direct LE NIVEAU
Description :
Nivelle sphérique
• L’axe principal est rendu vertical à
l’aide d’une nivelle sphérique.
• La nivelle sphérique d’un niveau a
une sensibilité de l’ordre de 8’ à 10’.
• Les niveaux actuels possèdent un
dispositif appelé « compensateur
automatique ».
• Le compensateur automatique
permet de rendre l’axe optique
horizontal même après la rotation
du niveau autour de l’embase.
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Nivelle sphérique
Le nivellement direct LES MIRES PARLANTES
Description :
• Elles sont graduées tous les centimètres et permettent
des lectures avec une estimation du millimètre.
• Ces mires peuvent être utilisées avec tous les niveaux
muni d’une lunette optique.
• Les lectures sont réalisées par l’opérateur et donc
source d’erreurs humaines.
• Elles comportent une nivelle sphérique pour être
tenues verticalement.
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Le nivellement direct LES MIRES A CODE-BARRES
Description :
• Elles fonctionnent sur le principe de la lecture
numérique sur des « barres » qui forment un
code que le niveau interprète.
• Les lectures sont réalisées par l’appareil.
• Les erreurs humaines pendant la lecture sont
éliminées.
• les conditions extérieures doivent être bonnes
(lumière suffisante, conditions météorologiques
favorables) pour que l'appareil puisse "lire" sur
la mire.
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Le nivellement direct LES MIRES INVAR DE HAUTE PRECISION
Description :
• Elles sont en acier + nickel (faible dilatation).
• Elles sont utilisées avec des niveaux de haute
précision munis d'un dispositif de lecture
appelé "lame à face parallèles" permettant de
lire le 1/10 de mm et d'estimer le 1/100 de
mm.
• Les mires Invar peuvent également être à
code-barres avec lecture automatique.
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Le nivellement direct Mise en station du niveau à lunette
La mise en station d'un niveau est relativement simple puisque dans la
très grande majorité des cas, l'appareil est positionné sur un point
quelconque.
Mode opératoire :
enfoncer légèrement les branches du trépied dans le sol
mettre le plateau du trépied à peu près horizontal
positionner l'embase au centre du plateau du trépied et fixer le
niveau avec la vis du trépied
vérifier que les 3 vis calantes ne sont pas en butée et qu'elles sont
environ à mis course
si la bulle est collée sur le bord de la nivelle, décollez-la en utilisant
les branches du trépied
positionner la bulle dans le cercle de la nivelle sphérique avec les
vis calantes.
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Le nivellement direct Mise en station du niveau à lunette
Mode opératoire :
positionner la bulle dans le cercle de la nivelle sphérique avec les
vis calantes.
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Le nivellement direct Principe général
La mire est placée sur les verticales en A et B.
La distance entre A et B étant faible (inférieure à 100 m), on
considère que ces deux verticales sont parallèles.
Les mires en A et B sont donc perpendiculaires au plan de visée
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Le nivellement direct Principe général
La différence entre les deux
lectures donne la dénivelée :
Par, habitude, on dit que la
dénivelée est la différence entre
les lectures arrière et avant :
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Le nivellement direct Principe général
La portée est la distance entre le niveau et la mire.
La portée maximale varie :
pour un nivellement de précision, elle ne doit pas dépasser 35 m
environ
pour un nivellement ordinaire, elle ne doit pas dépasser 60 m
environ.
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Le nivellement direct La lecture sur la mire
Le réticule d’un niveau est généralement constitué de quatre fils :
• le fil stadimétrique supérieur (s´) ou haut (h), qui donne une
lecture m1 sur la mire ;
• le fil stadimétrique inférieur (s) ou bas (b), qui donne la lecture
m2 sur la mire;
• le fil niveleur (n), qui donne la lecture m sur la mire ;
• le fil vertical (v), qui permet le pointé de la mire ou d’un objet.
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La lecture sur cette mire
vaut : 6,65 dm ou 0,665 m
Le nivellement direct La lecture sur la mire
Les dénivelées sont calculées avec les lectures
au fil niveleur fn.
Les fils stadimétriques servent :
à contrôler la lecture au fn avec :
à mesurer la longueur D de la portée avec:
Rmq : La formule de longueur (D) est donnée pour des
mesures fh et fb en mètre.
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Le nivellement direct Méthodes de mesure
La mesure directe d'une dénivelée entre deux points avec une seule
station est relativement rare. En effet, les points à niveler sont
généralement éloignés des repères de nivellement. Il faut alors avoir
recours à des cheminements constitués d'une succession de stations :
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Le nivellement direct Cheminement en boucle ou aller-retour
On part du point connu et on chemine jusqu'au point à déterminer;
c'est le cheminement aller. Pour se contrôler, on effectue un
cheminement dans l'autre sens; c'est le cheminement retour.
Le cheminement aller-retour permet de:
• déterminer l’écart de fermeture ( point de départ et point d’arrivée
connus)
• compenser les niveaux si l’écart de fermeture ≤ limite de tolérance
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Le nivellement direct Cheminement encadré
Dans ce cas, on part d'un repère connu, on chemine en passant par le
point dont on veut mesurer l'altitude puis on se referme sur un repère
connu.
Le cheminement encadré permet de:
• déterminer l’écart de fermeture ( point de départ et point d’arrivée
connus)
• compenser les niveaux si l’écart de fermeture ≤ limite de tolérance
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Le nivellement direct Cheminement double ou méthode Cholesky
C'est une méthode lourde à mettre en œuvre (elle requiert 2 portes
mire).
Le cheminement encadré permet de:
• éviter de faire un cheminement aller-retour depuis un seul point de
référence
• d'effectuer deux cheminements indépendants en parallèle avec
double stationnement de mire
• compenser les niveaux si l’écart de fermeture ≤ limite de tolérance
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Le nivellement direct Rayonnement
Le rayonnement s’emploie pour lever plusieurs points à partir d’une
même station du niveau. Les visées sont généralement inégales. Le
contrôle du travail n’est pas réalisé.
Le rayonnement est souvent inclus dans un cheminement.
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Le nivellement direct Différentes méthodes de rayonnement
1. Station sur le point de référence
Le niveau est mis en station à la verticale du point repère r (de cote
connue Zr); on mesure la hauteur hi de l’axe optique par rapport au
repère; la cote Zv du plan de visée vaut :
Zv = Zr + hi
On procède à la lecture sur la mire placée successivement sur les
différents points à lever.
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Le nivellement direct Différentes méthodes de rayonnement
1. Station sur le point de référence
Inconvénients de la méthode :
o devoir stationner au-dessus du point repère est malaisé et souvent
impossible
o mesurer hi est difficile et imprécis
o la position du point repère est souvent excentrée par rapport à la
zone à lever
Pour ces raisons, et sauf s’il faut mesurer des angle de sommet r, on
préférera la méthode par station quelconque.
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Le nivellement direct Différentes méthodes de rayonnement
1. Station sur un point quelconque
Dans ce mode de levé, le point de station est indépendant du point
repère; il suffit de déterminer la cote du plan de visée Zv en effectuant
la lecture de la mire placée sur le point repère. On évite, ainsi, les
inconvénients de la méthode précédente.
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Le nivellement direct Compensation
Si l’écart de fermeture ≤ limite de tolérance, alors on peut compenser :
Proportionnellement au nombre de stations
Proportionnellement aux ∆Z
Proportionnellement aux longueurs visées
Pour les détails, voir les exercices de compensation résolus en classe.
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Le nivellement direct Repères altimétriques I.G.N.
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Le nivellement direct Repères altimétriques I.G.N.
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Le nivellement direct Extrait de répertoire de points de nivellement
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Le nivellement direct Exemple : Remplissage du carnet de notes
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Le nivellement direct Exemple : Remplissage du carnet de notes
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