Как найти превышение нивелиром
Перейти к содержимому

Как найти превышение нивелиром

  • автор:

24. Формула превышений при тригонометрическом нивелировании

При тригонометрическом нивелировании (рисунок 2) над точкой 1 устанавливают теодолит и измеряют высоту прибора i, а в точке 2 устанавливают рейку. Для определения превышения h измеряют угол наклона, горизонтальное проложение d и фиксируют высоту визирования (отчет, на который наведен визирный луч).

Рис.2. Тригонометрическое нивелирование

Превышение вычисляют по формуле: h = ½ D·sin2ν + i – V.

25. Виды и способы нивелирования

Нивелирование – это вид геодезических работ в результате которых вычисляются превышения и высоты точек.

1) Геометрическое нивелирование — это метод определения превышений с помощью горизонтального визирного луча и нивелирных реек. Для получения горизонтального луча используют прибор – нивелир;

2) Тригонометрическое нивелирование (наклонным лучом) – это метод определения превышения по измеренному углу наклона и расстоянию между точками. Его применяют при топографических съемках и при определении больших превышений;

3) Физическое нивелирование – это методы, основанные на различных физических явлениях:

— метод гидростатического нивелирования, основан на применении сообщающихся сосудов, этот метод применяется в производстве строительно — монтажных работ для выверки конструкций в стесненных условиях, так же используют при наблюдениях за деформациями сооружений;

— метод барометрического нивелирования, основанный на определении превышений по разностям атмосферного давления в наблюдаемых точках, этот метод применяют при предварительных изысканиях линейных сооружений в горной местности;

— метод радиолокационного нивелирования, основанный на отражении электромагнитных волн от земной поверхности и определении времени их прохождения, это нивелирование применяют при аэрофотосъемки местности.

Известны два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед.

При нивелировании из середины (рисунок а и б) в точках А и В устанавливают отвесно рейки, а по середине между точками прибор – нивелир. Когда нивелирование выполняют от А к В, то рейку в точке А считают задней, а в точке В передней. Если с помощью нивелира взять отчеты а и в, которые соответствуют расстоянию от низа рейки до горизонтального луча, задаваемого нивелиром, то превышение будет равно h= а-b.

Рисунок — Нивелирование а)« из середины» и б)«вперед»

При нивелировании вперед (рисунок б) нивелир устанавливают в точке А, измеряют высоту прибора i, а затем с помощью горизонтального луча берут отчет в. Превышение вычисляют по формуле: h = i – b.

После определения превышения искомые высоты точек находят по формуле: Нв = На + h.

26. Полевые работы при техническом геометрическом нивелировании

Полевые работы включают: закрепление углов поворота трассы, разбивку пикетажа, нивелирование трассы, съёмку ситуации, съемка пересечений и переходов, разбивку поперечников.

1. Разбивка пикетов начинается с начала трассы через 100м

2. Начальные и конечные точки привязываем к реперам.

3. Высоты вычисляем геометрическим нивелированием.

Геометрическое нивелирование производится горизонтальным визирным лучом.

Способы геометрического невелирования:

В точке А установлен нивелир в точке В уст.рейка, обязательно измеряется высота прибора i(а), наводим нивелир на рейку и проводим отчет по рейке. Превышение вычисляется:

где i – высота прибора,

в – отчет по рейке.

В точках А и В устанавливаются рейки, посередине между ними устанавл. нивелир, обязательно рейка нивелира должны устанавливаться в створе. Превышение вычисляется: ±h = а – в

Статьи о радиотехнике, технологиях, чертежах, 3D-моделировании

Публикации для людей, интересующихся наукой и техникой

Геометрическое нивелирование

Рельеф местности — это совокупность неровностей поверхности земли, он является одной из важнейших характеристик местности. Знать рельеф — значит знать высоты всех точек местности. Высоту точки на местности определяют по превышению этой точки относительно другой точки, высота которой известна. Процесс измерения превышения одной точки относительно другой называется нивелированием.

Начальной точкой счета высот в нашей стране является нуль Кронштадтского футштока. От этого нуля идут ходы нивелирования, пункты которых имеют Балтийской системе высот. Затем от этих пунктов с известными высотами прокладывают новые нивелирные ходы и так далее, пока не получится довольно густая сеть, каждая точка которой имеет известную высоту. Эта сеть называется государственной сетью нивелирования; она покрывает всю территорию страны. Иногда высоты точек определяют в условной системе высот, если поблизости нет пунктов государственной нивелирной сети. Вследствие того, что измерение превышений выполняют различными приборами и разными способами, различают следующие нивелирования:

  • геометрическое;
  • тригонометрическое;
  • барометрическое;
  • гидростатическое.

Геометрическое нивелирование – это метод определения превышения с помощью горизонтального визирного луча и нивелирных реек (рис. 1). Для получения горизонтального луча используют прибор, который называется нивелиром. Геометрическое нивелирование широко применяется в геодезии и строительстве.

Способы геометрического нивелирования

Рис. 1. Способы геометрического нивелирования: а – способ «из середины»; б – способ «вперед»

Сущность геометрического нивелирования заключается в следующем. Нивелир устанавливается горизонтально и по рейкам с делениями, стоящими на точках А и В, определяют превышение h как разность между отрезками а и b: h = а – b. Длины отрезков а и b в геодезии называют отсчетами, а иногда – «взглядом».

Горизонтальный визирный луч создает специальный геодезический прибор – нивелир, устанавливаемый между точками А и В. На точках А и В местности отвесно устанавливают нивелирные рейки с нанесенными на них делениями.

Для геометрического нивелирования могут быть использованы кроме нивелира и другие геодезические приборы (теодолиты, тахеометры и т. д.), если придать их визирным осям строго горизонтальное положение. Различают способы геометрического нивелирования «из середины» и «вперед» (рис. 1, а, 6).

Геометрическое нивелирование «из середины» осуществляют следующим образом. Для определения превышения h между точками А и В (рис. 1, а) в этих точках отвесно устанавливают рейки и берут отсчеты а («взгляд назад») на точку А и b («взгляд вперед») на точку В. Как следует из рис. 1, а, превышение между точками А и В равно:

Если превышение h оказалось положительным, то это означает, что передняя точка В расположена выше задней точки А и, наоборот, при отрицательном значении превышения h передняя точка расположена ниже задней.

Таким образом, превышение передней точки над задней равно разности отсчетов «взгляд назад» минус «взгляд вперед».

Если известна высота На задней точки А, то вычислив превышение, легко определить высоту Нb передней точки В по формуле:

То есть высота передней точки равна высоте задней плюс соответствующее превышение. Высота последующей точки может быть также определена через горизонт инструмента прибора Hi (рис. 1, а):

Горизонт прибора равен высоте точки плюс «взгляд на эту точку». Тогда высоту передней точки В легко определить по формуле:

Высота точки равна горизонту инструмента минус «взгляд на эту точку».

Способ нивелирования «из середины» является основным при производстве инженерных работ, поскольку практически не сказывается на результатах нивелирования точность юстировки прибора, а также влияние кривизны Земли и рефракции земной атмосферы. При геометрическом нивелировании способом «вперед» прибор устанавливают таким образом, чтобы окуляр его трубы находился над точкой А (рис. 1, 6). Вертикальное расстояние от центра окуляра до точки А называют высотой прибора i. Высоту прибора обычно измеряют с помощью вертикально установленной рейки.

Если в точке В установить рейку и взять на нее отсчет «взгляд вперед» b, то превышение между точками А и В определится:

На результаты нивелирования способом «вперед» существенное влияние оказывает точность юстировки прибора, а также влияние кривизны Земли и рефракции земной атмосферы. Поэтому геометрическое нивелирование способом «вперед» используют, как правило, при поверках и юстировках нивелиров перед началом полевых работ.

Нивелирование с одной стоянки прибора (станции) называют простым. Если требуется определить превышения или высоты для многих точек на значительном протяжении, то нивелирование осуществляют с нескольких станций, т. е. прокладывают нивелирный ход. Такое нивелирование называют сложным.

В процессе сложного нивелирования точки, общие для двух смежных станций, называют связующими, а остальные – промежуточными (рис. 2).

Схема нивелирного хода

Рис. 2. Схема нивелирного хода: точки связующие (Рп, ПК1, +28, ПК3, +31,+72, ПК5); точки промежуточные (+41, ПК2, ПК4); а – продольный план.

При сложном нивелировании особое внимание уделяют связующим точкам, так как ошибка, допущенная в определении высоты одной из связующих точек, передается на все последующие.

При изысканиях автомобильных дорог, мостовых переходов, каналов и других линейных инженерных сооружений нивелирование ведут вдоль трассы сооружений, с определением высот переломных и характерных точек местности, с последующим составлением продольного профиля по оси будущего сооружения. Такое нивелирование называют продольным.

В характерных местах производят определение высот точек местности по перпендикулярам к трассе. Такое нивелирование называют поперечным. Необходимо иметь в виду, что поперечное геометрическое нивелирование производят обычно при небольшом перепаде высот между крайними точками поперечников, когда каждый поперечник может быть снят с 1-2 станций.

Классификация и устройство нивелиров

В соответствии с ГОСТ Р 53340-2009 нивелиры классифицируют по нескольким признакам.

По принципу приведения визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение существует нивелиры с уровнем при зрительной трубы нивелиры с компенсаторами.

В приборах с уровнем перед каждым отсчетом по рейке пузырек цилиндрического уровня выводится на середину элевационным винтом. Таким нивелиром является, например, нивелир Н-3. Его устройство показано на рис. 3.

Устройство нивелира

Рис. 3. Устройство нивелира с уровнем при трубе:

1 — зрительная труба; 2 — фокусирующий винт зрительной трубы;

3, 4 — закрепительный и наводящий винты; 5 — круглый уровень;

6 — исправительные винты круглого уровня; 7 — подъемные винты; 8 — подставка;

9 — элевационный винт; 10 — окуляр с диоптрийным кольцом для фокусировки трубы по глазу;

11 — исправительные винты цилиндрического уровня;12 — цилиндрический уровень

Вращая элевационный винт 9 (рис. 3), изменяющий наклон трубы 1 и цилиндрического уровня 12, приводят ось уровня в горизонтальное положение. Ось уровня горизонтальна, если его пузырек находится в нуль-пункте, на что указывает совмещение концов изображений половинок уровня в поле зрения трубы (рис. 4).

Поле зрения зрительной трубы нивелира

Рис. 4. Поле зрения зрительной трубы нивелира: отсчет по рейке равен 1449 мм

У нивелиров с компенсаторами визирная ось зрительной трубы автоматически приводится в горизонтальное положение с помощью специального устройства, называемого компенсатором. Компенсатор действует в пределах определенного диапазона, обычно 12-15´, поэтому предварительно прибор должен быть приведен в рабочее положение по круглому установочному уровню. Компенсаторы делят на две группы: оптико- механические и жидкостные.

Оптико-механические (маятниковые) компенсаторы используют свойство маятника занимать отвесное положение при наклоне прибора. На маятнике крепится оптическая деталь зрительной трубы (призма, зеркало), которая при наклоне прибора приводит визирную ось в горизонтальное положение. Для гашения колебаний маятника нивелир снабжают демпфером. По конструкции демпферы бывают воздушные или магнитные. Более надежны ми в эксплуатации считаются магнитные демпферы, они обеспечивает более высокую стабильность результатов измерений.

В жидкостных компенсаторах компенсирующим элементом является слой жидкости, поверхность которой при наклоне прибора всегда принимает горизонтальное положение, образуя со стеклянным дном ампулы оптический клин с углом, при вершине равным углу наклона прибора.

Нивелиром с компенсатором является, например, нивелир SETL AT24D. Его устройство показано на рис. 5.

Устройство нивелира с компенсатором

Рис. 5. Устройство нивелира с компенсатором:

1 — зрительная труба; 2 — круглый уровень;

3 — исправительные винты круглого уровня; 4 — наводящий винт;

5 — подъемные винты; 6 — подставка; 7 — кремальера;

8 — визир; 9 — крышка окуляра; 10 — окуляр;

11 — горизонтальный лимб

По точности, в зависимости от величины средней квадратической погрешности (СКП) измерения превышения на 1 км двойного хода, нивелиры делят на высокоточные, точные и технические.

По способу отсчитывания по рейке нивелиры делятся на визуальные и цифровые. Нивелиры с цифровым отсчетом в своей конструкции содержат электронно-цифровой датчик, позволяющей автоматически считывать положение визирной линии по специальной штрих-кодовой рейке, а также регистрировать, хранить и обрабатывать информацию.

Цифровые (электронные) нивелиры являются многофункциональными геодезическими приборами, совмещающими функции оптического нивелира, электронного запоминающего устройства и встроенного программного обеспечения для обработки полученных результатов. К таким нивелирам относится, например, точный нивелир SDL50 (рис. 6).

Цифровой нивелир SDL50

Рис. 6. Цифровой нивелир SDL50

Основные требования к нивелирным рейкам

Нивелирные рейки используют для определения превышений точек местности относительно плоскости нивелирования. В зависимости от класса и точности нивелирования применяются различные типы реек.

Условное обозначение отечественных нивелирных реек, применяемых для оптических нивелиров, состоит из буквенного обозначения, цифрового обозначения группы нивелиров, для которой она предназначена (для высокоточных нивелиров 05, точных — 3, технических — 10), номинальной длины рейки и обозначения стандарта. В обозначении складных реек или реек с прямым изображением оцифровки шкал после указания номинальной длины добавляют соответственно буквы С и (или) П.

Рейки для цифровых нивелиров имеют RAB- или BAR-код, по которому с помощью цифрового нивелира снимают отсчет и определяют расстояние до рейки. Рейки для цифровых нивелиров могут быть односторонними или двухсторонними (с дополнительной сантиметровой или E-градуировкой, позволяющей снимать отсчеты с помощью оптического нивелира). Нивелирные рейки могут также использоваться для установки детектора лазерного луча на заданной высоте при работе с лазерными нивелирами (построителями плоскостей).

По конструкции нивелирные рейки могут быть цельными, складными или телескопическими.

Цельными и складными являются, как правило, деревянные рейки. Для их изготовления используют деревянные бруски двутаврового сечения из выдержанной древесины хвойных пород. На нижнюю часть рейки крепится металлическая пластина, называемая пяткой рейки. На одной из сторон реек деления нанесены черным цветом, на другой — красной. На рис. 7 представлены разные виды реек.

Рейки нивелирные

Рис. 7. Рейки нивелирные

Рейки телескопической конструкции имеют компактные размеры (в сложенном состоянии), малый вес и очень удобны в использовании с различными оптическими нивелирами. Телескопические рейки обычно изготавливаются из алюминиевого сплава или фибергласса.

Оформление полевых журналов

После получения задания инженеры оформляют обложки журналов и необходимые чертежи, обертывают журнал плотной бумагой и на лицевой стороне пишут номер журнала, свою фамилию. Затем нумеруют листы и оформляют титульный лист, данные о нивелирах и рейках.

Записи в журналах делают вычислительным шрифтом, простым карандашом или шариковой ручкой черного или синего цвета.

Запрещается пользоваться химическими и цветными карандашами.

Ну что понравилась вам статья? Теперь вы знаете, что такое геометрическое нивелирование. Если у вас есть вопросы или нужна консультация пишите сюда.

Подписывайтесь на наш youtube канал, где мы постоянно выкладываем образовательные видео о чертежах, технологиях, 3D.

§ 51. Измерение превышений

Превышение на станции геометрического нивелирования определяется как разность отсчетов, полученных по рейкам, установленным в определяемых точках (рис. 5.20).

(О нивелировании, геометрическом нивелировании – см. гл. 9). Рассмотрим последовательность определения превышения на станции

(пример записи и обработки результатов нивелирования приведен в табл. 5.5).

1. Установить нивелир в рабочее положение (§ 50).

2. Выполнить наведение зрительной трубы на заднюю точку – рейку А . Для этого получить ее четкое изображение и наводящим винтом переместить это изображение в положение, указанное на рис. 5.20, справа или слева от вертикальной нити сетки нитей, либо непосредственно по центру.

3. Элевационным винтом привести пузырек цилиндрического уровня на середину. При этом изображения концов пузырька должны совместиться.

4. Взять отсчеты по черной ( 2063 ) и красной ( 6748 ) сторонам рейки А . Отсчет по рейке формируется от младшего к старшему, независимо от

того, видим мы перевернутое или прямое изображение. На рейках с сантиметровыми делениями подписаны дециметровые штрихи: 06, 13, 57 и т.п., значение которых занимают первые две позиции отсчета. Между деци-

метровыми штрихами выполнена шашечная разбивка через каждый сантиметр, в связи с чем третьей позиции отсчета соответствует полное число сантиметров между дециметровой оцифровкой и горизонтальной нитью сетки. Четвертая позиция в отсчете – это число миллиметров от последнего полного сантиметрового штриха до горизонтальной нити. Число миллиметров определяют «на глаз». На рис. 5.20 отсчет равен 2063 .

5. Ослабить зажимной винт наводящего устройства и выполнить визирование на рейку В (передняя точка).

6. Элевационным винтом привести пузырек цилиндрического уровня на середину и взять черный ( 0941 ) и красный ( 5628 ) отсчеты.

Рис. 5.20. Измерение превышений нивелиром

На каждой станции контролируют разности красного и черного отсчетов, взятых по соответствующей рейке (контролируют ноль красной пятки). Эти разности не должны отличаться для одной и той же рейки на установленную величину. Для технического нивелирования, например, допускаются колебания красной пятки рейки до 5 мм.

6748 – 2063 = 4685 ; 5628 – 0941 = 4687 .

Если указанные разности в пределах допуска, то вычисляют отдельно по черной и красной сторонам реек превышение передней точки В над задней А по формуле

h = Задний отсчет – Передний отсчет

h ЧЕРН = 2063 – 0941 = + 1122 (мм), h КРАСН = 6748 – 5628 = + 1120 (мм).

Разность полученных превышений не должна превышать установленной величины. Для технического нивелирования допускается разность черного и красного превышений на станции не более 5 мм.

Если разность полученных превышений в пределах допуска, то вычисляют среднее превышение

h СР = 0,5 ( h ЧЕРН + h КРАСН )

В примере h СР = 0,5 [ (+ 1122 ) + ( + 1120 ) ] = + 1121 (мм).

В полевом журнале геометрического нивелирования записи отсчетов и превышений должны иметь четыре позиции. Например, превышение ( – 76 мм ) должно быть записано как ( – 0076 ). Кроме того, у превышений обязательно указывают знак «плюс» или «минус».

В примере (табл. 5.5) рассмотрена обработка результатов нивелирования

и на следующей по ходу станции: превышение т. С относительно т. В .

§ 52. Поверки нивелиров

В нивелирах поверяется выполнение следующих основных условий. Условие 1 . Ось установочного круглого уровня должна быть параллельна

вертикальной оси вращения нивелира. Либо, ось установочного цилиндрического уровня должна быть параллельна плоскости горизонта.

Условие 2 . Горизонтальная нить сетки нитей должна быть параллельна плоскости горизонта.

Условие 3. Главное условие нивелира . Визирная ось зрительной трубы должна быть горизонтальной.

Условие 1 проверяется перед каждой работой в одной смене, либо перед циклом измерений.

Условие 2 проверяется в тех случаях, когда требуется работа по крайним частям горизонтальной нити (например, при разбивке горизонтальной плоскости). Кроме того, это условие дополнительно проверяется после выполнения поверки по условию 3. В любом случае периодичность поверки этого условия должна быть не реже одного раза в неделю.

Условие 3 проверяется в следующих случаях:

— перед каждым циклом измерений в начале рабочего дня;

— при необходимости измерений при неравных расстояниях от нивелира до реек;

— при обнаружении постоянных значительных расхождениий в превышениях на станциях нивелирования из середины ;

— после транспортировки прибора;

— после механических ударов по прибору, его падении и др., что было замечено в процессе выполнения работ.

При выполнении поверок нивелир должен быть установлен в рабочее положение (§ 50).

Поверки необходимо выполнять в последовательности указанных выше условий: 1, 2, 3.

Поверка 1 . (Выполнение условия 1).

1. Расположить круглый уровень по направлению на один из подъемных винтов подставки и тщательно вывести его пузырек на середину ампулы.

2. Повернуть корпус нивелира на 180 о . Если пузырек уровня не вышел при этом за пределы двойного кольца сетки уровня, то условие считают выполненным.

Если отклонение пузырька от середины ампулы больше допустимого, то половину этого отклонения устраняют подъемными винтами подставки (в соответствии с направлением отклонения), а другую половину – юстировочными винтами уровня.

Поверку повторяют на другом винте подставки до тех пор, пока при любом положении корпуса нивелира пузырек уровня будет оставаться в допустимых пределах сетки ампулы.

Поверка установочного цилиндрического уровня выполняется так же, как и установочного уровня теодолита (§ 46 ).

Поверка 2 . (Выполнение условия 2).

1. Навести последовательно крайний левый и крайний правый края центральной горизонтальной нити сетки нитей на рейку с миллиметровыми делениями, установленную на расстоянии 4 – 5 м от нивелира, и взять по ней отсчеты. Если отсчеты отличаются, то необходимо ослабить закрепительные винты сетки и провернуть ее до необходимого положения, контролируя по отсчетам на рейке.

Здесь в качестве визирной цели можно использовать и рейку с сантиметровыми делениями, которую следует установить в 20 – 25 м от нивелира.

Поскольку предприятие-изготовитель гарантирует перпендикулярность горизонтальной и вертикальной нитей сетки, то поверку 2 можно выполнить

с использованием отвеса, на который следует навести вертикальную нить. Условие 2 выполнено при совпадении вертикальной нити сетки нитей зрительной трубы с ниткой отвеса. В противном случае сетку необходимо довернуть на необходимый угол. Для этого следует снять с сетки нитей защитный колпачок, ослабить соответствующие винты сетки и вручную провернуть сетку до соблюдения необходимого условия. После этого винты сетки последовательно в несколько приемов закрутить.

После юстировки сетки поверку следует повторить (целесообразно другим способом).

Поверка 3 . ( Поверка выполнения главного условия нивелира ).

Визирная ось зрительной трубы нивелира должна быть параллельна оси цилиндрического уровня.

Эта поверка является весьма ответственной. Она должна выполняться с большой частотой, поскольку нарушение главного условия происходит даже при сравнительно незначительных механических воздействиях, а также и при воздействии внешней температуры. Особенно это важно при выполнении высокоточных, точных и специальных работ повышенной точности, которые требуют выполнения данной поверки в начале каждого рабочего дня, а при необходимости и в течение рабочего дня.

Нивелир с уровнем при зрительной трубе

1. Выбрать на местности на расстоянии 70 – 80 м друг от друга две точки

А и В и закрепить их деревянными колышками с гвоздями в их верхней части, либо металлическими штырями со сферической головкой, либо установить в этих точках специальные нивелирные башмаки .

2. Установить нивелир посредине (рис. 5.21, станция 1) между точками так, чтобы расстояния до них были одинаковыми (с разностью плеч не более 1 м). При поверке высокоточных и точных нивелиров целесообразно разность плеч выдерживать не более 0,2 м. Это можно выполнить промером рулеткой или использовать для этого нитяный дальномер зрительной трубы нивелира. Число сантиметров между дальномерными нитями сетки нитей по рейке, установленной в точке А или В и видимой в зрительную трубу, соответствует числу метров от нивелира до рейки.

Рис. 5.21. Поверка выполнения главного условия нивелира

3. Определить превышение h Во т. В над точкой А по двум сторонам реек при двух горизонтах прибора.

Для изменения горизонта прибора (высоты визирного луча над поверхностью земли) необходимо нивелир переставить на том же месте с изменением его высоты примерно на 10 см и снова установить его в рабочее положение.

Полученное превышение равно среднему превышению, определенному из двух горизонтов прибора.

4. Переместиться с нивелиром к точке А и установить его за ней (в 3 – 4

м от нее) примерно в створе на т. В (станция 2). Определить превышение h В т. В над т. А при двух горизонтах прибора.

5. Сравнить полученные превышения. Превышение h Во , полученное при нивелировании из середины (см. гл. 9), считается точным, не содержащим погрешностей. Если же ось цилиндрического уровня будет не параллельна

визирной оси зрительной трубы нивелира, то в превышение h B будет входить погрешность из-за невыполнения главного условия (Δ h = h B – h Bo ).

Угол i между осью цилиндрического уровня и визирной осью зрительной трубы определится по формуле

7. Определение превышений и отметок точек, нивелирование кратко

Нивелированием называется совокупность геодезических измерений для определения превышений между точками, а также их высот. Нивелирование производят для изучения рельефа, определения высот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Результаты нивелирования имеют большое значение для решения научных задач как самой геодезии, так и для других наук о Земле. В зависимости от применяемых приборов и измеряемых величин нивелирование делится на несколько видов. 1. Геометрическое нивелирование – определение превышения одной точки над другой посредством горизонтального визирного луча. Осуществляют его обычно с помощью нивелиров, но можно использовать и другие приборы, позволяющие получать горизонтальный луч. 2. Тригонометрическое нивелирование – определение превышений с помощью наклонного визирного луча. Превышение при этом определяют как функцию измеренного расстояния и угла наклона, для измерения которых используют соответствующие геодезические приборы (тахеометр, кипрегель). 3. Барометрическое нивелирование – в его основу положена зависимость между атмосферным давлением и высотой точек на местности. 4. Гидростатическое нивелирование – определение превышений основывается на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых установлены сосуды. 5. Аэрорадионивелирование — превышения определяются путем измерения высот полета летательного аппарата радиовысотомером. 6. Механическое нивелирование — выполняется с помощью приборов, устанавливаемых в путеизмерительных вагонах, тележках, автомобилях, которые при движении вычерчивают профиль пройденного пути. Такие приборы называются профилографы. 7. Стереофотограмметрическое нивелирование основано на определении превышения по паре фотоснимков одной и той же местности, полученных из двух точек базиса фотографирования. 8. Определение превышений по результатам спутниковых измерений. Использование спутниковой системы ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система позволяет определять пространственные координаты точек. 7.2. Способы геометрического нивелирования Геометрическое нивелирование – это наиболее распространенный способ определения превышений. Его выполняют с помощью нивелира, задающего горизонтальную линию визирования. Устройство нивелира достаточно простое. Он имеет две основные части: зрительную трубу и устройство, позволяющее привести визирный луч в горизонтальное положение. Геометрическое нивелирование можно выполнять по следующей схеме: 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеРис. 61. Способы нивелирования При нивелировании из середины нивелир располагают между двумя точками примерно на одинаковых расстояниях (рис.61, а). В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль, так как рейка под собственной тяжестью будет давить на землю и отсчет по ней будет меняться. Визирный луч зрительной трубы нивелира последовательно наводят на рейки и берут отсчеты З и П, которые записывают в миллиметрах в журнал нивелирования. Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира, т.е. по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Превышение между точками определяют по формуле h = ЗП где З – отсчет назад на заднюю точку А; П – отсчет вперед на переднюю точку B. При нивелировании вперед прибор устанавливают над точкой А (рис. 61, б), измеряют его высоту V и берут отсчет П по рейке в точке В. Превышение определяют вычитанием из высоты прибора V отсчета П. h = VП. Высоту передней точки В вычисляется по формуле: 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеВысоту визирного луча на уровенной поверхностью называют горизонтом инструмента HГИ (рис. 61) и вычисляют 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеМесто установки нивелира называется станцией. Если для определения превышения между точками А и В достаточно установить прибор один раз, то такой случай называется простым нивелированием. Если же превышение между точками определяют только после нескольких установок нивелира, такое нивелирование называют сложным или последовательным (рис. 62). 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеРис. 62. Последовательное нивелирование. В этом случае точки С и D называют связующими. Превышение между ними определяют как при простом нивелировании: 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеТакую схему нивелирования называют нивелирным ходом.

7.3. Классификация нивелиров

Согласно действующему ГОСТу 10528-90 нивелиры изготавливают трёх типов: высокоточные Н-05, точные Н-3 (Н-3К, Н-3КЛ) и технические Н-5 (Н-5К и Н-5КЛ). В названии Н – нивелир; 05, 3 и 5 – средняя квадратическая ошибка измерения превышения в миллиметрах на 1 км двойного нивелирного хода; К – компенсатор; Л – лимб. В зависимости от того, каким способом визирный луч устанавливается в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают в двух исполнениях: — с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе, с помощью у которого осуществляется горизонтирование визирного луча (рис. 63); — с компенсатором – свободно подвешенная оптико-механическая система, которая приводит визирный луч в горизонтальное положение. В названии нивелира буква К обозначает компенсатор (Н-3К, Н-3КЛ)(рис. 64). 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеРис. 63. Точный нивелир Н-3 с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе: 1 – подъемные винты; 2 – круглый уровень; 3 – элевационный винт; 4 – окуляр зрительной трубы с диоптрийным кольцом; 5 – визир; 6 – кремальера; 7 – объектив зрительной трубы; 8 – закрепительный винт; 9 – наводящий винт; 10 – контактный цилиндрический уровень; 11 – юстировочные винты цилиндрического уровня 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеРис. 64. Точный нивелир ЗН-3КЛ с компенсатором и лимбом: 1 – лимб; 2 – наводящий винт; 3 – кремальера; 4 – визир 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеРис. 65. Точный нивелир ЗН-3КЛ с компенсатором и лимбом: 1 – лимб; 2 – наводящий винт; 3 – кремальера; 4 – визир. Точные нивелиры Н-3 и 3Н-3КЛ предназначены для нивелирования III и IV классов. Техническими нивелирами выполняют техническое нивелирование для определения высот точек высотного съемочного обоснования и при решении различных инженерно-технических задач при изыскании, строительстве и эксплуатации линейных сооружений и промышленно-гражданском строительстве.

7.4. Нивелирные рейки

7. Определение превышений и отметок точек, нивелирование

Нивелирные рейки для нивелирования III – IV класса и технического изготавливают из деревянных брусьев двутаврового сечения шириной 8 – 10 и толщиной 2 – 3 см. Рейка РН-3 (рис. 66) имеет длину 3 м. Деления нанесены через 1 см. Нижняя часть рейки заключена в металлическую оковку и называется пяткой. Основная шкала имеет деления черного и белого цвета, ноль совмещен с пяткой рейки. Дополнительная шкала на другой стороне рейки имеет чередующиеся красные и белые деления. С пяткой рейки совмещен отсчет больше 4000 мм. Часто встречаются комплекты реек, у которых с пятками красных сторон совпадают отсчеты 4687 и 4787 мм. Поэтому превышения, измеренные по красным сторонам реек, будут больше или меньше на 100 мм измеренных по черным сторонам реек. Рис. 66. Нивелирная рейка (а) и поле зрения зрительной трубы нивелира с цилиндрическим уровнем (б)

7.5. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты нивелирования

При выводе формул для способов нивелирования из середины и вперед принято, что уровенная поверхность является плоскостью, визирный луч прямолинеен и горизонтален, рейки, установленные в точках, параллельны между собой. На самом деле уровенная поверхность не является плоскостью и рейки, установленные в точках А и В перпендикулярно поверхности, непараллельны между собой (рис. 67), следовательно отсчеты З и П преувеличены на величину поправок за кривизну Земли СМ = К1 и DN = К2. 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеРис. 67. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты геометрического нивелирования Поправки за кривизну Земли равны: 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиегде S1, S2 — расстояние от нивелира до реек; R – радиус Земли. Кроме того известно, что луч света распространяется прямолинейно лишь в однородной среде. В реальной атмосфере, плотность которой увеличивается по мере приближения к поверхности Земли, луч света идет по некоторой кривой, которая называется рефракционной кривой. Вследствие этого визирный луч имеет форму рефракционной кривой радиуса R1 и пересекает рейки в точках C’ и D’. Поэтому отчеты по рейкам уменьшаются на величину поправок за рефракцию: СC’ = r1 и DD’= r2, которые определяются по формуле 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеРадиус рефракционной кривой зависит от температуры, плотности, влажности воздуха и др. Отношение радиуса Земли R к радиусу рефракционной кривой R1называют коэффициентом земной рефракции, среднее значение которого принимают 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеОбозначим 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиегде f1 и f2 – поправки за кривизну Земли и рефракцию равны 7. Определение превышений и отметок точек, нивелирование 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеСледовательно превышение между точками А и В с учётом поправок за кривизну Земли и рефракцию равно 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеНеобходимость учета поправки зависит от требуемой точности измерений. Из формулы следует, что при равенстве расстояний от нивелира до реек и примерно одинаковых условиях можно считать, что f1 = f2 и h = ЗП. Таким образом, при нивелировании из середины с соблюдением равенства плеч влияние кривизны Земли и рефракции практически устраняется. 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиеРис. 14. Схема технического нивелирования: а — нивелирный ход; б — нивелирный ход и нивелирование промежуточных точек Точки, на которые ставят заднюю и переднюю рейки, называют связующими. При перемещении нивелира на каждую следующую станцию рейки 1 и 2 выполняют роли то задней, то передней. Например, нивелир со станции I1 переносят на станцию I2, рейку 2 оставляют на связующей точке ПКО, а рейку 1 переносят на переднюю (связующую) точку ПК1 (см. рис. 14, а). При переходе на станцию I3 рейку 2 переносят на переднюю точку С, а после наблюдений задней (ПК1) и передней (ПКЗ) реек заднюю рейку 1 ставят поочередно на промежуточных точках. На крутых ровных склонах, где нет необходимости отмечать плюсовые пикетные точки, рейки приходится ставить на вспомогательные связующие точки (колышки или устойчивые предметы), которые не являются пикетными и обозначаются х1 х2, . хn , поэтому их называют икс-точками (переходными точками). 7. Определение превышений и отметок точек, нивелированиерис Записи в журнале технического нивелирования
Если для нивелирования используются односторонние рейки, то вначале отсчеты берут по задней и передней рейкам, затем на 3—10 см меняют высоту нивелира и по этим рейкам вновь берут отсчеты. Вычислив превышения h‘, h«, hcр , нивелируют промежуточные точки. Перед уходом с трассы на перерыв в работе необходимо надежно закрепить переднюю связующую точку. После перерыва нивелирование следует повторить на последней станции и убедиться, что превышение hср не изменилось более чем на 5 мм. В ходах технического нивелирования, прокладываемых через пункты съемочного обоснования, нивелируют только связующие точки, которые в журнале нивелирования обозначают наименованием геодезического пункта или порядковым номером.

7.6. Вопросы для самоконтроля

  • 1. Что называется нивелированием?
  • 2. Назовите виды нивелирования?
  • 3. Назовите способы геометрического нивелирования?
  • 4. В чем заключается способ нивелирования из середины и вперед?
  • 5. В чем сущность последовательного нивелирования?
  • 6. В чем сущность тригонометрического, барометрического и гидростатического нивелирования?
  • 7. Как нивелиры классифицируются по точности?
  • 8. Чем отличается уровенный нивелир от нивелира с компенсатором?
  • 9. Когда можно не учитывать поправки за кривизну Земли и рефракцию при геометрическом нивелировании?

См. также

  • геодезия

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *