2012-2013 КазГАСА Ггеодезия 2 Балтиева А.А.

Казахская головная архитектурно-строительная академия
АКТИВНЫЙ РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
Дисциплина «Геодезия 2» 3 кредита	ФСТИМ
Лекция № 1 Тема «Введение. Общие сведения о нивелировании»	Специальность «Геодезия и картография» 2-й семестр
Ассистент профессора Балтиева А.А.	2012/2013 уч.год

План лекции: Основные положения построения государственной нивелирной сети. Нивелирные знаки. Методы нивелирования III и IV классов. Применяемые приборы.

Краткое содержание лекции

Знание высот точек земной поверхности необходимо при решении научных задач геодезии, связанных с изучением вертикальных движений земной коры, для высотного обоснования топографических съемок, изображения рельефа местности на планах и картах, решения различных инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений и т. п. Из известных методов нивелирования наиболее точным и распространенным в практике является геометрическое нивелирование.Геометрическое нивелирование выполняют с помощью специальных геодезических приборов — нивелиров, обеспечивающих горизонтальное положение линии визирования в процессе измерений, и нивелирных реек. Нивелир представляет собой сочетание зрительной трубы с цилиндрическим уровнем либо оптическим компенсатором, которые служат для приведения визирной оси грубы в горизонтальное положение. Нивелирные рейки имеют вид деревянных брусков с делениями, оцифрованными снизу (от «пятки» рейки) вверх. Превышения между точками определяют по отсчетам на рейках, отвесно устанавливаемых в этих точках.Различают два способа геометрического нивелирования: вперед и из середины.При нивелировании вперед (рис. 96, а) нивелир устанавливают в точке А, отметка которой НА известна, таким образом, чтобы окуляр зрительной трубы находился над этой точкой. В точке В отвесно устанавливают нивелирную рейку. С помощью рулетки или рейки измеряют высоту нивелира, т. е. отвесное расстояние от центра окуляра до точки А, над которой установлен нивелир. Приводят визирную ось нивелира в горизонтальное положение и делают отсчет В по рейке.Величина представляет собой высоту визирного луча нивелира над поверхностью и называется горизонтом прибора.

Сущность геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование есть метод определения разности высот точек посредством горизонтального визирного луча, получаемого при помощи нивелира. С помощью этого луча берут отсчеты по нивелирным рейкам, поставленным отвесно в тех точках местности, разность отметок которых необходимо определить.

Превышения между точками, удаленными друг от друга, определяют из нивелирных ходов, при проложении которых последовательно переставляют нивелир и в определенном порядке рейки. Разность высот конечной и начальной точек хода находится как разность сумм всех отсчетов по задним и всех отсчетов по передним рейкам, т. е.

При геометрическом нивелировании расстояние от нивелира до реек (длина визирного луча) допускается до 100 м, в некоторых случаях оно может быть увеличено.

При изложении общей идеи геометрического нивелирования было принято, что: уровенные поверхности являются горизонтальными плоскостями; рейки стоят отвесно и параллельно между собой; местами отсчетов по рейкам являются точки пересечения горизонтальной визирной оси с рейками.

На самом деле такая геометрическая схема не имеет места. Реальным условиям соответствует иная схема, к рассмотрению которой и перейдем.

Пренебрегая эллипсоидальностью Земли из-за малости расстояния между рейками сечения уровенных поверхностей можно считать дугами окружностей радиуса (среднего радиуса земного эллипсоида), концентричными между собой. Из рис. 17 следует, что превышение точки В над точкой А определяется по формуле

Отрезки а и b на рейках получаются пересечением уровенной поверхностью прибора реек в точках

Нивелирные знаки

Нивелирные знаки разделяются на постоянные, рассчитанные на долговременную сохранность и длительное использование, и временные, не рассчитанные на долгое хранение; обычно они устанавливаются нивелировщиком на время производства работ и используются только в течение полевого сезона. К постоянным знакам относят фундаментальные реперы рядовые знаки: грунтовые, скальные, стенные реперы. Временными знаками могут служить деревянные колья, забитые в грунт, гвозди-дюбели, забитые в опоры мостов, пни деревьев, валуны и т. п.

Места для закладки знаков выбирают с целью наилучшего отыскания их вблизи характерных контуров и ориентиров. При отсутствии контуров и ориентиров проводят маркировку знаков. Устанавливают знаки с учетом возможности вертикальной установки на них реек и удобства привязки к ним нивелирных ходов.

Каждый нивелирный знак имеет свой индивидуальный номер.

На всех линиях нивелирования I и II классов через 50—60 км, на узловых пунктах, вблизи водомерных постов закладывают фундаментальные реперы. Линии нивелирования всех классов закрепляют на местности постоянными знаками не реже чем через 5 км. В труднодоступных районах расстояния между реперами могут быть увеличены до 6—7 км.

Грунтовый репер состоит из железобетонного пилона в форме параллелепипеда и бетонной плиты (якоря).

Стенной репер закладывается в стену сооружения, обычно в цоколь здания, или в вертикальную поверхность отвесной скалы на высоте примерно 0,5 м. Стенные и скальные знаки включают в нивелирование не раньше чем через одни сутки после их закладки, грунтовые реперы — не раньше чем через десять дней после засыпки котлована. На все заложенные нивелирные знаки составляется описание места их установки.

Полевые работы по нивелированию III класса

Нивелирование III класса выполняют в прямом и обратном направлениях. Расстояние от нивелира до реек измеряют тросом или другим способом. Длина визирного луча при четких и спокойных изображениях и увеличении трубы 35х допускается до 100 м, но, как правило, не должна быть более 75 м. Неравенство плеч на станциях должно быть не более 2 м, а накопление их по секции — не более 5 м. Высота визирного луча над подстилающей поверхностью должна быть не менее 0,3 м.

Нивелирование выполняется по секциям; на каждой секции нумерацию станций начинают с первого номера. При нивелировании следят за правильным чередованием реек; при соблюдении условия знак у разности высот нулей реек на последующей станции будет обратным знаку на предыдущей. При перерывах нивелирование следует заканчивать на постоянном знаке или на последних двух станциях — на трех кольях, забитых в дно ям глубиной 0,3 м. После выполнения нивелирования на обеих станциях колья слегка засыпают землей, а после перерыва вновь измеряют превышение на последней станции. Если превышение изменилось не более, чем на 3 мм, то из обоих превышений берут среднее и продолжают ход, в противном случае измеряют превышение на предпоследней станции, устанавливают, какая из точек не изменила своего положения по высоте, и от нее продолжают ход. Если расхождение и в этом случае более 3 мм, то нивелирование по секции выполняют заново от постоянного знака

Нивелирование на станции выполняют в следующем порядке. Нивелир приводят в рабочее положение с помощью установочного уровня, наводят зрительную трубу на черную сторону задней рейки и, приводя пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт элевационным винтом, берут отсчеты по средней и дальномерным

Полевые работы по нивелированию IV класса

Нивелирование IV класса выполняют в одном направлении. Расстояние от нивелира до реек измеряют шагами. Нормальная длина визирного луча 100 м. Если нивелирование выполняют прибором, у которого зрительная труба имеет увеличение не менее 30ч, то при спокойных изображениях длину луча увеличивают до 150 м. Неравенство плеч на станции допускают до 5 м, а накопление их по секции — до 10м. Высота визирного луча над подстилающей поверхностью должна быть не менее 0,2 м. При перерывах наблюдений должны соблюдаться те же правила, что и при нивелировании III класса, но расхождения между значениями превышений до и после перерыва допускают до 5 мм.

Привязку к маркам и реперам в нивелировании IV класса производят так же, как и в нивелировании III класса.

Работу на станции начинают с установки нивелира в рабочее положение с помощью установочного уровня. Порядок наблюдений следующий. Наводят зрительную трубу на черную сторону задней рейки и после приведения пузырька цилиндрического уровня в нуль-пункт (элевационным или подъемным винтом) делают отсчеты по верхней и средней нитям. Наводят трубу на черную сторону передней рейки и, приведя пузырек уровня на середину, берут отсчеты по верхней и средней нитям. После этого рейки поворачивают к нивелиру красной стороной и берут отсчет по средним нитям вначале передней рейки, а затем задней.

Результаты наблюдений на станциях записывают в нивелирный журнал.

Расхождение значений превышения на станции, определенных по черным и красным сторонам реек, допускается до 5 мм с учетом разности нулей пары реек.