7. Нивелирование поверхности

Нивелирование поверхности – вид геодезической съемки, направленной на создание крупномасштабных топографических планов местности со слабо выраженным рельефом. Название съемки условное, так

как при тахеометрической съемке также производится нивелирование поверхности, но на местности с хорошо выраженным рельефом и путем тригонометрического нивелирования.

В рассматриваемой же съемке нивелирование поверхности производится способом геометрического нивелирования, что многократно повышает точность изображения рельефа на планах. Особенно это важно при вертикальной планировке участков местности и подсчете объемов земляных работ. Поэтому данный вид съемки, как правило, применяется при строительстве населенных пунктов, промышленных сооружений, аэродромов, на участках открытых горных работ, для проектирования оросительных и осушительных систем и т.д.

В зависимости от характера рельефа и ситуации местности, а также от размеров нивелируемой поверхности применяют нивелирование по магистралям, параллельным линиям и квадратам; наибольшее распространение получил способ нивелирования по квадратам.

Во всех этих случаях, учитывая особенности геометрического нивелирования, на участке съемки намечают сеть точек, густота которой должна обеспечивать требуемую точность изображения рельефа и полноту съемки ситуации.

Способ нивелирования по квадратам применяется при топографической съемке открытых участков местности со спокойным рельефом в крупных масштабах с малой высотой сечения. В зависимости от требуемой точности изображения рельефа, сложности и назначения проектируемых объектов сеть точек представляет собой вершины квадратов со стороной от 10 до 100 м. Правильный выбор размера стороны квадрата обеспечивает необходимую густоту сети точек.

При разбивке сетки квадратов сначала строят основной квадрат или прямоугольник, включающий весь участок съемки (рис. 24, а).

Для этого вдоль границы снимаемого участка на местности выбирают исходную линию, например, А6 и на ней откладывают мерной лентой длины сторон квадратов (1-2, 2-3,…, 5-6). Затем в точках А и 6 последовательно устанавливают теодолит и восставляют перпендикуляры АЕ и 66 к линии А6. На перпендикулярах откладывают длины сторон квадратов: на одной стороне – А-Б, Б-В,…, Д-Е и на противоположной стороне – 6-6, 6-6,…, 6-6. Для контроля измеряют полученную линию Е6, которая не должна отличаться от длины линии А6 более чем на 1:2000 ее длины; после этого на ней откладывают длины сторон квадратов. Вершины полигона АЕ66 и точки на его сторонах закрепляют знаками долговременного хранения.

а) б) B

A C

D

Рис. 24. Схема нивелирования поверхности по квадратам

Разбивка квадратов внутри полигона производится по створам линий 2-2, 3-3,…, 5-5. Контроль разбивки выполняется вешением точек по перпендикулярным створам Б-6, В-6,…, Д.-6. Вершины квадратов закрепляют колышками. При необходимости на сторонах квадратов в характерных рельефных точках отмечают плюсовые точки.

Одновременно с разбивкой квадратов производят съемку ситуации линейными и угловыми измерениями от вершин и сторон квадратов.

Результаты измерений заносят в абрис-кроки с указанием стрелками направления скатов.

Перед началом нивелировки на листе плотной бумаги вычерчивают схему сетки квадратов, которая одновременно буде служить полевым журналом нивелирования. Процесс нивелирования квадратов зависит от их размера и условий местности. При длине сторон квадратов 100 м и более нивелируется каждый квадрат отдельно (рис. 24,а). В этом случае сначала прокладывают ход по наружным квадратам (I, II, III,…, XVI), а затем и по внутренним квадратам (XVII, XVIII, XIX), образующим ход между наружными квадратами (XV и VII). Для этого устанавливают нивелир в рабочее положение примерно в центре каждого квадрата и визируют на рейки, устанавливаемые поочередно на вершинах данного квадрата; на каждой точке отсчеты берут только по черной стороне рейки и результаты записывают на схеме квадратов. Правильность взятия отсчетов по рейкам контролируется суммой накрест лежащих отсчетов по общей стороне, взятых с двух соседних станций. Например, значения превышения между точками Б1 и Б2, определенных со смежных станций I и II, должны быть равны, т. е.

З₁ – П₁ = З₂ – П₂,

отсюда

З₁ + П₂ = З₂ + П₁

Расхождение сумм не должно превышать 10 мм.

При камеральной обработке сначала производят увязку превышений по наружному полигону и вычисляют окончательные значения отметок всех вершин его, а затем выполняют аналогичные работы и по квадратам внутреннего хода, опирающегося на вершины наружного полигона.

При нивелировании вершин квадратов со стороной менее 100 м с каждой станции нивелируют несколько квадратов. При этом на участке стыковки квадратов (Е4-Д4, Г5-Г6,Б4-А4, Г1-Г2), нивелируемых с двух смежных станций, намечают связующие точки таким образом, чтобы они образовывали замкнутый ход ABCDA (рис. 24,б). От ближайшего репера определяется отметка одной из связующих точек. Затем производится увязка превышений по замкнутому ходу и вычисление отметок связующих точек. Невязка в превышениях замкнутого хода при нивелировании поверхности по квадратам должна удовлетворять условию

f_h = Σh ≤ 10 мм, (34)

где Σh – сумма превышений связующих точек; n – число станций.

Увязка превышений и вычисление отметок связующих точек производится так же, как и в ходе продольного нивелирования . Высоты остальных вершин на каждой станции рассчитываются через горизонт прибора.

После математической обработки результатов нивелирования составляют топографический план участка местности, на который наносят границы участка, вершины квадратов, плюсовые точки и ситуацию. Около каждой точки нивелирования подписывают ее отметку с округлением до 1 см и, пользуясь методом графической интерполяции, проводят горизонтали с заданной высотой сечения рельефа. План оформляют в соответствии с требованиями условных знаков (рис. 25).

В тех случаях, когда нивелирование поверхности по квадратам не может обеспечить достаточную точность изображения рельефа местности на плане – характер рельефа меняется на участке съемки от спокойного до хорошо выраженного и, как следствие этого, с резким изменением густоты точек сети на отдельных участках, применяется способ нивелирования поверхности по магистралям (рис. 26).

75,15 75,75 76,25 76,68 77,03 77,42

● ● ● ● ● ●

●75,41 ¤ 76,00 ¤ 76,50 ¤76,90 ¤77,18 ●77,60

●75,25 ¤75,76 ¤76,35 ¤76,66 ¤77,04 ●77,27

●75,28 ¤75,74 ¤76,24 ¤76,65 ¤ 77,00 ●77,26

●75,50 ¤76,00 ¤76,41 ¤76,83 ¤77,19 ●77,71

● ● ● ● ● ●

75,75 76,16 76,44 76,74 77,15 77,58

1:1000

Сечение рельефа через 0,25 м

Рис. 25. План нивелирования по квадратам

Способ нивелирования поверхности по магистралям заключается в следующем. На участке съемки прокладывают теодолитно-высотный ход Н №1 №2 №3 №4 К (см. рис. 26). В процессе прокладки теодолитного хода намечаются пикетные точки пк1, пк2,…, пк20, на которых разбиваются поперечники. Положение и густота пикетных точек зависит от наличия характерных рельефных точек слева и справа от магистрали. Положение рельефных точек отмечается на поперечниках относительно магистрали, например пк 1: л – 10, л – 25, п – 8, п – 23 (см. рис. 26). Длины линий измеряют мерной лентой, а углы поворота – теодолитом полным приемом. Высоты точек сети определяют способом геометрического нивелирования. Для этого вдоль теодолитного хода намечают станции (I, II,…, XI) с таким расчетом, чтобы из связующих точек образовался нивелирный ход пк1пк2пк3пк4пк6 и т.д., опирающийся на опорные точки – Рп 1 и Рп 2. Возможен и замкнутый полигон, как и при нивелировании поверхности по квадратам. Нивелирование связующих точек производят способом из середины по двусторонним рейкам, а всех остальных точек сети как промежуточных, т.е. отсчеты берут только по черной стороне рейки.

Определение высотной невязки и распределение ее, вычисление исправленных превышений и высот связующих точек производят способами, применяемыми при нивелировании 3 и 4 классов. Высоты промежуточных точек на каждой станции рассчитывают через горизонт прибора.

●Рп I

V

●

Л-25

Л-10

IV

●

●III

П – 8

П – 23

●VI

V

●

VI

VII●

● ● ● ● ● ● ● ● ●

●

IX

XI●

●

VIII

●

X

●

Рп 2

Рис. 26. Схема нивелирования поверхности по магистралям

После математической обработки результатов нивелирования составляют топографический план участка местности в заданном масштабе в соответствии с требованиями условных знаков.