64Сущность геометрического нивелирования. Отклонение визирного луча уровенной поверхности
Геометрическое нивелирование или нивелирование горизонтальным лучом выполняют специальным геодезическим прибором – нивелиром, снабженным оптической трубой, визирной оси которого уровнем придается горизонтальное положение.
Различают два вида геометрического нивелирования: нивелирование из середины и нивелирование вперед.
При нивелировании из середины нивелир устанавливают посредине между точками А и В, а на точках А и В ставят рейки с делениями (рис.4.29). При движении от точки A к точке B рейка в точке А называется задней, рейка в точке В - передней. Сначала наводят трубу на заднюю рейку и берут отсчет a, затем наводят трубу на переднюю рейку и берут отсчет b. Исходя из заданного направления нивелирного хода превышение и его знак вычисляют по правилу: задний отсчет минус передний отсчет.
Превышение точки B относительно точки А получают по формуле:
h = a - b. (4.49)
Если a > b, превышение положительное, если a < b -отрицательное. Отметка точки В вычисляется по формуле:
Hв = Hа + h. (4.50)
Рис.4.29 Рис.4.30
Высота визирного луча над уровнем моря называется горизонтом прибора и обозначается Hг:
Hг = HА + a = HВ + b. (4.51)
При нивелировании вперед нивелир устанавливают над точкой А так, чтобы окуляр трубы был на одной отвесной линии с точкой. На точку В ставят рейку. Измеряют высоту нивелира i над точкой А и берут отсчет b по рейке (рис.4.30). Превышение h подсчитывают по формуле:
h = i - b. (4.52)
Отметку точки B можно вычислить через превышение по формуле (4.50) или через горизонт прибора:
Hв = Hг - b.
Если точки А и В находятся на большом расстоянии одна от другой и превышение между ними нельзя измерить с одной установки нивелира, то на линии AB намечают промежуточные точки 1, 2, 3 и т.д. и измеряют превышение по частям (рис.4.31).
Рис.4.31
На первом участке A-1 берут отсчеты по задней рейке - a1 и по передней - b1. Затем переносят нивелир в середину второго участка, а рейку с точки A переносят в точку 2; берут отсчеты по рейкам: по задней - a2 и по передней - b2. Эти действия повторяют до конца линии AB. Точки, позволяющие связать горизонты прибора на соседних установках нивелира, называются связующими; на этих точках отсчеты берут два раза - сначала по передней рейке, а затем по задней.
Превышение на каждой установке нивелира, называемой станцией, вычисляют по формуле (4.49), а превышение между точками A и B будет равно:
hAB = ∑h = ∑a - ∑b . (4.53)
Отметка точки B получится по формуле:
HB = HA + ∑h. (4.54)
При последовательном нивелировании получается нивелирный ход.
65Типы нивелиров
Нивелир — геодезический прибор со зрительной трубой, визирная ось которого служит для воспроизведения горизонтальной линии.
Нивелиры снабжены уровнями или компенсаторами — устройствами для достижения горизонтальности оптической оси. Таким образом,
оптические нивелиры бывают двух типов: нивелиры с уровнем и ни
велиры авторедукционные с самоустанавливающейся линией ви-
зирования (с компенсатором). Кроме того, электронные технологии позволили создать современный многофункциональный цифровой
(электронный) нивелир , совмещающий функции высокоточного
оптического нивелира, электронного запоминающего устройства
и встроенного программного обеспечения для обработки выполнен
ных измерений.
Оптические нивелиры — самые распространенные приборы.
Некоторые марки их отличаются продолжительным сроком службы
(НВ-1, Н-3 и др.). Многообразие марок нивелиров обусловлено ши
роким спектром областей применения: от изысканий, строительства
до создания государственных нивелирных сетей.
Цифра перед буквой Н в марке нивелира обозначает серию. Нали
чие в марке следующих букв означает: К — труба нивелира снабжена
компенсатором, П — зрительная труба с прямым изображением,
JI — нивелир с горизонтальным лимбом.
Нивелиры также различаются по точности, что указывается в их марке. Например, у нивелиров Н-05, Н-3, 3H5JI, Н-10 гарантированная погрешность нивелирования на 1 км хода составляет соответственно 0,5; 3; 5 и 10 мм.
Рассмотрим устройство нивелира Н-3
Зрительная труба и уровень при ней являются важнейшими частями нивелира.
Элевационный винт служит для приведения визирной линии трубы в горизонтальное положение. С его помощью поднимают или опускают окулярный конец трубы; при этом пузырек уровня перемещается и когда он будет точно в нуль-пункте, визирная линия должна устанавливаться горизонтально.
Цилиндрический уровень обычно контактный; изображение контактов пузырька передается системой призм в поле зрения трубы, что очень удобно, так как наблюдатель видит сразу и рейку, и уровень.
1 - зрительная труба; 2 -цилиндрический уровень при трубе;
3 - элевационный винт; 4 -установочный круглый уровень (на рисунке не показан);
5,6 - закрепительный и микрометренный винты азимутального вращения;
7 -ось;
8 -подставка с тремя подъемными винтами.
В поле зрения трубы нивелира помимо сетки нитей введено изображение двух половинок концов цилиндрического уровня, которые в момент взятия отсчета по рейкам должны быть совмещены (на рисунке поле зрения трубы)
В комплект любого нивелира входят также две рейки и металлические «башмаки» или костыли. Для технического нивелирования используют деревянные двусторонние рейки, на которых с каждой стороны нанесены деления через 1 см. Одна сторона — красная, другая — черная. Деления черной стороны начинаются с нуля, а деления красной стороны — с произвольного отсчета, чаще близко к 4684 или 4784. Правильность нанесения делений на рейках проверяют специальной металлической контрольной линейкой, точная длина которой известна.
Костыли и башмаки используют для того, чтобы рейки на пикетах стояли устойчиво, не сдвигаясь ни в плане, ни по высоте. Костыли забивают, а башмаки устанавливают на грунте, иногда предварительно сняв дерн. При техническом нивелировании их нередко заменяют деревянными колышками, которыми отмечают пикеты и по которым ведется нивелирование.