14.5. Загальні основи барометричного нівелювання

При виконанні окомірної зйомки, а також при інших роботах, які потребують швидкого визначення висот точок, розташованих на значних віддалях одне від одного, в особливості в гірській місцевості, застосовують барометричне нівелювання.

Барометричне нівелювання успішно застосовується при геоморфологічних і географічних дослідженнях, геофізичних зйомках та пошуках корисних копалин, попередніх вишукуваннях залізних шляхів та в інших роботах, де потребується висока продуктивність. При цьому виді нівелювання не вимагається взаємна видимість між точками - це є головною перевагою барометричного нівелювання. Воно може бути виконане як пішим порядком так і за допомогою транспорту - автомобілів та вертольотів.

Наукові дослідження та виробничі роботи показують, що точність визначення висот барометричним нівелюванням складає 0.5 - 1.0м у рівнинних районах і 1.0 - 2.5м в передгірських та гірських районах.

В основу барометричного нівелювання покладена залежність атмосферного тиску від висоти над рівнем моря. Ця залежність у строгому вигляді достатньо складна, враховує багато факторів фізичного стану атмосфери - атмосферний тиск, температуру і вологість повітря, а також широту місця спостереження. Вона носить назву повної барометричної формули і має наступний вигляд:

(14.1)

де - температурний коефіцієнт об’ємного розширення повітря, - середній парціальний тиск водяного пару, який знаходиться у повітрі, - середній атмосферний тиск, - середня широта місця спостереження, - середня висота, - спостережені величини атмосферного тиску на точках.

В цій формулі середні значення обчислюються для двох точок (1 та 2) між якими визначається перевищення.

Як видно, повна барометрична формула дуже громіздка і трудомістка для обчислень, тому для практичного застосування їй додають більш простий і зручний для роботи вигляд.

Для території України ( , м) барометрична формула (14.1) може бути наведена у такому вигляді:

(14.2)

Застосування цієї формули забезпечує обчислення перевищень з похибкою не більше 0.10м на 100м перевищення в порівнянні з повною барометричною формулою.

Якщо знехтувати впливом вологості повітря, то барометрична формула ще більш спроститься:

(14.3)

Наведена формула має назву формули Бабіне, за ім’ям французького вченого, який її вивів.

Таким чином, для визначення перевищення між двома точками за методом барометричного нівелювання необхідно виміряти атмосферний тиск, температуру та вологість оточуючого повітря в цих точках.

Для обчислення перевищень за барометричними формулами використовуються таблиці або номограми, а при великих об’ємах обчислень - ПЕОМ. Таблиці для обчислення перевищень складають за скороченими формулами. Для цього формула Бабіне перетворюється у такий вигляд:

(14.4)

де - баричний ступінь висоти.

Баричний ступінь висоти - це відстань по вертикалі, на який атмосферний тиск змінюється на одиницю (1 мм рт. ст. або 1 гПа), зменшуючись вверх і зростаючи вниз. Баричний ступінь має розмірність м/мм рт.ст. або м/гПа.

Таблиці баричних ступенів висот складають за аргументами і .

(Див. Хренов Л.С. Таблицы для барометрического нивелирования. М. «Недра», 1970).