12.Уравнивание Нивелирных Сетей.

13.Приборы для геометрического нивелирования.

Геометрическое нивелирование выполняют, используя нивелир и нивелирные рейки. Нивелир – прибор, в котором визирный луч приводится в горизонтальное положение. Отсчеты берут по шкалам устанавливаемых вертикально нивелирных реек. Оцифровка шкал на рейках возрастает от пятки рейки вверх. Если на пятке рейки расположен ноль шкалы, то отсчет по рейке равен расстоянию от пятки до луча визирования.

Оптический нивелир — прибор, служащий для измерения (определения) превышений между точками горизонтальным лучом с использованием нивелирных реек.

Оптические нивелиры по ГОСТ 10528-90 Нивелиры. Общие технические условия. Подразделяются на высокоточные, точные и технические с дополнительным выделением четырех классов: I, II, III и IV, принадлежность к которым определяет геометрическую правильность нивелирования.

Высокоточные нивелиры используются для инженерных работ высокой точности (I- II класс). Размер среднеквадратической погрешности на 1 километр двойного хода составляет 0,5 мм.

Точные нивелиры применяются при геодезической разведке площади для строительства гражданских объектов (III и IV класс). Погрешность составляет до 3 мм.

Лазерный нивелир разработан специально для проведения строительно-монтажных работ как снаружи, так и внутри помещений. Основным принципом их работы является построение горизонтальной и вертикальной лазерных плоскостей. Лазерные нивелиры подразделяются на два типа ротационные лазерные нивелиры и построители плоскостей. В ротационных нивелирах плоскости задаются путем вращения пучка лазера вокруг оси вращения, а построитель плоскостей задает плоскости путем рассеивания пучка через линзу.

Лазерные нивелиры служат для нивелирования вне и внутри помещений при строительстве. Особенностью лазерных нивелиров является образование видимой лазерной плоскости. Точность измерения лазерных нивелиров повышается за счет использования лазерных приемников.

В свою очередь, лазерный нивелир идеален для измерения точек на одинаковой высоте. В комплекте с призмой и приспособлением для крепления – применяется для кругового нивелирования бордюров, облицовки стен и подвесных потолочных покрытий.

Цифровые нивелирыЭто те же самые оптические и лазерные нивелиры, но отличаются наличием различных дополнительных функций для удобства, а также цифровым методом подачи данных.

14. Система счета высот в геодезии.

Высоты точек земной поверхности определяют рельеф, который отображается на топографических картах. Кроме того, точное знание разностей высот отдельных точек земной поверхности совершенно необходимо для проектирования и строительства инженерных сооружений, для различных расчётов, в которых надобно учитывать положение точек в пространстве.

Высота точки земной поверхности Н — одна из координат, определяющих положение точки относительно исходной отсчётной поверхности. Геодезические высоты отсчитываются от поверхности референц-эллипсоида и определяются как расстояние от точки М до эллипсоида по нормали к нему (рис.1).

Непосредственно измерить это расстояние не представляется возможным. Из непосредственных измерений (из нивелирования) получают разности высот точек как разность отсчётов по рейкам, иначе это — превышения. Измеренные превышения, таким образом, определяются при помощи горизонтального визирного луча, т. е. относительно плоскости, касательной к уровенной поверхности, проходящей через горизонт прибора. Ясно, что вычисленные высоты точек из нивелирования как сумма элементарных превышений относительно исходной точки не являются геодезическими высотами, поскольку отсчитываются от уровенной поверхности геоида, поверхности, не имеющей математического определения.

Вследствие того, что уроненные поверхности различных точек Земли не параллельны между собой, то высота точки, найденная из геометрического нивелирования, будет зависеть от пути нивелирования, что недопустимо в точных высотных определениях на значительной территории.

Непараллельность уровенных поверхностей обусловлена неравномерностью распределения масс земной коры и суточным вращением Земли. В зависимости от принципа учёта непараллельности уровенных поверхностей различают нормальные, ортометрические и динамические высоты.

В РФ для вычисления высот пунктов нивелирных сетей принята нормальная система счета высот. Нормальные высоты отсчитываются по направлениям отвесных линии от вспомогательной поверхности, поверхности квазигеоида. Поверхность квазигеоида близка к поверхности геоида и в открытых морях и океанах эти поверхности совпадают.

Таким образом, при вычислении высот точек приходится иметь дело с двумя отсчетными поверхностями.

1) Поверхность референц-эллипсоида для вычисления геодезических высот Н, определяющих расстояние от точки земной поверхности до поверхности относимости по нормали к ней.

2) Поверхность квазигеоида для вычисления нормальных высот, используемых в практических расчетах и отражаемых на планах и картах при изображении рельефа местности.

Связь между этими двумя поверхностями осуществляется посредством так называемой аномалии высоты  (рис. 1) — расстояния между поверхностями эллипсоида и квазигеоида в данной точке. Значение аномалии высоты однозначно определяется из астрономо-гравиметрического нивелирования, основанного на совместном использовании результатов астрономо-геодезических и гравиметрических измерений.

Нормальные высоты вычисляются по результатам непосредственных измерений превышений из нивелирования по формуле:

где g- значение силы тяжести в пунктах нивелирного хода; dh- элементарные превышения; -нормальная сила тяжести, вычисляемая по нормальной формуле как функция широты места. Зная значение нормальной высоты, а также аномалии высоты, находят геодезические высоты:

Из сказанного выше следует, что нормальные высоты зависят от широты места. Это означает, что две точки с разными широтами, но расположенные на одной уровенной поверхности (к примеру, на глади озера, вытянутой вдоль меридиана) в системе счёта нормальных высот 6удут иметь различные отметки. Эта разность может достигать значительных величин, существенно превышающих ошибки измерения превышении. Так, нормальные высоты северной и южной точек водной поверхности озера Байкал различаются на величину 16,5 см при ошибке измерений 2,5 см.

Естественно, при производстве высокоточных разбивочных работ эти искажения должны быть приняты во внимание.

С тем, чтобы исключить влияние искажений высот, вызванных системой счёта нормальных высот, при высокоточных высотных разбивках на объектах, вытянутых на значительном протяжении в направлении с юга на север, целесообразно пользоваться системой динамических высот. В системе динамических высот две уровенные поверхности во всех своих точках равно удалены одна от другой. Это имеет особое значение при гидротехническом строительстве.

Основная формула для вычисления Динамических высот имеет вид:

Здесь — норматьное ускорение силы тяжести для широты 45°.

Динамические высоты значительно отличаются от нормальных по мере удаления от параллели 45°. Эти различия могут достигать 10-15 м и более. Для уменьшения этого различия динамические высоты вычисляют для некоторой средней широты района работ.