§ 30.2. Сущность геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование осуществляется с помощью геодезического прибора - нивелира и нивелирных реек (3х или 4х метровых); рейки делятся на сантиметровые деления; подписывается (оцифровывается) каждое десятое деление (дециметры). Одна сторона рейки подписана черными делениями (“черная сторона”), от нуля до трехсот сантиметров (3000мм); обратная сторона рейки также разделена на сантиметровые деления красного цвета (“красная сторона”), подписана от 470см до 770см. Красная сторона рейки предназначена для контроля измерения превышения.

Принцип геометрического нивелирования заключается в том, чтобы ось визирования прибора была горизонтальной.

Превышение (h) между двумя точками (рис.63), закрепленными на местности колышками, равно разности отрезков а и в по двум рейкам . Отрезки а и в - отсчеты по рейкам в точках А и В по горизонтальной нити зрительной трубы нивелира в момент, когда пузырек цилиндрического уровня находится на середине - ось визирования в горизонтальном положении.

Рис.63

Рейка в точке А называется задней, а отсчет по ней называется “задним” и обозначаются буквой “а”. Отсчет по передней рейке в точке В обозначается буквой “в”.

Таким образом , превышение между точками А и В из рис. 63 равно:

h=a-b (72)

а абсолютная отметка точки В равна:

H_В=H_А+h (73)

В практической деятельности топографа превышение между точками формулируется как “взгляд назад минус взгляд вперед”.

Отсчеты по рейкам берутся по центральной нити, когда пузырек цилиндрического уровня приведен элевационным винтом “в контакт” (на середину). Отсчет берут сверху вниз (нивелир дает перевернутое изображение ), от головы цифры (дециметрового деления) - черточки (если цифра выше центральной нити) до центральной нити сетки с точностью до 0,1 деления рейки, т.е. до 1мм.

§ 30.3. Устройство нивелира н3

Нивелир - геодезический оптический прибор, предназначенный для определения превышения одной точки над другой.

Согласно ГОСТ 10528-76 нивелиры по точности делятся на три группы: высокоточные - типа Н05; точные - типа Н3 и технические - типа Н10. Нивелир Н3 (рис.64) предназначен для нивелирования 3 и 4 классов, он может применяться также при различного рода инженерно-геодезических изысканиях. Нивелир снабжен мушкой 4 для наведения трубы на рейку, фокусирующим кольцом 5 и микрометренным винтом 6.

Нивелир Н3 изготовлен с призменной системой, позволяющей совмещать изображение противоположных концов пузырька уровня 3 (контактный уровень). Совмещение половинок уровня, изображение которых передаются в поле зрения 8 зрительной трубы 2, осуществляется элевационным винтом 1.

Поверки нивелиров типа Н3

Нивелир с элевационным винтом должен удовлетворять следующим геометрическим условиям:

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. Устанавливают круглый уровень между двумя (любыми) подъемными винтами, вращая все три подъемных винта приводят пузырек на середину. Поворачивают трубу нивелира на 180°. Если пузырек ушел с центра, то исправительным винтом круглого уровня 7 (рис.64) возвращают его к центру на половину величины отклонения, затем подъемными винтами пузырек подводят в центр. Поверку и исправление повторяют несколько раз.

Рис.64

2. Визирная ось трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня (поверка главного условия нивелира). Эту поверку выполняют методом двойного нивелирования. Выбирают слабо наклонную местность, на которой забивают два колышка на расстоянии 40-50м друг от друга. Устанавливают нивелир около точки А, а в точке В нивелирную рейку (рис.65 а). Приводят ось визирования в горизонтальное положение с помощью цилиндрического уровня и трех подъемных винтов 9 (рис.64) (или производят первую поверку нивелира).

Рис.65

Рулеткой с точностью до миллиметра измеряют высоту инструмента (i_l) - расстояние от торца колышка до середины окуляра (который располагают при установке нивелира на одной отвесной линии с колышком т.А).

Высоту инструмента (i₁) можно замерить с помощью нивелирной рейки. Делается это следующим образом. На объектив зрительной трубы 10 (рис.64) одевают колпачок, в центре которого имеется отверстие диаметром 2мм. На колышек в т.А устанавливается рейка; поворачивают зрительную трубу на рейку А, смотрят в окуляр 10 (рис.64) и в месте проекции отверстия на рейке берут отсчет,- это и будет высотой инструмента (i1).

При отсутствии колпачка на объектив высоту инструмента измеряют так: поворачивают зрительную трубу окуляром 11 на рейку, смотрят в объектив, видят проекцию (круг) окуляра на рейке, карандашом на рейке находят центр круга, после чего определяют расстояние (i1) от нуля рейки до точки - центра круга окуляра.

Измерив высоту инструмента и записав ее, поворачивают зрительную трубу на точку В, приводят пузырек цилиндрического уровня в контакт с помощью элевационного винта 1 (рис.64), берут отсчет по горизонтальной нити.

Превышение (h) между точками А и В найдем по формуле 72, применительно к рис.65а.

h=i1-в’ (74)

здесь в’- отчет по горизонтальной нити, при условии, что ось визирования параллельна оси цилиндрического уровня. Предположим, что это условие не соблюдаются, ось визирования фактически наклонена к горизонтальной плоскости (вверх или вниз), а фактический отсчет, который мы берем по рейке (в) является ошибочным на величину х. Тогда правильный отсчет будет равен:

в’=в-х(75)

Подставим 75 в 74 получим:

h=i1-b+x (76)

Переносят нивелир в точку В, а рейку в точку А. Действуя аналогично , как на точке А, будем иметь:

h=a’-i2 (77)

a’=a-x (78)

h=a-x-i2 (79)

В формулах 76 и 79 левые части равны, значит равны будут и правые части, т.е.

i₁-b+x=a-x-i₂

2x=a+b-(i₁+i₂)

x=(а+в)/2-(i₁+i₂)/2 (80)

Если значение х не превышает 4мм, то считают, что ось визирования параллельна оси цилиндрического уровня. В противном случае производят юстировку прибора для чего вычисляют правильный отсчет а ў:

а’=а-х

здесь х со своим знаком (80).

Элевационным винтом горизонтальную нить наводят на отсчет а’. В этот момент пузырек цилиндрического уровня уйдет с нульпункта (середины ). Исправительными винтами уровня приводят его в нульпункт (7, рис.64).

Для большей убедительности в правильности выполненной работы поверку повторяют .

Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярной оси вращения нивелира

Приводят ось вращения нивелира в отвесное положение и визируют на рейку, установленную на расстоянии в 20-30 метрах от инструмента так, чтобы изображение рейки находилось у края поля зрения, закрепляют винт трубы. Делают отсчет по рейке; микрометренным винтом 6 (рис.64) переводят изображение рейки в другой край поля зрения трубы и делают второй отсчет по горизонтальной нити.

Если отсчеты будут одинаковыми, то условие, сформулированное выше, соблюдается. В противном случае делают исправление: ослабляют исправительные винты сетки нитей и поворотом оправы устанавливают центральную горизонтальную нить на средний отсчет и закрепляют исправительные винты.