43 Нивелирование. Методы нивелирования.

Измерения, производимые для определения высот точек местности или

их разностей (превышений), называют нивелированием. В зависимости от

того, какими методами определяются высоты точек местности или

превышения между ними, различают следующие виды нивелирования:

геометрическое, тригонометрическое, физическое, механическое,

стереофотограмметрическое и наземно-космическое. Геометрическое

нивелирование – это один из наиболее распространенных методов

нивелирования, основанный на использовании горизонтальноголуча визирования геодезического прибора – нивелира.

Тригонометрическое нивелирование основано на использовании наклонного

луча визирования теодолита или тахеометра. Тригонометрическое

нивелирование в настоящее время широко используют в практике

изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации инженерных

объектов. Особенно часто его используют при выполнении тахеометрических

съемок местности. Физическое нивелирование позволяет определять

высоты точек местности или превышения между ними в результате

использования различных физических явлений и процессов, при этом

различают: барометрическое нивелирование, основанное на использовании

свойства уменьшения атмосферного давления с увеличением высоты точки.

В связи с.невысокой точностью определения высот точек и превышений по

разности атмосферного давления в инженерном деле барометрическое

нивелирование практически не используют; гидростатическое нивелирование

основано на использовании законов равновесия жидкости в сообщающихся

сосудах. Находит примене – ние как один из способов передачи высот через

водные преграды радиолокационное нивелирование, в котором используют

скорость распространения прямых и отраженных электромагнитных волн от

источника радиоизлучения до исследуемой точки местности и обратно,

находит широкое применение при выполнении аэрофотосъемок для

определения с помощью радиовысотомера высоты полета летательного

аппарата, с которого осуществляется аэрофотосъемка, механическое

нивелирование осуществляют с помощью механических или

электромеханических приборов, автоматически фиксирующих продольный

профиль местности по линии, вдоль которой этот прибор перемещается.

Иногда используют при съемке продольного профиля существующих

автомобильных дорог; стереофотограмметрическое нивелирование

производят по парам снимков одной и той же местности, снятых с разных

точек, с использованием стереофотограмметрических приборов различных

конструкций или персонального компьютера. Один из наиболее перспективных и широко используемых видов нивелирования; наземно-

космическое нивелирование основано на использовании систем и приборов

спутниковой навигации («GPS»). Приборы спутниковой навигации

позволяют практически мгновенно определять координаты точек местности

(в том числе и высоты). Наземно-космическое нивелирование в настоящее

время является одним из наиболее эффективных и перспективных.

44 Геометрическое нивелирование. Способы геометрического

нивелирования. Порядок работы на станции. Контроль измерений.

Геометрическим нивелированием называют процесс измерения

разностей высот точек местности (превышений) и определения их высот с

помощью горизонтального луча визирования геодезического прибора. При

геометрическом нивелировании превышение h между точками А и В

определяют с помощью горизонтального луча визирования

Горизонтальный визирный луч создает специальный геодезический

прибор – нивелир, устанавливаемый между точками А и В. На точках А и

Уместности отвесно устанавливают нивелирные рейки с нанесенными

на них делениями. Горизонтальный визирный луч отсекает на рейках

от их начала (пятки) отрезки а и Ь, называемые отсчетами. Различают

способы геометрического нивелирования «из середины» и «вперед»

Геометрическое нивелирование «из середины» осуществляют следующим

образом. Для определения превышения Л между точками А и В в этих точках

отвесно устанавливают рейки и берут отсчеты а («взгляд назад») на точку А

и Ъ («взгляд вперед») на точку В. превышение между точками А и В равно:

h=a-b.Если превышение h оказалось положительным, то это означает, что

передняя точка В расположена выше задней точки А и, наоборот, при

отрицательном значении превышения h передняя точка расположена ниже

задней.

Таким образом, превышение передней точки над задней равно разности

отсчетов «взгляд назад» минус «взгляд вперед». Если известна высота На

задней точки А, то вычислив превышение h, легко определить высоту Щ

передней точки В по формуле: Hb= На + h.

То есть высота передней точки равна высоте задней плюс

соответствующее превышение. Высота последующей точки может быть

также определена и через горизонт прибора Hi:

Ht = На + а.

Горизонт прибора равен высоте точки плюс «взгляд на эту точку».

Тогда высоту передней точки В легко определить по формуле: Нь = Hi-b.

Высота точки равна горизонту прибора минус «взгляд на эту точку».

При геометрическом нивелировании способом «вперед» прибор

устанавливают таким образом, чтобы окуляр его трубы находился над точкой

А. Вертикальное расстояние от центра окуляра до точки А называют высотой

прибора и Высоту прибора обычно измеряют с помощью

вертикально установленной рейки. Если в точке В установить рейку и

взять на нее отсчет «взгляд вперед»

6, то превышение между точками А и В определится:

h = i – Ь, т. е. превышение между точками равно высоте прибора минус

«взгляд

вперед».

45 Классификация нивелиров и нивелирных реек.

В соответствии с действующим ГОСТом нивелиры по точности

разделяют на три типа: высокоточные (типа Н-05), точные (типа Н-3) и

технические (типа Н-10). Цифра в обозначении марки нивелира указывает значение средней квадратической ошибки превышения на 1 км двойного

нивелирного хода; для нивелира Н-05 т = 0.5 мм; для нивелира Н-3 т = 3 мм;

для нивелира Н-10 т = 10 мм. По своим конструктивным особенностям

нивелиры могут иметь цилиндрический уровень при трубе (например, Н-3), у

которых визирная ось приводится в горизонтальное положение вручную и с

компенсатором, с помощью которого визирная ось зрительной трубы

приводится в горизонтальное положение автоматически. Обозначение марки

таких нивелиров дополняется буквой К (например, Н-ЗК). Установлено, что

применение нивелиров с компенсаторами позволяет повысить

производительность труда на 15–20%, поэтому использование нивелиров с

компенсаторами является предпочтительным. Некоторые нивелиры

одновременно снабжаются и лимбом для измерения горизонтальных углов.

Обозначение марки нивелира такой конструкции дополняется буквой Л

(например, Н-10КЛ). Цифра, стоящая перед обозначением марки прибора,

указывает номер улучшенной модификации базовой модели (например, 2Н-

ЗЛ).

Для нивелирования применяют цельные, складные, раздвижные и

телескопические

рейки Рейки изготовляют из сухого выдержанного леса хвойных

пород, из пластмассы или специальных дюралевых сплавов. В инженерной

практике обычно используют техническое нивелирование, для которого

применяют односторонние или двусторонние шашечные цельные или

складные РНЗ или РН4 с 10-миллиметровыми делениями. Двусторонние

рейки цельные или складные имеют длину 3 м. На одной стороне таких реек

черной краской (черная сторона) нанесены шашечные сантиметровые

деления и выделены 5- и 10-сантиметровые деления. Нулевой отсчет черной

стороны рейки совпадает с ее пяткой. На другой стороне рейки шашечные

деления нанесены красной краской (красная сторона), при этом на красной

стороне пяткам соответствуют отсчеты 4687 мм на цельных и 4468 мм на

складных рейках. Каждый дециметр рейки оцифрован, при этом счет делений возрастает снизу вверх. Рейки выпускают с прямой оцифровкой для работы с

приборами с прямым изображением в поле зрения трубы и с перевернутой

оцифровкой для работы с приборами, имеющими обратное изображение.

Красные стороны нивелирных реек используют для контроля правильности

нивелирования.

46 Устройство нивелира с цилиндрическим уровнем. Поверки,

юстировки.

2. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения

нивелира.

Для выполнения этой поверки с помощью подъемных винтов выводят

пузырек круглого уровня на середину (в центр кружка на стекле коробки

уровня) и разворачивают зрительную трубу нивелира вокруг его оси на

180°. При этом если пузырек круглого уровня останется в середине, то

условие выполнено. Если же пузырек сместится, то его с помощью

исправительных

винтов круглого уровня необходимо вернуть обратно на половину дуги

смещения. Затем с помощью подъемных винтов вновь выводят пузырек

уровня на середину и повторяют поверку и так до тех пор, пока при повороте

трубы нивелира пузырек круглого уровня будет оставаться в центре.

3. Горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен

оси вращения прибора.

Для выполнения этого условия на расстоянии 20–30 м от нивелира

устанавливают рейку. Трубу прибора наводят таким образом, чтобы

изображение рейки расположилось у края поля зрения трубы и берут отсчет

по горизонтальному штриху сетки нитей. Затем наводящим винтом трубу

поворачивают таким образом, чтобы изображение рейки оказалось у

противоположного края поля зрения трубы. Если отсчет не изменился, то

условиевыполнено. В противном случае, сняв защитный колпачок окуляра,

ослабляют крепежные винты окулярной части зрительной трубы и,

поворачивая сетку нитей за счет люфта в отверстиях винтов, добиваются

выполнения

условия поверки.