Лекция 11. Высокоточное геометрическое нивелирование:

Общие сведения. Классификация и назначение нивелирных сетей. Понятие о системах высот, применяемых в геодезии. Нивелирные знаки

В предыдущих лекциях мы рассмотрели методы построения плановых государственных геодезических сетей, развиваемых с целью нахождения координат (х, у) центров пунктов. Однако для определения местоположения точки земной поверхности в пространстве необходима еще третья координата Н, обозначающая ее положение по высоте в некоторой высотной системе координат. Эта высотная координатная система задается в каждом государстве относительно некоторой исходной уровенной поверхности и распространяется на его территории методом высокоточного геометрического нивелирования, которому мы посвятим оставшиеся лекции по первому разделу высшей геодезии.

11.1. Общие сведения о нивелирных сетях. Классификация и назначение нивелирных сетей. Государственная нивелирная сеть

Нивелирные сети подразделяются:

1. Государственную нивелирную сеть.

2. Нивелирную сеть сгущения.

3. Нивелирную съемочную сеть.

4. Высокоточную нивелирную сеть специального назначения.

Государственная нивелирная сеть (ГНС) является высотной основой топографических съемок всех масштабов и всех геодезических измерений, проводимых для удовлетворения потребностей народного хозяйства, обороны страны, для решения научных и практических задач. Она развивается по принципу перехода от общего к частному и разделяется на нивелирные сети I, II, III и IV классов.

Нивелирная сеть I и II классов является главной высотной основой страны, которая создается по специально разработанным программам и схемам, предусматривающим выполнение высокоточных нивелирных работ на многие годы вперед. Основным назначением главной высотной основы страны является распространение единой системы высот на территорию всего государства. Кроме того, при помощи нивелирования I и II классов решают следующие научные задачи:

а) изучение фигуры и гравитационного поля Земли;

б) изучение современных вертикальных движений земной коры;

в) определение разностей уровней морей и океанов;

г) сейсмическое районирование территории страны, выявление предвестников землетрясений;

д) прогнозирование влияния производства на окружающую среду, особенно при добычи нефти, газа и других полезных ископаемых.

Нивелирные сети III и IY классов предназначены для обеспечения топографических съемок вплоть до масштаба 1:5000 и решения различных инженерно – геодезических задач.

Нивелирные сети сгущения служат высотной основой топографических съемок крупных масштабов (1:5000 – 1:500), а также инженерно геодезических работ. В зависимости от площади снимаемой территории и требуемой точности нивелирные сети сгущения развиваются в виде нивелирных полигонов и ходов 3 и 4 классов или технического нивелирования.

Высотная съемочная сеть является непосредственным высотным обоснованием топографических съемок всех масштабов и инженерно – геодезических работ. Она создается путем проложения между пунктами государственной нивелирной сети и сетей сгущения ходов технического или тригонометрического нивелирования.

Высокоточные нивелирные сети специального назначения создаются для различных специальных целей: на геодинамических полигонах для наблюдения за вертикальными деформациями земной поверхности; на промышленных и строительных площадках для монтажа оборудования или для наблюдения за осадками инженерно-технических сооружений и т.д. На каждом конкретном объекте такая нивелирная сеть создается по специальной программе. Специальные нивелирные сети могут создаваться в местной системе координат, но обязательно иметь высотную привязку к реперам государственной нивелирной сети.

Схема построения государственной нивелирной сети

Нивелирная сеть строится по принципу перехода от общего к частному, согласно которому вначале создается нивелирная сеть I класса, которая последовательно сгущается сетями II, III и IV классов.

Сеть I класса состоит из ходов, образующих замкнутые полигоны периметром около 3000-4000 км, или отдельных линий большой протяженности. Направление и протяженность этих линий обычно рассматривается и утверждается в специальных проектах Комитета по геодезии.

Нивелирная сеть II класса опирается на нивелирные линии I класса и создается в виде замкнутых полигонов. Периметры этих полигонов в обжитых районах составляют (400-800) км, в необжитых — (1000-2000) км.

Линии нивелирования I и II классов прокладывают, в основном, по железным, шоссейным и улучшенным грунтовым дорогам. При отсутствии дорог - по берегам больших рек, морей, тропам, зимникам.

Нивелирные сети III и IY классов развивают внутри полигонов высшего класса. Периметры нивелирных полигонов III класса в обжитых районах не превышают 150 км, в необжитых – 300 км. Периметры полигонов и длины отдельных линий IV класса не превышают 50 км.

Линии нивелирования всех классов на местности закрепляются постоянными знаками (реперами, скальными или стенными марками) не реже, чем через 5 км по трассе, в труднодоступных районах — не реже 6-7км.

В сетях I, II и III классов нивелирование прокладывают в прямом и обратном направлениях. Нивелирные ходы IV класса прокладывают только в одном направлении.

Вдоль всех нивелирных линий I и II классов, а в горных районах и вдоль линий III класса, по специальной программе выполняют гравиметрические измерения, что необходимо для вычисления поправок в измеренные превышения за переход к разностям нормальных высот.

Требования и допуски, соблюдаемые при производстве нивелирных работ в государственной сети, представлены в таблице 11.1.

Таблица 11.1.

Технические требования к производству

государственного нивелирования

Класс	Периметр полигона (км), ср.	Основные допуски					СКО, мм/км
		Допустимая невязка, мм	Длина плеча (м) ≤	Неравенство плеч (м) ≤	Накопление разностей плеч по секции (м) ≤	Высота визирного луча, не менее (м)	Случайная	Систематическая
I	3000-4000	3	50	0,5	1,0	0,8	0,5	0,05
II	500-600	5	65	1,0	2,0	0,5	1,2	0,2
III	150-200	10	75	2,0	5,0	0,3	5,0	-
IV	50	20	100	5,0	10,0	0,2	10,0	-