геодезия ОТВЕТЫ

7. Нивелирование. Задачи и методы. Приборы, нивелирные рейки.

Нивелирование-вид геодезических измерений, в результате которых определяют превышение точек и их высоты над уровенной поверхностью.

Нивелирование обычно используют для определения высот точек при составлении топографических планов, карт, профилей, при перенесении проектов застройки и планировки территории по высоте. При производстве строительно-монтажных работ с помощью нивелирования устанавливают строительные конструкции в проектное положение по высоте. Применяют нивелирование при наблюдениях за осадками и деформациями зданий, для определения вертикальных перемещений точек зданий и сооружений.

Различают следующие методы нивелирования:

1) геометрическое нивелирование;

2) тригонометрическое нивелирование;

3) физическое нивелирование:

- гидростатическое нивелирование;

- барометрическое нивелирование;

- радиолокационное нивелирование;

4) автоматическое.

Геометрическое нивелирование - это метод определения превышения с помощью горизонтального визирного луча и нивелирных реек. Для получения горизонтального луча используют прибор, который называется нивелиром. Геометрическое нивелирование широко применяется в геодезии и строительстве.

Тригонометрическое нивелирование - это метод определения превышения по измеренному углу наклона и расстоянию между точками. Его применяют при топографических съемках и при определении больших превышений.

К физическому нивелированию относят методы, основанные на использовании различных физических явлений: метод гидростатического нивелирования, основанный на применении сообщающихся сосудов; барометрического нивелирования, основанный на определении превышений по разностям атмосферного давления в наблюдаемых точках; радиолокационного нивелирования, основанного на отражении электромагнитных волн от земной поверхности и определении времени их прохождения.

Нивелиры классифицируются по точности на высокоточные, точные и технические.

При работе со зрительной трубой наблюдатель совмещает перекрестие сетки нитей с наблюдаемым предметом. Линия, соединяющая оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей, называется визирной

Рис. 7.2. Цилиндрический уровень и уклоны при положении пузырька: а) вид сбоку, 6) вид сверху; 1 - ампула, 2 - жидкость, 3 - пузырек, 4 - исправительный винт, 5 - уклон ампулы

осью трубы. Процесс наведения зрительной трубы на точку наблюдения называют визированием. В момент совмещения перекрестия сетки нитей с какой-либо точкой визирная ось трубы проходит через эту точку. Вращением фокусировочно-го кольца, или кремальеры, 3 перемещают фокусирующую линзу 2, добиваясь четкого изображения наблюдаемого предмета. Такое действие называют фокусированием. Перемещением окуляра 5 относительно сетки нитей фокусируют изображение сетки. Окуляр перемещают вращением окулярного кольца. Геодезические приборы оборудуют уровнями.

Уровни геодезических приборов бывают цилиндрические и круглые.

Подставка и штатив служат для крепления и установки геодезических приборов.

Нивелиры с компенсатором угла наклона зрительной трубы называются самоустанавливающимися Компенсация угла наклона визирной оси или автоматическое приведение ее в горизонтальное положение у этих нивелиров происходит за счет автоматического поворота компенсирующего элемента (компенсатора) оптической системы.

В соответствии с государственным стандартом на нивелиры шифр типа нивелира включает букву "Н", цифровой код, соответствующий средней квадратической погрешности превышения на 1 км двойного хода, например Н-05, Н-3, Н-10; для нивелиров с компенсатором в шифр прибора добавляется буква "К", для нивелиров с лимбом - буква "Л", напрмер, Н-3 КЛ, Н-10 КЛ. Для модификаций нивелиров перед буквой "Н" добавляется цифра, означающая серию или типоразмерный ряд приборов, например, 3Н-2К, 3Н-3КЛ.

Рис. 7.8. Нивелирная рейка (а), костыль (б), башмак (в) и отсчеты по рейке (г)

оцифрованного дециметрового интервала контрольной стороны смещено по отношению к началу первого оцифрованного дециметрового интервала основной стороны.

Для удобства и быстроты установки нивелирные рейки иногда снабжают круглыми уровнями и ручками. На торцах нивелирной рейки укрепляют пятки в виде металлических полос толщиной 2 мм.

Рейки маркируют так: например тип РН-10П-3000С означает, что это рейка нивелирная, со шкалой деления (разграфкой с 10 мм, подписью цифр "прямо", длиной 3000 мм, складная). Для точных и технических работ выпускают рейки длиной 3 и 4 м.

Нивелирные рейки могут применять в разное время года при различных метеорологических условиях. Температурный диапазон работы реек -40... + 50 °С.

Во время работы рейки устанавливают на деревянные колья, костыли или башмаки.

Костыль (рис. 7.8, б) - металлический стержень с заостренным концом с одной стороны и сферической шляпкой с другой. Для забивки костыля в грунт на верхний торец его надевают крышку.

Башмак (рис. 7.8, в) - толстая круглая или треугольная металлическая пластина на трех ножках. В середине пластины укреплен стержень со сферической шляпкой, на которую опирают нивелирные рейки.

Рейки устанавливают вертикально "на глаз" или с помощью уровня. Если уровня нет, отсчет по рейке берут при покачивании рейки в сторону нивелира и от него. Из всех видимых отсчетов берут наименьший - он соответствует отвесному положению рейки.

Отсчеты по рейкам (рис. 7.8, г) производят по средней нити нивелира - по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Сделать отсчет по рейке - это значит определить высоту визирной оси нивелира над нулем (основанием) рейки. Цифры считывают в такой последовательности: сначала меньшую, видимую вблизи средней нити, подпись (сотни миллиметров), потом прибавляют к ней целое число делений, на которое нить сетки отстоит от меньшей подписи в сторону большей (десятки миллиметров), затем наименьший десятимиллиметровый отрезок делят

"на глаз" (количество миллиметров). Отсчет записывают в миллиметрах (на рис. 7.8, г он равен 1514).

8. Тригонометрическое нивелирование

- метод определения разностей высот точек на земной поверхности по измеренному углу наклона и длине наклонной линии визирования или её проекции на горизонтальную плоскость.

Превышение h (рис.) определяют по формулам:

h = s * tg ν + i - V или h = S * sin ν + i - V,

где ν - угол наклона визирного луча; S - длина линии визирования; s - горизонтальная проекция; i - высота прибора; V - высота визирования. T. н. применяется при топогеодезич. работах на земной поверхности и маркшейдерских съёмках в горн. выработках, наклоны к-рых св. 8°.

Tригонометрическое нивелирование: i - высота прибора; V - высота визирования; h - разность высот (превышение) между точками A и B; S - линия визирования; s - горизонтальная проекция линии визирования; n - угол наклона визирного луча.