Тема 6. Нивелирование

Лекция 8:

6.1. Задачи и методы нивелирования

Одним из основных видов геодезических работ является нивелирование, имеющий целью определение относительных отметок точек земной поверхности, элементов конструкций, а также их высоты относительно принятой уровенной поверхности.

Нивелирование производится для изучения форм рельефа и определения превышений отдельных точек конструкций и сооружения в целом при проектировании, строительстве и эксплуатации. Результаты этого вида геодезических работ используются при решении различных инженерных и научных задач в целом ряде отраслей, в том числе и оборонного значения.

По видам нивелирование подразделяется на:

1. геометрическое;

2. тригонометрическое;

3. физическое;

4. стереофотограмметрическое;

5. автоматическое.

Геометрическое нивелирование основано на горизонтальном положении визирного луча, которое задается с помощью инструментов, называемых нивелирами.

Тригонометрическое нивелирование производится наклонным лучом с использованием теодолитов либо тахеометров. В этом случае измеряются углы наклона и расстояния между определяемыми точками.

Физическое нивелирование разделяется на барометрическое, гидростатическое и аэронивелирование.

При барометрическом нивелировании используют барометры, с помощью которых по разности давлений в различных точках определяются превышения между ними.

Гидростатическое нивелирование основано на свойстве поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находится на одинаковом уровне.

Аэронивелирование производится с самолета при помощи радио-высотометра и статоскопа, позволяющих определять высоты самолета над земной поверхностью и изменение его высоты в полете; совместное использование этих данных определяет превышения между точками поверхности Земли.

Стереофотограмметрическое нивелирование выполняется путем измерений модели местности, основанное на стереоэффекте при рассматривании двух снимков одной и той же местности (стереопар).

Автоматическое нивелирование производится при помощи приборов, автоматически вычерчивающих профиль местности.

Наиболее точным и употребительным в инженерной практике является геометрическое нивелирование.

6.2. Способы геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование является наиболее распространенным и точным видом. С помощью геометрического нивелирования выполняются следующие виды работ:

- создание высотной государственной геодезической сети;

- передача отметок от пунктов высотной опорной сети на строительные площадки;

- при трассировании линейных сооружений;

- передача отметок на монтажные горизонты и дно глубокого котлована;

- нивелирование поверхности;

-наблюдение за вертикальными деформациями зданий и сооружений.

Различают два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед. При выполнении первого способа нивелир устанавливают посередине между точками А и В и приводят визирную ось инструмента в горизонтальное положение (рис. 6.1). На точки А и В Вертикально устанавливают рейки с нанесенными делениями. Отсчет делений ведется от нижнего конца (пятки) рейки вверх. Превышение между точками определяют

h = а – b, (6.1)

где а и b – отсчеты по рейкам.

Если нивелирование производится от точки А к точке В, то рейка в точке А будет задней, а в точке В – передней. Следовательно, превышение равно разности отсчетов по задней и передней рейкам.

Второй способ заключается в следующем: нивелир устанавливают над точкой таким образом, чтобы вертикальная линия от окуляра с точкой А (рис. 6.2). Визирную ось приводят в горизонтальное положение, измеряют высоту i инструмента и берут отсчет b по рейке. В этом случае

h = i – b, (6.2)

т.е. превышение равно высоте инструмента минус отсчет по передней рейке.

Если известна отметка точки А и определено превышение точки В над точкой А, то из рис. 6.1 следует

H_B =H_A + h . (6.3)

Очень часто возникает необходимость вычислять отметки точек через горизонт инструмента ГИ. Горизонтом инструмента называется расстояние по вертикали от уровенной поверхности до визирного луча и согласно рис 6.1

. (6.4)

Для схемы на рис. 6.2 горизонт инструмента определится

. (6.5)

Отметка точки В получается

, (6.6)

т.е. отметка точки равна горизонту инструмента минус отсчет на данную точку.

Для передачи отметок на значительные расстояния, а также для составления профиля местности нивелируемая линия АС (рис. 6.3) разбивается на отрезки, каждый из которых нивелируется с одной постановки инструмента, которая называется станцией. Установив нивелир в точке К₁, получают превышение точки 1 относительно точки А:

h₁ = a – b₁. (6.7)

Далее последовательно определяютh₂, h₃ ... между точками 2 и 1, 3 и 2 и т.д. Таким образом, превышение конечной точки над первой равно сумме отсчетов по задней рейке минус сумма отсчетов по передней

. (6.8)

Отметка точки С будет

. (6.9)

Точки нивелирного хода, через которые происходит последовательная передача отметок, называются связующими. В том случае, если последовательное нивелирование производится для составления профиля, возникает необходимость определять отметки характерных точек местности. Такие точки, расположенные между связующими, называются промежуточными или плюсовыми, и не участвуют в передаче отметок. Они обозначаются числом метров, соответствующим расстоянию от задней точки до промежуточной, (+71 на станции К₂ и +66 на последней станции).