Geodeziya_1_chastina_26-09-2011

221

Н2 = Н1 + h2,

…………….

НВ = Нп-1 + hп.

Якщо необхідно обчислити тільки висоту кінцевої точки В ходу, то використовують формулу

n

H B H A hAB H A hі .

1

Але в такому випадку нівелірний хід не буде мати контролю, тому його прокладають між двома вихідними пунктами нівелювання, тобто точки А і В – це пункти державної мережі нівелювання.

Унаслідок помилок вимірювання перевищень у ході висота НВ пункту В , обчислена за останньою формулою, буде відрізнятися від даного її значення на величину ωh, яка називається нев’язкою хода по висоті. Отже, в дійсності будемо мати таке рівняння:

n

hі (H B H A ) h .

1

Допустима нев’язка нівелірного ходу залежить від класу нівелювання, наприклад, для ІІІ і ІV класів вона обчислюється за такими формулами:

для ІІІ класу – доп 10мм L ;

для ІV класу – доп 20мм L , де L – довжина хода в км.

Порівнюючи значення отриманої нев’язки з допустимою величиною, переконуються у придатності польових вимірювань.

Для отримання врівноважених значень перевищень нев’язку ходу розподіляють пропорційно довжинам секцій, тобто

vі Lh lі ,

222

де vі – поправка в перевищення і-ї секції, lі – довжина і-ї секції в км.

3. Класифікація геометричного нівелювання за точністю

Геометричне нівелювання за точністю поділяється на нівелювання І, ІІ, ІІІ і ІV класів і технічне нівелювання.

Нівелювання І – ІV класів складає державну мережу нівелювання, яка є висотною основою топографічних зйомок і геодезичних вимірювань, що проводяться для задоволення потреб господарства й оборони країни.

Принципова схема побудови нівелірної мережі (рис. 85), передбачена Основними положеннями про державну геодезичну мережу СРСР 1954-61 рр., полягає ось у чому.

Нівелірна мережа І класу будується окремими лініями, прокладеними переважно вздовж залізниць. Вона виконувалася з найвищою точністю, яку можна було досягти на той час, тобто зі середньою квадратичною випадковою помилкою ±0,5 мм і систематичною ±0,05 мм на один кілометр ходу.

Рис. 85. Принципова схема побудови державної нівелірної мережі

223

Нівелірна мережа І класу має велике практичне й наукове значення. Вона забезпечує територію держави єдиною системою висот. Окрім того, періодичне нівелювання з такою високою точністю одних і тих же ліній (не рідше ніж через 25 років) дає можливість судити про вертикальний рух земної кори, а також визначати різниці висот рівнів води в морях і океанах.

Нівелірна мережа ІІ класу, спираючись на пункти нівелювання І класу, прокладається, як правило, вздовж залізниць, шосейних та інших доріг у вигляді полігонів із периметром 500-600 км.

Пункти нівелювання І і ІІ класів служать основою для нівелювання ІІІ і ІV класів.

Нівелірна мережа ІІІ класу будується всередині полігонів нівелювання І і ІІ класів як окремими лініями, так і системами ходів із вузловими точками. При цьому полігон ІІго класу поділяється на 6-9 полігонів ІІІ класу з периметрами 150-200 км кожний.

Для послаблення дії систематичних похибок нівелювання ІІ і ІІІ класів повинно виконуватися у прямому і зворотному напрямках з точністю, яка дозволяє отримати нев’язки в ходах або полігонах, що не перевищують величин:

при нівелюванні ІІ класу h 5мм L ;

при нівелюванні ІІІ класу h 10мм L ,

де L – довжина ходу або полігону в кілометрах (в одному напрямку).

Нівелірні мережі ІІІ класу згущуються до заданої щільності нівелюванням ІV класу.

Побудова нівелірних ходів ІV класу здійснюється окремими лініями, що спираються на вихідні пункти, або системи ходів із вузловими точками. При цьому достатньо

224

одностороннього прокладання ходів із точністю, що забезпечує отримання їх нев’язок, які не перевищують величини

h 20мм L .

Пункти нівелювання ІV класу служать безпосереднім обґрунтуванням топографічних зйомок і різного роду будівництва.

4. Нівелірні знаки

Нівелірні ходи закріплюють на місцевості постійними і тимчасовими знаками – реперами і марками.

До постійних знаків відносять стінні марки і стінні та ґрунтові репери (repere, фр. – мітка, знак).

Стінні марки і стінні репери виготовляються з чавуну. Їх закладають у стінах бетонних, кам’яних і цегельних будинків та споруд, розташованих поблизу нівелірного ходу.

Форми і розміри стінної марки і стінного репера зображені на рис. 86, 87.

При закладці стінних знаків спочатку в стіні робиться заглибина, потім заповнюється дрібнозернистим бетоном. Після цього марка (репер) втискується в заглибину так, щоб її диск отримав вискове положення (або виступ диска репера був горизонтальним).

225

Рис. 88. Ґрунтовий репер для зони сезонного промерзання ґрунту

Стійкість ґрунтових реперів залежить в основному від ступеня промерзання ґрунтів, який залежить від вологості ґрунту, його складу і кліматичних умов місцевості (головно від кількості атмосферних опадів).

Ґрунти на території України мають незначну вологість незалежно від кількості атмосферних опадів.

Для таких районів передбачений типовий ґрунтовий репер, який складається із залізобетонного пілона й бетонного якоря (рис. 88).

Поперечний переріз пілона становить 15 х 15 см, а довжина його в залежності від глибини промерзання ґрунту може коливатися від 1,3 м до 2 м і більше (нижня грань якоря повинна знаходитися на 0,5 м нижче найбільшого промерзання ґрунту).

Тимчасові нівелірні знаки (репери) встановлюються при перервах у роботі, нівелюванні значних перешкод і в інших випадках, які потребують закріплення точок на невеликий період часу.

226

Рис. 89. Тимчасові репери

Тимчасовими реперами можуть служити пеньки щойно зрубаних дерев, спеціально встановлені дерев’яні стовпи (рис. 89), окремі камені-валуни, стояни мостів, залізні костилі в стінах дерев’яних споруд і т. ін. Місце встановлення нівелірної рейки на тимчасовому репері помічається фарбою.

5. Види нівелірних робіт

Для потреб сільського господарства (землеустрою, меліорації і сільського будівництва) виконують такі види нівелірних робіт.

1. Визначення висот точок висотної зйомочної мережі. Цю роботу виконують шляхом прокладання ходів технічного нівелювання з метою забезпечення висотами великомасштабних топографічних зйомок, а також різних інже- нерно-геодезичних робіт, що виконуються після закінчення зйомок.

Щільність і точність висотних мереж залежить від масштабів зйомок, висот перерізу рельєфу, а також від необхідності забезпечення висотними точками інженерних споруд (гребель, каналів, доріг і т. ін.), землевпорядних, меліоративних та інших робіт.

227

2.Геодезичне трасування лінійних споруд. Геодезичне трасування включає комплекс геодезичних робіт по прокладанню траси. Під трасою розуміють вісь проектованої лінійної споруди, позначеної на місцевості або нанесеної на карту, план чи фотоплан. Основними елементами траси

єплан – її проекція на горизонтальну площину і повздовжній профіль – вертикальний розріз по проектованій лінії споруди.

Під лінійними розуміють споруди, які розташовуються на місцевості довгою (здебільшого в кілька кілометрів) вузькою смугою. До них відносять канави, дороги, трубопроводи, лінії електропередач тощо.

Геодезичне трасування лінійних споруд виконують із метою складання проектів цих споруд, переносу їх на місцевість і контролю за процесом будівництва. Трасування є одним із найбільш розповсюджених видів інженерногеодезичних робіт.

3.Нівелювання поверхні. Виконується з метою отримання топографічного плану у великому масштабі з малою висотою перерізу рельєфу (0,25-0,5 м). Таку роботу найчастіше виконують у районах зрошуваного землеробства зі слабко виразним рельєфом для складання проектів вертикального планування і підрахунку об’ємів земляних робіт. На нівельованій поверхні попередньо розмічують мережу точок, здебільшого квадратів, планове і висотне положення яких визначають для відображення рельєфу і контурів ситуації.

6.Нівеліри

6.1. Класифікація нівелірів

Згідно з ДЕСТом 10528-76, нівеліри поділяються на високоточні, точні й технічні.

Класифікація нівелірів наведена в таблиці 16.

228

За способом встановлення візирної осі в горизонтальне положення розрізняють два типи нівелірів: 1) глухій нівелір із циліндричним рівнем при зоровій трубі (Н-05, Н-3, Н-10); 2) нівелір із компенсатором (Н-05К, Н-3К, Н-10К).

У нівелірів першого типу зорова труба і циліндричний рівень скріплені разом і можуть нахилятися на невеликий кут відносно підставки приладу за допомогою елеваційного гвинта. Така конструкція поліпшує приведення візирної осі в горизонтальне положення по циліндричному рівню. Головна умова до глухих нівелірів – взаємна паралельність візирної осі зорової труби і осі циліндричного рівня. При дотриманні цієї умови візирна вісь зорової труби займе горизонтальне положення після встановлення бульбашки рівня до нуль-пункта.

229

У нівелірів із компенсаторами наближене встановлення осі обертання приладу здійснюється по круглому рівню. Після цього до роботи підключається компенсатор, який автоматично приводить візирну вісь у горизонтальне положення. Головна умова, яка ставиться до нівелірів даного типу – горизонтальність візирної осі в межах кутів стабілізації компенсатора (±8-20″). Нівеліри з компенсаторами отримали широке розповсюдження на практиці, оскільки забезпечують більш високу продуктивність праці.

Точні й технічні нівеліри можуть виготовлятися також із лімбами для вимірювання горизонтальних кутів. При цьому до шифру нівеліра додається літера «Л» (наприклад,

Н-3КЛ, Н-10КЛ).

Серед нівелірів геометричного типу слід вділити нівелір НЛС (НЛ-3), який дозволяє нівелювати як горизонтальним, так і похилим променями візування.

6.2. Нівеліри з циліндричними рівнями

Розглянемо будову нівеліра з циліндричним рівнем на прикладі нівеліра Н-3, який служить для нівелювання ІІІ і ІV класів і технічного нівелювання.

Нівелір Н-3 (рис. 90) складається з підставки 10 , яка має підйомні гвинти 9, хід яких регулюється через отвір 8 і втулку 11 для вертикальної циліндричної осі приладу.

До верхнього кінця осі приєднана підставка 3 зорової труби з елеваційним гвинтом 13, круглим рівнем 12, затискним 5 і навідним 6 гвинтами.

Користуючись круглим рівнем, підйомними гвинтами здійснюється наближене встановлення вертикальної осі нівеліра у вискове положення.

За допомогою елеваційного гвинта виконують точне встановлення візирної осі зорової труби в горизонтальне положення перед відліком по рейці, з’єднуючи зображення кінців бульбашки циліндричного рівня (рис. 91).

230

Отже, елеваційний гвинт, непорушуючи паралельності візирної осі й осі рівня, дозволяє в невеликих межах плавно змінювати нахил візирної осі зорової труби у вертикальній площині.

Рис. 90. Нівелір Н-3 Рис. 91. Поле зору зорової труби

Різкість зображення спостережуваних предметів здійснюється обертанням кремальєри 1, а сітки ниток – обертанням окулярного кільця.

6.3. Нівеліри з компенсаторами

Компенсатором називають пристрій, за допомогою якого візирна вісь автоматично приводиться в горизонтальне положення.

Для з’ясування принципу роботи компенсатора уявимо, що точка N рейки (рис. 92, а) знаходиться на деякий відстані від нівеліра, оптичний центр об’єктива О і перехрестя сітки ниток k знаходяться на одній горизонтальній лінії, що збігається з візирною віссю зорової труби нівеліра. У цьому випадку зображення точки N рейки буде суміщене з