66. Сущность барометрического нивелирования

Барометрическое нивелирование основано на зависимости атмосферного давления от высоты точки над уровнем моря. Известно, что с увеличением высоты на 10 м давление падает примерно на 1 мм ртутного столба.

Приближенное значение превышения между точками 1 и 2 можно вычислить по формуле:

h = H₂ - H₁ = ΔH * (P₁ - P₂),              

где P₁ и P₂ - давление в первой и во второй точках; ΔH - барометрическая ступень; значения ΔH выбирают из специальных таблиц.

Более точные формулы барометрического нивелирования получают, учитывая закономерности распределения плотности и температуры воздуха по высоте. Приведем полную формулу Лапласа:

h = K₀*(1 + α *t_m)*(1 + 0.378.e_m/P_m)* (1 + β*Cos2φf_m)*(1 + 2/R*H_m) *lg(P₁/P₂).

В этой формуле:

P₁, P₂ - давление воздуха на высоте H₁ и H₂ соответственно, P_m - среднее значение давления, H_m - среднее значение высоты, t_m, e_m - среднее значение температуры и влажности воздуха,

f_m - среднее значение широты,α - температурный коэффициент объемного расширения воздуха, равный 0.003665 град.^-1 β - коэффициент, равный 0.00265,

K₀ - коэффициент, равный 18400 при некоторых стандартных значениях давления воздуха и силы тяжести.

Известны и так называемые сокращенные барометрические формулы, в которых значения некоторых параметров состояния атмосферы приняты фиксированными; так в формуле М.В. Певцова:

h = N*(1 + α*tm) *lg(P₁/P₂),

где N = 18470, принято: e_m = 9 мм рт.ст., f_m = 55^o, H_m = 250 м, P_m = 740 мм рт.ст.

Точность барометрического нивелирования невысока; средняя квадратическая ошибка измерения превышения колеблется от 0.3 м в равнинных районах до 2 м и более в горных. Основные области применения барометрического нивелирования - геология и геофизика.

67. Сущность гидростатического нивелирования

Гидростатическое нивелирование выполняют с помощью сообщающихся сосудов, заполненных одной жидкостью. Жидкость устанавливается в обоих сосудах на одном уровне, на одной отметке. Пусть высота столба жидкости в первом сосуде будет c₁, а во втором c₂ (рис.4.40); тогда превышение точки В относительно точки А будет равно:

h = c₁ - c₂.               

Точность гидростатического нивелирования зависит от расстояния между сосудами, типа жидкости, диапазона измерения превышения, конструкции отсчетного устройства и других условий. Она может быть очень высокой; средняя квадратическая ошибка измерения превышения лучшими гидростатическими нивелирами достигает 5-10 мкм; диапазон измерения превышений при этом невелик - всего около 1 см. При расстоянии между сосудами до 500 м можно измерить превышение с ошибкой около 10 мм. 

68. Сущность мензульной съемки. Общий порядок производства съемки

При мензульной съемке план участка местности создается прямо в поле, т.е. результаты съемки ситуации и рельефа наносят на план на каждом пункте, где установлен прибор для съемки. Для выполнения мензульной съемки применяют мензулу, кипрегель и рейку; внешний вид комплекта приборов изображен на рис.7.11.

1 - винт, 2 - линейка основная, 3 - линейка масштабная, 4 - линейка дополнительная, 5 - уровень, 6 - уровень зрительной трубы,

7 - зеркало уровня вертикального круга, 8 - маховичок трибки, 9 - штифт наколочный, 10 - буссоль, 11 - мензульная доска, 12 - диск, 13 - винт наводящий, 14 - винт, 15 - винт закрепительный.

При мензульной съемке горизонтальные углы не измеряют, а строят на планшете графически; для этого планшет должен быть ориентирован на местности. Над точкой А местности центрируют точку а планшета (рис.7.12). Планшет устанавливают в горизонтальное положение и ориентируют по линии AB. Наводят трубу кипрегеля на точку C местности и проводят карандашом по линейке кипрегеля направление на точку C.

Угол bac на планшете - это горизонтальный угол B'A'C', т.е. искомый горизонтальный угол. Можно сказать, что плоскость планшета выполняет роль лимба с центром в точке a, а отсчет по лимбу заменяется прочерчиванием наблюдаемого направления. Мензульную съемку иногда называют углоначертательной.

Для определения планового положения точки C остается только измерить горизонтальное проложение линии AC и отложить его от точки a на прочерченном направлении в масштабе съемки. Затем измеряют превышение точки C относительно точки A, вычисляют отметку точки C и подписывают ее на плане; съемка точки C закончена.

Мензульная съемка выполняется полярным способом, при этом направление полярной оси задается направлением, по которому ориентирован планшет.