56. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты геомет. Нивелир.

Формулы для определения превышения на станции были получены при условии, что уровенная поверхность в пределах точек А и В принята за горизонтальную плоскость. Однако ранее было показано, что при расстояниях более 100 м на измерение вертикальных расстояний оказывает влияние кривизна Земли. Кроме этого при нивелировании нужно учитывать еще явление земной рефракции, при котором визирный луч, проходя через слои воздуха, образует кривую, обращенную своей вогнутостью к земной поверхности. Рассмотрим совместное влияние кривизны Земли и рефракции на определение превышений (рисунок 7.5).

Рисунок 7.5 – Влияние кривизны Земли и рефракции

На рисунке приведены следующие обозначения:

JN – горизонтальный визирный луч;

JF – визирный луч, отклоненный от горизонтального положения из-за влияния кривизны Земли;

JП – визирный луч отклоненный от горизонтального положений из-за действия рефракции;

NF – поправка в отсчет по рейке из-за влияния кривизны Земли. Обозначим эту величину через р. Ранее, в разделе 3.1, было получено, что p = d ² / 2R, где d – расстояние от нивелира до рейки;

R – радиус Земли.

NП – поправка в отсчет по рейке из-за влияния рефракции. Обозначим ее

через (r).

Величина радиуса рефракционной кривой JП зависит от температуры, плотности, влажности воздуха и от других причин. Из многолетних наблюдений установлено, что средняя величина его в 6 раз больше радиуса Земли.

Тогда

r = 1 / 6p = 0,08d ² / R. (7.8)

Совместное влияние кривизны Земли и рефракции обозначим через f. Тогда

f = NF – NП = p – r = d ² / 2R – 0,08d ²/R = 0,42d ²/R. (7.9)

Из формулы (7.9) следует, что при d = 100 м; R = 6400 км f = 0,7 мм, а при d = 300 м f = 6,0 мм.

При нивелировании методом из середины превышение

h = (З – f₁) – (П – f₂) = З – П + (f₂ – f₁). (7.10)

Если расстояния от нивелира до задней и передней реек равны между собой, то f₁ = f₂ и равенство (7.10) будет иметь вид

h = З – П.

Таким образом, при нивелировании из середины совместное влияние кривизны Земли и рефракции на превышение можно считать равным нулю. При нивелировании вперед влияние кривизны Земли и рефракции следует учитывать по формуле (7.9), особенно при расстояниях от нивелира до рейки более 100 м.

57. Государственная нивелирная сеть. Нивелирные знаки

Государственная нивелирная сеть создана проложением ходов геометрического нивелирования I, II, III и IV классов.

При нивелировании I к л а с с а используют наиболее высокоточные нивелиры и совершенные методы. Протяженность ходов, прокладываемых вдоль дорог, может достигать нескольких сотен километров. Погрешность в определении превышений допускают не более 1 мм на 1 км расстояния.

Нивелирную сеть II к л а с с а строят из полигонов, опирающихся на пункты нивелирования I класса. Погрешность в превышениях допускают не более 5 мм на 1 км расстояния.

Нивелирные сети III к л а с с а развивают внутри полигонов II класса. Погрешность в превышении на1км расстояния допускают не более 10 мм.

Нивелирование IV к л а с с а является сгущением нивелирной сети III класса. Каждый нивелирный ход IV класса должен опираться на пункты нивелирования старших классов (I, II, III) или образовывать замкнутые полигоны. Погрешность в определении превышения на 1 км расстояния не должна быть более 20 мм.

Нивелирные линии всех классов закрепляют на местности через каждые 5–7 км хода нивелирными знаками, которые называют реперами и марками. Стенные реперы и марки изготавливают из чугуна и закладывают в стены водонапорных башен, каменных зданий, устои мостов и т. д. (рисунок 7.6).

Рисунок 7.6 – Стенные нивелирные знаки

О сновное различие их состоит в том, что стенной репер имеет выступ, на который устанавливают рейку, а стенная марка содержит в диске отверстие, в которое вставляют иглу для подвешивания на ней специальной рейки. При отсутствии сооружений около линий хода, пригодных для закладки стенных реперов и марок, закладывают грунтовые реперы. Грунтовый репер представляет собой металлическую трубу, снизу заделанную в бетонный монолит, а сверху к ней приваривается марка. Глубина заложения репера должна быть больше глубины промерзания грунта (рисунок 7.7). На расстоянии одного метра от репера устанавливается железобетонный опознавательный знак с охранной плитой, обращенной в сторону репера.

Знаки государственной нивелирной сети служат опорой при вертикальной съемке земной поверхности.