Геометрическое нивелирование

Суть геометрического нивелирования заключается в измерении расстояний от некоторой условной уровенной поверхности до точек физической поверхности Земли. Так как ограниченные участки уровенной поверхности принимаются за горизонтальную плоскость, то систему таких уровенных поверхностей можно схема­тично представить в виде горизонтальных параллельных прямых, а превышение H - перпендикулярным к ним отрезком. Значение Н определяется как раз­ность отрезков а и в, т. е. расстояний от точек А и В физической поверхности Земли до условной уровенной поверхности, проходящей над этими точками. На практике положение условной уровенной поверх­ности задается горизонтальным лучом визирования гео­дезического прибора -- нивелира, а длина отрезков а и в определяется с помощью реек, устанавливаемых вер­тикально в точках А и В.Чтобы получить длину а и в, нивелир устанавливают посередине между точками А и В и направляют зрительную трубу вначале на рейку точки А, затем на рейку точки В. Визирный луч отсекает на рейках отрезки, величина которых равна отсчету, взятому по средней горизонтальной нити сетки, Принято точку В, превышение которой определяется, называть передней, а точку А, относительно которой определяется Н, задней. Соответственно называют и рей­ки, стоящие на точках. Поэтому формула превышения h=а-в читается так: превышение между двумя точками равно отсчету на заднюю рейку минус отсчет на пе­реднюю рейку.

уровенная поверхность

Рис. 44 Нивелирование из середины

В зависимости от высотного положения точки В по отношению к точке А превышение может быть положи­тельным, если а>в, и отрицательным, когда а<в. Рассмотренный способ определения превышения на­зывается нивелированием из середины. В этом случае высота точки В (Нв) при известной высоте точки А (Hа) вычисляется по формуле: Нв=На+h Превышение между двумя точками можно опреде­лить, если поставить нивелир на одной из точек, напри­мер точке А, и взять отсчет по рейке, установленной на точке В (этот способ называется ни­велирование вперед). Тогда вместо величины а опреде­ляют высоту прибора i, а h =i -b. Высота определяемой точки при этом выразится фор­мулой Н_В=Н_А+i—Ь, где сумм Нa+I называется горизонтом прибора ГП, поэтому Нb=ГП –b

Рис. 44 Нивелирование вперед

При необходимости в процессе нивелирования вводят в результаты из­мерений поправку за кривизну Земли и рефракцию..

В нивелирный комплект входят: нивелир той или иной конструкции, штатив к нему, две нивелирные рейки и нивелирные башмаки.

Нивелир любой конструкции состоит из трех основ­ных частей (рис. 45): зрительной трубы 1, снаб­женной сеткой нитей для взятия отсчетов по рейке, устройства 2, обеспечивающего горизонтальное положе­ние линии визирования, и подставки 3 с приспособлением для приведения прибора в рабочее положение. Нивелир вращается только в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси. Применяемые в настоящее время ни­велиры делятся на две группы: 1) нивелиры с цилин­дрическими уровнями (уровенные нивелиры); 2) ниве­лиры с компенсаторами. На рисунке 45 представлена принципиальная схема расположения осей уровенного нивелира.

Нивелирные рейки (рис. VIII.6,а) изготовляют из вы­держанных, специально обработанных еловых и сосно­вых брусков. Допускается изготовление реек из пласт­масс, металла и других материалов, отвечающих требо­ваниям, предъявляемым к рейкам. Деления на рейках нанесены в виде сантиметровых шашечек, оцифрованных через дециметр. Рейки, как правило, трехметровые дву­сторонние: основная шкала — черная (1), дополнитель­ная — красная (2). Применяют также трех- и четырех­метровые складные рейки. Нуль черной стороны рейки совпадает с окованным ее концом — пяткой. Деления на красной стороне рейки сдвинуты относительно, деле­ний на черной стороне. При нивелировании рейки уста­навливают на колья, металлические костыли (рис. УШ.6,6) или башмаки (рис. УШ.б,б).

Нивелирные башмаки представляют собой металли­ческие отливки в виде пластинок со сферическими голов-

Рис. 45 Нивелир, его основные части и геометри­ческие оси

ками посередине. Во время нивелирования башмаки кладут на грунт, предварительно сняв дерн. На них устанавливают рейки пяткой на головку. Рейка, установ­ленная непосредственно на грунт, особенно вязкий или сыпучий, при малой площади опоры может погрузиться

Рис. 46 Нивелирные рейки (а), костыль (б) и башмак (в).

Рис. Нивелир Н-3 (а) и поле зрения трубы нивелира (б):

1-мушка; 2—закрепительный винт трубы; 3— наводящий винт трубы;

4-подъемные винты; 5— круглый уровень; 6— элевационный винт;

7-фокусирующий винт трубы; 8—окуляр; 9—дальномерные нити;

10— средняя нить; 11 — контактный уровень, видимый через окуляр прибора

Рис. Нивелир Н-3 (а) и поле зрения трубы нивелира (б):

1-мушка; 2—закрепительный винт трубы; 3— наводящий винт трубы;

4-подъемные винты; 5— круглый уровень; 6— элевационный винт;

7-фокусирующий винт трубы; 8—окуляр; 9—дальномерные нити;

10— средняя нить; 11 — контактный уровень, видимый через окуляр прибора

Производство геометрического нивелирования

Конечная цель нивелирования может быть различной:

• получение абсолютных или условных высот отдельных точек,
или превышений между ними, например отметок скважин, гори­
зонтов в разрезах и обнажениях, уровня вод и др.;

• получение профилей местности, необходимых при ландшафт­
ных, геоморфологических, геоботанических, геоэкологических и
других исследованиях;

• получение общей картины рельефа земной поверхности и ее
динамики на больших или малых площадях, например, при ме­
лиоративных, геологических и геоморфологических исследовани­
ях и, наконец, топографических съемках и картографировании.

Эти задачи решаются в зависимости от объема и точности ра­бот, на основе государственной высотной сети, специальных сетей и способами не столь высокоточного технического нивелирования.

Следует обратить внимание на специальные термины. Репером называют нивелирный знак, закрепленный на местности и имею­щий высотную отметку. Реперы бывают стенные, скальные и грун­товые. Они бывают также постоянными и временными. Точки ни­велирного хода, высоты которых определяются в процессе про­кладки профиля, являются временными. Их называют пикетами и отмечаются буквами П или ПК.

Работа в поле. Полевые работы начинают с разбивки хода. Вдоль трассы хода откладывают стороны по 100 м, концы их закрепляют пикетами, которые нумеруют по порядку. Если профиль вычерчи­вать не предполагается и требуется только передать высотную отметку от одного репера к другому, то нивелирование можно проделывать по башмакам или костылям, не закрепляя точки на местности, а расстояния между точками разрешается увеличивать до 150 м.

Нивелирные ходы могут быть замкнутыми и разо­мкнутыми. Разновидностью замкнутого нивелирного хо­да является ход, выполненный в прямом и обратном на­правлениях по одной и той же линии нивелирования.

Работа на нивелирной станции. Нивелир устанавливают меж­ду пикетами на равном расстоянии от них; систематический от­ход (даже небольшой) от середины линии может привести к на­коплению ошибки в результатах работы.

Нивелир устанавливают прочно на грунте, как и колышки на
точках, во избежание оседания нивелирного штатива, плохо за­
битых колышков или башмаков в процессе работы.

Реечники устанавливают рейки на колышках пикетов и под­
держивают их во время работы в вертикальном положении. Этому
помогают уровни, закрепленные на рейках. Удобно также пользо­
ваться приемом покачивания рейки в плоскости наблюдения. Ни­
велировщик при этом фиксирует наименьший отсчет, который и
будет соответствовать вертикальному положению рейки.

Порядок взятия отсчетов такой: назад по черной стороне рей­
ки, вперед по черной стороне, вперед по красной стороне и назад
по красной стороне рейки. Такой порядок необходим, чтобы свое­
временно установить изменения в пространстве прибора и реек,
если это произойдет. По этой же причине не рекомендуется рабо­
тать при большом ветре.

При отсчете по рейке следует внимательно отсчитывать сан­
тиметры, дециметры и особенно миллиметры, которые берутся
на глаз. В момент отсчета концы пузырька уровня в поле зрения
трубы должны быть совмещены с помощью элевационного винта.

Дата добавления: 2014-01-06