Геометричне нівелювання. Будова та принцип роботи нівелірів

ГЕОМЕТРИЧНЕ НІВЕЛЮВАННЯ

Нівелюванням називають геодезичну зйомку, в результаті якої отримують перевищення та висоти точок. Існують різні види нівелювання, наприклад, барометричне (базується на зміні атмосферного тиску в залежності від висоти точки над рівнем моря), тригонометричне (визначення перевищень через кут нахилу та відстань), гідростатичне (базується на законі однакової висоти рідини в сполучених посудинах), геометричне (перевищення між точками місцевості знаходять за допомогою горизонтального променя візування) та інші.

Геометричне нівелювання виконують за допомогою нівеліра та нівелірних рейок. Нівелір – геодезичний прилад, візирна вісь якого у робочому стані займає горизонтальне положення. За точністю нівеліри поділяють на високоточні (типу Н-05), точні (типу Н-3) і технічні (типу Н-10). Цифри у марці нівеліра вказують значення середньої квадратичної похибки перевищень на 1 км подвійного нівелірного ходу в міліметрах. За конструктивними особливостями приведення візирної осі у горизонтальне положення відрізняють нівеліри з рівнем при зоровій трубі й нівеліри з компенсатором кутів нахилу (у другому випадку до марки нівеліра додають літеру К (наприклад, Н-3К). Деякі нівеліри виготовляють із лімбами, які дозволяють вимірювати горизонтальні кути, тоді до їхньої марки додають літеру Л (наприклад, Н-10КЛ).

Основними частинами нівеліра є зорова труба і контактний циліндричний рівень. Зображення кінців рівня системою призм передається у поле зору труби. Перед відліком по рейці елеваційним гвинтом суміщають половинки бульбашки рівня і цим самим приводять зорову трубу в горизонтальне положення.

Нівелірні рейки – дерев'яні бруски з нанесеними діленнями на одній стороні – чорного кольору, на другій – червоного. Чорна сторона рейки починається з нуля, червона – з будь-якого некруглого числа (наприклад, 4785). Ціна одного ділення складає 10 мм. Відліки по рейці читають з точністю до 1 мм. Як правило, під час технічного нівелювання користуються складними рейками завдовжки 3 м. Рейки встановлюють на забиті майже врівень з землею дерев'яні кілки.

Будова нівеліра Н-3 та складної нівелірної рейки показана на рис. 24.

Перед початком польових робіт нівелір потрібно уважно оглянути й переконатись у справності всіх його частин. Слід звернути увагу на те, щоб червона сторона комплекту рейок починалась з одного і того самого ділення. Після зовнішнього огляду нівеліра проводять його перевірки.

1. Вісь круглого рівня має бути паралельною осі обертання нівеліра. Підйомними гвинтами бульбашку круглого рівня виводять на середину і повертають зорову трубу на 180°. Якщо бульбашка відхилилась від центра більше, ніж на 1/4, виправними гвинтами круглого рівня її виводять до середини на половину дуги відхилення. Перевірку повторюють.

2. Горизонтальна нитка сітки має бути перпендикулярною до осі обертання нівеліра. Рейку розміщують на відстані 20...50 м від приладу, наводять на неї трубу спочатку лівим, а потім правим краєм поля зору, читаючи відліки по горизонтальній нитці сітки. Якщо різниця відліків не перевищує 1 мм – умова виконана. За наявності перекосу сітку ниток повертають за рахунок еліптичності отворів для гвинтів, які закріплюють сітку в корпусі труби.

3. Візирна вісь нівеліра у робочому стані повинна бути горизонтальною (головна умова нівеліра). На рівній площадці кінці лінії АВ завдовжки 50...75 м закріплюють кілками (рис. 25). Нівелір встановлюють у точці А і рулеткою визначають його висоту а₁ (відстань від кілочка до центра об'єктива). Вивівши бульбашку циліндричного рівня на середину, беруть відлік b₁ по рейці, яка стоїть на кілочку в точці В. Якщо візирна вісь нівеліра не паралельна осі рівня, то відлік буде хибним на величину х і перевищення дорівнюватиме:

h = а₁ – (b₁ + х).

Після цього нівелір переносять у точку В, а рейку – в точку А і проводять аналогічні вимірювання. У цьому випадку перевищення дорівнюватиме

h = (b₂ + х) – а₂.

За рівністю правих частин рівнянь знаходимо похибку:

.

Якщо величина Х перевищує 4 мм – положення циліндричного рівня потрібно виправити. Для цього елеваційним гвинтом середню нитку сітки встановлюють на відлік по рейці, що дорівнює величині b₂+х. При цьому бульбашка циліндричного рівня зійде із середини. Виправними гвинтами рівня її виводять у нуль-пункт і повторюють перевірку.

Для передачі абсолютних висот на точки нівелірного ходу користуються нівелірними знаками – реперами й марками. Їх поділяють на постійні й тимчасові. Залежно від місця закладання репери можуть бути стінними, скельними, ґрунтовими. Для забезпечення стійкості основи ґрунтових реперів розташовують нижче шару промерзання ґрунту.

Геометричне нівелювання можна виконувати двома способами: “із середини” і “вперед”. Для визначення перевищення між точками А і В першим способом (рис. 26,а), у цих точках установлюють вертикально нівелірні рейки, а приблизно посередині між ними – нівелір. Привівши прилад у горизонтальне положення, читають відліки по рейках – спочатку задній а, а потім – передній b. Перевищення знаходять за різницею цих відліків:

h = a – b.

Нівелюючи способом “вперед” (рис. 26,б), прилад ставлять у точці А, приводять у горизонтальне положення, визначають висоту інструмента і й читають відлік b по рейці, встановленій у точці В. Перевищення між точками визначають за формулою

h = і – b.

За перевищенням і відомою висотою точки А можна обчислити висоту точки В:

Н_В = Н_А + h.

Висоти точок можна визначати також за різницею горизонту інструмента (Г.І.) і відліку по чорній стороні рейки: Н₂ = Г.І.– b. Горизонтом інструмента називають висоту його візирної осі над рівневою поверхнею. Вона дорівнює висоті точки плюс відлік по чорній стороні нівелірної рейки, яка стоїть на ній:

Г.І.= Н₁+а = Н₂+b.

Дата добавления: 2014-01-07