Раздел 5. Определение превышений и отметок точек. Нивелир. Виды и способы нивелирования.
План занятий:
5.1. Задачи и виды нивелирования;
5.2. Способы геометрического нивелирования;
5.3. Классификация нивелиров;
5.4. Нивелирные рейки;
5.5. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты геометрического нивелирования.
Конспект основных тезисов по темам:
Нивелирование – совокупность геодезических измерений для определения превышений между точками, а также их высот.
Нивелирование используют для изучения рельефа, а также для определения высот точек при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений.
Основные виды нивелирования:
Геометрическое нивелирование – превышение одной точки над другой определяется при помощи горизонтального визирного луча. При этом используются нивелиры, либо другие приборы (лазерные уровни), позволяющие получать горизонтальный луч.
Тригонометрическое нивелирование – превышение одной точки над другой определяется при помощи наклонного визирного луча, измеряя при этом угол наклона между точками и расстояние между ними. При этом используются теодолиты-тахеометры.
Другие виды нивелирования:
- Гидростатическое нивелирование;
- Определение превышений по результатам спутниковых измерений (ГЛОНАСС).
Два способа геометрического нивелирования:
НА – отметка точки А; НВ – отметка точки В; h – превышение; НГИ – отметка горизонта инструмента; V – высота инструмента; З – отсчёт по задней рейке; П – отсчёт по передней рейке.
а) Способ «из середины».
Нивелир располагают между двумя точками примерно посередине. В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Берут отсчёты по рейкам З и П , записывают в журнал нивелирования. Отсчёт по рейке поизводят по средней горизонтальной нити зрительной трубы нивелира, то есть по месту, где проекция средней нити пересекает рейку.
Превышение между точками определяют по формуле: h = З – П (см.рисунок)
б) Способ «вперёд».
Нивелир устанавливают непосредственно над точкой А, измеряют его высоту V (от поверхности земли до оси зрительной трубы) и берут отсчёт П по рейке в точке В.
Превышение определяют вычитанием из высоты прибора V отсчёта П :
h = V – П
Высоту передней точки В расчитывают по формуле
НВ = НА + h .
Высота визирного луча над уровенной поверхностью называется: Горизонт инструмента.
НГИ = НА + З = НА + V .
Место установки нивелира называется: Станция.
Иногда для определения превышения между точками А и В недостаточно одной установки нивелира (одной станции). Тогда использут ряд последовательных измерений с промежуточными (связующими) точками установки (промежуточными станциями): Последовательное нивелирование.
Схему последовательного нивелирования называют: Нивелирный ход.
Основные части оптического нивелира:
Нивелир технического класса точности (обычно используемый в строительстве) состоит из следующих основных частей: Основание; Подставка; Горизонтальный круг; Оптическая зрительная труба; Круглый пузырьковый уровень; Регулировочные винты.
Современные оптические нивелиры оснащаются компенсатором: Свободно подвешенная оптико-механическая система, которая приводит визирный луч в горизонтальное положение.
Для приведение в рабочее состояние достаточно установить нивелир на штатив и регулировочными винтами установить пузырёк круглого уровня внутрь круга. Дальнейшая установка оси зрительной трубы в горизонтальное положение происходит автоматически.
Нивелирные рейки для нивелирования технического класса точности изготавливают деревянными складными или металлическими (из алюминиевого сплава) раздвижными (телескопическими).
Деревянные нивелирные рейки имеют полную длину 3 метра, с обеих сторон они имеют сантиметровые деления.
Алюминиевые нивелирные рейки имеют полную длину 3 или 5 метров, с одной стороны они имеют сантиметровые деления, а с другой стороны – милиметровые.
Визирный луч в пространстве прямолинеен. Уровенная поверхность не является плоскостью, следовательно, с увеличением расстояния нивелирования возникает необходимость внесения в расчёты поправки на кривизну Земли.
Поправка на кривизну Земли
Δh = 0,5 ∙ d2 / R ,
где R - радиус Земли (R = 6371,11 км),
d - расстояние нивелирования.
При милиметровой точности измерений следует учитывать поправку на кривизну земли уже при расстояниях нивелирования 100 метров и более.
Вопросы для контроля:
1. Что называется нивелированием?
2. Какие существуют виды нивелирования?
3. Два способа геометрического нивелирования.
4. Назовите основные части нивелира.
5. Когда можно не учитывать поправки на кривизну Земли при геометрическом нивелировании?