Содержание
Методы нивелирования
Нивелированием называется измерение превышений с целью определения высот точек. Путем нивелирования значения высот передают от исходных точек с известными высотами на точки, высоты которых надо определить.
В зависимости от применяемых приборов и методов различают следующие виды нивелирования.
Геометрическое нивелирование — метод определения превышений путем взятия отсчетов по вертикальным рейкам при горизонтальном луче визирования. Это — основной метод нивелирования. Методом геометрического нивелирования создана государственная нивелирная сеть, создаются инженерно-геодезические высотные сети различного назначения.
Тригонометрическое нивелирование — метод определения превышения путем измерения вертикального угла и расстояния. Метод используют при создании высотного обоснования топографических съемок, а также при определении превышений и передаче высот на строительных площадках.
Барометрическое нивелирование основано на зависимости между высотой и атмосферным давлением. Для определения превышений измеряют атмосферное давление и температуру в точке с известной высотой и в точках, высоты которых определяют. По разностям давлений вычисляют превышения. Метод применяют при работах в труднодоступной местности, им пользуются геологи, геофизики. Точность измерений этим методом невысокая: на равнинной местности — 0.5 м, в горной — 1.5 м.
Гидростатическое нивелирование основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одном уровне. Простейший гидростатический нивелир представляет собой два сосуда с делениями, соединенные шлангом. Систему заполняют дистиллированной водой. Точность метода очень высокая (0,1 мм), поэтому он применяется при монтаже и выверке конструкций по высоте, особенно при работе в стесненных условиях, при передаче отметок через водные преграды, для наблюдений за деформациями сооружений (плотин, мостов, ускорителей частиц и пр.).
Определение превышений и высот точек с помощью спутниковых измерений. Автономное определение высот точек аппаратурой ГЛОНАСС и GPS выполняется с точностью нескольких метров, а определение превышений между точками — с точностью 10 — 15 мм.
Геометрическое нивелирование выполняют, используя нивелир и нивелирные рейки. Нивелир – прибор, в котором визирный луч приводится в горизонтальное положение. Отсчеты берут по шкалам устанавливаемых вертикально нивелирных реек. Оцифровка шкал на рейках возрастает от пятки рейки вверх. Если на пятке рейки расположен ноль шкалы, то отсчет по рейке равен расстоянию от пятки до луча визирования.
Геометрическое нивелирование выполняют двумя способами — “из середины” и “вперед”.
 |
 |
| Рис. 9.1. Нивелирование: а — из середины; б — вперед; ee – исходная уровенная поверхность |
Нивелирование из середины – основной способ. Для измерения превышения точки B над точкой A (рис. 9.1 а) нивелир устанавливают в середине между точками (как правило, на равных расстояниях) и приводят его визирную ось в горизонтальное положение. На точках А и В устанавливают нивелирные рейки. Берут отсчет a по задней рейке и отсчет b по передней рейке. Превышение вычисляют по формуле
Обычно для контроля превышение измеряют дважды – по черным и красным сторонам реек. За окончательный результат принимают среднее.
Если известна высота HA точки А, то высоту HВ точки В вычисляют по формуле
При нивелировании вперед (рис. 9.1 б) нивелир устанавливают над точкой A и измеряют (обычно с помощью рейки) высоту прибора k. В точке B, высоту которой требуется определить, устанавливают рейку. Приведя визирную ось нивелира в горизонтальное положение, берут отсчет b по черной стороне рейки. Вычислив превышение
по формуле (9.1) находят высоту точки В.
На строительной площадке, где на земляных работах, укладке бетона или асфальта и пр. требуется с одной стоянки нивелира определить высоты многих точек, сначала вычисляют общую для всех точек высоту HГИ горизонта инструмента, то есть высоту визирной оси нивелира
а затем – высоты определяемых точек
где 1, 2, … — номера определяемых точек.
Если точки А и В, расположены так, что измерить между ними превышение с одной установки нивелира невозможно, превышение измеряют по частям, то есть прокладывают нивелирный ход (рис. 9.2).
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8460 — 
| 7349 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Нивелирование – определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки («нуля высот»). За исходный уровень отсчета высот в России принят средний уровень Балтийского моря- нуль Кронштадтского футштока (Балтийская система высот).
Нивелирные сети подразделяются на государственные и ведомственные (маркшейдерские, на строительных площадках и т. п.). Под государственной нивелирной сетью понимают систему размещенных на всей территории страны надежно закрепленных на местности геодезических пунктов (реперов), высоты которых определены в единой системе от одного исходного пункта, принятого за начало отсчета высот.
Государственная нивелирная сеть строится по принципу «от общего к частному» и делится на четыре класса: I, II, III и IV. Сети I и II как наиболее точные предназначены для распространения единой системы высот на территорию страны. I и II классы относят к высокоточному нивелированию, III и IV классы – к точному и являются сетями сгущения.
Существуют следующие методы нивелирования:
— геометрическое нивелирование, при котором превышение между точками получают как разность отсчетов по рейке при горизонтальном положение визирной оси;
— тригонометрическое нивелирование, когда превышение между точками определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками, т. е. нивелирование наклонным визирным лучом;
— барометрическое нивелирование, основанное на использовании зависимости между атмосферным давлением и высотой точек на местности;
— гидростатическое нивелирование, основанное на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах находиться на одном уровне.
Самым точным и распространенным является геометрическое нивелирование.
Геометрическое нивелирование или нивелирование горизонтальным лучом выполняют специальным геодезическим прибором — нивелиром; отличительная особенность нивелира состоит в том, что визирная линия трубы во время работы приводится в горизонтальное положение.
1. Нивелирование из середины.
При нивелировании из середины нивелир устанавливают посредине между точками А и В, а на точках А и В ставят рейки (рис. 1). При движении от точки A к точке B рейка в точке А называется задней, рейка в точке В — передней. Сначала наводят трубу на заднюю рейку и берут отсчет a, затем наводят трубу на переднюю рейку и берут отсчет b. Превышение точки B относительно точки А получают по формуле:
Контролем нивелирования на станции по способу из середины является определение превышения с использованием черной и красной сторон реек:
Если h ч — h к I ≤ 4 мм, то за окончательное значение принимаем среднее арифметическое hср = (h ч + h к )/2.
Если a > b, превышение положительное, если a , = i , — b ,
Если I h – h , I ≤ 4 мм, то за окончательное значение принимаем среднее арифметическое hср = (h + h , )/2.
Отметку точки B можно вычислить через превышение по формуле или через горизонт прибора:
Схема устройства нивелира.
Нивелир прибор, обеспечивающий горизонтальное положение визирной оси. Основными частями нивелира являются зрительная труба 1 и скрепленный с ней цилиндрический уровень 2 (рис.1), с помощью которого визирная ось трубы VV приводится в горизонтальное положение. Зрительная труба имеет закрепительный и наводящий винты.
Приближенное приведение оси вращения нивелира ZZ в отвесное положение производится по круглому уровню 4, расположенному на подставке 3 с помощью трех подъемных винтов 5.
Нивелир имеет 4 оси:
ZZ- ось вращения нивелира должна занимать отвесное положение;
ii- ось круглого уровня должна быть параллельной оси вращения;
VV- визирная ось зрительной трубы должна занимать горизонтальное положение;
UU- ось цилиндрического уровня должна быть параллельной визирной оси. Проверка взаимного положения осей называется поверками нивелира, они должны быть выполнены до начала измерений.
Над цилиндрическим уровнем расположено призменное устройство, позволяющее получать изображения концов пузырька. Такой уровень называется контактным. Вращением элевационного винта добиваются, чтобы изображения концов пузырька были совмещены. В этот момент пузырек будет находиться в нуль-пункте (Рис 4 б.)
Рис.4. а) пузырек не в нуль-пункте; б) пузырек в нуль-пункте
Устройство нивелира Н3
Нивелир Н3 согласно ГОСТ 10528-76 относится к точным нивелирам, предназначен для нивелирования III и IV классов и технического нивелирования с погрешностью не более 3 мм на 1 км двойного хода.
Общий вид нивелира
1 – зрительная труба;
2 – цилиндрический уровень при трубе; 3 – элевационный винт;
4 – круглый уровень (на рисунке не показан); 5,6 – закрепительный и наводящие винты; 7 – вертикальная ось нивелира (ZZ1); 8 – подставка с тремя подъемными винтами.
Нивелирование — это измерения по определению превышений между точками на земной поверхности и вычисление их высот относительно начальной высотной точки отсчета с применением различных геометрических, физических методов и приборов.
Самые первые упоминания об уровневых построениях были известны еще в Древнем Риме и Греции. Связаны они с водяным уровнем, то есть с первым гидростатическим способом нивелирования. Все последующие методы получали с развитием технического прогресса, конкретными изобретениями и их практическим применением. Изобретения зрительной трубы и сетки нитей (Пикар) в XVI и XVII веке, барометра в XVII (Торричелли), цилиндрического уровня в XVIII (Рамсден) позволили развивать способы барометрического, геометрического и тригонометрического нивелирования. Построение стереокомпаратора и стереофотоаппарата создало предпосылки для стереофотограмметрического нивелирования. На основе физических принципов лазерных излучений и новых цифровых технологий появляются современные лазерные и цифровые нивелиры.
Ставить в уровень вот что означает с французского нивелир. Именно благодаря прибору с таким наименованием получили распространение геодезические способы точного нивелирования. Наиболее точным, популярным и востребованным в современном приборостроении, строительстве, геологической разведке и других отраслях считается способ геометрического нивелирования.
Геометрическое нивелирование
Заключается в использовании инструментальной способности построения горизонтального луча (оси) конструкцией нивелиров для выполнения высотных измерений. Характерным способом геометрического нивелирования является так называемый метод «из середины» с использованием нивелирных реек со специально нанесенными на них шкалами. Типовая схема его показана на рис.1.
Рис.1. Схема геометрического нивелирования.
Суть способа состоит в установлении нивелиров ориентировочно посередине между точками, на которых необходимо измерить высотные отметки. Именно на них устанавливаются в вертикальное (отвесное) положение рейки, по которым снимаются отсчеты в миллиметрах (0123). Сначала измерения осуществляют с задней (З) рейки после этого нивелир разворачивается в направлении передней точки (П). Изначально задней точкой выступает исходный репер с известным значением абсолютной отметки.
Превышение (h) между точками, на которых устанавливались рейки, вычисляют по формуле:
З – задний отсчет по рейке;
П – передний отсчет.
Точность снятия отсчетов по рейкам колеблется в пределах 1-2 мм при техническом нивелировании и 0,1 мм при нивелировании I класса.
Определение превышений между точками с однократной установкой инструмента именуется станцией стояния. Многократное число станций на значительном удалении друг от друга на протяжении многих сотен метров и даже километров называют нивелирным ходом. Методики нивелировок регламентируются выполнением измерений в прямом и обратном направлении, при различных горизонтах инструментов и требуют соблюдения предельных значений среднеквадратических и допустимых погрешностей.
Другие виды нивелирования
Могут использоваться в условиях, в которых они более предпочтительны к применению. Так тригонометрическое нивелирование за счет возможности изменения наклона зрительной трубы и соответственно визирного луча в теодолитах (тахеометрах) производится на местности с характерным гористым рельефом, на возвышенностях и поверхностях где использование геометрического нивелирования просто имеет значительные физические и экономические затраты. Современные электронные приборы (тахеометры) позволяют применять тригонометрический способ в прикладных задачах передачи и определения высотных отметок на значительно удаленные и возвышающиеся предметы, сооружения, при топографических съемках.
В последние годы с появлением новых методов съемок и построений плановых сетей возникли технологические и технические возможности измерений превышений между пунктами по спутниковым наблюдениям и измерениям через ГЛОНАСС и GPS. Точные их вычисления (до 1-2 см) с одновременным получением всех трех пространственных координат делают такой способ одним из ведущих в современной геодезии.
Особым интересом именно для геодезических работ высокой точности пользуются новейшие приборы цифровой технологии, высокоточные цифровые нивелиры и лазерные ротационные для прикладных работ.
Методы построения и типы высотных нивелирных сетей
Можно рассматривать в ракурсе распространения единой и однозначной высотной системы координат по всей территории страны. Она имеет название Балтийская. Известно, что за ее начальную точку отсчета принят уровень Кронштадтского футштока. Все построения происходят «от общего к частному» и соединения нивелирных ходов между собой представляют высотные сети. По точности результатов измерений они подразделяются на пять типов нивелирования:
- I-го класса;
- II-го класса;
- III-го класса;
- IV-го класса;
- технического нивелирования.
Сети I и II класса создаются как основа всей высотной системы страны. С их помощью решаются крупные научные задачи по отслеживанию вертикальных перемещений физической поверхности Земли, исследований земной поверхности, измерения уровней всех морей окружающих нашу страну.
Сети III, IV класса развиваются от пунктов более высоких классов и выступают высотной основой для топосъемок, изыскательских и прикладных геодезических работ. Ориентировочная схема по развитию нивелирных сетей показана на рис.2.
Рис.2. Схема высотных сетей.
Сети I класса формируются из нивелирных ходов, полигонов с общей протяженностью порядка 1200 км в освоенных районах страны и 2000 км в малоосвоенных. При построении полигонов II класса их периметры составляют 400 и 1000 км соответственно. Они выстраиваются внутри полигонов I класса системой линий и ходов. Периодически в сетях I и II класса производятся повторные измерения через 25 и 35 лет соответственно. Это дает возможность поддерживать их на соответствующем современном уровне.
Построение сетей III, IV класса опирается на пункты государственного высотного обоснования высших классов и осуществляется внутри этих полигонов. При создании высотной съемочной основы для топосъемок возможно прокладывание сетей с применением технического нивелирования.
Каждый класс нивелирования исполняется с наилучшей точностью с соблюдением соответствующих требований по допустимым значениям среднеквадратических погрешностей нивелировок и предельных погрешностей в полигонах и отдельных линиях ходов. Параметры и формулы допустимых значений отображены таблице ниже, где L – длина линии хода, полигона в км.
