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:

Н_А – отметка точки А; Н_В – отметка точки В; h – превышение; Н_ГИ – 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

Н_В = Н_А + h.

Высота визирного луча над уровенной поверхностью называется: Горизонт инструмента.

Н_ГИ = Н_А + З = Н_А + 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?