Геометрическое нивелирование. Способы геометрического нивелирования.

Геометрическое нивелирование — наиболее распространенный способ. Его выполняют с помощью нивелира, задающего горизонтальную линию визирования. Сущность геометрического нивелирования заключается в следующем. Нивелир устанавливают горизонтально и по рейкам с делениями, стоящими на точках А и В, определяют превышение h как разность между отрезками а и b: h = а - b.

Если известна отметка НА точки А и превышение h, отметку НВ точки В определяют как их сумму: HB=HA + h.

Во избежание ошибок в знаке превышения, точку, отметка которой известна, считают задней, а точку, отметку которой определяют, — передней, т. е. превышение - это всегда разность отсчетов назад и вперед.

Иногда отсчет по рейке называют «взглядом», поэтому превышение равно «взгляду назад» минус «взгляд вперед». Место установки нивелира называется станцией. С одной станции можно брать отсчеты по рейкам, установленным во многих точках. При этом превышение между точками не зависит от высоты нивелира над землей. Если поставить нивелир выше, оба отсчета а и b будут больше на одну и ту же величину, но разности между ними будут одинаковы.

Для вычисления отметки искомой точки можно применять способ вычисления через горизонт прибора (ГП). Этот способ удобен, когда с одной станции производят нивелирование нескольких точек. Очевидно, что если к отметке точки А прибавить отсчет по рейке на точке А, то получится отметка визирной оси нивелира. Эта отметка и называется горизонтом прибора.

Если теперь из горизонта прибора вычесть отсчеты на всех точках, взятые на этой станции, получатся отметки этих точек.

Если для определения превышения между точками А и В достаточно один раз установить нивелир, то такой случаи называется простым нивелированием.

Если же превышение между точками можно определить только после нескольких установок нивелира, то такое нивелирование условно называют сложным. В этом случае точки D и C называют связующими. Превышения между ними определяют по схеме простого нивелирования.

 

№13 Устройство нивелира, оси нивелира. Поверки и юстировки нивелира.

Нивелир - это геодезический прибор, с помощью которого определяют превышение между точками, а также их высоты над уровенной поверхностью. Нивелиры в зависимости от их конструкции бывают с цилиндрическим уровнем (уровненные нивелиры) и с компенсатором. В первом случае горизонтальность визирного луча определяется с помощью уровня, а во втором с помощью компенсатора. К названию нивелира также могут добавляться буквы К и Л, а перед буквой Н могут стоять цифры, обозначающие номер модели модификации прибора. Например: 2Н-10КЛ означает: вторая модификация нивелира Н10 с компенсатором и лимбом. В настоящее время широко используют нивелиры Н-3, Н-3К, Н-3КЛ, Н-10Л и др.

Нивелир Н-3: а – вид со стороны круглого уровня; б – вид со стороны цилиндрического уровня; в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка: 1 – подъемные винты; 2 – элевационный винт; 3 – круглый уровень; 4 – кремальера; 5 – корпус зрительной трубы; 6 – наводящий винт; 7 – трегер; 8 – закрепительный винт; 9 – объектив; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом; 11 – контактный цилиндрический уровень; 12 – юстировочные винты цилиндрического уровня; 13 – крышка; 14 – сетка нитей; 15 – металлическая пластина; 16 – крепежные винты сетки нитей

Основные оси нивелира: ось вращения прибора JJ, визирная ось зрительной трубы VV, ось круглого уровня uu, ось цилиндрического уровня. Для наведения прибора на рейки используют закрепительные и наводящие винты. Круглый винт служит для приведения прибора в отвесное положение.

Эльвационный винт предназначен для приведения пузырька цилиндрического уровня в ноль пункт.

Поверки и юстировки

Поверка 1: ось круглого уровня uu должна быть параллельна вертикальной оси вращения прибора JJ.

Подъемными винтами нивелира приводят пузырек круглого уровня в нуль - пункт. Поворачивают нивелир на 180° вокруг оси его вращения. Если после поворота пузырек остался в нуль-пункте, проверяемое условие выполнено – ось круглого уровня параллельна оси вращения прибора.

Если пузырек ушел из нуль-пункта, исправительными винтами изменяют наклон уровня так, чтобы пузырек сместился в сторону нуль-пункта на половину отклонения, на вторую половину - подъемными винтами. Для поворота исправительных винтов пользуются шпилькой.

Поверка 2: Горизонтальная нить АА сетки нитей должна быть перпендикулярна оси вращения прибора JJ.

Ось вращения нивелира приводят по круглому уровню в отвесное положение, на расстоянии 20…30 м от нивелира устанавливают рейку и берут отсчет, наводят левый конец средней горизонтальной нити на рейку и берут отсчет, перемещают винтом трубу в горизонтальной плоскости до пересечения правого конца средней горизонтальной нити и берут отсчет. Если нивелир исправен, то отсчет по рейке не изменится или изменится в пределах 1мм, если не исправен, то более чем на 1мм.

Устранение неисправности: Ослабляют исправительные винты сетки и развертывают диафрагму с сеткой нитей за счет люфта винтов.

 

3. Поверка (нитяной отвес): главная визирная осьVV зрительной трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня uu.

На местности выбирают две точки А и В с расстоянием между ними 70…80м, точки закрепляют кольями, нивелир устанавливают в точке С1 и берут отсчеты a₁ и b₁ по рейкам. Вычисляют превышение h₁=a₁-b₁. Далее нивелир устанавливают в точке С2 на расстоянии 3…5 м от одной из реек, по рейкам берут отсчеты a₂ и b₂ и вычисляют превышение h₂₌a₂-b₂.

При равенстве превышений или разнице между ними менее 4мм нивелир пригоден к эксплуатации. Если разница превышений больше 4мм, то вычисляют правильный отсчет по дальней рейке а₂=b₂+h₁

Горизонтальную нить сетки наводят винтом на этот отсчет. Ослабляют боковые исправительные винты уровня и возвращают вертикальными винтами пузырек уровня на середину или смещают сетку нитей ее исправительными винтами.

 

X=(a+b)/2-(Iпра + iпрв)/2=<4

Юстировка:

1. Nпр=a-x

2. Устанавливают правильный отсчёт эливационным винтом.

3. Возвращают пузырёк цилиндрического уровня в ноль пункт, юстировочным винтом.

Производство нивелирования. Точность определения превышения на станции геометрического нивелирования.

Нивелированием называются геодезические работы по измерению превышений, разности высот точек. Различают следующие методы нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое, барометрическое, механическое, стереофотограмметрическое.

Геометрическое нивелирование производится горизонтальным визирным лучом, который получают чаще всего при помощи приборов, называемых нивелирами. Точность геометрического нивелирования (определения превышений) характеризуется средней квадратической погрешностью нивелирования на 1 км двойного хода равной от 0.5 до 10.0 мм в зависимости от типа используемых приборов.

Тригонометрическое нивелирование предусматривает измерение расстояния и угла наклона, которые необходимы для вычисления превышения по тригонометрическим формулам. Точность определения превышения на станции зависит от погрешностей измерений угла и расстояния, обычно на один порядок (в 10 раз) меньше чем при геометрическом нивелировании.

Гидростатическое нивелирование основано на свойстве поверхности жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одной высоте. Этот метод применяют для выверки строительных конструкций по высоте в стесненных условиях, а также при наблюдениях за деформациями инженерных сооружений. Точность определения превышений достигает 0.1 - 1.0 мм.

Барометрическое нивелирование использует зависимость высот точек местности от величины атмосферного давления в этих точках. Наиболее точные барометры позволяют определять превышения с погрешностью 0.3 -0.5 м.

Радиолокационное нивелирование производят с летательных аппаратов посредством определения длины пути прохождения электромагнитных волн, отраженных от земной поверхности.

Механическое нивелирование производят при помощи специального прибора, содержащего датчик углов наклона продольной оси транспортного средства относительно маятника, сохраняющего отвесное положение, и датчик пути. Погрешность такого нивелирования со скоростью 30 км/ч от 0.3 до 0.6 м на 1 км хода.

№14 Тригонометрическое нивелирование. Точность нивелирования и область применения.

Тригонометрическое нивелирование — метод определения разностей высот точек на земной поверхности по измеренному углу наклона и длине наклонной линии визирования или её проекции на горизонтальную плоскость. Превышение h (рис.) определяют по формулам:

 

Тригонометрическое нивелирование применяется при топогеодезических работах на земной поверхности и маркшейдерских съёмках в горных выработках, наклоны которых свыше 8°.

Точность определения превышения на станции зависит от погрешностей измерений угла и расстояния, и обычно на один порядок (в 10 раз) меньше чем при геометрическом нивелировании.