Вопрос 42 поверки и юстировки нивелиров

Вопрос 43

Для составления топографических планов и карт, а также для проектирования и выноса в натуру инженерных сооружений необходимо знать высоты точек местности. С этой целью на местности выполняют комплекс геодезических работ, называемый нивелированием. В процессе нивелирования определяют превышения одних точек земной поверхности над другими, а затем по известной высоте исходной точки вычисляют высоты всех остальных точек над принятой уровенной поверхностью.

В зависимости от метода определения превышения и применяемых при этом приборов различают следующие виды нивелирования:

Геометрическое нивелирование основано на применении нивелира, который обеспечивает горизонтальное положение линий визирования. Геометрическое нивелирование может быть выполнено также при помощи теодолита-тахеометра.

Тригонометрическое нивелирование производится путем измерения угла наклона визирной линии к горизонту и расстояния между нивелируемыми точками. Углы наклона измеряют теодолитом, расстояния – мерной лентой, дальномером.

Стереофотограмметрическое нивелирование – это определение высот точек местности посредством измерения стереопар аэрокосмических и наземных снимков. Этот вид нивелирования имеет широкое применение, так как аэрофототопографическая съемка в настоящее время является основным методом картографирования территории.

Барометрическое нивелирование (физическое нивелирование) основано на определении превышений по разности атмосферного давления в различных по высоте точках местности. Разность давления измеряется с помощью барометров-анероидов с учетом разницы температуры воздуха. Точность определения высот точек из барометрического нивелирования невысока – от 0,5 до 2 м. Барометрическое нивелирование применяется в основном при рекогносцировочных и изыскательских работах.

Гидростатическое нивелирование (физическое нивелирование) основано на свойстве жидкостей в сообщающихся сосудах оставаться на одном уровне. По разности отсчетов шкал двух одинаковых сосудов получается разность высот точек (превышение). Гидростатическое нивелирование применяется для определения небольших превышений при наблюдениях за осадками зданий и промышленных сооружений, при архитектурных обмерах, при монтаже технологического оборудования и др.

Автоматическое нивелирование производится в процессе движения транспортного средства, оборудованного прибором, автоматически вычерчивающим профиль пути и позволяющим определять высоты точек местности.

Радиолокационное нивелирование, в котором используют скорость распространения прямых и отраженных электромагнитных волн от источника радиоизлучения до исследуемой точки местности и обратно, находит широкое применение при выполнении аэрофотосъемок для определения с помощью радиовысотомера высоты полета летательного аппарата.

Наземно-космическое нивелирование основано на использовании систем и приборов спутниковой навигации «GPS». Приборы спутниковой навигации позволяют практически мгновенно определять координаты точек местности (в том числе и высоты).

Сущность геометрического нивелирования сводится к определению превышения точки В над точкой А (рис.2.1)горизонтальным лучом визи­рования, используя нивелир и рейки. Нивелир - геодезический прибор, у которого в момент отсчета по рейке визирная ось устанавливается в горизонтальное положение. Визирная ось зрительной трубы - это мнимая линия, соединяющая перекрестие нитей сетки и оптический центр объектива. Таким образом, в нивелире должна быть зрительная труба для точного визиро­вания на рейку и уровень, обеспечивающий горизонтальное положение визирной оси.

Пусть при наведении зрительной трубы на рейку, установленную в точке А, получим отсчет а, а при визировании на рейку в точке В - отсчет в; тогда искомое превышение равно

h =а-в. (2.1)

Если условно принять точку А задней, а точку В передней, то превышение равно взгляду назад минус взгляд вперед. В данном конкретном случае точка В выше, чем точка А, поэтому превышение будет положительным и имеет знак (+), в обратном направлении – знак (-).

 

Если высота точки А над уровенной поверхностью равна Н_А, то высоту точки В легко определить по формуле

H_в = H_А + h, (2.2)

т.е. высота последующей точки хода равна высоте предыдущей точки плюс превышение.

Высота горизонта прибора (Н_Г) определяется по формулам

Н_г=Н_А+а (2.3)

или

Н_г=Н_В+в (2.4)

 

т.е. равна высоте точки плюс отсчет по рейке, установленной в этой точке. Из формул (2.3) и (2.4) очевидно, что по известной высоте горизонта прибора можно определять отметки точек или, как принято говорить, выносить высоты точек в натуру, например

Н_А= Н_Г - а (2.5)

 

Основным способом геометрического нивелирования является нивелирование “из середины" (рис. 2.1), где превышение определя­ют по формуле (2.1).

На рис.2.2 показан способ нивелирования "вперед". В этом случае превышение определяется по формуле

h=i-в (2.6)

 

 

 

где i - высота прибора (высота визирного луча над точкой стояния прибора); в- отсчет по рейке„

Способ нивелирования "вперед" применяется реже, чем способ нивелирования "из середины" (в основном при выносе высот точек в натуру). Ясно что при нивелировании "вперед" трудно измерять высоту прибора с необходимой точностью_; производительность работ будет значительно ниже. Кроме того (как будет доказано далее), необходимо учитывать влияние кривизны Земли и вертикальной рефракции (влияние искривления визирного луча в вертикальной плоскости из-за неодинаковой плотности слоев атмосферы).

Когда требуется определить h_АВ - разность высот между удаленными друг от друга точками, применяют последовательное (сложное) нивелирование (рис.2.3)

h_АВ=∑h, (2.7)

где ∑h=h₁+h₂+…+h_n,

H=H_A+∑h (2.8)

 

 

На рис. 2.3 показан нивелирный ход методу точками А и В. Точки стояния реек (1,2... n-1), общие для двух смежных станций прибора, назы­ваются связующими точками. В этих точках рейка сначала является передней, затем - задней.

При изысканиях дорог, каналов и других линейных сооружений прокладывают трассу - ход, как правило, по оси линейного сооружения. Получают серию высот точек (обязательно определяют высоты точек -перегибов), по которым строят профиль оси будущего сооружения. Такое нивелирование вдоль трассы называется продольным нивелированием.
Чтобы характеризовать рельеф местности по обе стороны от оси трассы, в характерных местах строят поперечники, их тоже нивелируют и строят профили поперечников, необходимые для подсчета объемов земляных ра­бот и проведения вертикальной планировки.

При изысканиях аэродромов, строительных площадок, стадионов и т.п. применяют нивелирование поверхности по квадратам.

Вопрос 44

Сущность тахеометрической съемки заключается в том, что плановое положение характерных (реечных) точек местности определяется полярным способом от линии теодолитного хода, а их высотное положение определяется одним из двух методов: геометрическим или тригонометрическим нивелированием. Расстояние от прибора до реек зависит от масштаба составляемого топоплана и для масштаба 1:1000 - допускается до 150 м, а между соседними реечными точками менее 35 м.

Результаты съемки наносятся на план при помощи транспортира с погрешностью превышающей 8 минут, а полярные расстояния до реечных точек определяются на местности по нитяному дальномеру со средней относительной погрешностью ΔD/D = 1/200. Для сравнения отметим, что относительные погрешности измерений расстояний землемерной лентой или 20-метровой рулеткой составляют порядка 1/2000, шагами - 1/20. При определении расстояний одну из дальномерных нитей совмещают с началом дециметрового деления на рейке (обычно с 1000 мм), а по второй дальномерной нити берут отсчет. Разность отсчетов на рейке по верхней и нижней дальномерным нитям умноженная на коэффициент дальномера, равный 100, и будет соответствовать расстоянию от прибора до рейки.

Рис.41.1.Определение расстояния по нитяному дальномеру

При тахеометрической съемке высоты реечных точек в зависимости от условий местности получают при горизонтальном визировании (геометрическое нивелирование способом "вперед") или наклоном (тригонометрическое нивелирование). Используемые при этом формулы могут быть получены из рис. 41.2.

При геометрическом нивелировании способом "вперед" сначала определяют горизонт прибора ГП = Нст+I. Затем устанавливают на вертикальном круге теодолита отсчет равный МО. Высоты реечных точек вычисляют по формуле

Нi= ГП - аi,

где аi - отсчеты по рейке при горизонтальном визировании.

При тригонометрическом нивелировании реечных точек при КЛ наводят среднюю нить сетки на отсчет Vj (для упрощения последующих вычислений по возможности отсчет Vj должен быть равен высоте прибора I), снимают отсчет Л по ВК и вычисляют угол наклона

ν = Л - МО.

Наклонное расстояние D от прибора до реечной точки определяют по штриховому (нитяному) дальномеру. Так как вертикально (отвесно) установленная рейка не перпендикулярна визирному лучу на величину угла наклона ν, то

D = D' cosν,

d = D' cos2ν,

где D' - расстояние, определяемое по штриховому дальномеру и отвесно установленной рейке.

Тогда из прямоугольного треугольника (рис.41.2), у которого определены D и ν, так называемое "неполное" превышение

h'= D sinν = D' cosν sinν = (1/2)D' sin2ν

или

h'= d tgν = D' cos2ν sinν/cosν = (1/2)D'sin2ν.

На равнинной местности при углах наклона ν < 5 "неполное" превышения можно вычислять по приближенной формуле:

h'= D' sinν.

Высоты реечных точек, определяемых тригонометрическим нивелированием, вычисляются по формуле:

Hj= Hст+ h' + I - Vj.

Если высота наведения Vj равна высоте прибора I, то формула вычисления высот упрощается

Hj= Hст+ h'.

41А Порядок работы на станции при тахеометрической съемке. Вычислительная и графическая обработка результатов съемки.

Полевые работы при тахеометрической съемке на станции включают следующие действия:

- установку прибора над точкой с известными координатами и приведение его в рабочее положение (допускается выполнять центрирование с погрешностью до 3 см, т.е. на порядок грубее, чем при измерении горизонтальных углов);

- определение место нуля вертикального круга (п.28);

- составление абриса на станции с указание на нем положения реечных точек;

- измерение высоты прибора с погрешностью 1-2 см;

- ориентирование нуля лимба горизонтального круга на соседнюю точку съемочного обоснования, координаты которой известны;

- наблюдение реечных точек при КЛ: определение расстояния от прибора до рейки по дальномеру, снятие отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам при наведении средней горизонтальной нити на определенный отсчет, например Vj = I;

- вычисление углов наклона, неполных превышений и высот реечных точек по формулам

ν = Л - М0,

h'= 0.5 D' sin2ν,

Hj= Hст+ h' + I - Vj.

Если рельеф местности позволяет брать отсчет по рейке горизонтальным лучом визирования (в этом случае отсчет по ВК должен быть равен М0), то высоты реечных точек

Нi= ГП - аi,

где ГП - горизонт прибора ГП = Нст+ I; аi - отсчет по рейке горизонтальным лучом визирования.

Результаты измерений и вычислений записывают в журнал тахеометрической съемки (табл.41).

При камеральной обработке проверяют журналы тахеометрической съемки и исправляют ошибки вычислений. Затем с помощью тахеографа наносят на план пикетные (реечные) точки по значениям полярных углов и расстояний. Около пикетных точек выписывают их номера и высоты. В соответствии с абрисами рисуют на плане контуры угодий, элементы ситуации и обозначают их условными знаками. Для отображения рельефа проводят горизонтали.

Вопрос 45

ВОПРОС 46

Геодезической называют сеть закрепленных точек земной поверхности – геодезических пунктов, положение которых отстраненные на всю территорию государства, и является исходной для построения других геодезических сетей, то такая сеть называется государственной геодезической сетью.

Рисунок 6 - Схема построения государственных плановых геодезических сетей 1, 2, 3 и 4-го классов методом триангуляции

Геодезические сети разделяются на плановые и высотные. Плановые сети имеют геодезические пункты с известными плановыми координатами Х и У, а высотные – реперы и марки с известными высотами Н.

Государственная геодезическая сеть может быть сгущена путем развития между ее геодезическими пунктами геодезической сети сгущения. Точки сети сгущения связывают геодезические пункты государственной сети со съемочной геодезической сетью сгущения, создаваемой для производства топографических съемок или для выполнения различных геодезических и инженерно – геодезических работ.

Плановые геодезические сети стояться методами триангуляции, трилатерации или полигонометрии.

Триангуляцией называют метод построения геодезической сети в виде треугольников, в которых измеряются все углы и некоторые из сторон. Длины остальных сторон вычисляются по теореме синусов:

Рисунок 7 - Инженерно-геодезические сети триангуляции

Трилатерация - метод создания геодезической сети в виде треугольников, в которых измеряются все длины сторон и один из внутренних углов. Из решения треугольников по теореме косинусов находят значения всех углов.

.

Рисунок 8 - Схема треугольника трилатерация

Методом полигонометрии строят геодезические сети, в которых между геодезическими пунктами прокладывают ходы, в которых измеряют все расстояния и углы.

Государственная геодезическая сеть подразделяется на 1, 2, 3 и 4 классы.

В таблице 1 приведены некоторые показатели ГГС.

Таблица 1

Класс опорной сети	Средняя длина сторон треугольников, км	Средняя квадратичная погрешность измерения углов	Относительная погрешность выходной стороны
	20-25	± 0,7''	1:400 000
	7-20	± 1,0''	1:300 000
	5-8	± 1,5''	1:200 000
	2-5	± 2''	1:200 000

Геодезические пункты ГГС выбирают по возможности так, чтобы они равномерно покрывали снимаемую территорию и, чтобы из каждой точки, было видно не менее трех соседних. Выбранные точки тщательно и надежно закрепляют геодезическими знаками – сооружениями, обозначающими положение геодезического пункта на местности.

Рисунок 9 - Наружный металлический сигнал над подземным центром плановой сети:
1 - фундаменты, 2 - центр, 3 - сигнал, 4 - настил, 5 - столик, 6 - визирная цель

Высотные геодезические сети. Государственные высотные геодезические сети создают для распространения по всей территории страны единой системы высот. За начало высот в РФ и ряде других стран принят средний уровень Балтийского моря, определение которого проводилось в период с 1825 г. до 1840 г. Этот уровень отмечен горизонтальной чертой на медной металлической пластине, укрепленной в устое моста через обводной канал в Кронштадте.

Между пунктами государственных высотных геодезических сетей высокой точности (1-го класса) размещают пункты высотных сетей низших классов (2, 3-го и т. д.). Если на рисунке, где размещены пункты высотной сети, соединить эти пункты линиями, получатся фигуры, которые называют ходами. Несколько пересекающихся ходов называют сетями. Как правило, сети создают из ходов, прокладываемых между тремя или более точками (рис. 10). В целом точки (реперы) высотных сетей, называемых нивелирными, достаточно равномерно распределены на территории страны. В незастроенной территории расстояния между реперами колеблются в пределах 5...7 км, в городах сеть реперов в 10 раз плотнее.

Рисунок 10 - Схема государственной высотной сети

Для решения ограниченного круга вопросов при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений создают высотную сеть технического класса.

Нивелирные сети на строительных площадках и при создании внешних разбивочных сетей создают на базе плановых сетей, т. е. для части плановых сетей определяют высотные отметки.

Как правило, сети образуют полигоны с узловыми точками (общими точками пересечения двух или более ходов одного и того же класса). Каждый нивелирный ход опирается обоими концами на реперы ходов более вы

 

47. Плановые геодезические сети: сети сгущения, сети специального назначения, съемочные сети.

Геодезической сеть - совокупность пунктов на земной поверхности, закрепленных специальными центрами, положение которых определено в общей для них системе координат и высот.

Различают плановые, высотные и пространственные сети. Плановые сети – это, в которых определены плановые координаты (плоские - x, y или геодезические - широта B и долгота L) пунктов. В высотных сетях определяют высоты пунктов относительно отсчетной поверхности, например, поверхности геоида (а точнее - квазигеоида). В пространственных сетях определяют пространственные координаты пунктов, например, прямоугольные геоцентрические X, Y, Z или геодезические B, L, H.

Геодезические сети по назначению классифицируют на государственные геодезические сети, геодезические сети сгущения, геодезические сети специального назначения и съемочные сети.

Сети сгущения. Там, где требуется дальнейшее сгущение сети (например, в населенных пунктах), опираясь на государственную геодезическую сеть, развивают сети сгущения 1 и 2 разряда, чем достигается плотность на 1 км2 не менее 4 пунктов на застроенной территории и 1 пункт на незастроенной территории.

Съемочную сеть создают при выполнении съемки местности. Она развивается от пунктов государственной геодезической сети и сетей сгущения 1 и 2 разрядов. Но при съемке отдельных участков съемочная сеть может быть и самостоятельной, построенной в местной системе координат. В съемочных сетях, как правило, одновременно определяют положение пунктов в плане и по высоте.

Предельные погрешности планового положения пунктов съемочной сети относительно исходных пунктов не должны превышать на открытой местности и на застроенной территории 0,2 мм в масштабе плана и 0,3 мм на местности, закрытой древесной и кустарниковой растительностью.

Координаты пунктов съемочных сетей определяют проложением теодолитных ходов, построением триангуляции, засечками, спутниковым методом и др. Наиболее распространены теодолитные ходы.

Пункты геодезических сетей закрепляют на местности специальными знаками - центрами, призванными обеспечить устойчивость и длительную сохранность пунктов.

Вид центра зависит от назначения сети и характера грунта. Официальными нормативными документами [8, 9] установлены типовые конструкции центров, зависящие от класса пункта и местных условий. Они различны для районов сезонного промерзания грунтов, для районов многолетней мерзлоты, для районов распространения подвижных песков.

Геодезические сети специального назначения (ГССН) — главная геодезическая основа для крупномасштабных (1:2000 и крупнее) съемок, а также для других работ, требующих соответствующей точности. ГССН создаются в тех случаях, когда дальнейшее сгущение пунктов государственной геодезической сети (ГГС) экономически нецелесообразно или когда требуется особо высокая точность геодезической сети.

48. Способы и принципы построения геодезических сетей: триангуляция, трилатерация, полигонометрия

Метод триангуляции. Принято считать, что метод триангуляции впервые был предложен голландским ученым Снеллиусом в 1614 г. Этот метод широко применяется во всех странах. Сущность метода заключается в следующем. На командных высотах местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих сеть треугольников (рис. 13). В Сеть триангуляции этой сети определяют координаты исходного пункта А, измеряют горизонтальные углы в каждом треугольнике, а также длины b и азимуты а базисных сторон, задающих масштаб и ориентировку сети по азимуту.

Сеть триангуляции может быть построена в виде отдельного ряда треугольников, системы рядов треугольников, а также в виде сплошной сети треугольников. Элементами сети триангуляции могут служить не только треугольники, но и более сложные фигуры: геодезические четырехугольники и центральные системы.

Основными достоинствами метода триангуляции являются его оперативность и возможность использования в разнообразных физико-географических условиях; большое число избыточных измерений в сети, позволяющих непосредственно в поле осуществлять надежный контроль всех измеренных величин; высокая точность определения взаимного положения смежных пунктов в сети, особенно сплошной. Метод триангуляции получил наибольшее распространение при построении государственных геодезических сетей.

Метод полигонометрии. Этот метод известен также давно, однако применение его при создании государственной геодезической сети сдерживалось до недавнего времени.

Полигонометрический ход трудоемкостью линейных измерений, выполняемых ранее с помощью инварных проволок. Начиная примерно с шестидесятых годов текущего столетия, одновременно с внедрением в геодезическое производство точных свето и радиодальномеров, метод полигонометрии получил дальнейшее развитие и стал широко применяться при создании геодезических сетей.

На местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих вытянутый одиночный ход или систему пересекающихся ходов, образующих сплошную сеть. Между смежными пунктами хода измеряют длины сторон s,-, а на пунктах — углы поворота р. Азимутальное ориентирование полигонометрического хода осуществляют с помощью азимутов, определяемых или заданных, как правило, на конечных пунктах его, измеряя при этом примычные углы у. Иногда прокладывают полигонометрические ходы между пунктами с заданными координатами геодезической сети более высокого класса точности.

Метод полигонометрии в ряде случаев, например, в заселённой местности, на территории крупных городов и т. п. оказывается более оперативным и более экономичным, чем метод триангуляции. Это обусловлено тем, что в таких условиях на пунктах триангуляции строят более высокие геодезические знаки, чем на пунктах полигонометрии, поскольку в первом случае следует обеспечить прямую видимость между гораздо большим числом пунктов, чем во втором. Постройка,же геодезических знаков является самым дорогостоящим видом работ при создании геодезической сети (в среднем 50-60 % всех затрат).

Метод трилатерации. Данный метод, как и метод триангуляции, предусматривает создание на местности геодезических сетей либо в виде цепочки треугольников, геодезических четырехугольников и центральных систем, либо в виде сплошных сетей треугольников, в которых измеряются не углы, а длины сторон. В трилатерации, как и в триангуляции, для ориентирования сетей на местности должны быть определены азимуты ряда сторон.

По мере развития и повышения точности свето- и радиодальномерной техники измерений расстояний метод трилатерации постепенно приобретает все большее значение, особенно в практике инженерно-геодезических работ.

49. 3наки для закрепления геодезических сетей. Постоянные знаки, временные знаки.

Точки геодезических сетей закрепляются на местности знаками. По местоположению знаки бывают грунтовые и стенные, заложенные в стены зданий и сооружений; металлические, железобетонные, деревянные, в виде откраски и т. д.; по назначению - постоянные, к которым относятся все знаки государственных геодезических сетей, и временные, устанавливаемые на период изысканий, строительства, реконструкции, наблюдений и т. д.

Постоянные знаки закрепляют подземными знаками - центрами. Конструкции центров обеспечивают их сохранность и неизменность положения в течение длительного периода времени. Как правило, подземный центр представляет собой бетонный монолит, закладываемый ниже глубины промерзания грунта и не в насыпной массив. У поверхности земли в монолите устанавливают чугунную марку, на которой наносят центр в виде креста или точки. Положению этого центра соответствуют координаты X и Y и во многих случаях отметки Н.

Для того чтобы с одного знака был виден другой (смежный), над подземными центрами устанавливают наружный знак в виде металлических или деревянных трех- или четырехгранных пирамид или сигналов.

Пирамиды или сигналы имеют высоту 3...30 м и более. Верх сигнала или пирамиды заканчивается визирной целью б, на которую при измерении углов направляют зрительную трубу теодолита. На столик устанавливают также отражатель, если измеряют расстояния между пунктами светодальномером. Для спутниковых измерений сигналы и пирамиды строить не надо.

Как правило, пункты разбивочных сетей и сетей сгущения закрепляют подземными центрами, такими же как и пункты государственных сетей. Так как расстояния между этими пунктами сравнительно небольшие, оформления их наружными знаками не требуется. Иногда над ними устанавливают Г-образные металлические или деревянные вехи. В городах знаки оформляют в виде специальной надстройки на крышах зданий. Знаки могут закладывать в зданиях и сооружениях, в этом случае их называют стенными.

Государственные высотные сети всех классов закрепляют на местности грунтовыми реперами. Стенные реперы закрепляют в фундаментах устойчивых сооружений - водонапорных башен, капитальных зданий, каменных устоев мостов и т. д. В стенных реперах высоту определяют для центра отверстия в сферической головке.

Временные знаки. Точки съемочных, а иногда и разбивочных сетей закрепляют временными знаками - деревянными или бетонными столбами, металлическими штырями, отрезками рельсов и т. д. Их закрепляют в земле на глубину до 2 м. В верхней части такого знака крестом, точкой или риской отмечают местоположение центра или точки с высотной отметкой.

При продолжительности использования (более 0,5 г.) временные знаки закладывают на глубину 0,5 м (минимальное расстояние до подземных коммуникаций от поверхности грунта принято 0,7 м). При наличии твердого покрытия и отсутствии интенсивного движения транспорта используют штыри из отрезков арматуры и труб, деревянные столбики. В процессе строительства на возведенных конструкциях и близрасположенных зданиях высоты и створы осей фиксируют открасками.

Вопрос 42 ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКИ НИВЕЛИРОВ

Перед началом работ по измерению превышений с помощью нивелира необходимо выполнить следующие его поверки в приведенной далее последовательности.

1. Поверка установки круглого уровня. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. Ось круглого уровня — нормаль к касательной плоскости к внутренней поверхности ампулы в нуль-пункте.

Для проверки выполнения указанного условия пузырек круглого уровня с помощью подъемных винтов приводят на середину, после чего нивелир поворачивают на 180°. Пузырек при этом не должен отклоняться более чем на одно деление. Если фактическое отклонение больше указанного допуска, то на половину дуги отклонения пузырек возвращают с помощью подъемных винтов нивелира, а на вторую половину дуги отклонения — с помощью исправительных винтов круглого уровня. После исправления положения круглого уровня его поверку повторяют.

2. Поверка установки сетки нитей. Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира.

Ось вращения прибора приводят в отвесное положение, для чего с помощью подъемных винтов пузырек круглого уровня приводят в нуль-пункт. В 10—20 м от нивелира устанавливают рейку и наводят на нее трубу. Средняя нить сетки нитей при этом попадет на некоторое деление рейки, называемое отсчетом по рейке. Вращают наводящий винт зрительной трубы и одновременно следят за отсчетом по рейке. При поворотах трубы по горизонту отсчет по рейке не должен изменяться. Если отсчет изменяется, то снимают защитный колпачок сетки нитей, открепляют закрепительные винты сетки нитей и, поворачивая ее в своей плоскости, добиваются такого положения, чтобы отсчет не изменялся, после чего закрепительные винты сетки нитей закрепляют, защитный колпачок устанавливают на место и поверку повторяют.

3. Поверка установки цилиндрического уровня. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси трубы. Это условие также называют главным условием нивелира. Проверка его выполнения осуществляется следующим образом (рис. 7.5).

Л

а

б

Рис. 7.5. Проверка главного условия

На местности закрепляют две точки А и В примерно в 50 м одна от другой. Нивелир устанавливают рядом с точкой А так, чтобы окуляр зрительной трубы находился над ней, и приводят прибор в рабочее положение. С помощью рейки или рулетки измеряют высоту прибора /, над точкой А, наводят зрительную трубу на рейку, с помощью элевационного винта приводят пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт и берут отсчет 6, по рейке, установленной в точке В. Отсчет по рейке будет содержать неизвестную ошибку х, обусловленную углом между визирной осью и осью цилиндрического уровня, поэтому превышение к = Н_в- Н_л между точками А и В, как следует из рис. 7.5, а, будет равно

к ⁼ ц — (Ь - х).

После этого меняют местами нивелир и рейку и выполняют аналогичные действия в точке В, в результате чего получают значения /₂ и Ь₂ (см. рис. 7.5, б). Тогда можно записать следующее выражение для вычисления того же превышения

к = (Ь₂ - х)- /₂.

Таким образом, мы получили два линейных уравнения с двумя неизвестными: превышением к и величиной х. Если из первого уравнения вычесть второе, то получим

(/*1 + /*2) ^— (Ь + Ь ₂) + 2х = 0,

откуда находим

_ (Ь + Ь₂) - (/, + /₂)

X —.

Погрешность х, вызванная непараллельностью оси цилиндрического уровня и визирной оси, не должна превышать 4 мм. Если она больше указанного предельного значения, то вычисляют правильный отсчет Ь по рейке, установленной в точке А:

Ь = Ь₂ - х.

С помощью элевационного винта устанавливают отсчет по рейке, равный вычисленному значению Ь. Визирная ось при этом займет горизонтальное положение, но пузырек цилиндрического уровня сместится с нуль-пункта. Его возвращают в нуль-пункт с помощью исправительных винтов цилиндрического уровня, после чего поверку повторяют.

Существует способ выполнения данной поверки, несколько отличающийся от описанного. Первоначально нивелир устанавливают на равном расстоянии от точек А и В, приводят его в рабочее положение и берут отсчеты а и Ь по рейкам, установленным на точках А и В соответственно. Превышение, вычисленное по формуле

к = а - Ь,

будет свободно от ошибки, вызванной непараллельностью визирной оси и оси цилиндрического уровня. Затем переходят на точку В и выполняют действия, описанные выше (см. рис. 7.5): приводят нивелир в рабочее положение, измеряют высоту прибора / и берут отсчет по рейке Ь₂. Отсчет по рейке должен быть /г + /, а отклонение фактического отсчета Ь₂ от этой величины и будет ошибкой, вызванной невыполнением главного условия нивелира, т.е.

х = Ь₂ - (к + /).

Если полученная ошибка х больше указанного выше допуска, то с помощью элевационного винта устанавливают отсчет по рейке, равный к + /', и с помощью исправительных винтов цилиндрического уровня приводят его пузырек в нуль-пункт, после чего поверку повторяют.

Вопрос 43

Для составления топографических планов и карт, а также для проектирования и выноса в натуру инженерных сооружений необходимо знать высоты точек местности. С этой целью на местности выполняют комплекс геодезических работ, называемый нивелированием. В процессе нивелирования определяют превышения одних точек земной поверхности над другими, а затем по известной высоте исходной точки вычисляют высоты всех остальных точек над принятой уровенной поверхностью.

В зависимости от метода определения превышения и применяемых при этом приборов различают следующие виды нивелирования:

Геометрическое нивелирование основано на применении нивелира, который обеспечивает горизонтальное положение линий визирования. Геометрическое нивелирование может быть выполнено также при помощи теодолита-тахеометра.

Тригонометрическое нивелирование производится путем измерения угла наклона визирной линии к горизонту и расстояния между нивелируемыми точками. Углы наклона измеряют теодолитом, расстояния – мерной лентой, дальномером.

Стереофотограмметрическое нивелирование – это определение высот точек местности посредством измерения стереопар аэрокосмических и наземных снимков. Этот вид нивелирования имеет широкое применение, так как аэрофототопографическая съемка в настоящее время является основным методом картографирования территории.

Барометрическое нивелирование (физическое нивелирование) основано на определении превышений по разности атмосферного давления в различных по высоте точках местности. Разность давления измеряется с помощью барометров-анероидов с учетом разницы температуры воздуха. Точность определения высот точек из барометрического нивелирования невысока – от 0,5 до 2 м. Барометрическое нивелирование применяется в основном при рекогносцировочных и изыскательских работах.

Гидростатическое нивелирование (физическое нивелирование) основано на свойстве жидкостей в сообщающихся сосудах оставаться на одном уровне. По разности отсчетов шкал двух одинаковых сосудов получается разность высот точек (превышение). Гидростатическое нивелирование применяется для определения небольших превышений при наблюдениях за осадками зданий и промышленных сооружений, при архитектурных обмерах, при монтаже технологического оборудования и др.

Автоматическое нивелирование производится в процессе движения транспортного средства, оборудованного прибором, автоматически вычерчивающим профиль пути и позволяющим определять высоты точек местности.

Радиолокационное нивелирование, в котором используют скорость распространения прямых и отраженных электромагнитных волн от источника радиоизлучения до исследуемой точки местности и обратно, находит широкое применение при выполнении аэрофотосъемок для определения с помощью радиовысотомера высоты полета летательного аппарата.

Наземно-космическое нивелирование основано на использовании систем и приборов спутниковой навигации «GPS». Приборы спутниковой навигации позволяют практически мгновенно определять координаты точек местности (в том числе и высоты).

Сущность геометр