Сущность и виды нивелирования полевых работ

Нивелированием называют полевые измерения, в результате которых определяют высоты точек местности и превышения между ними.

В зависимости от методы и применяемых приборов различают следующие виды нивелирования:

1. Геометрическое нивелирование, выполняемое горизонтальной визирной осью.

2. Тригонометрическое, выполняемое наклонной визирной осью.

3. Барометрическое, выполняемое при помощи барометров, действие которых основано на известной зависимости между атмосферным давлением и высотой над уровнем моря.

4. Гидростатическое нивелирование, основанное на свойстве свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одной и той же уровенной поверхности.

5. Стереофотограмметрическое, выполняемое посредством изменений на стереоскопических парах фотоснимков.

6. Аэрорадионивелирование, выполняемое с помощью радиовысотомеров, устанавливаемых на летательных аппаратах

7. Механическое, выполняемое при помощи приборов, автоматически вычерчивающих профиль проходимого пути.

Из перечисленных видов нивелирования наиболее точными являются геометрическое и гидростатическое, несколько менее точное - тригонометрическое, остальные виды нивелирования имеют менее точные изменения.

Геометрическое нивелирование производится горизонтальным визирным лучом, который получают чаще всего при помощи приборов, называемых нивелирами.

Способы геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование выполняется горизонтальным лучом визирования. Перед нивелированием точки на местности закрепляют колышками, костылями, башмаками, на которые устанавливают вертикально нивелирные рейки. Место установки нивелира для работы называют станцией, а расстояние от нивелира до рейки - плечом нивелирования.

а)

б)

Рис.2 - Способы геометрического нивелирования: а - из середины; б – вперед.

Различают два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед. При нивелировании из середины (рис.2а) нивелир устанавливается примерно на равных расстояниях от реек, поставленных на точки А и В, а превышение вычисляют по формуле:     h = a - b,        ( 1.2)

где а и b - отсчеты в мм по рейкам, установленным соответственно на задней по ходу движения при нивелировании и передней точках. Знак превышения h получится положительным, если а больше b, и отрицательным, если а меньше b. Если известна высота Н_А задней точки А, то высота передней точки В      

Н_В = Н_А + h.        (1.3)

При нивелировании вперед нивелир ставят так, чтобы его окуляр находился над точкой А, измеряют высоту прибора i, затем визируя на рейку, отвесно поставленную в точке В, берут отсчет b. В этом случае: h = i - b. (1.4)

При нивелировании нескольких точек для вычисления их высот используют горизонт прибора, которым называют высоту горизонтальной линии визирования, т.е. горизонт прибора равен высоте точки, на которой установлена рейка, плюс отсчет по рейке. Из Рис.2б следует: ГП = H_A + i; Н_B = ГП - b. (1.5)

2.2 Обработка результатов нивелирования по квадратам, составление плана

На местности при помощи теодолита и мерной ленты строят сеть квадратов со сторонами 10, 20 или 40 м в зависимости от характера рельефа и необходимой точности его отображения. Вдоль большей стороны выбранного участка намечают линию таким образом, чтобы она содержала целое число равных отрезков (длина стороны квадрата). Затем в начальной и конечной точках устанавливают теодолит, строят прямые углы и на полученных направлениях снова откладывают равное количество отрезков, концы отрезков обозначают на местности. Так же действия повторяют и на других вершинах основного прямоугольника.

Ошибка при построении основного прямоугольника при последней точке не должна превышать 1',5√n, т. е. 3' (n - количество углов).

Положение вершин заполняющих квадратов определяют путем вешения между точками на сторонах основного прямоугольника.

Одновременно с построением сетки производят съемку ситуации по методу створов и перпендикуляров, а также путем промеров от вершин квадрата. Все данные заносят на полевую схему.

Если площадь участка небольшая, то нивелирование производится с одной станции: нивелир устанавливают в центр участка и берут отсчеты по черной стороне рейки, которая последовательно устанавливается на все вершины квадратов. Результаты заносятся на полевую схему.

Если нивелирование участка с одной станции произвести нельзя, то намечают несколько станций, с которых можно охватить все вершины, при этом каждая пара смежных станций должна иметь связующие точки для контроля. Отсчеты на связующих точках берут по обеим сторонам реек.

Отметку от репера на одну из вершин квадратов передают нивелированием из середины при помощи двусторонних реек.

 Вычислительная обработка.

Составляют схему квадратов, на схему переписывают все отчеты для своего варианта и высоту репера.

Вычисляют горизонт прибора по формуле

ГП = НRp + а ,                         (1.6)

где НRp - высота репера, в метрах;

а - отсчет по рейке, поставленной на репер, в миллиметрах, переведенных в метры

HRp = 105,230 + N,n = 105, 230 +7,7 = 112,237

Пример. НRp = 112,237 м., а = 0,880 мм,

ГП = 112,237 + 0,880  = 113,117 м.

Вычисляют высоты всех вершин квадратов по формуле:

Нвершины = ГП - в,