Геодезические измерения

Нивелирование

По способам выполнения и применяемым приборам различают: геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое и барометрическое нивелирование.

Геометрическое нивелирование – наиболее распространенный способ. Его выполняют с помощью нивелира, задающего горизонтальную линию визирования. Сущность геометрического нивелирования (рис.1) заключается в следующем. Нивелир устанавливают горизонтально и по рейкам с делениями, стоящими на точках А и В, определяют превышения h как разность между отрезками a и b: h=a-b.

Если известна отметка H_А точки А и превышение h, отметку Н_В точки В определяют их сумму

Н_А= Н_В+ 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 отчетов назад и вперед. Иногда отсчет по рейке называют «взглядом» и поэтому превышение равно «взгляду назад» минус «взгляду вперед».

Место установки нивелира называют 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 (рис. 7.9, а показано пунктиром), оба отсчета a и b будут больше на одну и ту же величину, но разности между. Для вычисления отметки искомой точки можно применять способ вычислений 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, получится отметка этих точек.

Если для определения превышения между точками между А и В достаточно один раз установить нивелир, такой случай называется простым нивелированием (рис. 7.9).

Если же превышение между точками можно определить только после нескольких установок нивелира, такое нивелирование условно называют сложным (рис. 7.9,б). В этом случае точки D и С называют связующими. Превышение между ними вычисляют по схеме простого нивелирования.

При сложном нивелировании превышение между точками А и В

H_AB= h₁+h₂+h₃= Σh_i

Если известна отметка точки А, можно определить отметку точки В:

Н_В=Н_А+ Σh_i.

Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом. Несколько ходов с общими начальными и конечными точками образуют нивелирную сеть.

В зависимости от требуемой точности определения отметок нивелирование делят на: 1, 2, 3, 4-й классы и техническую.

Ходы нивелирования первого класса прокладывают вдоль железных и шоссейных дорог в различных направлениях. По данным нивелирования , повторяющемуся потем же точкам через несколько лет, изучают движение земной коры и решают другие научные задачи.

Ходы нивелирование второго класса, прокладываемые вдоль дорог и вдоль больших рек, образуют полигоны периметром 500…600 км, которые опираются на пункты нивелирования первого класса. Нивелированием первого и второго классов на территории страны распространяют отметки относительно исходной уровенной поверхности.

Ходы нивелирование третьего класса, прокладывают между пунктами нивелирования первого и второго класса.

Нивелирование четвертого класса и техническое применяют для сгущения сети более высоких классов. Эти сети являются высотным обоснованием для топографических съемок при составлении карт и планов, строительно-монтажных, мелиоративных и других работах.

Ходы нивелирования более низких классов всегда опираются пункты ходов более высоких классов. Отметки пунктов ходов более высоких классов применяют за исходные.

Для решения на участке местности различных задач производят нивелирование поверхности по квадратам (рис. 3).

Для этого участок делят на квадраты со сторонами 10, 20, 50 и 100 м. Если рельеф участка слабо выражен (плоский), нивелируемые точки на участке располагают равномерно, а длины сторон квадратов увеличивают. При ясно выраженном рельефе (изрезанном, с водоразделами, тальвегами.

Схема нивелирования вершин квадратов зависит от размеров участка, сложности форм рельефа, необходимости дополнительно к отметкам вершин квадратов получить еще точки с отметками.

Нивелирный ход по квадратам прокладывают по программе технического нивелирования или четвертого класса. Все связующие точки хода закрепляют устойчивыми кольями или специальными башмаками. Рейку ставят на конец кола или башмак. Отсчеты по рейкам записывают в журнал нивелирования либо на схему квадратов, причем числовые значения отсчетов подписывают возле вершин тех квадратов, на которых они получены. Границы работы на станции отделяют пунктирной линией. При обработке результатов измерений сначала вычисляют превышения и отметки связующих точек хода. Отметки вершин квадратов вычисляют через горизонт прибора (ГП).

Тригонометрическое нивелирование выполняют теодолитами-приборами позволяющими измерять вертикальные углы. Если с точки А на точку В или с точки В на точку С измерить углы наклона ν.

При положительном угле наклона (+ν) превышения будут иметь знак плюс, при отрицательном (-ν) - минус.