Геометрическое нивелирование его сущность способы нивелирования

Сущность и методы нивелирования

Для изображения рельефа на планах и картах, а также при проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений необходимо знать высоты точек местности и сооружений.

Определение разности высот (превышений) точек местности называется нивелированием. После нивелирования по известным высотам закрепленных точек (реперов) и превышениям вычисляют высоты всех остальных точек.

Репер — закрепленная на местности или сооружении точка с известной отметкой.

Основные методы нивелирования:

1. Геометрическое. При геометрическом нивелировании превышение между точками местности определяют с помощью горизонтального визирного луча. Горизонтальный визирный луч реализует специальный геодезический прибор — нивелир. Кроме того, могут использоваться теодолит или кипрегель, если они имеют уровень при трубе для установки ее в горизонтальное положение.

2. Тригонометрическое. Превышения точек определяются с помощью наклонного визирного луча. При этом измеряются угол наклона луча и наклонное расстояние между точками (менее точное за счет влияния рефракции).

3. Барометрическое. Основано на физическом законе уменьшения атмосферного давления с высотой. Используется в горных условиях. Точность — не более 0.5 м.

4. Гидростатическое. Основано на законе равенства уровней жидкости в сообщающихся сосудах вне зависимости от высот точек, где установлены эти сосуды. Точность до 8 мкм — наивысшая. Кроме того — передача отметок через водные преграды. (Например, на о. Сахалин по нефтепроводу была передана отметка с материка и затем развита сеть в БС.)

Геометрическое нивелирование выполняется специальным геодезическим прибором – нивелиром (рис. 4.1).

Рис. 4.1 Нивелир 2Н-3Л.

Способы геометрического нивелирования:

Различают два способа геометрического нивелирования: «из середины» и «вперед». При нивелировании » из середины » нивелир устанавливается на примерно равных расстояниях от точек А и В (расстояния называются плечами — рис. 4.2 а). В точках А и В устанавливаются специальные рейки с сантиметровыми делениями. Точка А называется задней, В — передней, если ход от А к В. Приведя визирный луч в горизонтальное положение берут отсчеты а и b, затем вычисляют превышение h = a — b (задний минус передний).

Рис. 4.2. Нивелирование «из середины» а; и «вперед» б.

При нивелировании «вперед» нивелир устанавливают так, чтобы окуляр был над задней точкой по отвесу, а рейку ставят в передней точке (рис. 4.2 б). Приводят визирный луч в горизонтальное положение и измеряют высоту прибора (i — расстояние по вертикали от центра окуляра до точки А) и берут отсчет b по рейке в точке В. Превышение h = i — b.

Нивелирование с одной станции (стоянки прибора) называется простым. Однако при необходимости определить превышения между точками, находящимися на значительном расстоянии друг от друга, производится последовательное нивелирование с нескольких станций. Такое нивелирование называется сложным и образует нивелирный ход (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Схема нивелирного хода.

Точки нивелирного хода, на которых рейка вначале являлась передней, а потом — задней называются связующими. Например, рейка в точке А для станции J₁ передняя, а для станции J₂ — задняя, то есть является связующей. Расстояние между связующими точками не должно быть более 150 м.

Если известна высота точки А и превышение h точки А над следующей точкой, то получим высоту связующей точки:

Высота последующей связующей точки равна высоте предыдущей точки плюс превышение между ними. Просуммировав все равенства, можно для высоты точки В получить выражение:

Нивелирные ходы для контроля обычно опираются на реперы. Если ход опирается на два разных репера, то он разомкнутый. В этом случае теоретически сумма превышений в ходе должна равняться разности отметок реперов. Если ход замыкается на один и тот же репер (конечная точка совпадает с начальной), то ход замкнутый. В этом случае теоретически сумма превышений в ходе должна быть равна нулю.

Характерные точки местности (точка С), для которых необходимо определять высоты, но расположенные между связующими точками (рис. 4.4) называются промежуточными.

Рис. 4.4. Определение отметки промежуточной точки.

Для определения высоты промежуточной точки С на ней устанавливается рейка и берется отсчет с по рабочей стороне рейки. Высота H_с определяется через горизонт прибора ГП или H_i — это расстояние по отвесной линии от визирного луча до уровенной поверхности. Из рисунка следует: H_i =H_A+a=H_B+b т.е. ГП равен высоте точки плюс отсчет по рейке в этой точке.

Зная ГП определяют высоту точки С: H_C = H_i — c, т.е. высота промежуточной точки равна ГП минус отсчет по рейке в этой точке.

Источник

Сущность и способы геометрического нивелирования

Нивелированием называется совокупность измерений на местности, в результате которых определяют превышения между точками местности с последующим вычислением их высот относительно принятой исходной поверхности. Такой исходной поверхностью обычно является основная уровенная поверхность, соответствующая среднему уровню воды морей и океанов в спокойном состоянии.

Знание высот точек земной поверхности необходимо при решении научных задач геодезии, связанных с изучением вертикальных движений земной коры, для высотного обоснования топографических съемок, изображения рельефа местности на планах и картах, решения различных инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений и т.п. Из известных методов нивелирования наиболее точным и распространенным в практике является геометрическое нивелирование.

Геометрическое нивелирование выполняют с помощью специальных геодезических приборов – нивелиров, обеспечивающих горизонтальное положение линии визирования в процессе измерений, и нивелирных реек. Превышения между точками определяют по отсчетам на рейках, отвесно устанавливаемых в этих точках. Различают два способа геометрического нивелирования.

При нивелировании вперед (рис. 14.1 а) нивелир устанавливается в точке А, отметка которой Н_А известна, таким образом, чтобы окуляр зрительной трубы находился над этой точкой. В точке В отвесно устанавливают нивелирную рейку. С помощью рулетки или рейки измеряют высоту нивелира i, т.е. отвесное расстояние от центра окуляра до точки А, над которой установлен нивелир. Приводят визирную ось нивелира в горизонтальное положение и делают отсчет b по рейке. Как следует из рисунка 14.1 а:

Величина ГП = Н_А + i представляет собой высоту визирного луча нивелира над уровенной поверхностью и называется горизонтом прибора.

При нивелировании из середины (рис.14.1 б) нивелир устанавливается на одинаковых расстояниях между точками А и В, в которых отвесно устанавливают рейки. Приводят визирную ось нивелира в горизонтальное положение и, последовательно визируя на рейки, берут отсчеты: по задней рейке – а, по передней рейке – b. Тогда превышение точки В над точкой А составит:

Превышение будет положительным, если передняя точка выше задней, и отрицательным, если передняя точка ниже задней.

Способ нивелирования из середины имеет заметные преимущества по сравнению с нивелированием вперед, т.к. в два раза повышает производительность труда и позволяет исключить влияние ряда погрешностей на точность определения превышений.

где а – нивелирование вперед;

б – нивелирование из зередины.

Рисунок 14.1 – Схемы геометрического нивелирования.

Геометрическое нивелирование независимо от способа его выполнения может быть простым и последовательным. Если превышение между двумя точками местности получают в результате одной установки нивелира, то такое нивелирование называется простым. Если нивелирование выполняют с целью передачи отметок на значительное расстояние либо с целью построения профиля местности, то оно производится с нескольких станций и называется последовательным или сложным.

Дата добавления: 2015-10-05 ; просмотров: 4284 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Сущность геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование выполняется с помощью нивелира и рейки. Рейки бывают: деревянные, металличес­кие, складные длиной 3—5 метров. Чаще всего рейки имеют сантиметровые деления, подписываются дециметры. Подпи­си дециметровых делений рейки могут иметь прямое или об­ратное изображение в зависимости от применяемых нивели­ров. Рейки могут быть одно и двухсторонние. На одной сторо­не двухсторонней рейки нанесены черные деления, на дру­гой — красные. Начало счета черных делений рейки — нуле­вой отсчет называется «пяткой» рейки. Начальный отсчет красной стороны рейки 4687 или 4787. Рейка устанавливается на точке «пяткой» вниз и приводится в отвесное положение или «на глаз» или с помощью круглого уровня, если на рейке он есть. Отсчет по рейке берется с точностью 1 мм, при этом десятые доли сантиметрового деления оцениваются «на глаз».

Различают два способа геометрического нивелирования: «из середины» и «вперед». При нивелировании «из середи­ны» нивелир устанавливается посередине между точками (не обязательно в створе). Визирная ось инструмента приводится в горизонтальное положение (рис. 35). На точках А и В уста­навливаются отвесно рейки. Точка, высота которой известна, называется задней, а точка, высота которой определяется, на­зывается передней. Последовательно визируя горизонталь­ным лучом нивелира на заднюю и переднюю рейки, определя­ют отсчеты по рейкам: задний отсчет а и передний отсчет Ь.

Превышение между точками /г вычисляется как разность заднего и переднего отсчетов:

Превышение hможет быть положительным (а>b) или отрицательным (а

Если с одной станции измеряются высоты нескольких точек, целесообразно выполнять расчет этих высот по гори-

зонту инструмента. Горизонтом инструмента на станции -H_Ги называется отметка визирного луча нивелира. Очевид­но, что H_ги определится из выражения:

_ГИ=H_А+ i Высота определяемой точки Н_в равна:

При необходимости передачи высот на большие расстоя­ния прокладываются нивелирные ходы, состоящие из не­скольких связанных между собой станций (рис. 37). Путем проложения нивелирных ходов I, II, III, IV классов точности создается Единая государственная нивелирная сеть,явля­ющейся высотной основой всех геодезических работ на тер­ритории страны. Пункты государственной нивелирной сети закрепляются на местности постоянными знаками — репера­ми и марками, их отметки публикуются в специальных ката­логах.

Зрительная труба нивелира состоит из объектива и оку­ляра, между ними перемещается фокусирующая линза. В окулярной части трубы расположена стеклянная пластинка с нанесенной сеткой нитей. Исправительные винты сетки нитей закрыты отвинчивающейся крышкой. Подставка ин­струмента опирается на три подъемных винта.

Читайте также:  100 способов коварного соблазнителя похожие дорамы

Основные оси нивелира: ось вращения инструмента II, визирная VVось цилиндрического уровня UUи ось кругло­го уровня II.

Установка нивелираимеет целью привести визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение. Вначале ин­струмент устанавливается «на глаз» так, чтобы зрительная труба была горизонтальна. Затем при помощи подъемных винтов пузырек круглого уровня приводится в нульпункт. Окончательное приведение визирной оси в горизонтальное положение выполняется непосредственно перед отсчетом по рейке: или путем приведения в нульпункт пузырька цилинд­рического уровня, или автоматически — при наличии в при­боре компенсатора. Следует иметь в виду, что наличие в кон­струкции прибора компенсатора значительно повышает про­изводительность работ.

Тип нивелира и его точность определяется по маркиров­ке прибора. Например, точный нивелир ЗН2КЛ — это при­бор 3-го выпуска, средняя квадратическая погрешность из­мерения превышения — 2 мм на 1 км двойного хода, К -имеется компенсатор для приведения визирной оси в гори­зонтальное положение, Л — имеется лимб для измерения го­ризонтальных углов.

Основные характеристики некоторых нивелиров приве­дены в таблице 11.

На производстве применяется точный нивелир ЗНЗКЛ (рис. 40) и ЗН5Л. Широко распространены также нивелиры с цилиндрическим уровнем при трубе: НВ-1 и НЗ. Цилинд­рический уровень — контактный. Это значит, что изображе­ния концов пузырька уровня системой призм передается в поле зрения трубы. Когда пузырек цилиндрического уровня находится в нульпункте, изображения концов пузырька со­вмещены (рис. 41), и визирная ось зрительной трубы нахо­дится в горизонтальном положении. При отклонении пу­зырька уровня от нульпункта концы контактного уровня рас­ходятся. Для приведения пузырька цилиндрического уров­ня в нульпункт служит элевационный винт. Предварительно необходимо выполнить установку прибора в рабочее поло­жение при помощи круглого уровня и подъемных винтов.

Наряду с оптическими нивелирами производства России и стран СНГ применяются также нивелиры зарубежных

фирм: С-300, С-310, С-320,С-330 (фирма Sokkiа, Япония), N1-30, N1-40, N1-50, N1-005 (Тrimblе) и др.

Цифровые нивелирыотличаются от обычных оптичес­ких наличием электронного устройства, снимающего отсче­ты по специальной штрих — кодовой рейке. Наблюдатель наводит прибор на рейку, фокусирует изображение и нажи­мает кнопку. На экране дисплея получается значения отсче­та по рейке и расстояния до нее. Применение цифровых ни­велиров исключает ошибки в отсчете и существенно повы­шает производительность труда. Цифровые нивелиры выпус­каются рядом зарубежных фирм: нивелир В1№ 22 (Тrimblе)

(рис. 42), 5ВЬ 30 (ЗоШа) и др. Лазерные нивелирыпред­назначены в основном для выполнения геодезических раз-бивочных, строительно-монтажных и отделочных работ. Ла­зерный нивелир дает видимый луч и работает без приемника излучения. Прибор незаменим в условиях слабой освещен­ности, в то же время, при ярком солнечном свете радиус дей­ствия видимого луча уменьшается.

Лазерный нивелир Лимка-Горизонт выполнен по конст­руктивной схеме обычного оптического нивелира. Особен­ностью прибора является вращение лазерного луча в гори­зонтальной плоскости. Поворотная пентапризма позволяет строить вертикальные плоскости. Имеется две модификации прибора: Лимка-Горизонт 1Л с лимбом и Л имка-Горизонт КЛ — с лимбом и компенсатором.

Выпускаются также лазерные визиры (насадки): ЛВН 3 и ЛВН 5, которые устанавливаются на оптические нивелиры 2НЗЛ и ЗН5Л соответственно. Использование визиров по­зволяет проводить геодезические работы в условиях слабой освещенности.

Источник