Способы геометрического нивелирования
Лекция VII
Нивелирование.
Нивелирование – вид геодезических работ, в результате которых определяют разности высот (превышения)точек земной поверхности, а также высоты этих точек над принятой отсчетной поверхностью.
Различают следующие виды нивелирования:
1) геометрическое нивелирование заключается в непосредственном определении разности высот двух точек с помощью горизонтального визирного луча.
2) тригонометрическое нивелирование заключается в определении превышений между точками по измеренному между ними расстоянию и углу наклона. Вычисление превышений ведут по формулам тригонометрии.
3) Физическое делится на три вида: а)барометрическое, в основу которого положена зависимость между величиной атмосферного давления на точке местности и ее высотой; б) гидростатическое, основанное на свойстве свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одинаковом уровне независимо от превышения точек, на которых установлены эти сосуды (рис. 7-7); в) радиолокационное, основанное на использовании отражения электромагнитных волн.
4) Механическое нивелирование производят с помощью специальных приборов, устанавливаемых на велосипедных рамках, автомобилях и т.д. (рис. 7-6). При движении такого прибора автоматически регистрируются пройденные им расстояния, высоты точек и вычерчивается профиль пройденного пути.
5) Стереографическое нивелирование основано наопределении превышений по паре фотоснимков одной и той же местности.
Наиболее часто в инженерной практике применяется геометрическое нивелирование.
Способы геометрического нивелирования
Геометрическое нивелирование производят специальными приборами – нивелирами (рис. 7-8). Различают два способа геометрического нивелирования: «из середины» и «вперед».
Нивелирование из середины. Для определения превышения т.В над т.А устанавливают в них вертикально рейки R1 и R2, а между ними по возможности на одинаковом расстоянии от реек нивелир (рис. 7-3(а)). Последовательно визируя на рейки средней горизонтальной нитью зрительной трубы берут отсчеты: по задней рейке aи по передней рейке b. Тогда:
h = a – b, (1)
т.е. превышение равно отсчету по задней рейке минус отсчет по передней рейке. При a > b превышение положительно, при a
, (8)
,
алгебраическая сумма всех превышений равна превышению между конечными точками, т.е.:
. (9)
Отметки связующих точек вычисляют последовательно по формуле (2). Если требуется отметка только конечной точки хода, то ее определяют по формуле:
Нкон = Ннач + 
(10)
Отметки промежуточных точек вычисляют через горизонт инструмента.
Устройство нивелира дается на лабораторном занятии.
Источник
Способы геометрического нивелирования
ТЕМА 6. НИВЕЛИРОВАНИЕ
Лекция 8:
Задачи и методы нивелирования
Одним из основных видов геодезических работ является нивелирование, имеющий целью определение относительных отметок точек земной поверхности, элементов конструкций, а также их высоты относительно принятой уровенной поверхности.
Нивелирование производится для изучения форм рельефа и определения превышений отдельных точек конструкций и сооружения в целом при проектировании, строительстве и эксплуатации. Результаты этого вида геодезических работ используются при решении различных инженерных и научных задач в целом ряде отраслей, в том числе и оборонного значения.
По видам нивелирование подразделяется на:
Геометрическое нивелирование основано на горизонтальном положении визирного луча, которое задается с помощью инструментов, называемых нивелирами.
Тригонометрическое нивелирование производится наклонным лучом с использованием теодолитов либо тахеометров. В этом случае измеряются углы наклона и расстояния между определяемыми точками.
Физическое нивелирование разделяется на барометрическое, гидростатическое и аэронивелирование.
При барометрическом нивелировании используют барометры, с помощью которых по разности давлений в различных точках определяются превышения между ними.
Гидростатическое нивелирование основано на свойстве поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находится на одинаковом уровне.
Аэронивелирование производится с самолета при помощи радио-высотометра и статоскопа, позволяющих определять высоты самолета над земной поверхностью и изменение его высоты в полете; совместное использование этих данных определяет превышения между точками поверхности Земли.
Стереофотограмметрическое нивелирование выполняется путем измерений модели местности, основанное на стереоэффекте при рассматривании двух снимков одной и той же местности (стереопар).
Автоматическое нивелирование производится при помощи приборов, автоматически вычерчивающих профиль местности.
Наиболее точным и употребительным в инженерной практике является геометрическое нивелирование.
Способы геометрического нивелирования
Геометрическое нивелирование является наиболее распространенным и точным видом. С помощью геометрического нивелирования выполняются следующие виды работ:
— создание высотной государственной геодезической сети;
— передача отметок от пунктов высотной опорной сети на строительные площадки;
— при трассировании линейных сооружений;
— передача отметок на монтажные горизонты и дно глубокого котлована;
— наблюдение за вертикальными деформациями зданий и сооружений.
Различают два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед. При выполнении первого способа нивелир устанавливают посередине между точками А и В и приводят визирную ось инструмента в горизонтальное положение (рис. 6.1). На точки А и В Вертикально устанавливают рейки с нанесенными делениями. Отсчет делений ведется от нижнего конца (пятки) рейки вверх. Превышение между точками определяют
где а и b – отсчеты по рейкам.
Если нивелирование производится от точки А к точке В, то рейка в точке А будет задней, а в точке В – передней. Следовательно, превышение равно разности отсчетов по задней и передней рейкам.
Второй способ заключается в следующем: нивелир устанавливают над точкой таким образом, чтобы вертикальная линия от окуляра с точкой А (рис. 6.2). Визирную ось приводят в горизонтальное положение, измеряют высоту i инструмента и берут отсчет b по рейке. В этом случае
т.е. превышение равно высоте инструмента минус отсчет по передней рейке.
Если известна отметка точки А и определено превышение точки В над точкой А,то из рис. 6.1 следует
Очень часто возникает необходимость вычислять отметки точек через горизонт инструмента ГИ. Горизонтом инструмента называется расстояние по вертикали от уровенной поверхности до визирного луча и согласно рис 6.1
. (6.4)
Для схемы на рис. 6.2 горизонт инструмента определится
. (6.5)
Отметка точки В получается
, (6.6)
т.е. отметка точки равна горизонту инструмента минус отсчет на данную точку.
Для передачи отметок на значительные расстояния, а также для составления профиля местности нивелируемая линия АС (рис. 6.3) разбивается на отрезки, каждый из которых нивелируется с одной постановки инструмента, которая называется станцией. Установив нивелир в точке К1,получают превышение точки 1относительно точки А:
 |
Далее последовательно определяют h2, h3 . между точками 2и 1, 3и 2и т.д. Таким образом, превышение конечной точки над первой равно сумме отсчетов по задней рейке минус сумма отсчетов по передней
. (6.8)
Отметка точки С будет
. (6.9)
Точки нивелирного хода, через которые происходит последовательная передача отметок, называются связующими. В том случае, если последовательное нивелирование производится для составления профиля, возникает необходимость определять отметки характерных точек местности. Такие точки, расположенные между связующими, называются промежуточными или плюсовыми, и не участвуют в передаче отметок. Они обозначаются числом метров, соответствующим расстоянию от задней точки до промежуточной, (+71 на станции К2 и +66на последней станции).
Источник
Геометрическое нивелирование. Способы геометрического нивелирования. Порядок работы на станции. Контроль измерений.
Геометрическое нивелирование выполняется горизонтальным лучом визирования. Геометрическое нивелирование, при котором превышение между точками получают как разность отсчетов по рейкам при горизонтальном положении визирной оси нивелира. Этот метод является наиболее простым и точным, но позволяет с одной постановки прибора получить превышение не более длины рейки.
Геометрическое нивелирование выполняется горизонтальным лучом визирования
1)Нивелирование из середины HA=HB+h
2)Нивелирование вперёд. Целесообразно применять в том случае, когда на небольшом участке необходимо определить превышение или высоты нескольких точек. Удобно высоты точек определять через горизонт прибора. h=i-bHГП=HA+i, HB=HГП-b.
2. Способы геометрического нивелирования.
Геометрическое нивелирование основано на применении нивелира, который обеспечивает горизонтальное положение линии визирования. Геометрическое нивелирование может быть выполнено также с помощью теодолита-тахеометра.
Различают 2 способа геометрического нивелирования: «из середины» и «вперед». При нивелировании «из середины» нивелир устанавливают посередине между точками. Визирная ось инструмента приводится в горизонтальное положение. На точках А и В устанавливают отвесные рейки. Точка, высота которой известна, называется задней, а точка, высота которой определяется, называется передней. Визируя поочередно на заднюю и переднюю рейку, берут отсчеты. Превышение определяется как разность заднего и переднего отсчетов: h=a-b. Для контроля отсчеты берут по черным и красным сторонам рейки. Превышение подсчитывают дважды: как разность черных отсчетов и как разность красных отсчетов. По известной высоте HA и измеренному превышению h вычисляют высоту в точке В: HB=HA+h. Этот способ применяют при проложении нивелирных ходов. Он позволяет снизить влияния погрешностей.
При геометрическом нивелировании «вперед» нивелир устанавливается над одной из нивелируемых точек. При этом окуляр зрительной трубы нивелира располагается над точкой. В определяемой точке устанавливают рейку. Визирная ось инструмента приводится в горизонтальное положение. Берут отсчет по рейке b и измеряют высоту инструмента i. Превышение h подсчитывают из выражения : h=i-b. Высоту точки В определяется по формуле:HB=HA+h. Если с одной станции измеряют высоты нескольких точек, то выполняют расчеты по горизонту инструмента: HГИ=HA+h. Высота определяемой точки: HB=HГИ-b.
Классификация нивелиров и нивелирных реек.
В зависимости от устройств, применяемых для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают двух видов — с цилиндрическим уровнем на зрительной трубе и с компенсатором углов наклона, т.е. без цилиндрического уровня.
Нивелиры бывают трех классов точности:
а) Н-05, Н-1, Н-2 — высокоточные для нивелирования I и II классов;
б) Н-3 — точные для нивелирования III и IV классов;
в) Н-10 — технические для топографических съемок и других видов инженерных работ.
Число в названии нивелира означает среднюю квадратическую погрешность в мм нивелирования на 1 км двойного хода. Для обозначения нивелиров с компенсатором к цифре добавляется буква -К, а для нивелиров с горизонтальным лимбом — буква Л, например Н-10КЛ.
Устройство нивелира с цилиндрическим уровнем. Поверки, юстировки.
1)Окуляр 2)Зрительная труба 3)Коробка цилиндрического уровня 4)Барабан кремальеры 5)Объектив 6)Закрепительный винт 7)Наводящий винт 8)Трегер 9)Подъемные винты 10)Пружинная пластина 11)Исправительный винт круглого уровня 12)Элевационный винт 13)Круглый уровень (для предварительной установки прибора)
Поверки:1)Ось круглого уровня должна быть параллельна основной оси 2)Вертикальный штрих сетки нитей должен быть параллелен основной оси 3)Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси.
Устройство нивелира с компенсатором. Поверки, юстировки.
Наводящий винт; Корпус нивелира; Объектив; Барабан кремальеры; Окуляр; Зрительная труба; Круглый уровень (для предварительной установки прибора); Зеркало; Подъемные винты; Фокусирующая линза; Подвижная призма компенсатора; Неподвижная призма компенсатора; Сетка нитей; Демпфер.
Поверки: 1) Ось круглого уровня должна быть параллельна основной оси 2)Вертикальный штрих сетки нитей должен быть параллелен основной оси 3)Визирный луч должен быть горизонтален в пределах угла компенсации.
Точность геометрического нивелирования. Источники ошибок измерения превышений
И способы их ослабления.
Источники ошибок при геометрическом нивелировании.
Ошибка установки визирной линии трубы в горизонтальное положение по уровню; при t = 25″ она достигает 3″ — 4″. Для расстояния 100 м это приводит к ошибке отсчета по рейке 2 мм.
Ошибка отсчета из-за ограниченной разрешающей способности трубы нивелира; при увеличении V = 25x эта ошибка достигает 1.2 мм на 100 м расстояния.
Нарушение главного условия нивелира; при нивелировании строго из середины эта ошибка исключается.
Наклон рейки. Для уменьшения влияния наклона рейки ее рекомендуется слегка покачивать вперед-назад около вертикального положения; при отсчетах меньше 1000 мм рейку качать нельзя. При покачивании рейки отсчеты по ней изменяются; наименьший отсчет является правильным.
Ошибка нанесения делений на рейке. Общая ошибка отсчета по шашечной рейке нивелиром Н-3 оценивается в 4 мм на 100 м расстояния.
Источник
