Геометрическое нивелирование выполняют двумя способами - “из середины” и “вперед”.

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

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 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

Или Н_г=Н_В+в т.е. равна высоте точки плюс отсчет по рейке, установленной в этой точке. Из формул (Н_г=Н_А+а) и (Н_г=Н_В+в) 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

Основным способом геометрического нивелирования является нивелирование “из середины" (рис 5.1), где превышение определя­ют по формуле (h =а-в).

На рис.5.2 показан способ нивелирования "вперед". В этом случае превышение определяется по формуле h = i -в

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

Способ нивелирования "вперед" применяется 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, 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.5.3) h _АВ =∑ h,

где ∑ h = h ₁ + h ₂ +…+ h_n,

H = H_A +∑ h

На рис. 5.3 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.