Нивелирование. Виды нивелирования

 

Нивелирование –определение высот точек земной поверхности относительно исходнойточки («нуля высот») или над уровнем моря.

 

Нивелирование – один из видов геодезических измерений, которые производятся для создания высотной опорной геодезической сети (т. е. нивелирной сети) и при топографической съѐмке, а также в целях проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений, железных и шоссейных дорог и т.д. Результаты нивелирования используются в научных исследованиях по изучению фигуры Земли, колебаний уровней морей и океанов, вертикальных движений земной коры и т.п.

По методу выполнения нивелирование различают на геометрическое,

тригонометрическое, барометрическое, механическое и гидростатическое нивелирование.

Рассмотрим виды нивелирования.

 

Геометрическое нивелирование выполняют путѐм визирования горизонтальным лучомтрубой нивелира и отсчитывания высоты визирного луча над земной поверхностью в некоторой еѐ точке по отвесно поставленной в этой точке рейке с нанесѐнными на ней делениями или штрихами.

 

Обычно применяют метод нивелирования из середины, устанавливая рейки на башмаках или колышках в двух точках, а нивелир — на штативе между ними (рисунок 1). Расстояния от нивелира до реек зависят от требуемой точности нивелирования и условий местности, но должны быть примерно равны и не более 100—150 м.

 

Превышение h одной точки над другой определяется разностью отсчѐтов а и b по рейкам, так что h = a – b. Так как точки, в которых установлены рейки, близки друг к другу, то измеренное превышение одной из них относительно другой можно принять за расстояние между проходящими через них уровенными поверхностями.

 

 

Рисунок 1 – Геометрическое нивелирование (способ из середины)

 

Если геометрическим нивелированием определены последовательно превышения между точками А и В, В и С, С и D и т.д. до любой удалѐнной точки К, то путѐм суммирования можно получить измеренное превышение точки К относительно точки А или исходной точки О, принятой за начало счѐта высот. Уровенные поверхности Земли, проведѐнные на различных высотах или в различных точках земной поверхности, не параллельны между собой. Поэтому для определения нивелирной высоты точки К необходимо измеренное превышение относительно исходной точки О исправить поправкой, учитывающей непараллельность уровенных поверхностей Земли.

В нашей стране принята система нормальных высот, отсчитываемых от среднего уровня Балтийского моря, определѐнного из многолетних наблюдений относительно нуля футштока в Кронштадте.

 

В зависимости от точности и последовательности выполнения работы по геометрическому нивелированию подразделяются на классы.

 

Нивелирование I класса выполняют высокоточными нивелирами и штриховыми инварными рейками по особо выбранным линиям вдоль железных и шоссейных дорог, берегов морей и рек, а также по др. трассам, важным в том или ином отношении. По линиям нивелирования I класса средняя квадратичная случайная ошибка определения высот не превышает ±0,5 мм, а систематическая ошибка всегда менее ±0,1 мм на 1 км хода. Нивелирование I класса повторяют не реже, чем через 25 лет, а в отдельных районах значительно чаще, чтобы получить данные о возможных вертикальных движениях земной коры.

 

Между пунктами нивелирования I класса прокладывают линии нивелирования II класса, которые образуют полигоны с периметром 500—600 км и характеризуются средней квадратичной случайной ошибкой около ±1 мм и систематической ошибкой ±0,2 мм на 1 км хода. Нивелирные линии III и IV классов прокладываются на основе линий высших классов и служат для дальнейшего сгущения пунктов нивелирной сети. Для долговременной сохранности нивелирные пункты, выбираемые через каждые 5—7 км, закрепляются на местности реперами или марками нивелирными, закладываемыми в грунт, стены каменных зданий, устои мостов.

Тригонометрическое нивелирование основано на простой связи угла наклона визирноголуча, проходящего через две точки местности, с разностью высот этих точек и расстоянием между ними. Измерив теодолитом в точке А угол наклона n визирного луча, проходящего через визирную цель в точке В, и зная горизонтальное расстояние s между этими точками, высоту инструмента l и высоту цели а (рисунок 2), разность высот h этих точек вычисляют по формуле h = s tgn + l - a.

 

Эта формула точна только для малых расстояний, когда можно не считаться с влиянием кривизны Земли и искривлением светового луча в атмосфере.

 

Более полная формула имеет вид h = s tgν + l - a + (1 - k) s²/2R, де R — радиус Земли как шара и k — коэффициент рефракции.

 

 

 

 

Рисунок 2 – Тригонометрическое нивелирование

 

Тригонометрическим нивелирование определяют высоты пунктов триангуляции и полигонометрии. Оно широко применяется в топографической съѐмке.Тригонометрическоенивелирование позволяет определять разности высот двух значительно удалѐнных друг от друга пунктов, между которыми имеется оптическая видимость, но менее точно, чем геометрическое нивелирование. Точность его результатов в основном зависит от трудно учитываемого влияния земной рефракции.

 

Барометрическое нивелирование основано на зависимости давления воздуха от высотыточки над уровнем моря. Давление воздуха измеряют барометром. Для вычисления высоты в измеренное давление вводят поправки на влияние температуры и влажности воздуха. Барометрическое Н. широко применяют в географических и геологических экспедициях, а также при топографической съѐмке труднодоступных районов. При благоприятных метеорологических условиях погрешности определения высоты не превышают 2—3 м.

 

Механическое нивелирование выполняют установленным на велосипеде илиавтомашине нивелир-автоматом, позволяющим автоматически вычерчивать профиль местности и измерять расстояние по пройденному пути. В нивелир-автоматах вертикаль задаѐтся тяжѐлым отвесом, а расстояние фиксируется фрикционным диском,связанным с колесом велосипеда.Электромеханический нивелир-автомат монтируется на автомашине и позволяет определять не только разность высот смежных точек и расстояние между ними на соответствующих счѐтчиках, но и профиль местности на фотоленте.

 

Гидростатическое нивелирование основано на том,что свободная поверхностьжидкости в сообщающихся сосудах находится на одном уровне. Гидростатический нивелир состоит из двух стеклянных трубок, вставленных в рейки с делениями, соединѐнных резиновым или металлическим шлангом и заполненных жидкостью (вода, диметилфталат и т.п.). Разность высот определяют по разности уровней жидкости в стеклянных трубках, причѐм учитывают различие температуры и давления в различных частях жидкости гидростатического нивелира. Погрешности определения разности высот этим методом составляют 1—2 мм.

 

Гидростатическое нивелирование применяют для непрерывного изучения деформаций инженерных сооружений, высокоточного определения разности высот точек, разделѐнных широкими водными преградами.

 

Астрономическое и астрономо-гравиметрическое нивелирование применяют дляопределения высот геоида или квазигеоида над референц-эллипсоидом. Путѐм сравнения астрономических широт и долгот точек земной поверхности с их геодезическими широтами и долготами сначала находят составляющие отклонения отвеса в плоскостях меридиана и первого вертикала в каждой из этих точек. По этим составляющим вычисляют отклонения отвеса q в вертикальных плоскостях, проходящих через точки А и В, В и С и т.д., и тем самым получают углы наклона геоида относительно референц-эллипсоида в этих плоскостях. Выбирают точки А и В, В и С и т.д. настолько близко друг к другу, чтобы изменение отклонений отвеса между ними можно было считать линейным.

Разность высот Dz в смежных точках вычисляют по формуле

 

Зная высоту геоида в исходном пункте нивелирования и суммируя найденные приращения высот, получают высоту геоида в любом исследуемом пункте. Складывая же высоту геоида с ортометрической высотой, получают высоту точек земной поверхности над референц-эллипсоидом. Отклонения отвеса меняются от пункта к пункту линейно только при малых расстояниях между ними, так что астрономическое Н, требует густой сети астрономо-геодезических пунктов и поэтому невыгодно.

 

В России влияние нелинейной части уклонений отвеса учитывается по гравиметрическим данным. В этом случае астрономическое нивелирование превращается в

 

астрономо-гравиметрическое нивелирование,которое позволяет определять высотыквазигеоида и широко применяется в исследованиях фигуры и гравитационного поля Земли.

 

В этом разделе вы можете выбрать и купить(заказать) необходимые аксессуары для ваших геодезических приборов(геодезического оборудования), которые вы приобретаете в нашей компании или приобретали раньше.

Рассмотрим подробнее какие аксессуары и для каких приборов вам необходимо купить.

 

Для оптического нивелира вам необходимо выбрать штатив и рейку.Обычно вкомплекте покупают легкий алюминиевый штатив или легкий деревянный штатив. Из достоинств таких штативов необходимо отметить небольшой вес и невысокую цену. Нужно помнить, что легкий нивелирный штатив расчитан только на установку оптических нивелиров для стройки и некоторых моделей лазерных нивелиров. На штативах установлен винт с дюймовой резьбой.Рейку обычно приобретают

 

алюминиевую телескопическую. Такие рейки изготовлены из алюминия имеют небольшой вес и комплектуются пузырьковым уровнем и чехлом(чехол иммет лямку для переноски на плече). Широкое распространение получили нивелирные алюминиевые телескопические рейки длиной 3м/4м/5м, в сложенном состоянии длина рейки не превышает 1.2м. Звенья рейки соединяются между собой в рабочем состоянии помощью кнопок-фиксаторов.

 

Для электронного теодолита отдельно приобретают штатив,иногда рейку.Штатив длятеодолита нужен прочнее чем для нивелира, поэтому обычно покупают алюминиевый штатив, который подходит и для установки тахеометров и для установки теодолитов. По-сравнению с нивелирным штативом этот аксессуар для теодолита имеет больший вес и размеры площадки для установки прибора. На такой штатив вы при необходимости сможете установить оптический или лазерный ротационный нивелир.

 

Для электронного тахеометра покупают штатив(алюминиевый или деревянный),вехутелескопическую, отражатель(призма или минипризма). Минипризму с минивехой обычно приобретают для работ в строительстве, минивеха имеет небольшие размеры, а минипризма позволяет работать на удалении до 800 метров от электронного тахеометра. Вехи выпускаются длиной до 4,6 метров, и чаще всего изготавливаются из алюминия, раличаются также по способу закрепления секций в разложенном состоянии. Веха комплектуется уровнем и как правило продается вместе с чехлом для переноски.Отражатель можно купить в мягком чехле, чехол удобен для переноски отражателя.

 

Дальномеры лазерные.

 

Описание категории Лазерная рулетка – прибор, с помощью которого можно измерить расстояние,

определить геометрические размеры помещения. Лазерная рулетка имеет размеры, соизмеримые с размером мобильного телефона. Лазерный дальномер имеет жидкокристаллический дисплей для отображения результатов измерений. Топовые модели лазерных рулеток имеют цветной высококачественный дисплей и видеокамеру для точного наведения на цель. Л азерный дальномер (рулетка) значительно облегчает процесс геодезических и смежных с ними видов работ, в которых очень важно точное измерение геометрических параметров и расстояний. Самое главное преимущество лазерной рулетки перед обычной- это сокращение

 

количества рабочих и рабочего времени, измерение труднодоступных расстояний с высокой точностью.

 

 

Лазерный дальномер

 

Лазерный дальномер —это оптико-электронное устройство для определениядальности до любой точки или объекта на местности. Многие до сих пор называют лазерный дальномер рулетка, потому что этот современный инструмент для вычисления расстояний заменил геодезистам и строителям традиционную механическую рулетку. Лазерный дальномер

 

—это отдельное устройство, однако некоторые геодезические приборы, например тахеометры, включают его в свою комплектацию. Лазерные дальномеры широко используются для решения строительных, геодезических задач, а также для бытовых нужд. В зависимости от функциональности геодезического прибора он может не только измерять дальность, но и делать вычисления площадей и объемов каких-либо помещений.