Нивелирные сети

Нивелирование – определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки («нуля высот»). За исходный уровень отсчета высот в России принят средний уровень Балтийского моря- нуль Кронштадтского футштока (Балтийская система высот).

Нивелирные сети подразделяются на государственные и ведомственные (маркшейдерские, на строительных площадках и т. п.). Под государственной нивелирной сетью понимают систему размещенных на всей территории страны надежно закрепленных на местности геодезических пунктов (реперов), высоты которых определены в единой системе от одного исходного пункта, принятого за начало отсчета высот.

Государственная нивелирная сеть строится по принципу «от общего к частному» и делится на четыре класса: I, II, III и IV. Сети I и II как наиболее точные предназначены для распространения единой системы высот на территорию страны. I и II классы относят к высокоточному нивелированию, III и IV классы – к точному и являются сетями сгущения.

Методы нивелирования

Существуют следующие методы нивелирования:

- геометрическое нивелирование, при котором превышение между точками получают как разность отсчетов по рейке при горизонтальном положение визирной оси;

- тригонометрическое нивелирование, когда превышение между точками определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками, т. е. нивелирование наклонным визирным лучом;

- барометрическое нивелирование, основанное на использовании зависимости между атмосферным давлением и высотой точек на местности;

- гидростатическое нивелирование, основанное на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах находиться на одном уровне.

Самым точным и распространенным является геометрическое нивелирование.

Геометрическое нивелирование

Геометрическое нивелирование или нивелирование горизонтальным лучом выполняют специальным геодезическим прибором - нивелиром; отличительная особенность нивелира состоит в том, что визирная линия трубы во время работы приводится в горизонтальное положение.

1. Нивелирование из середины.

При нивелировании из середины нивелир устанавливают посредине между точками А и В, а на точках А и В ставят рейки (рис. 1). При движении от точки A к точке B рейка в точке А называется задней, рейка в точке В - передней. Сначала наводят трубу на заднюю рейку и берут отсчет a, затем наводят трубу на переднюю рейку и берут отсчет b. Превышение точки B относительно точки А получают по формуле:

h = a - b.

Рис. 1 Рис. 2

Контролем нивелирования на станции по способу из середины является определение превышения с использованием черной и красной сторон реек:

h^ч = a^ч – b^ч

h^к = a^к – b^к.

Если h^ч - h^к I ≤ 4 мм, то за окончательное значение принимаем среднее арифметическое h_ср = (h^ч + h^к)/2.

Если a > b, превышение положительное, если a < b - отрицательное. Отметка точки В вычисляется по формуле:

H_в = H_а + h_ср.

Высота визирного луча над уровнем моря называется горизонтом прибора и обозначается H_г:

ГП = H_А + a = H_В + b.      

Нивелирование вперед.

При нивелировании вперед нивелир устанавливают над точкой А так, чтобы окуляр трубы был на одной отвесной линии с точкой. На точку В ставят рейку. Измеряют высоту нивелира i над точкой А и берут отсчет b по рейке (рис.2). Превышение h получают по формуле:

h = i - b.     

При способе вперед для контроля нивелир поднимают или опускают на несколько сантиметров, при этом высота прибора и отсчет изменится

h^, = i^, - b^,

Если I h – h^, I ≤ 4 мм, то за окончательное значение принимаем среднее арифметическое h_ср = (h + h^,)/2.

Отметку точки B можно вычислить через превышение по формуле или через горизонт прибора:

H_в = ГП - b.

Схема устройства нивелира.

Нивелир прибор, обеспечивающий горизонтальное положение визирной оси. Основными частями нивелира являются зрительная труба 1 и скрепленный с ней цилиндрический уровень 2 (рис.1), с помощью которого визирная ось трубы VV приводится в горизонтальное положение. Зрительная труба имеет закрепительный и наводящий винты.

Приближенное приведение оси вращения нивелира ZZ в отвесное положение производится по круглому уровню 4, расположенному на подставке 3 с помощью трех подъемных винтов 5.

Рис. 3

Нивелир имеет 4 оси:

ZZ- ось вращения нивелира должна занимать отвесное положение;

ii- ось круглого уровня должна быть параллельной оси вращения;

VV- визирная ось зрительной трубы должна занимать горизонтальное положение;

UU- ось цилиндрического уровня должна быть параллельной визирной оси. Проверка взаимного положения осей называется поверками нивелира, они должны быть выполнены до начала измерений.

Над цилиндрическим уровнем расположено призменное устройство, позволяющее получать изображения концов пузырька. Такой уровень называется контактным. Вращением элевационного винта добиваются, чтобы изображения концов пузырька были совмещены. В этот момент пузырек будет находиться в нуль-пункте (Рис 4 б.)

Рис.4. а) пузырек не в нуль-пункте; б) пузырек в нуль-пункте

Устройство нивелира Н3

Нивелир Н3 согласно ГОСТ 10528-76 относится к точным нивелирам, предназначен для нивелирования III и IV классов и технического нивелирования с погрешностью не более 3 мм на 1 км двойного хода.

Общий вид нивелира

Рис. 5

1 – зрительная труба;

2 – цилиндрический уровень при трубе; 3 – элевационный винт;

4 – круглый уровень (на рисунке не показан); 5,6 – закрепительный и наводящие винты; 7 – вертикальная ось нивелира (ZZ₁); 8 – подставка с тремя подъемными винтами.