Лекція 1.2.2. Вимірювання перевищень

1. Методи нівелювання.

2. Будова нівеліра і рейок.

3. Способи вимірювання перевищень методом геометричного нівелювання.

4. Порядок роботи на станції геометричного нівелювання.

5. Послідовне нівелювання.

Методи нівелювання.

Нівелюванням називають вид геодезичних робіт, при яких вимірюють перевищення між точками земної поверхні або будівельних конструкцій. Розрізняють такі види нівелювання:

• геометричне - виконується за допомогою нівеліра і базується на принципі горизонтального променя візування;

• тригонометричне - виконується за допомогою теодоліта і базується на принципі похилого променя візування;

• гідростатичне - базується на властивості поверхні рідини знаходитися на одному рівні в сполучених посудинах;

• барометричне - базується на залежності зміни атмосферного тиску від зміни висоти точки;

• стереофотограметричне - базується на вимірюванні перевищень за аерофотознімками земної поверхні.

При виконанні інженерно-будівельних робіт найчастіше застосовують геометричне, тригонометричне і гідростатичне нівелювання.

Будова нівеліра і рейок.

Нівелір - оптико-механічний прилад, призначений для вимірювання перевищень між точками геометричним методом. За будовою розрізняють:

• нівеліри з циліндричним рівнем на зоровій трубі;

• нівеліри з компенсатором;

• електронні нівеліри.

За точністю нівеліри поділяють на:

• високоточні (Н-05, Н-1, Н-2);

• точні (Н-3);

• технічні (Н-10).

На рис. 26 зображений технічний нівелір Н-10КЛ з компенсатором і лімбом. Оптична система даного нівеліра після попереднього приведення за допомогою круглого рівня осі обертання у вертикальне положення автоматично встановлює візирну вісь зорової труби в горизонтальне положення. Лімб призначений для вимірювання горизонтальних кутів.

Для встановлення нівеліра на зручну для спостерігача висоту використовують нівелірний штатив. Нівелір кріпиться до штатива за допомогою станового гвинта. Для вимірювання перевищень використовують рейки. Нівелірні рейки можуть виготовлятись з дерев' яних брусків або з алюмінію, можуть бути суцільними або складаними.

Для точного нівелювання, а також при виконанні всіх видів геодезичних і розміточних робіт у будівництві застосовують рейку РН-3 (рис. 27). Рейка РН-3 - дерев'яна, довжиною 3 метри. Для контролю відліків поділки на рейці нанесені з обох боків. Поділки шашечці з інтервалом 1 см. З одного боку чергуються чорні та білі поділки (основна шкала), з іншого - червоні та білі (допоміжна шкала). На основній шкалі відлік поділок починається з нуля, на допоміжній - з довільного числа.

 

На рис. 28 наведено поле зору нівеліра Н-10КЛ в момент взяття відліку. Вертикальний штрих сітки ниток наводять на центр рейки і беруть відлік за горизонтальним штрихом. Спочатку беруть кількість підписаних дециметрів (16), потім повних сантиметрових поділок (5) і на око оцінюють десяті частки сантиметрової поділки (4).

Повний відлік складає 1600 + 50 + 4 = 1654 мм.

Способи вимірювання перевищень методом геометричного нівелювання.

Розрізняють два способи геометричного нівелювання:

• із середини;

• вперед.

Нівелювання із середини. Між закріпленими точками місцевості А і В встановлюють нівелір (місце установки нівеліра називають станцією). В точках А і В вертикально встановлюють рейки. Нівелір приводять в робоче положення. Візують на задню рейку і беруть відлік иА (рис. 29).

 

Повертають зорову трубу на точку В і беруть відлік иВ. Перевищення між точками Иав обчислюють за формулою

Кв = иА - ив. (20)

Якщо відома відмітка НА точки А, то відмітка точки В буде дорівнювати

(21)

Тобто відмітка наступної точки дорівнює відмітці попередньої точки плюс перевищення. Відмітку наступної точки можна також обчислити через висоту променя візування.

ПВ

Відповідно до рисунка, висота променя візування Н   буде дорівнювати

Н ПВ = НА + иА, (22)

тоді

Нс= НПВ - ис. (23)

Тобто відмітка точки дорівнює висоті променя візування мінус відлік по рейці, встановленій на цій точці.

Нівелювання вперед. При нівелюванні вперед в точці А встановлюють нівелір, а в точці В - рейку (рис. 30).

Приводять нівелір в робоче положення і вимірюють його висоту і. Беруть відлік иВ по рейці, встановленій в точці В.

Вісь бізубання

 

Шукане перевищення НАБ обчислюють за формулою

К = і - ив. (24)

Послідовне нівелювання.

Послідовне нівелювання виконують з метою передачі відміток на значні відстані, а також для побудови профілю місцевості.

Лінію АВ (рис. 31) розбивають на частини, кожна з яких нівелюється з однієї станції. Встановивши нівелір на першій станції, отримують перевищення точки А відносно точки 1:

А, = иА - иу (25)

Рі&неба поберхн

Далі послідовно переставляють нівелір і рейки, аналогічно знаходять перевищення А2, А3, А4 між точками 1 і 2, 2 і 3, 3 і В. Таким чином прокладають нівелірний хід. Перевищення кінцевої точки над початковою ААВ дорівнює сумі перевищень, отриманих з усіх станцій:

ААВ = А1 + А2 + А3 + А4 = У А. (26)

Відмітка НВ кінцевої точки буде дорівнювати відмітці початкової точки плюс сума усіх перевищень:

Нв = На +У А. (27)

Якщо нівелювання виконують з метою побудови профілю місцевості, то визначають висоти всіх задніх і передніх точок (1, 2, ...):

Н1 = НА + А1, Н2 = Н + А2. (28)

Через точки 1, 2, ... виконують послідовну передачу відміток нівелірним ходом. Ці точки називають сполучними. Сполучні точки позначають на місцевості через певні інтервали (частіше через 100 м), тому вони можуть не співпадати з точками перегину рельєфу. Проте для побудови профілю місцевості важливо знати відмітки цих точок. Ці точки називають проміжними або плюсовими і позначають числом метрів, яке відповідає відстані від задньої точки (на рис. 31 це точка + 71 на станції 2).

Відмітки проміжних точок обчислюють через висоту променя візування. Відліки по рейкам, встановленим на проміжних точках, в обрахунку відміток сполучних точок не приймають участі.

Порядок роботи на станції геометричного нівелювання.

Вимірювання перевищень при технічному нівелюванні виконують у такій послідовності.

1. Нівелір встановлюють посередині між точками А і В (рис. 29) і приводять його в робоче положення.

В журналі технічного нівелювання (таб. 2) фіксують номер станції (7), задньої (А), передньої (В) і проміжної (С) точок.

2. Візують на задню рейку, встановлену в точці А, і беруть відлік за чорною шкалою (2190). Результат заносять до колонки №3.

3. Візують на передню рейку, встановлену в точці В, і так само беруть відлік за чорною шкалою (0550). Результат записують у колонку №4.

4. Перевертають передню рейку червоним боком і беруть відлік за шкалою

(5202).

5. Візують на задню рейку, встановлену в точці А, і беруть відлік за червоною шкалою (6840).

6. Візують на проміжну точку (С) і беруть відлік тільки за чорною шкалою (1166). Результат записують в колонку №5 журналу технічного нівелювання.

Таблиця 2 - Журнал технічного нівелювання Дата: 15.08.1990 г.      Погода: сонячна_Спостерігач: Цой В.Р.

 

 

Відлік

за шкалою, мм

Перевищення, мм

Висота

 

№ станції

№ точки

задній

передній

проміжній

виміряне

середнє

променя візуван­ня

ттПВ

Н   , мм

Відміт­ка точки Н, мм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

А

2190

 

 

 

 

102.190

100.000

 

 

6840

 

 

1640

1639

 

 

 

В

 

0550

 

1638

 

 

101.639

| 5202

 

 

 

С

 

 

1166

 

 

 

101.024