Нивелирование

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Нивелирование — один из видов геодезических измерений, которые производятся для создания высотной опорной геодезической сети, а также в целях производства инженерно-геодезических работ для проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений.
Результаты нивелирования используются в научных исследованиях по изучению фигуры Земли, колебаний уровней морей и океанов, вертикальных движений земной коры и т.д.
При изучении фигуры Земли высоты точек земной поверхности определяют не над уровнем моря, а относительно поверхности референц-эллипсоида и применяют методы астрономического или астрономо-гравиметрического нивелирования.
В зависимости от применяемых приборов и измеряемых величин геодезическое нивелирование делится на несколько видов.

Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов, ГКИНП (ГНТА)-03-010-02, Москва ЦНИИГАиК 2003 г.

Расстояния от нивелира до реек зависят от требуемой точности нивелирования и условий местности, но должны быть примерно равны и не более 100—150м.
Превышение между точками определяют по формуле:

Геометрическое нивелирование – метод определения разностей высот точек посредством горизонтального визирного луча, задаваемого нивелиром, и вертикально установленных в этих точках реек .

Устройство нивелира достаточно простое. Он имеет две основные части: зрительную трубу и устройство, позволяющее привести визирный луч в горизонтальное положение.
Обычно применяют способ нивелирования из середины, устанавливая рейки на башмаках или колышках в двух точках, а нивелир — на штативе между ними.

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ.
СПОСОБЫ «ИЗ СЕРЕДИНЫ» И «ВПЕРЕД»

Способ геометрического нивелирования
из середины

Если известна отметка HА точки А и превышение h, отметку HВ точки В определяют как их сумму:
Величина Hi, называется горизонтом прибора (ГП) или горизонтом инструмента (ГИ) и, как это видно из рисунка, является высотой визирного луча над исходной уровенной поверхностью. Следовательно, горизонт прибора на данной станции равен отметке точки плюс отсчет по рейке, установленной в этой точке.

Отсюда, отметка точки равна горизонту прибора минус отсчет по установленной в ней рейке:

В общем случае, отметка последующей точки равна отметке предыдущей точки плюс превышение между ними:

Во избежание ошибок в знаке превышения точку, отметка которой известна, считают задней, а точку отметку которой определяют - передней, т.е. превышение это всегда разность отсчетов назад и вперед.

или через горизонт инструмента:

mh=±5 мм

h=(d1- c1)- (d2- c2)

HB=HA+h

ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

Тахеометр Leica
TCR403 power

Ошибка измерения превышения от 2 см до 10 см на 100 м расстояния.

где f – поправка за кривизну земли и рефракцию, её вводят при d>300 метров

Классификация нивелиров

3Н – 5 Л

4 Н – 3 К Л

mh – СКО на 1 км двойного нивелирного хода

Нивелир Н-3 - точный, используется для определения превышений со средней квадратической погрешностью не более 3 мм на 1 км двойного хода. Применяется при нивелировании III и IV классов и инженерно-геодезических изысканиях.

Цифровой нивелир DiNi 12 (Trimble) - идеальная система для прецизионных измерений превышений и расстояний. Ошибка измерений составляет 0.3 мм на километр двойного хода при использовании инварной штрихкодовой рейки, а при использовании деревянной штрихкодовой рейки – 1.0 мм.

Нивелир ЗН-ЗКЛ - относится к нивелирам технической точности и предназначен для геометрического нивелирования - определения разности высот точек на местности с помощью визирного луча, который автоматически устанавливается горизонтально, с горизонтальным лимбом, лимб 360°. СКП измерения горизонтального угла 0,1. Компенсатор Х-образный подвесной, с магнитным демпфером.

Рейки нивелирные

Высокоточное и точное нивелирование: РН-05 - односторонняя, шкаловая инварная.

Типы реек соответствуют типам нивелиров

Техническое нивелирование : РН-3 - деревянная, двухсторонняя, шашечная.

Винт становой

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

a

б

Рис. Точный нивелир Н-3:

Визирная ось зрительной трубы – линия, проходящая через оптический центр объектива, окуляра и центр сетки нитей.

Цена деления уровня (τ) - центральный угол, соответствующий дуге в одно деление шкалы на ампуле: τ = ρ ·l /R
τ - угол, на который наклонится ось уровня при смещении пузырька на одно деление шкалы.

Цилиндрический уровень

Рис. Нивелирная рейка (а), костыль (б), башмак (в) и отчёты по рейке (г).

Шашечные рейки

Рис. Отчёты по рейке.

Поверки и юстировки нивелиров

Рис. К поверке нивелира

Так как в обоих случаях нивелировали одни и те же точки, то левые части формул равны между собой. Следовательно:

откуда ошибка

Если полученное значение |x| ≤ 4 мм, то главное условие практически считается выполненным. В противном случае вычисляют правильный отсчет по рейке (b2+х) и с помощью элевационного винта наводят на него среднюю нить сетки, а затем исправительными винтами цилиндрического уровня совмещают изображение концов пузырька в поле зрения трубы. После юстировки поверку повторяют.