geodezia_v_voprosakh_i_otvetakh

	Их величину можно вычислить по формуле
			∆а = d12 /2R.		(4.14).
		A	d1	d2	B
		a
					b
				R
				o

Рис.4. 20. Влияние кривизны Земли на точность геометрического нивелирования

При расстоянии от нивелира до рейки d = 150 м и R = 6400 км, величина ∆а = 1,8 мм. При нивелировании способом вперед данная погрешность носит систематический характер, следовательно, накапливается. При нивелировании из середины она компенсируется и превышение свободно от погрешности кривизны Земли.

Следующим источником погрешности измерения превышений геометрическим нивелированием способом вперед является вертикальная составляющая рефракции, то есть искривление визирного луча при прохождении его через слои атмосферы с различной плотностью. Выразить влияние этого фактора на точность измерения превышения в виде математической зависимости не представляется возможным. Однако известно, что при нивелировании способом вперед эта погрешность носит систематический характер (накапливается), а при нивелировании способом из середины в значительной мере ослабляется.

4.17. Как ослабить влияние внешних условий на точность измерения превышений?

Внешние условия оказывают существенное влияние на точность полевых измерений. Учесть их не всегда представляется возможным. Однако рекомендации, приведенные ниже, помогут ослабить их влияние.

Нивелирную рейку необходимо устанавливать на закрепленные точки, исключая их проседание под действием массы рейки.

Ножки штатива должны быть хорошо вдавлены в землю, исключая как проседание, так и выпирание штатива.

71

Программа наблюдений на станции должна быть симметричной во времени.

Для ослабления влияния рефракции желательно чтобы визирный луч проходил над земной поверхностью примерно на одинаковой высоте.

Не допускать одностороннего нагрева нивелира.

Покачивать рейку в плоскости визирной линии и фиксировать при этом минимальный отсчет.

На строительных площадках на точность геометрического нивелирования оказывают существенное влияние колебания верхних слоев почвы под действием работающих механизмов, особенно сваебойных машин. Не рекомендуется применять в этих случаях нивелиры с компенсатором.

4.18. В чем преимущество нивелирования из середины перед нивелированием вперед?

При нивелировании из середины все погрешности, приведенные выше, проявляют свое влияние. Однако некоторые из них или полностью исключаются, или в значительной степени ослабляются. Так при установке нивелира точно в середине, полностью исключается влияние кривизны Земли и невыполнение главного геометрического условия. При этом в значительной степени ослабляется влияние рефракции. Это позволяет сделать однозначную рекомендацию, – нивелировать всегда надо из середины, если это позволяют сделать условия местности. В тоже время всегда надо учитывать требования потребителя к полученной в результате измерений информации, особенно с точки зрения ее достоверности и точности.

4.19.Какие погрешности исключаются или ослабляются при работе с цифровыми нивелирами?

Все погрешности, присущие классическим способам нивелирования в той или иной мере присутствуют и при нивелировании цифровыми нивелирами. Исключением являются погрешности непосредственного снятия отсчета по рейке. В этом случае погрешность не зависит от человеческого фактора. Исключаются погрешности записи результатов в журнал нивелирования.

4.20. Назовите основные геометрические оси нивелира?

У нивелиров с цилиндрическим уровнем точных и технической точности различают следующие основные оси (рис.4.21):

vv – визирная ось зрительной трубы; uu – ось цилиндрического уровня;

72

zz – ось вращения нивелира; tt – ось круглого уровня.

Геометрической схемой нивелира предусмотрено выполнение следующих геометрических условий:

1.Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира (tt || zz);

2.Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы (uu || vv).

Рис.4.21. Схема расположения геометрических осей нивелира с уровнем.

Исследования, связанные с определением взаимного расположения геометрических осей нивелира, а также анализ соответствия их расположения конструктивным требованиям, называются поверками.

4.21. Как проверить параллельность оси круглого уровня и оси вращения нивелира?

Поверку первого условия – параллельности оси круглого уровня и оси вращения нивелира выполняют в следующем порядке. Подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в нуль пункт. Поворачивают верхнюю часть нивелира на 180º. Если пузырек остался в нуль пункте, то условие выполнено. В противном случае необходима юстировка. Для этого подъемными винтами смещают пузырек уровня на половину дуги отклонения в сторону нуль пункта, а затем исправительными винтами уровня приводят его в нуль пункт. После этого снова поворачивают верхнюю часть нивелира на 180º и, при необходимости, снова выполняют юстировку. В зависимости от величины отклонения пузырька уровня от нуль пункта приходится делать несколько таких приближений.

Так как круглый уровень у нивелиров с цилиндрическим уровнем является вспомогательным устройством, то добиваться идеального выполнения условия нет необходимости. Считается, что если пузырек не выходит за пределы дуги большой окружности, то условие выполнено.

73

4.22. Как проверить и отъюстировать параллельность оси цилиндрического уровня и визирной оси зрительной трубы?

Данное геометрическое условие называют главным геометрическим условием нивелира. Это вызвано тем, что если условие параллельности оси цилиндрического уровня и визирной оси зрительной трубы не выполняется, то после приведения оси цилиндрического уровня в горизонтальное положение (пузырек уровня в нуль пункте) визирная ось зрительной трубы не будет горизонтальна, а следовательно будет нарушен принцип геометрического нивелирования. Тем самым отсчет по рейке b будет содержать погрешность ∆b = b - bo, величина которой зависит от угла не параллельности оси η и линии горизонта, а также от расстояния d от нивелира до рейки (рис.4.22).

τ

Рис.4.22. Связь между не параллельностью визирной оси и осью уровня и погрешностью в отсчете по рейке.

Из рисунка видно, что эта зависимость носит линейный характер и

может быть записана в виде
∆b = η″d/ρ″,	(4.15)

где η″ – угол между визирной осью и осью цилиндрического уровня, ρ″ – число секунд в радиане (206265),

d – расстояние от нивелира до рейки в мм.

При нивелировании способом вперед и вычислении превышения по формуле h = i – b, погрешность ∆b =b – b0 полностью войдет в измеренное превышение. Если нивелирование выполнять способом из середины, то погрешность в отсчетах по рейкам в точках А и В будет равной по абсолютной величине. Учитывая, что превышение в этом случае равно разности отсчетов, погрешности сократятся. А, следовательно, оно будет свободным от погрешности невыполнения главного геометрического условия. Это является одним из главных преимуществ нивелирования из

74

середины перед нивелированием вперед. Однако нивелировать из середины не всегда имеется возможность. Поэтому необходимо регулярно производить поверку главного геометрического условия, и обязательно производить юстировку, если оно не выполняется.

Проверить, выполняется ли главное геометрическое условие нивелира, можно различными способами, но все они сводятся к двум этапам. На первом этапе находят превышение, свободное от невыполнения главного геометрического условия (эталонное превышение). На втором этапе измеряют тоже самое превышение способом вперед и сравнивают его с эталонным. Если разность превышает установленный допуск, то производят юстировку нивелира.

Рис. 4.23. Схема поверки главного геометрического условия нивелированием вперед

Способ 1. На местности выбирают линию длиной 50 -70 м с небольшим перепадом высот (не более 1,5 м), концы которой закрепляют деревянными кольями или металлическими штырями. Нивелируют эту линию способом вперед с концов этого базиса (рис.4.23). Нивелирование выполняют в следующем порядке

Устанавливают нивелир на станции 1 таким образом, чтобы при измерении высоты нивелира рейка занимала отвесное положение. Приведя его в рабочее положение, устанавливают элевационным винтом пузырек цилиндрического уровня в нуль пункт. Снимают отсчеты по черной и красной сторонам рейки, установленной отвесно в точке В, и вычисляют пятку рейки. Если она отличается от действительной не более чем на 4мм, то отсчеты сделаны правильно. Затем измеряют высоту инструмента с

75

помощью той же рейки, также по черной и красной сторонам рейки, а правильность измерений так же контролируют по пятке рейки.

Вычисляют превышения как разность отсчетов сначала по черным, а затем и красным сторонам реек. Если они различаются не более чем на 4мм, то вычисляют среднее значение h1.

Аналогичные измерения и вычислении выполняют на ст.2. В результате получают превышение h2.

Совершенно очевидно, что если визирная ось параллельна оси цилиндрического уровня и отсутствуют другие погрешности измерения,

то h1 = -h2. Однако погрешности измерения превышений h1 и h2, даже если выполняется главное геометрическое условие, не позволяют добиться выполнения этого равенства. Считается, что если ∆h =│h1│– │h2│ ≤ 4 мм, то условие параллельности визирного луча и оси цилиндрического уровня выполняется. Эта величина нашла отражение в учебной, справочной и нормативной литературе.

Но так как величина ∆h зависит от η″ (угол не параллельности визирной оси и оси цилиндрического уровня) и расстояния d от нивелира до рейки, то во многих случаях более корректно в качестве критерия выполнения главного геометрического условия принимать не 4 мм, а величину угла τ″ (угла не параллельности осей). Его можно вычислить по формуле

η″ = ∆h*ρ″/2d.

(4.16)

Если η″≤ 10″, то считается, что визирная ось параллельна оси цилиндрического уровня, если больше, то необходимо выполнить юстировку уровня. Для этого вычисляют отсчет по рейке (ст.2), свободный от не выполнения условия параллельности визирной оси и оси

цилиндрического уровня как
a0 = aч + η″d /ρ″	(4.17)

и элевационным винтом устанавливают его на рейке. Исправительными винтами цилиндрического уровня совмещают концы пузырька (приводят пузырек в нуль пункт). После этого поверку повторяют и при необходимости снова юстируют. Обычно, для повышения точности определения угла не параллельности визирной оси и оси цилиндрического уровня, выполняют не менее трех приемов и только после этого принимают решение о выполнении юстировки уровня. При сходимости результатов в пределах 5″ вычисляют среднее значение угла η, которое используют при юстировке нивелира.

Отсчет по рейке, свободный от невыполнения условия можно вычислить другим путем. Для этого вычисляют hcр = (│h1│+│h2 │)/2. Несложно доказать, что hcр не зависит от угла не параллельности визирной оси и оси цилиндрического уровня, а следовательно, его можно принять за эталонное превышение. Тогда прибавив его к высоте прибора на станции 2, получим правильный отсчет по рейке, то есть a0.

76

Элевационным винтом устанавливают вычисленный отсчет на рейке в точке А. Пузырек цилиндрического уровня уйдет из нуль пункта. Ослабив боковой исправительный винт, вертикальными исправительными винтами (один ослабляя, второй на такую же величину затягивая) возвращают пузырек уровня в нуль пункт. Затягивают ослабленный боковой винт и поверку повторяют.

Примечание. Если юстировка нивелира не возможна, то по формуле (4.17) можно вычислять отсчеты по рейке, свободные от невыполнения главного геометрического условия. Такой подход в отдельных случаях может оказаться более эффективным по сравнению с юстировкой, даже очень тщательной. Это прежде всего относится к цифровым нивелирам.

В учебной литературе можно найти и другие способы поверки главного геометрического условия.

4.23. Что такое нивелирный ход ?

Рис.4.24. Нивелирный ход

При создании разбивочной геодезической основы строительной площадки, а также при сгущении высотных сетей, прокладывают нивелирные ходы иногда значительной протяженности. Число станций такого хода зависит как от протяженности хода, так и от сложности рельефа. Нивелирование всегда начинается с репера, а если нивелирный ход разомкнутый, то и заканчиваться он должен на репере. Точки, общие для двух смежных станций называются связующими, а остальные - промежуточными. Связующие точки нивелируют по двум сторонам рейки, а промежуточные по одной.

Превышение на каждой станции равно разности отсчетов по рейкам на связующих точках

h1 = a1 – b1, h2 = a2 – b2,

…………….

hn = an – bn.

77

Если сложить правые и левые части этих равенств, то получим
уравнение	h a b ,	(4.18)

которое обычно используют для контроля правильности вычислений превышений (постраничный контроль). Так как нивелирный ход опирается в начале и конце на реперы, то вычисленную сумму превышений сравнивают с теоретической суммой

∑hт = Нк - Нн, (4.19)

где Нк и Нн – высоты конечного и начального репера соответственно. Отличие вычисленной суммы от теоретической называют невязкой

нивелирного хода

fh = ∑h - ∑hт.

(4.20)

Ее сравнивают с допустимой невязкой, вычисляемой в техническом нивелировании по формуле

доп fh = (50√¯Lкм).

(4.21)

Если fh < доп fh, то считается, что полевые измерения выполнены с надлежащим качеством.

Распределяют невязку поровну на измеренные превышения и вычисляют исправленные превышения

V = - fh /n,	(4.22)
испр. hi = изм. hi + V.	(4.23)
Тогда искомые высоты связующих точек равны
Н(i+1)=Hi+hиспр	(4.24)

Заключительным контролем правильности вычислений является получение высоты конечного репера.

78

Раздел 5. Угловые измерения
5.1. Расскажите о назначении и классификации теодолитов?..................................	81
5.2. Расскажите о технических характеристиках теодолитов?.................................	83
5.3.Назовите основные части теодолита и их назначение?.......................................	83
5.4.Что представляют собой отсчетные устройства теодолита?..............................	84
5.5. Расскажите об устройстве зрительной трубы теодолитов серии Т30 (Т15)?.85
5.6. Расскажите о назначении сетки нитей?.................................................................	86
5.7.Что такое визирная ось зрительной трубы?...........................................................	87
5.8.Расскажите о назначении и устройстве цилиндрического уровня?..................	87
5.9. В чем основное отличие электронных теодолитов от существующих?.........	88
5.10. Как привести теодолит в рабочее положение?..................................................	90
5.11. Что относится к метрологическим характеристикам теодолитов?................	91
5.12.Как определить увеличение зрительной трубы?................................................	91
5.13. Как определить угол поля зрения трубы?...........................................................	92
5.14. Как определить цену деления цилиндрического уровня?...............................	94
5.15. Назовите основные геометрические оси теодолита?.......................................	95
5.16. Какие условия должны выполняться во взаимном расположении
геометрических осей?......................................................................................................	96
5.17. Как проверить перпендикулярность UU1 и OO1?..................................	96
5.18.Имеются ли другие способы поверки цилиндрического уровня?..................	97
5.19. Как проверить перпендикулярность VV´ и HH′?...................................	98
5.20. Как проверить перпендикулярность HH1 и OO1 ?.................................	100
5.21. Как проверить, отвесна ли вертикальная нить сетки?....................................	101
5.22. Что такое горизонтальный угол?........................................................................	101

79

5.23. Расскажите о технологии измерения горизонтального угла?.......................	102
5.24.Перечислите погрешности, сопровождающие процесс измерения
горизонтальных углов?..................................................................................................	104
5.25. Расскажите подробнее об инструментальных погрешностях?....................	104

5.26.Как невыполнение условия перпендикулярности UU1 и OO1

скажется на точности установки конструкций в отвесное положение?....105

5.27.Как невыполнение условия неперпендикулярности VV1 и HH1 скажется на точности установки конструкций в отвесное положение?....106

5.28.Как влияет на точность установки конструкций в отвесное положение невыполнение условия перпендикулярности HH1 и OO1?......106

5.29.Как влияет погрешность центрирования на точность измерения

горизонтального угла?...................................................................................................	107
5.30. Что такое погрешность редукции и как она влияет на точность
измерения горизонтальных углов?..............................................................................	108
5.31. Что такое погрешность наведения на визирную цель и как ослабить ее
влияние на точность измерения горизонтальных углов?........................................	109
5.32. Что такое погрешность отсчитывания и как ослабить ее влияние на
точность измерения горизонтального угла?..............................................................	109
5.33. Какое влияние оказывают внешние условия на точность измерения
горизонтальных углов?..................................................................................................	110
5.34. Что такое вертикальный угол?............................................................................	111
5.35.Что такое место нуля вертикального круга?.....................................................	111
5.36. Как определить место нуля вертикального круга?.........................................	111
5.37.Как измерить вертикальный угол?......................................................................	112
5.38. Назовите основные погрешности измерения угла наклона?........................	113
5.39. Что такое тригонометрическое нивелирование?.............................................	114

80