конспект лекций по геодезии

Точки стояния инструмента называются станциями. Точки, общие для двух соседних станций, называются связующими, на них при работе производят по два отсчета. Характерные точки рельефа “c” между связующими точками 1, 2, 3

называются промежуточными или плюсовыми. При работе на этих точках обычно производят один отсчет ( по черной стороне рейки).

8.3. Методы определения высот точек

Различают два метода определения высот точек: метод превышений и метод горизонта инструмента.

8.3.1. Метод превышений.

Рис.8.4. Определение отметки точки методом превышений

Дана отметка точки А – НА (рис. 8.4.),

требуется определить отметку точки В. При помощи нивелира и реек определяют превышение точки В над точкой А. Отметку точки В определяют по формуле:

НВ = НА +h.

Этот метод применяют при вычислении отметок связующих точек.

8.3.2. Метод горизонта инструмента.

Этот метод применяют при вычислении отметок промежуточных точек. Так, например, дана отметка точки А – НА (рис. 8.5.) и отсчет по рейке,

поставленной в этой точке – а, требуется определить отметку точки С –

характерной точки рельефа.

Рис.8.5. Определение отметки точки через горизонт инструмента

61

Вначале вычисляют высоту визирного луча над уровенной поверхностью,

которую называют горизонтом инструмента – ГИ, ГИ = НА + а

Сделав отсчет по рейке, установленной в характерной точке рельефа С,

вычисляют отметку точки С по формуле: НС = ГИ – с, где с – отсчет по рейке,

установленной в точке С.

8.4. Нивелиры и нивелирные рейки.

За последние 20 – 30 лет конструкции нивелиров претерпели существенные изменения. Современные нивелиры классифицируют:

по точности;

по способу установки визирной оси в горизонтальное положение,

По точности нивелиры делятся на три группы:

высокоточные – для нивелирования I и II класса (Н–05, Н – 1);

точные – для нивелирования III и IV класса (Н – 3, Н3К);

технические для инженерно-геодезических работ (Н – 10, Н – 10К).

По второму признаку нивелиры делят на:

нивелиры, у которых визирная ось устанавливается а горизонтальное положение при помощи цилиндрического уровня, скрепленного с трубой (Н –

05 , НВ-1, Н – 3, Н – 10);

нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования (Н3К, Н10К).

8.4.1. Нивелиры с цилиндрическим уровнем.

Нивелир Н-3 применяют для производства нивелирования III и IV классов и технического (рис. 8.6.). Нивелир имеет три основных части: подставку (1) трегер,

зрительную трубу (2) и цилиндрический уровень (3). Зрительная труба с внутренней фокусировкой. Увеличение зрительной трубы 31х, поле зрения 1020I.

Цена деления цилиндрического уровня 20II на 2 мм. Вес нивелира 1,8 кг. Нивелир крепиться к штативу при помощи станового винта и пружинящей пластины. В

62

отвесное положение ось вращения нивелира устанавливается по круглому уровню

(4) при помощи подъемных винтов (5).

Рис.8.6. Нивелир Н-3

Круглый уровень имеет три исправительных винта. Зрительная труба имеет зажимной (6) и микрометренный (7) винты. Кроме того, перед каждым отсчетом по рейке визирную ось трубы нивелира устанавливают в горизонтальное положение при помощи элевационного (8) винта и цилиндрического уровня. В

поле зрения трубы (рис. 8.7.) наблюдатель видит кроме рейки изображение половины обоих концов пузырька цилиндрического уровни.

Сетка нитей зрительной трубы закреплена наглухо. Цилиндрический уровень – компенсированный контактный,

при измерении температуры длина его пузырька практически не изменяется.

Цилиндрический уровень имеет

Рис.8.7. Поле зрения трубы нивелира Н-3 исправительные винты, которыми

пользуются только при поверках.

8.4.2. Поверки нивелира Н-3.

63

Цель: проверить соблюдение геометрических условаий между основными осями.

Нивелир Н-3 должен отвечать следующим условиям:

Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Для поверки выполнения этого условия приводят подъемными винтами пузырек круглого уровня в центр окружности и поворачивают нивелир вокруг его оси на 1800. Если пузырек уровня не вышел за пределы второй окружности, то условие выполнено. В противном случае исправительными винтами уровня перемещают пузырек к центру на половину его отклонения, вторую устраняют подъемными винтами.

Поверку производят несколько раз, после чего по исправленному уровню приводят вертикальную ось нивелира в рабочее положение.

Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна к оси нивелира.

Выполнение этого условия обеспечивается заводом, но поверку делать надо, для этого пересечение сетки нитей наводят на точку, закрепляют зажимной винт трубы и, действуя микрометренным винтом, медленно вращают трубу. При этом горизонтальная нить должна проходить через точку. В противном случае юстировку следует выполнять в мастерских или снимая окулярную часть и поворот сетки осуществляют за счет люфта в отверстиях для винтов,

удерживающих оправу сетки в корпусе трубы.

Ось цилиндрического уровня и визирная ось зрительной трубы должны быть параллельны (главное условие невелира).

Поверку производят двойным нивелированием одной и той же линии.

Порядок выполнения этой поверки таков.

На местности на расстоянии 50 – 70 метров забивают два колышка А и В

(рис. 8.8.). В точке А устанавливают в рабочее положение нивелир, а в точке В рейку. Тщательно измеряют высоту инструмента i1 в точке А (нивелир должен быть установлен так, чтобы окуляр проектировался на колышек А). Затем визируют на рейку в точке В при пузырьке уровня на середине и производят отсчет b1 по средней нити. После этого нивелир переносят в точку В, а рейку на колышек в точке А, измеряют высоту инструмента i2, визируют на рейку и, при

64

пузырьке уровня на середине, производят отсчет b2 по средней нити сетки, т.е.

производят нивелирование “вперед” в прямом и обратном направлениях.

Рис.8.8. Поверка главного условия

Если условие выполняется, то h получим по формуле:

h i1 b0 h b0I i2

В противном случае получим отсчеты – b1 и b2, тогда

b0 b1 x	bI b x,
	0	2

где х – ошибка, а превышение

h i1 b1 х i1 b1 x h b2 х i2

Если левые части равенства равны, то равны и правые. Напишем равенство i1 + x – b1 = b2 – x + i2, режим его относительно х и получим:

x b1 b2 i1 i2

2 2

Ошибка х не должна превышать ± 4 мм. В противном случае надо делать юстировку. Для этого вычислят правильный отсчет по рейке на второй станции b01 b2 x.

Действуя элевационным винтом наводят среднюю нить сетки на этот правильный отсчет b0I, при этом пузырек цилиндрического уровня сойдет с

середины. Вертикальными исправительными винтами цилиндрического уровня

65

совмещают изображение концов пузырька уровня.

8.4.3. Нивелиры с самоустанавливающейся горизонтальной осью

визирования.

Нивелиры этой группы имеют специальное устройство – компенсатор,

автоматически приводящий линию визирования в горизонтальное положение.

Точный нивелир Н3К является копией своего прототипа НС – 4, с

повышенной чувствительностью компенсатора. Автоматическое приведение визирной оси обеспечивается компенсатором в пределах угла наклона ± 10 минут,

при установке нивелира по круглому уровню. Наряду с отечественными нивелирами при решении различных инженерных задач используют зарубежные приборы этого типа: NiB3(Венгрия), Ni025, Ni007, Ni002 и др. (Германия).

8.5. Нивелирные рейки

При нивелировании применяют цельные, складные и раздвижные рейки.

Длина реек 3 – 4 м, толщина 2 – 2,5 см и ширина 8 – 10 см. Деревянные бруски для реек изготовляют из сухой ели, покрывают белой краской, наносят деления и загрунтовывают водонепроницаемым лаком.

Рейки бывают односторонние или двухсторонние, шашечные и штриховые.

На рейке нанесены шашечные сантиметровые деления, нуль надписей совпадает с пяткой рейки односторонней и черной стороны двухсторонних реек. На красной стороне с пяткой рейки совпадает отсчет 4685,4785 и 4985. Согласно классификации рейки бывают : 1) РН-05 (для 1-II классов); 2) РН- 3; 3) РН10.

При нивелировании их ставят на вбитые в землю колышки, вместо которых можно применять переносные башмаки или костыли. В отвесное положение рейку устанавливают при помощи отвеса или круглого уровня.

При техническом нивелировании пользуются рейками без уровней. Для того, чтобы отсчет был взят при вертикальном положении рейки ее надо качать,

т.е. немного наклонять вперед и назад.

66

Наименьший отсчет по нити и будет соответствовать отсчету по отвесно стоящей рейке (Рис. 8.9.). При отсчетах менее 1м

рейку качать не следует, это вызовет ошибку.

Рис.8.9. Снятие отсчета по рейке

8.6. Компарирование реек.

При помощи контрольного метра проверяют правильность нанесения метровых и дециметровых делений рейки. Предельная ошибка не должна превышать 1 мм. Необходимо определять также разность нулей черной и красной сторон для каждой пары реек. Для этого рейку ставят на костыль, вбитый в землю. На расстоянии примерно 20 м берут отсчеты 3 – 4 раза. Отсчеты по черной стороне должны быть одинаковы, а разности по черной и красной дадут искомые разности нулей (пяточная разность).

8.7.Нивелирование IV класса.

8.7.1. Общая схема

Последовательность работ при нивелировании:

1.Проектирование на карте нивелирных ходов.

2.Рекогносцировка на местности (выбирают места для установки реперов).

3.Закладка знаков.

4.Нивелирование.

5.Вычисление высот и, если требуется, составление профиля.

Нивелирование производят в одном направлении, если ход замкнутый или опирается на пункты высшего класса.

Нивелирование производится в прямом и обратном направлении (или дважды в одном направлении), если ход опирается на один только пункт (ход висячий). Нивелирование производят из средины, разность плеч не более 5 м.

67

8.7.2. Работа и контроль на станции.

При работе с двухсторонними рейками:

1.отсчет по средней и одной из крайних нитей по черной стороне задней рейки,

2.то же по черной стороне передней рейке,

3.отсчет по средней нити, по красной стороне передней рейки,

4.то же по красной стороне задней рейки.

Контроли:1)l3 ln 5м; 3) hr hk 5мм

2) Р3 Pn 5мм; (Р – пяточная разность).

Отсчет по одной из крайних нитей производят для определения расстояния.

Перед каждым отсчетом пузырек контактного уровня приводят на средину.

Основными способами контроля отсчета по рейке являются:

1.применение двухсторонних реек,

2.нивелирование при двух горизонтах нивелира, допустимое расхождение – 4

мм.

Невязка fn хода в зависимости от вида хода определяется так.

Ход замкнутый. Теоретически сумма превышений равна нулю Σhт = 0.

Следовательно невязка хода fh равна практической сумме превышений hпр. h = Σhпр. так как fn = Σhпр – Σhтеор.

Ход опирается на точки с известными отметками. Теоретическая сумма превышений должна быть равна разности отметок конечной НК и начальной НН точек хода, следовательно невязка хода равна:

fт hпр НК НН

Висячий ход. Невязка определяется как разность сумм превышений,

полученных по прямому Σhпр и обратному Σhобр ходам (или результатами нивелирования первым и вторым нивелиром

fh hобр hпр

Невязка в превышениях в замкнутом и разомкнутом нивелирных ходах IV

класса не должна превышать

fhдоп 20ммL

В случае висячего хода допустимую невязку определяют по формуле:

68

fhдоп 30ммL

где L - число километров в ходе.

Если невязка допустимая, то ее распределяют пропорционально числу станций, вычисляют отметки точек и записывают в каталог.

При нивелировании III класса порядок работы тот же, что и при нивелировании IV класса, но отсчеты производят для определения расстояния по двум дальномерным нитям.

Расхождение в превышениях допускают 3 мм. Допуск невязки определяют

по формуле: fhдоп 10Lмм,где L - число километров в ходе.

8.7.3. Привязка нивелирных ходов к реперам и маркам.

Привязка производится с целью включения хода в государственную нивелирную сеть, а также для контроля нивелирования.

При привязке хода к грунтовым и стенным реперам рейку устанавливают на полочку репера, а при привязке к марке, находящейся обычно выше горизонта инструмента, используется специальная подвесная реечка, к отсчету по которой приписывается знак минус.

8.8. Техническое нивелирование.

Техническое нивелирование производят с целью определения отметок пунктов съемочного обоснования топографических съемок, а также при изысканиях и строительстве инженерных сооружений.

По точности оно может соответствовать нивелированию IV класса.

Согласно инструкции (СН 212-62) предельная невязка технического нивелирования не должна превышать

					fh	10 nмм
fh	50 Lмм			или
доп					доп

где L - число километров в ходе, n – число станций.

Порядок работы на станции тот же, что и при нивелировании IV класса, но после нивелирования связующих точек надо произвести отсчеты по черной

стороне рейки на промежуточные точки.

69

РАЗДЕЛ 9. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СЕТИ

9.1. Общие сведения о геодезических сетях.

Геодезические сети представляют собой совокупность точек местности,

положения которых заслеплено и определено на земной поверхности с высокой точностью в плане или по высоте.

По назначению геодезические сети бывают плановые (координаты известны), высотные (определены высоты) и планово-высотные. Точки плановых геодезических сетей закрепляются геодезическими знаками, для обеспечения видимости между смежными направлениями (установки приборов) и центрами,

долговременно закрепляющими пункты геодезических сетей (рис. 9.1.).

Точки высотных геодезических сетей закрепляются геодезическими реперами или марками (рис. 9.2.).

Рис. 9.1. Геодезический пункт		Рис. 9.2. Точка высотной сети
1	– геодезический наружный знак;	1 – скальная марка; 2 – стенной репер.
2	– центр.

Для государств с большой территорией, геодезические сети создаются для распространения единой системы координат и высот, необходимой для решения научных задач (определение формы и размеров земли, движения материков и др.),

картографирования, решения всего комплекса инженерных задач. По принципу создания они делятся на Государственные сети, сети сгущения и сети съемочного обоснования (инженерно-геодезические). По точности государственные сети делятся на 4 класса (I,II,III,IV), сети сгущения и съемочного обоснования на два

70