4.2. Нивелирование по квадратам

После завершения разбивки участка местности на квадраты приступают к нивелированию. О количестве необходимых станций заранее сказать нельзя: все зависит от размера участка, рельефа и особенностей инструмента.

При небольшой площади и ровном рельефе иногда можно ограничиться и одной стоянкой прибора (станцией). Если число станций больше трех, то их необходимо объединить, создав замкнутый нивелирный ход (ход ABCDA на рис. 20). Станции выбирают таким образом, чтобы каждая из них могла обслужить возможно большее число точек.

На одну из станций передается отметка от ближайшего репера высотной геодезической сети. Далее опорный нивелирный ход нивелируется способом «из середины» по черной и красной сторонам реек, устанавливаемых на колышки. Высотная невязка хода должна удовлетворять условию , где– сумма превышений связующих точек;n – число станций. Иногда используется критерий , мм, гдеL – длина хода, км.

Распределение высотной невязки, вычисление исправленных превышений и отметок связующих точек производится так же, как и в ходе продольного технического нивелирования.

Нивелирование вершин квадратов со станций A, B, C и D (см. рис. 20) осуществляется способом «вперед» как промежуточных точек, т. е. только по черной стороне реек, устанавливаемых непосредственно на землю. При установке рейки реечник должен назвать номер точки, чтобы оператор (нивелировщик) мог сделать соответствующую запись. Записав отсчеты по всем точкам, доступным с данной станции, оператор переходит на следующую. Некоторые из точек должны быть пронивелированы с разных станций и будут являться контрольными. Отметки вершин квадратов определяются как отметки промежуточных точек, т. е. через горизонт инструмента.

Наличие компенсаторов у нивелиров дает возможность заметно повысить производительность полевых работ. Использование приборов с лимбами дает возможность при разбивке планово-высотного обоснования использовать только один прибор – нивелир. При работе с электронными нивелирами, имеющими запоминающие устройства, может быть полностью автоматизирован процесс сбора, регистрации и обработки данных.

Рис. 20. Схема нивелирования сетки квадратов на основе опорного полигона

После вычислительной обработки результатов нивелирования составляют топографический план участка местности в выбранном масштабе (рис. 21) [11]. На план наносят границы участка, вершины квадратов, плюсовые точки и ситуацию. Возле каждой вершины квадрата, а также у каждой плюсовой точки подписывают ее отметку с округлением до 1 см и проводят горизонтали с заданной высотой сечения рельефа.

Рис. 21. План нивелирования поверхности (М 1 : 1000, сечение рельефа через 0,25 м)

Использование способа квадратов является удобной основой для создания ЦММ, поскольку мы имеем дело с регулярной моделью в узлах квадратной сетки.

4.3. Лазерные и электронные цифровые нивелиры. Преимущества и недостатки их использования

Лазерные нивелиры основаны на использовании оптического квантового генератора (лазера), создающего видимую визирную линию или плоскость. При пересечении этой видимой плоскостью нивелирной рейки на ней появляется горизонтальная красная линия, по которой берут отсчет. Для этой цели используют визуальную или фотоэлектрическую индикацию светового пучка. Один лазерный нивелир может одновременно обслуживать несколько реек.

Все лазерные нивелиры подразделяют на три большие группы:

с цилиндрическим уровнем на корпусе излучателя или на зрительной трубе нивелира, к которой крепится лазерный излучатель;

с самоустанавливающимся лазерным лучом, например нивелир с компенсатором и лазерной насадкой;

с вращающимся лазерным лучом, создающим видимые опорные горизонтальные плоскости в пространстве.

Лазерные нивелиры создаются в виде самостоятельных приборов (например, «Лимка-Горизонт»), либо в виде насадок к обычным нивелирам, обеспечивающих возможность работы серийного оптического нивелира, например нивелира 2H-3Л в режиме лазерного прибора.

В нивелирах с насадками лазерный луч устанавливается параллельно визирной оси зрительной трубы нивелира (рис. 22, а). Иногда лазерный луч совмещается с оптической осью нивелира с помощью призменных систем (рис. 22, б). Окуляр нивелира может быть снабжен откидной призмой, позволяющей работать с прибором как с обычным нивелиром. Если лазерная насадка устанавливается на нивелире с компенсатором, лазерный пучок принимает горизонтальное положение самопроизвольно [11].

Принципиально новым конструктивным решением для лазерных нивелиров является возможность задавать в пространстве горизонтальную или наклонную опорную световую плоскость. Это позволяют осуществить так называемые ротационные лазерные нивелиры (лазерные построители плоскости), которые могут быть с успехом использованы для нивелирования площадей, производства геодезического контроля вертикальной планировки и выполнения других нивелирных работ.

Рис. 22. Схемы лазерных насадок к нивелирам:

а – с параллельным излучателем; б – с призменным вводом светового пучка

Например, система контроля плоскости (СКП), изображенная на рис. 23, предназначена для производства геодезического контроля планировки земельных участков под горизонтальную площадку. Система состоит из трех основных блоков: лазерного излучателя (передатчика), роль которого играет лазерный построитель плоскости; фотоприемного устройства, закрепленного вертикально на строительной машине (бульдозере, скрепере и т. п.), и индикатора положения фотоприемного устройства относительно лазерной плоскости, устанавливаемого в кабине оператора машины. Получая постоянную информацию о высотном положении рабочего органа машины, оператор вручную им управляет. Эти же действия могут выполняться автоматически.

Рис. 23. Схема геодезического контроля планировки с помощью системы СКП-1:

1 – фотоприемник; 2 – передатчик; 3 – репер; 4 – отсчетная уровенная поверхность

Такого рода системы обеспечивают контроль планировки, выполняемой любым количеством землеройных механизмов, работающих на площади радиусом до 500 м (до 80 га), практически в любое время суток, при этом производительность труда повышается на 30 %.

Существенное ускорение процесса проведения нивелирных работ стало возможным с появлением электронных цифровых нивелиров. Цифровой нивелир представляет собой комбинацию оптического прибора, специализированного мини-компьютера и специальных нивелирных реек с закодированными делениями, позволяющими автоматизировать процесс взятия отсчетов.

На рис. 24 изображен нивелир SDL50, особенностью которого, как и других цифровых нивелиров, является наличие электронного датчика с высокой точностью, снимающего отсчеты по специальной штрих-кодовой рейке. После визирования наблюдателем на рейку и нажатия кнопки прибор в автоматическом режиме выполняет все измерения и отображает на экране значения отсчета по рейке и расстояния до нее. Использование цифровых нивелиров с кодовой регистрацией отсчетов по рейкам с последующей их обработкой на встроенных в приборы мини-ЭВМ и возможностью соединения с персональным компьютером позволяет практически полностью автоматизировать процесс нивелирных работ.

Рис. 24. Нивелир SDL50:

1 – ручка; 2 – зеркало уровня; 3 – круглый уровень; 4 – объектив; 5 – кремальера; 6 – клавиша измерений; 7 – горизонтальные наводящие винты; 8 – порт для передачи данных; 9 – подъемные винты; 10 – подставка; 11 – кольцо перестановки лимба горизонтального круга; 12 – лимб горизонтального круга; 13 – юстировочный винт сетки нитей с защитной крышкой; 14 – крышка аккумуляторного отсека; 15 – окуляр; 16 – клавиатура; 17 – экран; 18 – визир

К сожалению, наряду со многими положительными факторами применение лазерных и цифровых нивелиров имеет и ряд недостатков, аналогичных недостаткам, присущим электронным тахеометрам и подробно рассмотренным в разд. 3.7.