Нивелир
Для составления топографических планов и карт необходимо знать относительные превышения точек на местности. Для определения превышений проводятся геодезические работы, называемые нивелированием. При нивелировании определяют относительные превышения одних точек над другими. Зная абсолютную высоту исходной точки, вычисляют высоты остальных.
Нивелирование бывает геометрическое (выполняется горизонтальным визирным лучом), тригонометрическое (выполняется наклонным лучом теодолита), гидростатическое (основанное на свойстве сообщающихся сосудов), барометрическое (превышения вычисляются по разности атмосферных давлений) и механическое, производимое при помощи специальных приборов.
Одним из основных способов нивелирования является геометрическое нивелирование, выполняемое при помощи нивелира2. В зависимости от точности определения высот точек и методики производства измерений различают государственное нивелирование (по точности делится на I-IV классы) и техническое нивелирование, которое может выполняться как горизонтальным, так и наклонным визирным лучом.
Геометрическое нивелирование выполняется двумя способами. Способ вперёд заключается в следующем. Установив прибор в точке А3 и измерив его высоту i, приведя в горизонтальное положение его визирную ось, берут отсчёт k по рейке, установленной в отвесном положении на точке В. Тогда превышение точки А над В будет h= i-k.
При нивелировании из середины нивелир устанавливают посередине между точками К и М. В этих точках устанавливают рейки. Приводят визирную ось трубы нивелира в горизонтальное положение и снимают отсчёт а по первой рейке, т.е. отсчитывают число делений на рейке от её основания до средней нити сетки трубы. Поворачивают трубу и наводят её на вторую рейку и берут отсчёт b. Тогда превышение h = a – b.
Если точки значительно удалены друг от друга, то нивелируемую линию разбивают на части и производят последовательное нивелирование связующих точек 1, 2, 3 … для этого со станции I1 определяют превышение h1 точки 1 над А. Далее переносят прибор на станцию I2 и рейку с точки А на точку 2 и определяют h2. Повторяют процедуру вплоть до точки В. Таким образом создают нивелирный ход. Общее превышение между точками А и В будет равно алгебраической сумме отдельных превышений: h = Σ hi.
Нивелиры делятся на высокоточные, точные и технические. Высокоточные нивелиры (например, Н-05) позволяют определять превышения с погрешностью не более 0,5 мм на 1 км хода, точные нивелиры (Н-3) – не более 3 мм на 1 км хода, технические (Н-10) – не более 10 мм на 1 км хода. Нивелиры также подразделяются на нивелиры с цилиндрическим уровнем и нивелиры с компенсатором. При наличии компенсатора к названию нивелира прибавляют букву К – Н-3К. некоторые нивелиры выпускают с лимбами для измерения горизонтальных углов, тогда к названию нивелира прибавляется Л – Н-10КЛ.
Устройство нивелиров с цилиндрическими уровнями
Основными частями нивелиров с цилиндрическими уровнями являются зрительная труба, цилиндрический уровень и подставка с тремя подъёмными винтами. Если у нивелира ось цилиндрического уровня параллельна визирной оси, то при приведении пузырька цилиндрического уровня в нуль-пункт визирная ось займёт горизонтальное положение.
Рассмотрим нивелир Н-3 (рис. ). На корпусе зрительной трубы 2 закреплёна коробка цилиндрического уровня 8. В ней расположена ампула и система призм, передающих изображения концов пузырька уровня в поле зрения трубы. Контакт концов половинок пузырька (рис. ) означает, что пузырёк находится в нуль-пункте. Для предварительного приведения пузырька цилиндрического уровня в нуль-пункт служит круглый уровень. При приведении пузырька круглого уровня в нуль-пункт в поле зрения трубы появляются половинку пузырька цилиндрического уровня. Для полного совмещения их концов служит элевационный винт.
Устройство нивелиров с компенсатором
Нивелиры с компенсатором снабжены приспособлением, при помощи которого визирная ось приводится в горизонтальное положение автоматически. Принцип работы компенсатора состоит в следующем. Пусть визирная ось υυ΄ отклонилась от горизонтального направления на угол τ. Тогда смещение центра сетки нитей будет υυ0 = ftgτ ~ fτ, где f – фокусное расстояние трубы (рис. , а). Компенсировать угол наклона визирной оси и сделать отсчёт по рейке равным отсчёту при горизонтальном положении визирного луча можно тремя способами. 1.) Переместить центр сетки нитей из точки υ в точку υ0 на величину fτ (рис. б). Этот принцип реализован в компенсаторе с подвесной сеткой нитей. 2.) Сместить визирный луч на угол такой угол τ΄, при котором луч прошёл бы через центр сетки (рис. ,в, компенсатор с поворотом визирного луча). 3.) Переместить визирный луч параллельно самому себе так, чтобы он прошел через центр сетки нитей (рис. ,г, компенсатор с параллельным переносом визирного луча).