3 Нивелирование трассы

1. Сущность и методы измерения превышений

Измерения, проводимые для определения отметок точек местности или их разностей, называют нивелированием.

Существует несколько методов нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, физическое, механическое и стереофотограмметрическое.

Геометрическое нивелирование заключается в непосредственном определении разности высот двух точек с помощью горизонтального визирования луча.

Тригонометрическое нивелирование заключается в определении превышений между точками по измеренному между ними расстоянию и углу наклона. Вычисление превышений ведут по формулам тригонометрии.

Физическое нивелирование делится на три вида: а) барометрическое, в основу которого положена зависимость между величиной атмосферного давления на точке местности и ее высотой; б) гидростатическое, основанное на свойстве свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находится на одинаковом уровне независимо от превышения точек, на которых установлены эти сосуды; в) радиолокационное, основанное на использовании отражения электромагнитных волн.

Механическое нивелирование производят с помощью специальных приборов, устанавливаемых на велосипедных рамах, автомобилях и т.д. При движении такого прибора автоматически регистрируются пройденные им расстояния, высоты точек и вычерчивается профиль пройденного пути.

Стереофотограмметрическое нивелирование основано на определении превышений по паре фотоснимков одной и той же местности.

3.1.1 Геометрическое нивелирование

Геометрическое нивелирование производят специальными приборами – нивелирами.

3.1.2 Производство геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование сводится к установке визирной оси прибора в горизонтальное положение и взятию отсчетов по рейкам.

Нивелирование, как правило, начинают с репера или с точки, отметка которой известна. В этом случае на начальной и следующей (определяемой) точках устанавливают рейки. Нивелир размещают приблизительно посередине между точками. Пользуясь подъемными винтами, пузырек круглого уровня приводят в нульпункт. Трубу нивелира наводят на рейку задней (начальной) точки. Далее, пользуясь элевационным винтом, пузырек цилиндрического уровня приводят в нуль-пункт (совмещают изображения концов пузырька контактного уровня) и берут отсчет по черной стороне рейки. Результаты нивелирования записывают в специальный журнал.

Наводят трубу на черную сторону передней рейки, берут отсчет по средней нити. Затем поворачивают рейки красными сторонами к нивелиру и берут отсчеты по передней и задним рейкам. Если между задней и передней точками есть промежуточная точка, то переносят и устанавливают на нее заднюю рейку и берут отсчет по черной и красной сторонам.

Правильность отсчетов по рейкам контролируют, вычисляя разность: отсчет по красной стороне минус отсчет по черной стороне. Разность отсчетов не должна отличаться более чем на 5 мм от разности в подписи начальных делений сторон рейки.

Контроль наблюдений производят также по превышениям: отсчет по черной стороне задней рейки минус отсчет по черной стороне передней рейки и то же по красным сторонам. Разность превышений, вычисленных по черной и красной сторонам, не должна быть более 5 мм.

Если это условие выполнено, то вычисляют среднее превышение

h_ср = (h_ч + h_к)/2.

После контроля наблюдений на одной станции переходят на другую станцию и работу проводят в такой же последовательности.

В случаях когда на нивелируемом отрезке есть промежуточные точки, по окончании нивелирования связующих точек реечник последовательно устанавливает на них рейку.

Наблюдатель, каждый раз проводя визирную ось в горизонтальное положение, делает отсчеты по черной стороне рейки. После этого реечник, находящийся сзади, устанавливает рейку на следующей точке.

Если нивелирование в одном ходе выполняют с двух станций и более, то заканчивать его следует на точке с известной отметкой. Как правило, ход заканчивают на втором репере, что обеспечивает контроль правильности нивелирования.

Теоретически сумма полученных превышений должна равняться разности отметок конечного и начального реперов. В тех случаях, когда ход начат и закончен на одной и той же точке, сумма превышений должна равняться нулю. Отличие практически полученной суммы средних превышений от теоретического значения называется невязкой. Невязка ƒ_h = Ʃ h_i – (H_к - H_н), где H_к и H_н – отметки конечной и начальной точек.

Полученная невязка не должна превышать определенной величины. Для технического нивелирования она не должна быть больше 50 мм на 1 км хода или 5 мм на одну станцию. При n станциях невязка ƒ_{h доп} ≤ 10 √n.