Вопрос 24 «Геометрическое техническое нивелирование»

Нивелирование – это вид геодезических измерений, в результате которых определяют превышения точек (разность высот), а также их высоты над принятой уровенной поверхностью. По результатам нивелирования изображают рельеф местности на планах и картах, строят профили земной поверхности, составляют организационно-хозяйственные планы. Существует несколько видов нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, барометрическое, гидростатическое, механическое.

Нивелир (от фр. niveau – уровень, нивелир) – геодезический инструмент для определения разности высот между несколькими точками земной поверхности относительно условного уровня, т.е. определение превышения.

Геометрическое нивелирование – это нивелирование горизонтальным лучом визирования. Этот вид нивелирования выполняют с помощью геодезического прибора – нивелира и реек. Данный метод наиболее распространен и относительно прост. Его применяют для определения превышений с высокой степенью точности, когда погрешность при определении превышений составляет не более 1 мм на 1км расстояния.

Основным видом нивелирования является геометрическое, которое производится при помощи геодезических приборов – нивелиров. Геометрическое нивелирование по технологии и точности работ разделяется на I, II, III u IV классы и техническое нивелирование.

Нивелирование I, II, III и IV классов составляет государственную нивелирную сеть, которая является высотной основой топографических съемок всех масштабов и геодезических измерений, проводимых для удовлетворения потребностей хозяйственной деятельности и обороны страны.

Нивелирная сеть I и II классов является главной высотной основой, посредством которой устанавливается единая система высот на всей территории Украины. Она также предназначается для научных целей, связанных с изучением колебаний земной коры.

Нивелирные сети ІІІ и IV классов и технического нивелирования служат высотной основой топографических съемок и предназначаются для решения различных инженерных задач (планировка, застройка и благоустройство населенных пунктов; проектирование и строительство дорог, оросительных и осушительных систем; водоснабжение, канализация и т. п.).

Геометрическое нивелирование выполняется с помощью специального инструмента – нивелира, приспособленного для визирования в горизонтальном направлении, и нивелирных реек, устанавливаемых вертикально в нивелируемых точках. Рейку устанавливают на таком расстоянии от инструмента, чтобы при визировании трубой можно было уверенно отсчитывать десятые доли наименьшего деления рейки.

В зависимости от положения нивелира относительно нивелируемых точек различают два способа геометрического нивелирования:

 нивелирование из середины;

 нивелирование вперед.

При геометрическом нивелировании способом из середины на начальной (задней) и определяемой (передней) точках ставят отвесно рейки с делениями, обозначенными снизу вверх. Между рейками ставят нивелир (рис. 17.1) . Его визирную ось приводят в горизонтальное положение и наводят последовательно на заднюю (А), а затем на переднюю (В) точки и берут отсчеты а и b. Превышение равно отсчету по задней рейке (a) минус отсчет по передней рейке (b)

h = a – b.

Рис. 17.1. Нивелирование из середины.

Расстояние от нивелира до рейки называют плечом, различают соответственно заднее и переднее плечо, они должны быть приблизительно одинаковыми при измерениях способом из середины.

Обычно в качестве задней точки выбирают исходный репер с известной отметкой Н. Тогда отметка передней точки определится по формуле

НВ=НА+(±h).

Знак «–» в превышении говорит о том, что передняя точка В ниже чем задняя А. Знак «+» означает, что передняя точка выше задней.

Следует помнить, что отсчеты по рейке всегда записывают в миллиметрах, а отметки точек Н считают в метрах. Взять отсчет по рейке – означает отсчитать число делений рейки от ее основания (пятки) до горизонтальной визирной оси. Пример измерения превышения на станции:

Рис. 17.2. Измерение превышения на станции.

Пусть задняя точка А является исходной с известной отметкой Н = 201,100 м. Тогда превышение между точками определится:

h = 1369 мм – 1522 мм = – 153 мм = – 0,153 м.

Отметка точки

НВ= НА+ ( ±h) = 201,100 м + (– 0,153 м) = 200,947 м.

При нивелировании из середины нет необходимости устанавливать нивелир в створе нивелируемых точек: он может находиться и в стороне от створа. При нивелировании крутых склонов удобнее устанавливать нивелир не между рейками, а в стороне от створа.

При нивелировании вперед нивелир устанавливают в задней точке А (рис. 17.3), измеряют высоту инструмента i (высоту визирной оси над точкой А) и выполняют отсчет b по рейке, установленной в передней точке В.

Рис. 17.3. Нивелирование вперед.

т.е. превышение равно высоте инструмента минус отсчет вперед.

С одной установки нивелира (с одной станции) можно брать отсчеты по рейкам, установленным во многих точках. Для вычисления отметки искомой точки можно применить способ вычисления через горизонт нивелира (ГН).

Обычно при нивелировании плечо (расстояние от нивелира до рейки), составляет не более 100 – 150 м. Следовательно, с одной станции, если позволяют условия, можно выполнить нивелирование точек, находящихся на расстоянии 200 – 300 м. одна от другой. В тех случаях, когда нивелирование производится с целью передачи отметок на значительные расстояния, а также для составления профиля местности, применяют нивелирование с нескольких станций, связанных между собой общими точками (рис. 17.5). Такое нивелирование называют нивелирным ходом. В этом случае нивелирование считают сложным (последовательным).