Виды нивелирования

                                   4 

 

                1. Понятие о нивелировании

 

 

      Нивелированием называется совокупность геодезических измерений, выполняемых для определения превышений между точками физической поверхности Земли или их высот относительно принятой отсчетной поверхности. Нивелирование - один из видов геодезических измерений, которые производятся для создания высотной опорной геодезической сети и при топографической съёмке, а также в целях проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений, железных и шоссейных дорог и т.д. Результаты нивелирования используются в научных исследованиях по изучению фигуры Земли, колебаний уровней морей и океанов, вертикальных движений земной коры и т.п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

                                 2. Методы и способы нивелирования

 

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

           При геометрическом нивелировании пользуются горизонтальным лучом визирования, который получают преимущественно с помощью приборов, называемых нивелирами.

           При тригонометрическом нивелировании - наклонным лучом визирования. На местности измеряют углы наклона и расстояния между нивелируемыми точками для вычисления превышений (разности высот) между ними.

           К физическим методам нивелирования относятся: барометрическое, гидронивелирование, лазерное и аэронивелирование. Барометрическое нивелирование - определение  высот точек местности или превышений путем измерения давления воздуха. Гидронивелирование основано на свойстве сообщающихся сосудов. Аэронивелирование производится с самолета с помощью приборов,  позволяющих определять высоту самолета над земной поверхностью и изменение высоты в полете.

         Механическое нивелирование производится с помощью приборов, устанавливаемых на велосипедных рамах, автомобилях и дрезинах, при движении автоматически фиксирующих профиль местности, по которой продвигался прибор.

           При стереофотограмметрическом нивелировании фотографируют одну и ту же местность (с земли или с воздуха) с двух различных точек. По полученным снимкам определяют относительные высоты точек.      

Различают два способа геометрического  нивелирования: из середины и вперед. При нивелировании из середины для определения превышения одного пункта над другим устанавливают нивелир на одинаковых расстояниях между ними и приводят визирную ось его в горизонтальное положение. В пунктах ставят вертикально нивелирные рейки с нанесенными на них сантиметровыми делениями, счет которых идет от их нижних концов вверх. Визируя последовательно горизонтальным лучом на рейки, берут отсчеты по задней и передней рейкам. Превышение между пунктами определяют как разность отсчетов по задней и по передней рейкам; превышение может быть или положительным или отрицательным. Если высота одного из пунктов известна, то высота другого пункта может быть определена через превышение между ними, как сумма превышения и известной высоты.      

При нивелировании вперед нивелир устанавливают  над пунктом, измеряют его высоту и снимают отсчет по рейке, установленной над другим 

 

6

 

пунктом. В данном случае превышение равно разности между  высотой нивелира и отсчетом по передней рейке.      

Предельное  расстояние от нивелира до реек при  нивелировании 100 – 150 м. Следовательно, с одной станции, если позволяют условия местности, можно нивелировать точки, расстояния между которыми не превышают 200–300 м. Расстояния большей протяженности нивелируют с нескольких станций, связанных между собой общими точками. Точки, общие для двух смежных станций, называют связующими, их высоты, как правило, вычисляют последовательно по направлению нивелирования через превышения. Остальные нивелируемые точки называются промежуточными, ими, обычно, являются характерные точки местности. Их высоту вычисляют через  горизонт  прибора, т.е. горизонт прибора минус отсчет на промежуточную точку. Горизонтом прибора называется высота визирной оси зрительной трубы нивелира над уровнем моря или над условным уровнем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              7

 

 

                                   3. Нивелиры: виды и устройство

 

 

      Нивелир - геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот двух точек при помощи горизонтального луча и нивелирных реек, вертикально установленных в этих точках.      

По  классу точности нивелиры разделяют  на: высокоточные Н-05; точные  Н-3 и  технические Н –10. Числа в шифре  нивелира означают допустимую среднюю  квадратическую погрешность, получаемую при нивелировании  на 1 км двойного хода. Кроме того, числа, стоящие впереди Н, – номера последующих моделей. Нивелиры всех типов в зависимости от устройства, применяемого для приведения луча визирования в горизонтальное положение, выпускают в двух исполнениях: с уровнем при зрительной трубе (уровенные) и с компенсатором  углов наклона (компенсационные). При наличии компенсатора к шифру нивелира добавляется индекс К, например Н-3К. Нивелиры типов Н-3 и Н-10 допускается изготовлять с лимбом для измерения горизонтальных углов с точностью до 5'. При наличии лимба к шифру нивелира добавляется индекс Л, например Н-10КЛ.

 

 

                                        3.1. Нивелир Н-3

     Нивелир Н-3 относится к точным нивелирам, увеличение зрительной трубы – 31,5^х, наименьшее расстояние визирования – 1 м, цена деления уровней: круглого - 10', контактного цилиндрического - 15''. Прибор предназначен для нивелирования III и IV классов, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и в строительстве.    

Нивелир крепят к штативу с помощью  станового винта и пружинящей пластины. В отвесное положение ось вращения нивелира устанавливают по круглому уровню с помощью подъемных винтов, винтовая нарезка которых входит в гнезда подставки (трегера). Для приближенного наведения трубы на рейку служит мушка над объективом зрительной трубы нивелира, для точного - наводящий винт, который работает, когда труба зафиксирована закрепительным винтом. Винт кремальеры служит для фокусировки трубы, а резкость изображения сетки нитей достигается вращением диоптрийного кольца окуляра. Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира устанавливают в горизонтальное положение элевационным винтом.  

    Изображения половинок концов пузырька контактного  цилиндрического уровня через  систему призм передаются в поле зрения трубы Если центр пузырька уровня совместить с нуль-пунктом ампулы, то произойдет оптический контакт - изображения половинок концов пузырька уровня будут равными по длине и образуют в верхней части один овал.     При наклоне оси уровня контакт нарушается. Поле зрения зрительной трубы

 

8

 

нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне  нуль-пункта и в нуль-пункте.   

 

 

                                  3.2. Нивелир Н-3К

   У Нивелира Н-3К основные параметры те же, что и у нивелира Н-3. Предварительное наведение луча визирования нивелира на рейку осуществляется от руки, а точное - вращением бесконечного наводящего винта.

   Предел  работы компенсатора не менее 15', время затухания колебаний подвесной системы не более 2 с. Основные части компенсатора, обеспечивающие постоянство фокусировки и повышение точности его работы, - верхняя неподвижно закрепленная призма и нижняя, подвешенная на четырех стальных нитях; она придает визирному лучу горизонтальное положение.  

                               

                                  3.3.Нивелир Н-10КЛ 

     Нивелир Н-10КЛ – технический нивелир с компенсатором, состоит из двух основных частей: нижней неподвижной части с тремя подъемными винтами и верхней – с горизонтальным лимбом, вращающейся относительно нижней на З60°°. В верхней части нивелира укреплены зрительная труба, ось вращения которой приводится в вертикальное положение круглым установочным уровнем. Визирная ось наводится поворотом верхней части нивелира. Особенностью нивелира является наличие ломаных зрительных труб.    

При нивелировании используются три  типа реек: РН-05 - для нивелирования I и II классов; РН-3 - для нивелирования III и IV классов и инженерно-геодезических изысканий; РН-10 - для технического  нивелирования и строительных работ. Рейки РН-3 и РН-10, предназначенные для нивелирования с погрешностями соответственно 3 и 10-мм на 1 км хода, имеют двусторонние сантиметровые шашечные деления: на одной стороне они нанесены черным  цветом и начало счета их совпадает с нижней плоскостью пятки рейки, а на другой – красным и подписаны так, что с нижней плоскостью пятки совпадает отсчет,  равный 4687 или 4787 мм. Рейки РН-3 имеют круглые уровни с исправительными винтами и защитным кожухом. При нивелировании их ставят  на вбитые в землю колышки или переносные трости или костыли.  Перед началом работы с помощью контрольного метра проверяют правильность метровых и дециметровых делений рейки.

 

 

 

 

9

 

 

                                   4. Поверки  нивелиров

 

 

      В нивелире должны соблюдаться  соответствующие геометрические и  оптико-механические условия. Поэтому  перед работой нивелир проверяют (делают поверки). Если будут обнаружены нарушения этих условий, нивелир  исправляют (выполняют юстировку).

 

               4.1. Поверка внешнего состояния и комплектности нивелира      

Поверку  внешнего состояния и комплектности  нивелира производят осмотром. Визуально  проверяют чистоту оптических деталей  зрительной трубы,  контрастность и четкость одновременного изображения нитей сетки, концов пузырька контактного уровня. Убеждаются в отсутствии коррозии и дефектов на приборе,  которые могут затруднить работу с прибором.  Комплектность нивелира должна  соответствовать указанной в паспорте нивелира.

           

               4.2. Поверка  работоспособности нивелира      

Поверку  работоспособности нивелира и взаимодействие его подвижных узлов производят опробованием. При  опробовании  обращают внимание на исправность всех частей нивелира, отсутствие качаний в подъемных, наводящих и закрепительных винтах; плавность вращения окуляра, элевационного винта. Проверяют исправность зеркала подсветки  уровня  и  крепления  всех подвижных частей нивелира и стопорных винтов. Юстировочные винты должны занимать среднее положение. При проверке нивелира с компенсатором необходимо убедиться, что подвесная система компенсатора и демпфер работают.      

Проверяют исправность штатива, убеждаются, подходит ли становой винт к нивелиру. Подтягивают  все винты и гайки на штативе и проверяют его устойчивость. Для этого нивелир устанавливают  на штатив и приводят его в рабочее положение; наводят трубу на рейку и запоминают по ней отсчет. Затем слегка нажимают на головку штатива,  после чего опять отсчитывают по рейке. При устойчивом штативе отсчеты по рейке и положение пузырька незначительно  отличаются от первоначального. При проверке нивелира с компенсатором при легком постукивании по штативу отсчет по рейке не должен изменяться. Если отсчёты различаются значительно, то следует установить и устранить причины неустойчивости штатива.

 

             4.3. Поверка  круглого (установочного)  уровня   

Ось круглого уровня должна быть параллельна  оси вращения нивелира. Ось круглого уровня – нормаль к поверхности шлифовки уровня в точке нуль-пункта.

       10

 

 

  Зрительную  трубу устанавливают параллельно  двум подъемным винтам. Тремя подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в нуль-пункт и поворачивают  верхнюю часть нивелира вокруг вертикальной оси на 180°°. Если после этого пузырек уровня останется в центре ампулы, то условие выполнено. В противном случае пузырек приводят в первоначальное положение, перемещая его на первую половину дуги отклонения при помощи юстировочных винтов уровня к нуль-пункту, а на другую половину - подъемными винтами. После этого проверку повторяют до  выполнения  условия.  По окончании проверки юстировочные винты надежно закрепляют.

 

           4.4. Поверка  правильности установки  сетки нитей  зрительной трубы      

Поверку  правильности  установки  сетки  нитей производят для того,  чтобы убедиться,  что вертикальная нить сетки при  среднем положении пузырька уровня совпадает с отвесной линией, а горизонтальная нить сетки перпендикулярна к вертикальной оси нивелира.      

Для выполнения проверки на расстоянии 10 - 15 м от нивелира закрепляют отвес. Приводят нивелир в рабочее  положение и наводят вертикальную нить сетки на нить отвеса. Если один конец вертикальной нити сетки отклоняется  от нити отвеса более чем на 1 мм (определяется линейкой), то установку сетки нитей исправляют. Для этого отвинчивают винты (под отвертку), крепящие окулярную часть, и отсоединяют ее от корпуса трубы, тем самым освобождают доступ к оправе сетки нитей. Ослабив винты 16 (рис.6,в), крепящие оправу, слегка поворачивают ее до совпадения изображения вертикальной нити сетки и нити отвеса. После этого винты закрепляют и устанавливают на место окулярную часть. Проверку повторяют, чтобы убедиться, что вертикальная нить установлена правильно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    2

                                                   

                                              Содержание:

Введение                   3

1. Понятие о нивелировании                                                                                                     4

2. Методы и способы нивелирования                5

3. Нивелиры: виды и устройство                7 

  3.1. Нивелир Н-3                             7

  3.2. Нивелир Н-3К                  8

   3.3. Нивелир Н-10КЛ                 8

4. Поверки и исследования нивелиров                9

   4.1. Поверка внешнего состояния и комплектности нивелира            9

   4.2. Поверка  работоспособности нивелира              9

   4.3. Поверка  круглого (установочного)  уровня             9

   4.4. Поверка  правильности установки  сетки нитей  зрительной трубы         10

Выводы                                                                                                                                      11

Список используемой литературы              12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         12

                             Список используемой литературы:

• Д.Ш.Михелев «Инженерная геодезия», издательство Высшая школа, М., 2000г.
• М.Ф.Давыдов «Геодезия», Недра, М., 1984г.
• Куштин И. Ф., Куштин В. И. Инженерная геодезия: Учебник.-  Ростов-на-Дону: Издательство «Феникс» 2002г.