Виды нивелирования

Содержание

Введение                                                                                    2                                                                      

• Геометрическое нивелирование                                    3                                        
• Тригонометрическое нивелирование                           7                          
• Барометрическое нивелирование                                  8                              
• Гидростатическое нивелирование                              10
• Радиолокационное нивелирование                             10
• Автоматическое нивелирование                                 10                                 
• Стереофотограмметрическое нивелирование            11

Историческая  справка                                                             12                                                      

Литература                                                                               13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Главной задачей  в капитальном строительстве  является повышение эффективности  капитальных вложений за счет улучшения  планирования, проектирования и организации  строительного производства, сокращения продолжительности и снижения стоимости  строительства. В настоящее время  в нашей стране расширяется строительство  крупных промышленных комплексов, городов. 
 
Инженерно-геодезические работы стали неотъемлемой частью технологического процесса строительства, сопутствуя всем этапам создания сооружения. От оперативного и качественного геодезического обеспечения во многом зависят качество и сроки строительства. Инженеру-геодезисту необходимо знать состав и технологию геодезических работ, обеспечивающих изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию сооружений. Он должен уметь квалифицированно использовать топографо-геодезический материал, выполнять типовые детальные разбивки для отдельных строительных операций и регламентные исполнительные съемки результатов строительно-монтажных работ. 
 
Нивелирование - это вид геодезических работ по определению превышений. 
 
Нивелирование обычно используют для определения высот точек при составлении топографических планов, карт, профилей, при перенесении проектов застройки и планировки территории по высоте. При производстве строительно-монтажных работ с помощью нивелирования устанавливают строительные конструкции в проектное положение по высоте. Применяют нивелирование при наблюдениях за осадками и деформациями зданий, для определения вертикальных перемещений точек зданий и сооружений. 
 
Различают следующие методы нивелирования: 
 
1) геометрическое нивелирование; 
2) тригонометрическое нивелирование; 
3) барометрическое нивелирование; 
4) гидростатическое нивелирование;

5) радиолокационное  нивелирование 
5) автоматическое нивелирование;

6) стереофотограмметрическое нивелирование 
 
 
 

   Геометрическое  нивелирование - наиболее распространенный способ. Его выполняют с помощью нивелира, задающего горизонтальную линию визирования. Сущность геометрического нивелирования (рис. 1а) заключается в следующем. Нивелир устанавливают горизонтально и по рейкам с делениями, стоящими на точках А и В, определяют превышение h как разность между отрезками а и b: h = а - b.

   Если  известна отметка Н_А точки А и превышение А, отметку H_B точки В определяют как их сумму

H_A = H_B + h

   Во  избежание ошибок в знаке превышения точку, отметка которой известна, считают задней, а точку, отметку  которой определяют,- передней, т. е. превышение это всегда разность отсчетов назад и вперед. Иногда отсчет по рейке называют "взглядом" и  поэтому превышение равно "взгляду  назад" минус "взгляд вперед".

   Место установки нивелира называется станцией. С одной станции можно брать  отсчеты по рейкам, установленным  во многих точках. При этом превышение между точками не зависит от высоты нивелира над землей. Если поставить  нивелир выше (на рис. 1 а показано пунктиром), оба отсчета а и b будут больше на одну и ту же величину, но разности между ними будут одинаковы.

 
Рис.1. Схемы нивелирования: а - простого, б - сложного

   Для вычисления отметки искомой точки  можно применять способ вычисления через горизонт прибора (ГП). Этот способ удобен, когда с одной станции  производят нивелирование нескольких точек. Очевидно, что если к отметке  точки А прибавить отсчет по рейке на точке А, то получится отметка визирной оси нивелира. Эта отметка и называется горизонтом прибора. Если теперь из горизонта прибора вычесть отсчеты на всех точках, взятые на этой станции, получатся отметки этих точек.

   Если  для определения превышения между  точками А и В достаточно один раз установить нивелир, такой случай называется простым нивелированием (см. рис. 1 а).

   Если  же превышение между точками можно  определить только после нескольких установок нивелира, такое нивелирование  условно называют сложным (рис. 1 б). В этом случае точки D и C называют связующими. Превышения между ними определяют по схеме простого нивелирования.

   При сложном  нивелировании превышение между  точками А и В

h_AB = h₁ + h₂ + h₃ =

 

  h_i

   Если  известна отметка точки А, можно определить отметку точки В: Н_В = Н_А +

 

  h_i.

   Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом. Несколько ходов с общими начальными и конечными точками образуют нивелирную сеть.

   В зависимости  от требуемой точности определения  отметок нивелирование делят  на 1, 2, 3, 4-й классы и техническое.

   Ходы  нивелирования 1-го класса прокладывают вдоль железных и шоссейных дорог  в различных направлениях. По данным нивелирования, повторяющегося по тем  же точкам через несколько лет, изучают  движение земной коры и решают другие научные задачи.

   Ходы  нивелирования 2-го класса, прокладываемые вдоль дорог и вдоль больших  рек, образуют полигоны периметром 500...600 км, которые опираются на пункты нивелирования 1-го класса. Нивелированием 1 и 2-го классов на территории страны распространяют отметки относительно исходной уроненной поверхности.

   Ходы  нивелирования 3-го класса прокладывают между пунктами нивелирования 1 и 2-го классов.

   Нивелирование 4-го класса и техническое применяют  для сгущения нивелирной сети более  высоких классов. Эти сети являются высотным обоснованием для топографических  съемок при составлении карт и  планов, строительно-монтажных, мелиоративных  и других работах.

Ходы нивелирования  более низких классов всегда опираются  на пункты ходов более высоких  классов. Отметки пунктов ходов  более высоких классов принимают за исходные. Результаты нивелирования используют в различных отраслях народного хозяйства: строительстве, мелиорации, горном деле и т. д. (рис. 2).

 
Рис. 2. Использование нивелира для переноса отметок на строительстве .

    Для каждого класса точности существует определенная методика выполнения работ.   * L – периметр полигона или длина линии, км

   Для решения на участке местности различных задач производят нивелирование поверхности по квадратам (рис. 3). Для этого участок делят на квадраты со сторонами 10, 20, 50 или 100 м. Если рельеф участка слабо выражен (плоский), нивелируемые точки располагают на участке равномерно, а длины сторон квадратов увеличивают. При ясно выраженном рельефе (изрезанном, с водоразделами, тальвегами и т. д.) в местах изменения профиля их частоту увеличивают.

Схема нивелирования  вершин квадрата зависит от размеров участка, сложности форм рельефа, необходимости  дополнительно к отметкам вершин квадратов получить еще точки  с отметками.

Нивелирный ход  по квадратам прокладывают по программе  технического нивелирования или 4-го класса. Все связующие точки хода закрепляют устойчивыми кольями  или специальными башмаками. Рейку  ставят на торец кола или башмак. Отсчеты по рейкам записывают в журнал нивелирования либо на схему квадратов, причем числовые значения отсчетов подписывают  возле вершин тех квадратов, на которых  они получены. Границы работы на станции отделяют пунктирной линией. При обработке результатов измерении  сначала вычисляют превышения и  отметки связующих точек хода. Отметки вершин квадратов вычисляют  через горизонт прибора (ГП).

   

Рис.  3.  Нивелирование  поверхности по квадратам 
 
 

Тригонометрическое  нивелирование выполняют теодолитами - приборами, позволяющими измерять вертикальные углы. Если с точки А на точку В или с точки В на точку С измерить углы наклона υ и определить горизонтальные проложения d, превышения между этими точками можно определить по формуле

h = dtg ν + i - ν - f

где i - высота теодолита над точкой, ν - высота наведения при измерении угла наклона,f - поправка за кривизну Земли и рефракцию, выбираемая из специальных таблиц. Поправку вводят при расстояниях между точками, больших 300 м.

При положительном  угле наклона (+ν) превышения будут иметь  знак плюс, при отрицательном (-ν) - минус.

Рис. 4. Схема тригонометрического нивелирования 
 

Различают три  способа тригонометрического нивелирования:

- способ одностороннего  тригонометрического нивелирования;

- способ двухстороннего  тригонометрического нивелирования;

- способ тригонометрического  нивелирования через точку (из  середины). 
 
 

Барометрическое нивелирование. 
Нивелирование, при котором определяется разность высот двух точек 
(превышения), по данным изменения атмосферного давления, измеренного 
в этих точках, называется барометрическим. Барометрическое 
нивелирование один из методов нивелирования , основанный на 
установленной Б. Паскалем в 1647 связи давления воздуха с высотой 
точки над уровнем моря. 
Барометрическое нивелирование дает возможность быстро определять 
абсолютные высоты точек местности, оно также используется для съемки 
рельефа высокогорной и сильно пересеченной территории. 
По разности давления, как отмечалось выше, с учетом метеорологических 
условий , можно вычислить и разность высот двух не очень удаленных 
друг от друга точек. дл я этой цели применяют понятие барической 
ступени высот , или расстояния по вертикали в метрах , на котором 
атмосферное давление меняется на 1 мм ртутного столба. По формуле 
Бабине составлены таблицы барических ступеней высот. Так, например, 
для средней полосы европейской части России барическая ступень 
составляет 10,5 м/мм.  
Атмосферное давление меняется не только с высотой, оно зависит также 
от ряда метеорологических факторов, в частности от температуры 
воздуха. 
Широкое применение при барометрическом нивелировании получили 
пружинные барометры анероиды (безжидкостные). Барометр анероид БАММ, 
например, обеспечивает определение давления с точностью 0,2— 0,3 
мм ртутного столба. Определение температуры воздуха осуществляется с 
помощью термометра. 
Таким образом, на станциях определяется давление и температура 
воздуха, а в журнале фиксируется время наблюдения. Так как показания 
барометра анероида отличаются от показаний ртутного барометра, то для 
приведения измеренного анероидом атмосферного давления к показаниям 
ртутного барометра на каждой станции маршрута в показания анероида 
вводят три поправки: а) шкаловую с (760— А) для учета 
нелинейности шкалы, вызываемой изменением угла между передаточными 
рычагами; б) температурную поправку, в) добавочную поправку , которая 
возникает из -за неточного учета шкаловой и температурной поправок, а 
так же наличия механических погрешностей прибора. Шкаловые и 
температурные поправки перед каждым 
полевым сезоном вносят в паспорт анероида после сравнения показаний 
анероида с эталоном в баро и термокамерах. Правильность показаний 
анероида не обеспечивается без паспорта. 
Показания ртутного барометра получают алгебраическим суммирование м показаний анероида и поправок.  
Давление воздуха меняется в течение дня, поэтому барометрическое 
нивелирование осуществляется способом замкнутого ход а . Его проводят 
при устойчивом состоянии атмосферы (в дни без гроз, сильного ветра и 
т. п.). 
Съемщик, измерив атмосферное давление и температуру воздуха на 
исходной точке, обходит все точки маршрута, где последовательно делает 
те же наблюдения, отмечая в журнале время измерений. Возвратясь в 
исходную точку, вновь определяет давление и температуру, отмечает 
время. Полученная разность давлений на исходной точке в итоге двух 
измерений представляет невязку — результат суточного хода 
атмосферного давления и ошибок приборов. Ее распределяют 
пропорционально затраченному на наблюдения времени. Вычислив средние 
значения давления и температуры воздуха между соседними точками хода, 
находят из таблиц значения барических ступеней. По формуле определяют 
превышения между ними. Зная абсолютную высоту одной точки и 
превышения, находят высотные отметки всех точек. Точность определения 
высот барометрическим нивелированием — 2— 2,5 м.