Сущность геометрического нивелирования. Отклонение визирного луча уровенной поверхности

Геометрическое нивелирование или нивелирование горизонтальным лучом выполняют специальным геодезическим прибором - нивелиром; отличительная особенность нивелира состоит в том,что визирная линия трубы во время работы приводится в горизонтальное положение.

Различают два вида геометрического нивелирования: нивелирование из середины и нивелирование вперед.

При нивелировании из середины нивелир устанавливают посредине между точками А и В, а на точках А и В ставят рейки с делениями (рис.4.29). При движении от точки A к точке B рейка в точке А называется задней, рейка в точке В - передней. Сначала наводят трубу на заднюю рейку и берут отсчет a, затем наводят трубу на переднюю рейку и берут отсчет b. Превышение точки B относительно точки А получают по формуле:

h = a - b. (4.49)

Если a > b, превышение положительное, если a < b -отрицательное. Отметка точки В вычисляется по формуле:

H_в = H_а + h. (4.50)

Рис.4.29 Рис.4.30

Высота визирного луча над уровнем моря называется горизонтом прибора и обозначается H_г:

H_г = H_А + a = H_В + b. (4.51)

При нивелировании вперед нивелир устанавливают над точкой А так, чтобы окуляр трубы был на одной отвесной линии с точкой. На точку В ставят рейку. Измеряют высоту нивелира i над точкой А и берут отсчет b по рейке (рис.4.30). Превышение h подсчитывают по формуле:

h = i - b. (4.52)

Отметку точки B можно вычислить через превышение по формуле (4.50) или через горизонт прибора:

H_в = H_г - b.

Если точки А и В находятся на большом расстоянии одна от другой и превышение между ними нельзя измерить с одной установки нивелира, то на линии AB намечают промежуточные точки 1, 2, 3 и т.д. и измеряют превышение по частям (рис.4.31).

Рис.4.31

На первом участке A-1 берут отсчеты по задней рейке - a₁ и по передней - b₁. Затем переносят нивелир в середину второго участка, а рейку с точки A переносят в точку 2; берут отсчеты по рейкам: по задней - a₂ и по передней - b₂. Эти действия повторяют до конца линии AB. Точки, позволяющие связать горизонты прибора на соседних установках нивелира, называются связующими; на этих точках отсчеты берут два раза - сначала по передней рейке, а затем по задней.

Превышение на каждой установке нивелира, называемой станцией, вычисляют по формуле (4.49), а превышение между точками A и B будет равно:

h_AB = ∑h = ∑a - ∑b. (4.53)

Отметка точки B получится по формуле:

H_B = H_A + ∑h. (4.54)

При последовательном нивелировании получается нивелирный ход.

Ход работы:

В процессе нивелирования трассы получают отметки всех пикетных точек, начала, середины и конца кривой, промежуточных точек и точек поперечных профилей. Для этого по трассе в прямом и обратном направлении прокладывают нивелирный ход. В прямом ходе определяют отметки всех точек трассы, в обратном – только связующих точек. Нивелирный ход привязывают к реперу или марке (по указанию преподавателя).

Нивелирование по трассе выполняют со станций. При выборе места станции должна быть обеспечена видимость реек и визирный луч должен проходить выше поверхности Земли не менее, чем на 0,2 м. Нивелир следует устанавливать на станции так, чтобы расстояние до задней и передней реек было по возможности одинаковым.

Порядок нивелирования на станции:

1. Нивелир устанавливают в рабочее положение, а рейки – на прочно вбитые в землю колья или на отмеченные точки на асфальте;

Отгоризонтируют прибор по круглому уровню.

2. Трубу нивелира наводят на черную шкалу задней рейки и устанавливают по глазу наблюдателя. Элевационным винтом приводят пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт (для нивелира Н3), берут отсчет по средней нити сетки (3ч) и записывают его в полевой журнал нивелирования трассы;

3. Рейку поворачивают красной шкалой к нивелиру и снова берут отсчет (3к);

4. Трубу нивелира поворачивают вокруг его оси и наводят на черную шкалу передней рейки; действуя элевационным винтом, устанавливают пузырек уровня в нуль-пункт, берут отсчет по средней нити (nч) и записывают его в журнал;

5. Рейку поворачивают красной шкалой к нивелиру и снова берут отсчет (nк);

6. Превышение вычисляют по черной и красной стороне реек не снимая прибора:

Если полученные превышения отличаются друг от друга не более, чем на 5 мм, то вычисляют среднее превышение, в противном случае наблюдения на станции повторяют;

7. Заднюю рейку устанавливают на плюсовые точки трассы и на точки поперечника и берут отсчеты только по черной шкале рейки.

По окончании работы нивелир переносят на очередную по ходу станцию, задний реечник переходит со своей рейкой на переднюю связующую (пикетную, иксовую или плюсовую) точку следующей станции, а передний реечник остается на месте со своей рейкой.

При нивелировании особое внимание следует обратить на выбор связующих точек, то есть точек, через которые передаются превышения. Если превышения между этими точками больше длины рейки (3 м), то необходимо сократить длину плеч – расстояние от нивелира до реек. В этом случае в качестве связующих используют плюсовые точки трассы.

Если таких точек нет, то в качестве связующих используют иксовые точки, которые в журнале обозначают как Х1, Х2…. В иксовых точках при нивелировании устанавливают нивелирные башмаки или костыли, а при отсутствии их – деревянные колышки или отмечают на асфальте масляной краской. Расстояния до иксовых точек не измеряют.