Устройство нивелиров
Нивелир (от фр. niveau — уровень, нивелир) — оптико-механический геодезический прибор для геометрического нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими точками. Прибор, устанавливаемый обычно на треножник (штатив), оборудован зрительной трубой, приспособленной к вращению в горизонтальной плоскости, и чувствительным уровнем. Основные части нивелира: зрительная труба, цилиндрический уровень для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение и подставка. Нивелиры бывают с уровнем (типов Н3, Н4, Н7), самоустанавливающейся линией визирования (НС3, НС4, НТС) и с компенсаторами (Н3К, 2Н10КЛ). Согласно ГОСТ 10528- 90 нивелиры, как и теодолиты, разделяют на высокоточные, точные и технические. К высокоточным относят нивелир Н-0,5, предназначенный для нивелирования I и II классов, с погрешностью не более 0,5 мм на 1 км двойного хода. К точным относят нивелиры Н-3, Н-3К и Н-3КЛ, предназначенные для нивелирования III и IV классов и технического нивелирования, с погрешностью не более 3 мм на 1 км двойного хода. Технические нивелиры Н-10, Н-10К, Н-10КЛ применяют при техническом нивелировании с погрешностью не более 10 мм на 1 км двойного хода. По способу приведения визирной оси в горизонтальное положение различают нивелиры с уровнем (Н-0,5, Н-3, Н-10) и с компенсатором (Н-3К, Н-10К), автоматически приводящим визирную ось в горизонтальное положение. Последние в свою очередь, в основном применяют преимущественно на зыбких неустойчивых поверхностях. Некоторые нивелиры снабжены горизонтальным кругом с лимбом (Н-3КЛ, Н-10КЛ) для измерения горизонтальных углов.
Рисунок №3 Оптический нивелир FOIF DSZ-3
6.3. Журнал нивелирной сьёмки Продольным называют такое нивелирование, которое ведут вдоль узкой полосы земли по заранее намеченному направлению, например по оси проектируемой дороги, канала и т.п. На основании продольного нивелирования вычисляют высоты пронивелированных точек и затем составляют продольный профиль трассы. Трасса – линия, определяющая путь движения или продольную ось дороги, канала, линии электропередачи или связи, трубопровода и подобных сооружений большой протяженности. При продольном нивелировании на линии хода разбивают пикетаж, т.е. на местности намечают и закрепляют через каждые 100 метров точки, называемые пикетными. Пикет в уровень с землей, а рядом устанавливают сторожок, который облегчает нахождение пикетной точки.
Табица№3 Нивелирный журнал №7
После закрепления точек на линии хода приступают к их нивелированию. Все отсчеты по рейкам, полученные во время работы, записывают в соответствующие графы полевого журнала. Конечной целью обработки нивелирного журнала является получение отметок всех пронивелированных точек. Вычисление превышений между всеми пикетными и исковыми точками Так как пикетные точки нивелировались по способу «из середины», то превышение между ними вычисляют по формуле: Н = а-b, где Н -превышение, а - отсчет на заданную рейку, b - отсчет на переднюю рейку. В приведенном примере на станции 1 превышение между Rp27 и ПК 0 при первом горизонте будет равно: h = 1305 – 1520 = -215 мм, при втором горизонте: h = 1305 – 1520 = -215 мм. На станции 2 превышение между ПК 0 и ПК 1 при первом горизонте инструмента будет равно: h = 1018 – 1012 = 6 мм, при втором горизонте: h = 1018 – 1012 = 6 мм. На станции 3 превышение между ПК 1 и ПК2 при первом горизонте инструмента будет равно: h = 2319 – 485 = 1834 мм, при втором горизонте: h = 2319 – 485 = 1834 мм. На станции 4 превышение между ПК 2 и Х при первом горизонте инструмента будет равно: h = 1598 – 118 = 1480 мм, при втором горизонте: h = 1598 – 118 = 1480 мм. На станции 5 превышение между ПК 2 и ПК 3 при первом горизонте инструмента будет равно: h = 2723-868= 1855 мм, при втором горизонте: h = 2700-843= 1857мм. На станции 6 превышение между Х и ПК 3 при первом горизонте инструмента будет равно: h = 2675 – 681 =1994 мм, при втором горизонте: h = 2675 – 681 =1994 мм. На станции 7 превышение между ПК 4 и ПК 5 при первом горизонте инструмента будет равно: h = 830 – 3037 = - 2207 мм, при втором горизонте: h = 830 – 3037 = - 2207 мм. На станции 8 превышение между ПК 5 и Rp 28 при первом горизонте инструмента будет равно: h = 1159 – 1861 = - 702 мм, при втором горизонте: h = 1159 – 1861 = - 702 мм. Расхождение в полученных превышениях допускается не более 5мм. В нашем примере получилось допустимая разница. полученные превышения записываются в графу 6 журнала. А если задний отсчет меньше переднего, то превышение отрицательно и записывается в графу 7. В нашем примере пикет 2 и пикет 3 нельзя пронивелировать с одной станции из середины в следствие большой крутизны ската. В таких случаях нивелируют по частям, используя иксовые точки. Станция 4 взята между пикетом 2 и точкой Х. А станция 5 между точкой Х и пикетом 3. В процессе обработки журнала отметку иксовой точки вычисляют также как и пикетную. Контроль вычисления превышений Сущность контроля заключается в следующем: разность между суммой всех задних отсчетов и суммой передних отсчетов должна быть равна алгебраической сумме средних превышений. Для контроля вычислений необходимо: 1. Найти сумму всех задних отсчетов Σa, то есть сложить все отсчеты в графе 3.(Σa=26018мм) 2. Найти сумму всех передних отсчетов Σb, то есть сложить все отсчеты в графе 4.(Σb=21122мм) 3. Вычислить разность между этими суммами. Σ= Σa - Σb = 26018 – 21122 = 4896 мм Сложить все положительные средние превышения Σа1 (графа 8) и все В нашем примере: Σа1 - Σb1 = 2448 мм Следовательно, превышения между пикетными и исковыми точками вычислено правильно. Вычисление невязки превышений и ее распространение Полученная алгебраическая сумма всех средних превышений теоретически должна быть равна разности конечного и начального репера. Однако практически, вследствие ошибок измерений получается невязка, которую подсчитывают по формуле: Δh = Σhср – (Hn - H1), т.е. невязка равна разности между суммой средних превышений (8-9) и разностью отметок конечного (Нn) и начального (Н1) реперов. Допустимость невязки проверяется по формуле: Δhдоп = где L – длина нивелирного хода. В нашем примере допустимая невязка Δhдоп = ∆h = 2448 – (129000 - 126560) = 8 мм. Полученная невязка (8мм) меньше допустимой (±22мм) и следовательно ее можно распределять. Невязку распределяют по возможности равными долями, по всем превышениям со знаком обратным невязки, и сумма всех поправок должна быть равна по величине невязки. Далее преступают к вычислению отметок пикетных и иксовых точек (ПК, Х). Вычисления отметок пикетных и иксовых точек Отметки всех пикетных и исковых точек вычисляются последовательно от заданной отметки начального репера по превышениям, по формуле: Нn = Hn-1 + hCр, то есть отметка точки последующей равна отметки точки предыдущей плюс соответствующее исправленное превышение между этими точками. Следует помнить, что отметки выражаются в метрах, а вычисленные в журнале превышения получаются в миллиметрах, поэтому при вычислении отметок превышения необходимо выражать в метрах. ПК 0: Н 0= 126,560 – 0,215 = 126,345 м ПК 1: H1 = 126,345 + 0,003 = 126,348 м ПК 2: Н2= 126,348 + 1,831 = 128,179 м Х: Нх = 128,179 + 1,480 = 129,659 м ПК 3: Н3= 129,659 + 1,994 = 131,653 м ПК 4: Н4= 131,653 + 0,259 = 131,912 м ПК 5: Н5 = 131,912 – 2,208 = 129,704 м Rp28: НRp28 = 129,704 – 0,704 = 129,000 м Вычисление отметок и плюсовых точек поперечников Отметки этих точек определяют методом горизонта инструмента. Горизонтом инструмента называется высота луча визирования над уровенной поверхностью, или отметка луча визирования. ГИ = НА - а, ГИ = Нв – b, Где ГИ – горизонт инструмента, НА – отметка задней точки, а – отсчет по рейке на этой точке, Нв – отметка передней точки, b – отсчет по рейке на эту точку. Отметка плюсовой точки равна: hc = ГИ – с, где с – отсчет по рейке на данную плюсовую точку. Так как все плюсовые точки нивелируют при горизонте инструмента, то для вычисления горизонта инструмента на станцию надо пользоваться отсчетами, полученными при втором горизонте. Графу 10 журнала заполняют для тех станций, с которых нивелировали плюсовые точки или поперечники. Для станции 2 горизонт инструмента будет равен: ГИ2 = 126,345 + 1,018 = 127,363 м ГИ2 = 126,348 + 1,012 = 127,360 м Полученные значения не должны отличатся больше чем на 10мм. Отметка плюсовой точки ПК 0 + 28 определяется как разность между горизонтом инструмента и отсчетом на плюсовую точку. Определение отметок точек: НПК0+28: 127,362 - 1,722 = 125,640 м Чтобы выяснить рельеф местности нивелируют поперечники. В нашем примере поперечник был разбит на пикете 1 и пронивелирован со станции 3. На точку расположенную вправо на 7,6 м от оси нивелирного хода был получен отсчет 1682. На точку расположенную вправо на 20 м от оси нивелирного хода был получен отсчет 1706. На точку расположенную влево на 9.4 м от оси нивелирного хода был получен отсчет 1954. На точку расположенную влево на 20 м от оси нивелирного хода был получен отсчет 2483. Горизонт нивелира на этой станции равен ГИ3 = 126,348 + 2,319 = 128,667 м ГИ3 = 128,179 + 0,485 = 128,664 м Отметка точки Пр 7,6 равна: Нпр7,6 = 128,666 - 1,628 = 126,984 м Отметка точки Пр 20 равна: Нпр20 = 128,666 – 1,706 = 126,960 м Отметка точки Лев 9,4 равна: Нлев9,4 = 128,666 – 1,954 = 126,712 м Отметка точки Лев 20 равна: Нлев20 = 128,666 – 126,183 м
|
При использовании цифровых нивелиров значительно повышается производительность труда и точность нивелирования, так как исключаются личные погрешности наблюдателя, а все измерения и вычисления производятся в автоматическом режиме по специальной программе. Нивелир может быть укомплектован программным пакетом.
. А невязка при нивелировании трассы равна:
