Цель и задачи нивелирования

7.1. Задачи и виды нивелирования

Цель и задачи нивелирования

Нивелированием называетсясовокупность геодезических измеренийдля определения превышений междуточками, а также их высот.

Нивелированиепроизводят для изучения рельефа,определения высот точек при проектировании,строительстве и эксплуатации различныхинженерных сооружений. Результатынивелирования имеют большое значениедля решения научных задач как самойгеодезии, так и для других наук о Земле.

Взависимости от применяемых приборов иизмеряемых величин нивелированиеделится на несколько видов.

1.Геометрическоенивелирование –определение превышения одной точки наддругой посредством горизонтальноговизирного луча. Осуществляют его обычнос помощью нивелиров, но можно использоватьи другие приборы, позволяющие получатьгоризонтальный луч.

2.Тригонометрическоенивелирование –определение превышений с помощьюнаклонного визирного луча. Превышениепри этом определяют как функциюизмеренного расстояния и угла наклона,для измерения которых используютсоответствующие геодезические приборы(тахеометр, кипрегель).

3.Барометрическое нивелирование –в его основу положена зависимость междуатмосферным давлением и высотой точекна местности.

4.Гидростатическоенивелирование –определениепревышений основывается на свойствежидкости в сообщающихся сосудах всегданаходиться на одном уровне, независимоот высоты точек, на которых установленысосуды.

5.Аэрорадионивелирование —превышенияопределяются путем измерения высотполета летательного аппаратарадиовысотомером.

6.Механическое нивелирование —выполняетсяс помощью приборов, устанавливаемых впутеизмерительных вагонах, тележках,автомобилях, которые при движениивычерчивают профиль пройденного пути.Такие приборы называются профилографы.

7. Стереофотограмметрическое нивелирование основано на определении превышения по паре фотоснимков одной и той же местности, полученных из двух точек базиса фотографирования

8.Определение превышений по результатамспутниковых измерений.Использованиеспутниковой системы ГЛОНАСС – ГлобальнаяНавигационная Спутниковая Системапозволяет определять пространственныекоординаты точек.

7.2. Способы геометрического нивелирования

Геометрическоенивелирование –это наиболее распространенный способопределения превышений. Его выполняютс помощью нивелира,задающего горизонтальную линиювизирования.

Устройствонивелира достаточно простое. Он имеетдве основные части: зрительную трубу иустройство, позволяющее привестивизирный луч в горизонтальное положение.

Геометрическоенивелирование можновыполнять по следующей схеме:

Рис.61. Способы нивелирования

Принивелировании из середины нивелиррасполагают между двумя точками примернона одинаковых расстояниях (рис.61, а). Вточках устанавливают отвесно рейки ссантиметровыми делениями.

Их ставят наколышек, вбитый вровень с землей, илина специальный костыль, так как рейкапод собственной тяжестью будет давитьна землю и отсчет по ней будет меняться.Визирный луч зрительной трубы нивелирапоследовательно наводят на рейки иберут отсчеты З и П,которые записывают в миллиметрах вжурнал нивелирования.

Отсчет по рейкепроизводят по средней нити нивелира,т.е. по месту, где проекция средней нитипересекает рейку. Превышение междуточками определяют по формуле

h– П

где З –отсчет назад на заднюю точку А; П –отсчет вперед на переднюю точку B.

При нивелированиивперед приборустанавливают над точкой А (рис. 61, б),измеряют его высоту V иберут отсчет П порейке в точке В. Превышение определяютвычитанием из высоты прибора V отсчета П.

h=V– П.

Высотупередней точки В вычисляется по формуле:

Высотувизирного луча на уровенной поверхностьюназывают горизонтом инструмента HГИ (рис.61) и вычисляют

НГИА+З = НА+V

Местоустановки нивелира называется станцией.Если для определения превышения междуточками А и В достаточно установитьприбор один раз, то такой случайназывается простымнивелированием.

Еслиже превышение между точками определяюттолько после нескольких установокнивелира, такое нивелированиеназывают сложнымили последовательным (рис.62).

Рис.62. Последовательное нивелирование.

Вэтом случае точки С и D называют связующими.Превышение между ними определяют какпри простом нивелировании:

;  ;   

h=∑З– ∑П

Такуюсхему нивелирования называют нивелирнымходом.

Источник: https://studfile.net/preview/3015671/

Цель и задачи нивелирования

Цель и задачи нивелирования

При проектировании, изысканиях, возведении и эксплуатации больших инженерных сооружений необходимо понимать особенности рельефа конкретной местности.

Без этих знаний невозможно моделирование шоссейных и железных дорог, водоотводных каналов, гидротехнических приборов, оросительных и осушительных систем, а также строительных площадок, аэродромов, плотин, населенных пунктов, полей севооборотов и других промышленных объектов.

Умение правильно составлять отметки всех характерных линий местности позволяет добиться хороших результатов. Высотой точки называется общее расстояние от уровневой поверхности до определенной прямой.

За начальный уровень следует принимать поверхность воды в море или океане, исключительно в спокойном состоянии.

В России она принимается от Кронштадтского футштока и напрямую связана с уровнем Балтийского моря.

Замечание 1

Установление отметок точек и есть главная цель нивелирования.

Определение 1

Нивелирование — вид масштабных геодезических работ, в итоге которых определяют различия высот (превышения) линий земной поверхности, а также параметры этих точек над установленной отчетной местностью.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

По результатам проведения нивелирования специалисты изображают рельеф территории на схемах и картах, разрабатывают профили земных участков, формируют организационно-хозяйственные идеи лесных питомников, моделируют парки, решают другие серьезные задачи садово-паркового и лесного хозяйств.

Методы и задачи нивелирования

По методам нивелирование в основном разделяют на:

  1. Геометрическое — выявление превышения одной линии над другой путем визирного горизонтального луча. Осуществляют его при помощи нивелиров, но можно применять и другие устройства, которые помогают получать вертикальный луч.
  2. Тригонометрическое – установление погрешностей с помощью наклонного луча. Превышение в этом случае определяют, как функцию угла наклона и измеренного расстояния, для измерения которых нередко используют соответствующие приборы в виде тахеометра и кипрегеля.
  3. Автоматическое — определение недочетов посредством устройств, устанавливаемых в путеизмерительных тележках, вагонах, машинах, которые при плавном движении вычерчивают собственный профиль пройденного пути. Такие приборы называются в науке профилографы.
  4. Стереофотограмметрическое – базируется на определении превышения по паре изображений одной и той же местности, полученных из двух линий базиса фотографирования.

Замечание 2

На данный момент различают также два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед.

Рисунок 1. Нивелирование из середины. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

При нивелировании из середины сам нивелир находится между двумя точками приблизительно на одинаковых расстояниях. В линиях устанавливаются отвесные рейки точными сантиметровыми делениями. Их располагают на колышек, вбитый с землей вровень, или на специальный костыль, так как любой предмет под тяжестью автоматически начинает давить на поверхность и отсчет по ней будет видоизменяться.

Рисунок 2. Нивелирование вперед. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

При нивелировании вперед устройство устанавливают над определенной точкой, делают замер высоты и берут отсчет по рейке в конечной точке. Превышение вычисляют путем отнимания из высоты начального параметра прибора.

Замечание 3

Основной задачей нивелирования считается определение разности высот двух показателей по результатам синхронного измерения атмосферного давления в данных точках.

Этот коэффициент в каждой точке земной поверхности полностью зависит от высоты над уровнем моря и погодных условий в момент проведения замеров. Подобная зависимость выражается способом, который учитывает температуру, атмосферной давление и влажность воздуха, а также увеличение свободного падения вместе с широтой места наблюдений.

Классификация нивелиров

Рисунок 3. Классификация нивелиров. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Нивелирование по технологии и точности геодезических работ разделяется на I, II, III u IV классы и техническое проектирование.

Нивелирование I, II, III и IV классов включает в себя государственную масштабную сеть, которая является высотной базой топографических съемок абсолютно всех масштабов и геодезических измерений, осуществляемых для удовлетворения нужд хозяйственной деятельности и обороны государства.

Удивительно, что нивелирная система начальных классов считается главной высотной сетью, с помощью которой определяется единый график высот на всей территории. Она также предназначается для научных задач, непосредственно связанных с исследованием колебаний земной коры.

Нивелирные сети ІІІ и IV классов и технического проектирования служат основой топографических фотосъемок и служат решением различных инженерных задач (застройка и благоустройство населенных пунктов; планировка дорог, проектирование и строительство трасс, оросительных и осушительных устройств; водоснабжение, канализация и так далее).

При выборе класса в нивелировании необходимо учитывать следующие правила:

  • высота последующей линии должна быть одинаковой с высотой предыдущей точки плюс незначительное превышение;
  • горизонт каждого нивелира равен высоте объекта плюс начальный отсчет по рейке на данной точке;
  • высота точки всегда равна горизонту нивелира минус показатель по рейке на этой линии.

Обычно при нивелировании плечо или же расстояние от нивелира до рейки не превышает 100 – 150 метров. Следовательно, с одной станции, если позволяют погодные условия, возможно выполнить нивелирование линий, расположенных на расстоянии примерно 200 – 300 метров одна от другой.

В тех случаях, когда замер рельефа осуществляется с целью передачи данных на большие расстояния, а также для разработки профиля местности, используют нивелирование с нескольких станций, связанных между собой общими точками.

Такой процесс называют нивелирным ходом, в ходе которого измерения считают сложными (последовательными).

Цифровые и лазерные нивелиры

В связи с быстро возрастающими требованиями к точности и качеству геодезических работ на сегодняшний день широкое использование находят цифровые и лазерные нивелиры.

Определение 2

Цифровой нивелир представляет собой высокоточный оптический прибор, оснащенный автоматическим сбором, обработкой и хранением полученными данными.

Это значит, что все главные условия, необходимые для корректного выполнения безошибочных измерений оптическими нивелирами, должны всегда соблюдаться и для цифровых устройств.

Результаты замеров с уже введенными дополнениями отслеживаются на экране и по желанию оператора могут трансформироваться в память нивелира.

Программа осуществляет последовательное вычисление и вывод на монитор высот линий установки рейки.

Лазерные нивелиры созданы для измерения погрешностей и передачи наиболее высотных отметок. Нивелир постоянно излучает видимый световой пучок, относительно которого реализуют измерения превышений. В лазерных геодезических системах в качестве основного излучателя потока свет применяют квантовые оптические генераторы (лазеры).

В настоящее время лазерные нивелиры производятся в основном с автоматически лучом излучения, вращающимся лазерным вектором, что дает возможность создавать в пространстве мощные световые линии и плоскости. Положение такой сферы фиксируется на специальной рейке или стенах инженерных сооружений.

Источник: https://spravochnick.ru/geodeziya/cel_i_zadachi_nivelirovaniya/

Нивелирование, виды и способы, методы и допуски

Цель и задачи нивелирования

Нивелирование — это измерения по определению превышений между точками на земной поверхности и вычисление их высот относительно начальной высотной точки отсчета с применением различных геометрических, физических методов и приборов.

Самые первые упоминания об уровневых построениях были известны еще в Древнем Риме и Греции. Связаны они с водяным уровнем, то есть с первым гидростатическим способом нивелирования. Все последующие методы получали с развитием технического прогресса, конкретными изобретениями и их практическим применением.

Изобретения зрительной трубы и сетки нитей (Пикар) в XVI и XVII веке, барометра в XVII (Торричелли), цилиндрического уровня в XVIII (Рамсден) позволили развивать способы барометрического, геометрического и тригонометрического нивелирования. Построение стереокомпаратора и стереофотоаппарата создало предпосылки для стереофотограмметрического нивелирования.

На основе физических принципов лазерных излучений и новых цифровых технологий появляются современные лазерные и цифровые нивелиры.

Ставить в уровень вот что означает с французского нивелир. Именно благодаря прибору с таким наименованием получили распространение геодезические способы точного нивелирования. Наиболее точным, популярным и востребованным в современном приборостроении, строительстве, геологической разведке и других отраслях считается способ геометрического нивелирования.

Геометрическое нивелирование

Заключается в использовании инструментальной способности построения горизонтального луча (оси) конструкцией нивелиров для выполнения высотных измерений. Характерным способом геометрического нивелирования является так называемый метод «из середины» с использованием нивелирных реек со специально нанесенными на них шкалами. Типовая схема его показана на рис.1.

Рис.1. Схема геометрического нивелирования.

Суть способа состоит в установлении нивелиров ориентировочно посередине между точками, на которых необходимо измерить высотные отметки.

Именно на них устанавливаются в вертикальное (отвесное) положение рейки, по которым снимаются отсчеты в миллиметрах (0123).

Сначала измерения осуществляют с задней (З) рейки после этого нивелир разворачивается в направлении передней точки (П). Изначально задней точкой выступает исходный репер с известным значением абсолютной отметки.

Превышение (h) между точками, на которых устанавливались рейки, вычисляют по формуле:

h = З – П,

где

З – задний отсчет по рейке;

П – передний отсчет.

Точность снятия отсчетов по рейкам колеблется в пределах 1-2 мм при техническом нивелировании и 0,1 мм при нивелировании I класса.

Определение превышений между точками с однократной установкой инструмента именуется станцией стояния.

Многократное число станций на значительном удалении друг от друга на протяжении многих сотен метров и даже километров называют нивелирным ходом.

Методики нивелировок регламентируются выполнением измерений в прямом и обратном направлении, при различных горизонтах инструментов и требуют соблюдения предельных значений среднеквадратических и допустимых погрешностей.

Другие виды нивелирования

Могут использоваться в условиях, в которых они более предпочтительны к применению.

  Так тригонометрическое нивелирование за счет возможности изменения наклона зрительной трубы и соответственно визирного луча в теодолитах (тахеометрах) производится на местности с характерным гористым рельефом, на возвышенностях и поверхностях где использование геометрического нивелирования просто имеет значительные физические и экономические затраты. Современные электронные приборы (тахеометры) позволяют применять тригонометрический способ в прикладных задачах передачи и определения высотных отметок на значительно удаленные и возвышающиеся предметы, сооружения, при топографических съемках.

В последние годы с появлением новых методов съемок и построений плановых сетей возникли технологические и технические возможности измерений превышений между пунктами по спутниковым наблюдениям и измерениям через ГЛОНАСС и GPS. Точные их вычисления (до 1-2 см) с одновременным получением всех трех пространственных координат делают такой способ одним из ведущих в современной геодезии.

Особым интересом именно для геодезических работ высокой точности пользуются новейшие приборы цифровой технологии, высокоточные цифровые нивелиры и лазерные ротационные для прикладных работ.

Методы построения и типы высотных нивелирных сетей

Можно рассматривать в ракурсе распространения единой и однозначной высотной системы координат по всей территории страны. Она имеет название Балтийская.

Известно, что за ее начальную точку отсчета принят уровень Кронштадтского футштока. Все построения происходят «от общего к частному» и соединения нивелирных ходов между собой представляют высотные сети.

По точности результатов измерений они подразделяются на пять типов нивелирования:

  • I-го класса;
  • II-го класса;
  • III-го класса;
  • IV-го класса;
  • технического нивелирования.

Сети I и II класса создаются как основа всей высотной системы страны. С их помощью решаются крупные научные задачи по отслеживанию вертикальных перемещений физической поверхности Земли, исследований земной поверхности, измерения уровней всех морей окружающих нашу страну.

Сети III, IV класса развиваются от пунктов более высоких классов и выступают высотной основой для топосъемок, изыскательских и прикладных геодезических работ. Ориентировочная схема по развитию нивелирных сетей показана на рис.2.

Рис.2. Схема высотных сетей.

Сети I класса формируются из нивелирных ходов, полигонов с общей протяженностью порядка 1200 км в освоенных районах страны и 2000 км в малоосвоенных. При построении полигонов II класса их периметры составляют 400 и 1000 км соответственно.

Они выстраиваются внутри полигонов I класса системой линий и ходов. Периодически в сетях I и II класса производятся повторные измерения через 25 и 35 лет соответственно. Это дает возможность поддерживать их на соответствующем современном уровне.

 Построение сетей III, IV класса опирается на пункты государственного высотного обоснования высших классов и осуществляется внутри этих полигонов. При создании высотной съемочной основы для топосъемок возможно прокладывание сетей с применением технического нивелирования.  

Каждый класс нивелирования исполняется с наилучшей точностью с соблюдением соответствующих требований по допустимым значениям среднеквадратических погрешностей нивелировок и предельных погрешностей в полигонах и отдельных линиях ходов. Параметры и формулы допустимых значений отображены таблице ниже, где L – длина линии хода, полигона в км.

Источник: https://geostart.ru/post/322

Способы геометрического нивелирования

Цель и задачи нивелирования

ТЕМА 6. НИВЕЛИРОВАНИЕ

Лекция 8:

Задачи и методы нивелирования

Одним из основных видов геодезических работ является нивелирование, имеющий целью определение относительных отметок точек земной поверхности, элементов конструкций, а также их высоты относительно принятой уровенной поверхности.

Нивелирование производится для изучения форм рельефа и определения превышений отдельных точек конструкций и сооружения в целом при проектировании, строительстве и эксплуатации. Результаты этого вида геодезических работ используются при решении различных инженерных и научных задач в целом ряде отраслей, в том числе и оборонного значения.

По видам нивелирование подразделяется на:

1) геометрическое;

2) тригонометрическое;

3) физическое;

4) стереофотограмметрическое;

5) автоматическое.

Геометрическое нивелирование основано на горизонтальном положении визирного луча, которое задается с помощью инструментов, называемых нивелирами.

Тригонометрическое нивелирование производится наклонным лучом с использованием теодолитов либо тахеометров. В этом случае измеряются углы наклона и расстояния между определяемыми точками.

Физическое нивелирование разделяется на барометрическое, гидростатическое и аэронивелирование.

При барометрическом нивелировании используют барометры, с помощью которых по разности давлений в различных точках определяются превышения между ними.

Гидростатическое нивелирование основано на свойстве поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находится на одинаковом уровне.

Аэронивелирование производится с самолета при помощи радио-высотометра и статоскопа, позволяющих определять высоты самолета над земной поверхностью и изменение его высоты в полете; совместное использование этих данных определяет превышения между точками поверхности Земли.

Стереофотограмметрическое нивелирование выполняется путем измерений модели местности, основанное на стереоэффекте при рассматривании двух снимков одной и той же местности (стереопар).

Автоматическое нивелирование производится при помощи приборов, автоматически вычерчивающих профиль местности.

Наиболее точным и употребительным в инженерной практике является геометрическое нивелирование.

Способы геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование является наиболее распространенным и точным видом. С помощью геометрического нивелирования выполняются следующие виды работ:

— создание высотной государственной геодезической сети;

— передача отметок от пунктов высотной опорной сети на строительные площадки;

— при трассировании линейных сооружений;

— передача отметок на монтажные горизонты и дно глубокого котлована;

— нивелирование поверхности;

— наблюдение за вертикальными деформациями зданий и сооружений.

Различают два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед.

При выполнении первого способа нивелир устанавливают  посередине между точками А и В и приводят визирную ось инструмента в горизонтальное положение (рис. 6.1).

На точки А и В Вертикально устанавливают рейки с нанесенными делениями. Отсчет делений ведется от нижнего конца (пятки) рейки вверх. Превышение между точками определяют

                                   h = а – b,(6.1)

где а и b – отсчеты по рейкам.

Если нивелирование производится от точки А к точке В, то рейка в точке А будет задней, а в точке В – передней. Следовательно, превышение равно разности отсчетов по задней и передней рейкам.

Второй способ заключается в следующем: нивелир устанавливают над точкой таким образом, чтобы вертикальная линия от окуляра с точкой А (рис. 6.2). Визирную ось приводят в горизонтальное положение, измеряют высоту i инструмента и берут отсчет b по рейке. В этом случае

                                        h = i – b,(6.2)

т.е. превышение равно высоте инструмента минус отсчет по передней рейке.

Если известна отметка точки А и определено превышение точки В над точкой А,то из рис. 6.1 следует

                                                  HB =HA + h .  (6.3)

Очень часто возникает необходимость вычислять отметки точек через горизонт инструмента ГИ. Горизонтом инструмента называется расстояние по вертикали от уровенной поверхности до визирного луча и согласно рис 6.1

                                                 .                                      (6.4)

Для схемы на рис. 6.2 горизонт инструмента определится

                                                 .                                          (6.5)                                     

Отметка точки В получается

                                            ,                                           (6.6)

т.е. отметка точки равна горизонту инструмента минус отсчет на данную точку.

Для передачи отметок на значительные расстояния, а также для составления профиля местности нивелируемая линия АС (рис. 6.3) разбивается на отрезки, каждый из которых нивелируется с одной постановки инструмента, которая называется станцией. Установив нивелир в точке К1,получают превышение точки 1относительно точки А:

                                          h1 = a b1.                                  (6.7)

Далее последовательно определяют h2, h3 … между точками 2и 1, 3и 2и т.д. Таким образом, превышение конечной точки над первой равно сумме отсчетов по задней рейке минус сумма отсчетов по передней

                        .                (6.8)

 Отметка точки С будет

.(6.9)

Точки нивелирного хода, через которые происходит последовательная передача отметок, называются связующими. В том случае, если последовательное нивелирование производится для составления профиля, возникает необходимость определять отметки характерных точек местности.

Такие точки, расположенные между связующими, называются промежуточными или плюсовыми, и не участвуют в передаче отметок.

Они обозначаются числом метров, соответствующим расстоянию от задней точки до промежуточной, (+71 на станции К2 и +66на последней станции).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/20_24741_sposobi-geometricheskogo-nivelirovaniya.html

Booksm
Добавить комментарий