Лекции. Система геотехнологий

Подождите немного. Документ загружается.

выражается каким-либо произвольным числом, например 4687. Благодаря

этому разность отсчетов по разным сторонам рейки должна оставаться всегда

постоянной, что служит контролем нивелирования на станции. Каждый

дециметр рейки подписан (перевернутыми) цифрами; в трубе нивелира видно

их изображение.

Рис.4.26 Приспособления для установки реек:

а – башмак, б - костыль

___________________________________________

Рис.4.25 Нивелирные шашечные рейки:

а – цельная, б - складная

Нивелирные рейки выпускаются нескольких типов:

1) РН-05 — Односторонние штриховые рейки длиной 3000 или 1200 мм

для нивелирования с погрешностью 0,5 мм на 1 км хода;

2) РН-3 — двусторонние шашечные рейки длиной 1500, 3000 и 4000 мм

для нивелирования с допустимой погрешностью 3 мм на 1 км хода;

3) РН-10 — двусторонние шашечные рейки длиной 4000 мм для

нивелирования с погрешностью 10 мм на 1 км хода;

4) телескопические алюминиевые шашечные рейки длиной 3000 и

4000 мм.

Рейки длиной 4000 мм изготавливаются складными; рейки РН-3 длиной

3000 мм могут быть как складными, так и цельными. Установка реек РН-05 и

РН-3 в отвесное положение производится с помощью укрепленных на них

круглых уровней. Во время работы рейки ставят на башмаки, костыли

(рис.4.26) или на деревянные колья.

4.3.7 Поверки и юстировки уровенных нивелиров

1. Поверка круглого ( установочного) уровня:

ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Двумя подъемными винтами приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Если

после поворота верхней части нивелира на 180° пузырек останется в нуль-

пункте — условие выполнено. В противном случае, действуя

исправительными винтами уровня, перемещают пузырек в направлении к

нуль-пункту на половину дуги отклонения.

2. Поверка правильности установки сетки нитей:

вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Наводят центр сетки нитей трубы на шнур отвеса, подвешенного в 25—

30 м от нивелира. Если при этом вертикальная нить сетки совпадает со

шнуром — условие выполнено. В противном случае поворачивают сетку в

нужную сторону, ослабив предварительно винты, скрепляющие сетку с

корпусом трубы.

3. Поверка главного геометрического условия:

визирная ось трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня.

Поверка производится двойным нивелированием линии длиной 50—70 м.

Установив нивелир окуляром над концом А линии (рис. 4.27, а), приводят в

нуль-пункт пузырек круглого уровня и измеряют высоту прибора i

. Наводят

трубу на стоящую в точке В рейку и берут по ней отсчет. В случае

невыполнения условия вместо правильного отсчета b

будет прочитан отсчет

содержащий погрешность х.

Из рис. 4.27, а следует, что

xbibih

−

−=

1101

|| (4.44)

Рис.4.27 Поверка главного геометрического условия нивелиров

Меняют местами нивелир и рейку, устанавливают прибор по круглому

уровню, измеряют его высоту i

и берут отсчет b

по рейке.

Так как расстояние АВ постоянно, отсчет b

будет ошибочен на ту же

величину x, а потому

222

|| ixbibh −−=−= (4.45)

Решая уравнения (4.44) и (4.45) относительно x,получим

х = (b

+ b

)/2 – (i

+ i

)/2. (4.46)

Погрешность х не должна превышать 4 мм. В противном случае

элевационным винтом наводят среднюю нить сетки на отсчет по рейке,

равный

' = b

– x

и вертикальными исправительными винтами цилиндрического уровня

совмещают изображения концов его пузырька. Для контроля поверку

повторяют.

4.3.8 Производство технического нивелирования

Ход технического нивелирования начинают с передачи высоты репера

государственного нивелирования на начальный пункт. Эта операция,

называемая привязкой хода к реперу, выполняется в следующем

порядке.

1. Устанавливают нивелир посередине между репером и начальным пунктом

хода (расстояния между прибором и рейками измеряются шагами или

нитяным дальномером) и с помощью круглого уровня приводят ось нивелира

в отвесное положение.

2. Наводят трубу на черную сторону стоящей на репере задней рейки

(рис. 4.28) и берут отсчет по средней нити сетки.

3. Визируют на переднюю рейку, установленную на костыле или колышке,

обозначающем начальный пункт нивелирного хода, и берут поочередно

отсчеты по ее черной и красной сторонам.

4. Наводят трубу на заднюю рейку и берут заключительный отсчет по ее

красной стороне.

Рис.4.29 Передача высоты через водное

препятствие

__________________________________

Рис.4.28 Привязка нивелирного хода к реперу

Все отсчеты записывают в журнал, в котором вычисляют превышения h

на каждой станции, полученные как разности отсчетов по черным и красным

сторонам задней и передней реек. Если оба значения h различаются между

собой не более чем на 5 мм, то за окончательный результат принимают

среднее арифметическое из них. Затем задний реечник снимает

рейку с

репера и переносит ее на второй пункт нивелирного хода. Нормальное

расстояние между рейками, предусмотренное действующей инструкцией,

составляет 120 м. Неравенство расстояний от нивелира до реек не должно

быть более 10 м.

Работа по проложению хода технического нивелирования

заканчивается его привязкой к реперу с известной высотой Н

. Сумма

превышений должна быть равна разности высот конечного Н

и исходного

реперов.

Невязка в превышениях вычисляется по формуле

∑

−−= )(

ABпрh

HHhf

(4.47)

где ∑h

пр

— полученная сумма превышений по ходу. Если ход замкнут, т. е.

начинается и заканчивается на исходном репере, то Н

= Н

; тогда

∑

прh

Для подсчета допустимой невязки пользуются соотношениями:

кмh

Lммf 50= (4.48)

или

nммf

10= (4.49)

где L — длина хода в километрах, п — число станций в ходе. Если невязка

допустима, ее распределяют с обратным знаком между превышениями,

поровну на каждую станцию; по исправленным превышениям вычисляют

высоты пунктов хода.

При производстве технического нивелирования часто возникает

необходимость передачи высот через водные препятствия (реки, каналы),

ширина которых значительно превышает нормальное расстояние от нивелира

до рейки (120 м). В этом случае на обоих берегах реки закрепляют кольями

точки O

и O

(рис. 4.29). На расстоянии около 20 м от точек O

и O

намечают нивелирные станции J

и J

. Установив прибор на станции J

берут

отсчеты вначале по рейке в точке О

а затем по рейке в точке O

Переправившись как можно быстрее на другой берег реки, устанавливают

нивелир на станции J

и, не меняя фокусировки трубы, берут отсчет по рейке

в точке O

а затем по ближайшей рейке в точке O

. При такой программе

наблюдений влияние рефракции на измеренное превышение между точками

и O

будет одинаково по величине и противоположно по знаку. Поэтому в

среднем погрешность за рефракцию будет исключена из окончательного

результата.

4.3.9 Тригонометрическое нивелирование

Пусть требуется определить превышение h между точками А и В линии

местности (рис. 4.30). Установив в точке А теодолит, наводят его трубу на

верх стоящей в точке В рейки и измеряют вертикальный угол ν. По известной

длине l рейки и измеренным горизонтальному расстоянию d и высоте прибора

i можно определить величину h из соотношений:

h + l = h' + i или h = h' + i – l.

Рис.4.30 Схема тригонометрического нивелирования

Поскольку

h' = d tg ν,

то искомое значение h будет равно

h = d tg ν + i – l. (4.50)

Формула (4.50) называется полной формулой

тригонометрического нивелирования.

Если визировать на метку, прикрепленную к рейке на высоте прибора

(i = l), получим сокращенную формулу тригонометрического нивелирования

h = d tg ν (4.51)

Известно, что горизонтальная проекция d наклонного расстояния,

измеренного нитяным дальномером, определяется из выражения

d = п соs

ν.

(где n – число сантиметровых делений взятых по рейке, т. е. метры)

Для вычисления превышений по формулам (4.50), (4.51) пользуются

микрокалькуляторами.

Так же, как в случае геометрического нивелирования, на результаты

тригонометрического нивелирования оказывают влияние кривизна Земли и

рефракция. Однако вследствие малости совместной поправки f она

учитывается лишь при расстояниях d, превышающих 300 м.

О точности тригонометрического нивелирования.

Согласно действующим инструкциям, расхождение в значениях превышений,

измеренных в прямом и обратном направлениях, не должно быть более 4 см

на каждые 100 м расстояния. Допустимая высотная невязка хода, (в метрах)

проложенного способом тригонометрического нивелирования, определяется

по формуле

nSf

h 100

04.0= (4.52)

где S — средняя длина стороны хода, выраженная в сотнях метров, п —

число сторон хода.

4.3.10 Принцип гидростатического нивелирования

Гидростатический нивелир состоит из двух наполненных жидкостью

стеклянных сосудов (стаканов), соединенных гибким шлангом (рис. 4.31, а).

Установив сосуды в точках А и В, между которыми определяется

превышение h (рис. 4.31, б), измеряют высоты а и b столбов жидкости в

каждом сосуде. Из рис. 4.31, б следует

h = a – b

Так как

a = l

– c

; b = l

– c

где l

, l

— высоты сосудов, с

— расстояния от верха сосудов до уровня

жидкости, то h = (l

– c

) — (l

– c

), или h = (c

– c

) — (l

– l

Рис.4.31 Гидростатическое нивелирование:

а – нивелир шланговый технический

б – схема нивелирования: 1 – в прямом, 2 – в обратном направлениях.

Для данного гидростатического нивелира разность l

– l

— величина

постоянная; она называется местом нуля и обозначается МО.

Следовательно,

h = (c

– c

) — МО. (4.53)

После перестановки сосудов (рис. 4.31, б) и производства отсчетов с'

с'

получим

h = (l

– c'

) — (l

– c'

)

или

h = (c'

– c'

) + (l

– l

) = (c'

– c'

) + MO. (4.54)

Решая уравнения (4.53) и (4.54) относительно h и МО соответственно,

имеем

)]''()[(

1212

cccch −−−=

(4.55)

)]''()[(

1212

ccccMO −+−=

(4.56)

Методика двойного нивелирования со взаимной перестановкой сосудов

повышает точность результата, но весьма трудоемка. Для технического

нивелирования могут быть использованы формулы (4.53) и (4.54) при

условии предварительного определения места нуля по формуле (4.56).

Точность измерения превышения нивелиром НШТ-1 (см. рис. 4.31)

составляет 0,5 мм; приборы более совершенных конструкций позволяют

значительно повысить эту точность. Гидростатическое нивелирование широко

применяется при монтаже технологического оборудования и наблюдениях за

деформациями сооружений.

100

5 Геодезические сети

5.1 Государственные геодезические сети и сети сгущения

5.1.1 Общие сведения о плановых геодезических сетях

Геодезический пункт и геодезическая сеть. Одной

из главных задач геодезии является определение с высокой точностью

координат сравнительно небольшого числа специально закрепленных на

земной поверхности точек — геодезических пунктов.

Геодезический пункт состоит из двух устройств: геодезического

знака — сооружения (рис. 5.1, а), обозначающего положение

геодезического пункта на местности и обеспечивающего видимость между

смежными пунктами, и центра (рис. 5.1, б), являющегося носителем

Рис.5.1 Геодезический пункт:

а – сигнал; б –центр

координат геодезического пункта. Он призван надежно и долговременно

сохранять неизменным положение своей основной детали — марки центра, к

метке которой относятся координаты пункта.