Что такое нивелирный ход

Виды нивелирных ходов

Нивелирование – определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки («нуля высот») или над уровнем моря. Нивелирование является одним из видов геодезических измерений, которые производятся для создания высотной опорной геодезической сети, при топографической съёмке, а также в целях проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений, железных и шоссейных дорог и т.д. Результаты нивелирования используются в научных исследованиях по изучению фигуры Земли, колебаний уровней морей и океанов, вертикальных движений земной коры и т.п.
При анализе и сопоставлении результатов измерений, можно точно отобразить рельеф на топографических картах, разработать проекты организационно-строительной деятельности.
Работы по измерению разности высот называется нивелиром.
Современные нивелиры по конструкции делятся на три вида:
• Оптический нивелир;
• Цифровой нивелир;
• Лазерный нивелир.
Каждый из видов имеет свои конструктивные особенности, сферу использования и точность измерения.

Виды нивелирования

В настоящий момент применяют семь разновидностей выполнения измерений. Каждый вид зависит от конкретного случая и сложности выполнения поставленных задач.

Геометрическое нивелирование

Геометрическое нивелирование – метод определения превышений путем визирования горизонтальным лучом. Сущность геометрического нивелирования сводится к определению превышений между точками горизонтальным лучом.
Чтобы выполнить такое измерение, нужен горизонтальный луч визирования и отсчетная шкала. Такой луч генерируется при помощи нивелира, а отсчетной шкалой является рейка со шкалой.
При этом виде нивелирования, превышения между точками получают как разность отсчетов по рейкам при горизонтальном положении визирной оси нивелира. Этот метод является наиболее простым и точным, но позволяет одной постановки прибора получить превышения не более длины рейки, поэтому при больших высотных перепадах местности его эффективность и точность падают.

По способу определения планового положения снимаемых очертаний и нивелируемых точек выделяют следующие методики нивелирования поверхности:
• по квадратам (при условии гладкой местности);
• по параллельным линиям (в лесистой местности);
• по магистралям (при выраженном рельефе).

Барометрическое нивелирование

Барометрическое нивелирование – один из методов нивелирования, основанный на установленной Блезом Паскалем в 1647 связи давления воздуха с высотой точки над уровнем моря
Метод необходим, чтобы измерить превышение перепада атмосферного давления. Измерения проводятся в разных отметках необходимой территории.
Данный метод, основывается на использовании зависимости между атмосферным давлением и высотой точек на местности. В этом методе не требуется взаимная видимость между точками, но точность барометрического нивелирования сравнительно невысока из-за недостаточно точного учета влияния многих факторов, связанных с физикой атмосферы и другими причинами.
В данном методе используются барометр. Им измеряют давление и, сопоставляя показатели, определяется превышение. Из-за зависимости полученных измерений от погодообразования, погрешность может варьироваться от полуметра до двух. Данный метод применяется на начальном этапе работ.

Тригонометрическое нивелирование

Тригонометрическое нивелирование – метод определения разностей высот точек (превышений) на какой либо поверхности основанный на простой связи угла наклона визирного луча и расстоянием между точками.
Чтобы измерить вертикальные углы, применяют геодезическое оборудование: тахеометр, теодолит – чтобы определить угол наклона, дальномер – измерить расстояние. Погрешность – максимум 40 мм на 100 м. Ограниченно применение в горной и холмистой местности.

Гидростатическое нивелирование

Гидростатическое нивелирование – определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки с помощью сообщающихся сосудов с жидкостью.
Жидкость в емкости устанавливается по одному уровню, а поверхность расположена под прямым углом по направлению к силе тяжести, что дает возможность определить превышение. Применяется, чтобы получить небольшие измерения. Погрешность сопоставима с геометрическим нивелированием.

Стереофотограмметрическое нивелирование

Стереофотограмметрическое нивелирование – это определение высот точек местности посредством измерения стереопар аэрокосмических и наземных снимков, при помощи наземной (теодолит со встроенным фотоаппаратом) и летательной техники (аэрофотоаппарат).
Это основной метод, применяемый для топографии и картографии местности.

Механическое нивелирование

Механическое нивелирование – определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки методом автоматического вычерчивания профиля местности и измеряемому расстоянию.
Применяется в качестве контроля расположения автомобильных, железных дорог и прочих линейных конструкций.
При помощи особых датчиков, зафиксированных на транспорте, на листе вырисовывается профиль местности.

Радиолокационное нивелирование

Радиолокационное нивелирование – вид геодезических измерений основанный на методе получения абсолютных высот с летательных аппаратов, используя специальные высотометры.

Основные способы нивелирования

Выделяют пару способов, они отличаются от положения нивелира в нивелируемых точках:

Нивелирование из середины. Нивелир ставится посередине между заданными точками, в самих точках рейки. Точка А – задняя, В – передняя.
Визирная ось нивелира приводится в горизонтальное положение и поочередно наводится на А, а потом на В, получаются расчеты а и b. Формула превышения между точками: h = a — b;

Нивелирование вперед. Над точкой А устанавливается нивелир таким образом, чтобы визир находился на одной отвесной линии с точкой. Рейка устанавливается на точке В. Измеряется высота i над точкой А и берется отсчет b по рейке. Формула превышения между точками: h = i — b.

Выполняя последовательное нивелирование – получается нивелирный ход.

Источник

Геометрическое нивелирование, нивелирный ход

Перечень лабораторных работ

1-2. Изучение высокоточных, точных и технических нивелиров. Цифровые нивелиры. Нивелирные рейки

В процессе выполнения работы студенты изучают устройство точных и технических нивелиров разных фирм, разной конструкции, разной точности, их основные части, нивелирные рейки, учатся устанавливать прибор в рабочее положение, брать отсчёты по нивелирным рейкам разных типов, изучают геометрические схемы приборов, выполняют поверки, учатся выполнять юстировку приборов. Сдают на проверку предыдущее и получают следующее домашнее контрольное задание.

3. Изучение технологии выполнения технического нивелирования

В процессе работы студенты изучают методику и последовательность действий при выполнении технического нивелирования. Каждая бригада студентов из двух человек прокладывает в лаборатории нивелирный ход из двух-трёх станций между двумя реперами, используя специальный стенд, обрабатывает журнал измерений. Сдают на проверку предыдущее и получают следующее домашнее контрольное задание. Получают задание на четвёртую расчётно-графическую работу.

Текстовый материал лекции:

Рельеф местности – это совокупность неровностей поверхности земли; он является одной из важнейших характеристик местности. Знать рельеф – значит знать отметки всех точек местности. Отметка точки – это численное значение ее высоты над уровенной поверхностью, принятой за начало счета высот. Отметку любой точки местности можно определить по топографической карте, однако, точность такого определения будет невысокой.

Отметку точки на местности определяют по превышению этой точки относительно другой точки, отметка которой известна. Процесс измерения превышения одной точки относительно другой называется нивелированием. Начальной точкой счета высот в нашей стране является нуль Кронштадтского футштока (горизонтальная черта на медной пластине, прикрепленной к устою одного из мостов Кронштадта). От этого нуля идут ходы нивелирования, пункты которых имеют отметки в Балтийской системе высот. Затем от этих пунктов с известными отметками прокладывают новые нивелирные ходы и так далее, пока не получится довольно густая сеть, каждая точка которой имеет известную отметку. Эта сеть называется государственной сетью нивелирования; она покрывает всю территорию страны.

Отметки всех пунктов нивелирных сетей собраны в списки – “Каталоги высот”. Эти списки непрерывно пополняются, издаются новые каталоги по новым нивелирным ходам. Для нахождения отметки любой точки местности в Балтийской системе высот нужно измерить ее превышение относительно какого-либо пункта, отметка которого известна и есть в каталоге. Иногда отметки точек определяют в условной системе высот, если поблизости нет пунктов государственной нивелирной сети. Вследствие того, что измерение превышений выполняют различными приборами и разными способами, различают:

1) геометрическое нивелирование (нивелирование горизонтальным лучом)

2) тригонометрическое нивелирование (нивелирование наклонным лучом)

3) барометрическое нивелирование

4) гидростатическое нивелирование и некоторые др.

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:

1) нивелирование из середины

2) 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. 1 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:

Если a > b, превышение положительное, если a

Отметку точки B можно вычислить через превышение по формуле (2 4.50) или через горизонт прибора: Hв = Hг – 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.34.31 – Промежуточные точки при нивелировании).

Рис.3 4.31 – Промежуточные точки при нивелировании

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 (1 4.49), а превышение между точками A и B будет равно:

Отметка точки B получится по формуле:

При последовательном нивелировании получается нивелирный ход.

Нивелирный ход – геодезический ход, прокладываемый способом геометрического нивелирования с помощью нивелира. Служит для определения высот нивелирных знаков (реперов). Создается путем измерения превышений между точками.

Нивелирные ходы служат высотной основой съемочных работ, разбивочных работ, исполнительных съемок строительно-монтажных работ. В строительстве нивелирные ходы прокладываются либо техническим нивелированием с применением нивелиров Н-3 или Н-10 и реек РН-3 или РН-10, или нивелированием IV класса нивелирами Н-3 и рейками РН-3. Методика нивелирования практически одинакова.

Государственная нивелирная сеть в зависимости от точности подразделяется классы: I, II, III и IV.

Нивелирная сеть I класса строится отдельными линиями, прокладываемыми преимущественно вдоль железных дорог. Она обеспечивает территорию государства единой системой высот. При нивелировании сети I класса используют нивелиры высокой точности. Такие геодезические приборы могут быть снабжены микрометром с ценой деления 0,05 мм.

Нивелирная сеть II класса, опираясь на пункты сетей нивелирования I класса, прокладывается, как правило, по железным, шоссейным и другим улучшенным дорогам в виде полигонов с периметром 500-600 км. При выполнении геодезических измерений такой точности используют высокоточные нивелиры и штриховые рейки с инварной полосой.

Нивелирная сеть III класса строится внутри полигонов нивелирования I и II классов, как отдельными линиями, так и системами ходов с узловыми точками. При этом полигон II класса делится на 6-9 полигонов III класса с периметрами 150-200 км каждый. Для получения пунктов нивелирования такого класса применяют точные уровенные нивелиры. Рейки применяют трехметровые шашечные двусторонние с сантиметровыми делениями.

Построение нивелирных ходов IV класса осуществляется отдельными линиями на исходные пункты, или системами ходов с узловыми точками. Пункты нивелирования IV класса служат непосредственным обоснованием топографических съемок и основой для различного рода строительства.

Рис.4 – Схемы нивелирных ходов

Нивелирные ходы, как и теодолитные, строятся в виде полигонов (замкнутых ходов) или в виде разомкнутых ходов, опирающихся на реперы в начале и конце хода. Они могут прокладываться автономно или совмещаться с точками теодолитных ходов. В последнем случае они называются теодолитно—нивелирными ходами.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Тема 21: Способы геометрического нивелирования

Тема 20: Нивелирование

Нивелирование – это вид геодезических работ, при которых определяют превышения и высоты точек.

1. Геометрическое – при котором превышения и высоты точек получают визированием горизонтальным лучом нивелира на отвесные нивелирные рейки.

2. Геодезическое – при котором превышения (h) и высоты (H) определяют по измеренному углу наклона и расстоянию между точками.

ü Барометрическое – h и H определяют по разности атмосферного давления в точках.

ü Гидростатическое – h и H получают по разности столбов жидкости в сообщающихся сосуда.

ü Стереофотограмметрическое – h и H определяют измерением макета местности полученному по стереопаре аэроснимков в специальных приборах.

ü Механическое – h и H получают при помощи приборов устанавливаемых на движущихся механизмах

i – Высота инструмента

1.

2.

При нивелировании «вперед» на точку с известной отметкой устанавливается нивелир, а на определенную точку устанавливается рейка. Измеряется высота инструмента и берется отсчет по рейке.

Отметку точки можно вычислить двумя способами:

1. через превышение

2. через горизонт инструмента

ГИ – высота визирной оси над отсчетной поверхностью.

При нивелировании «из середины» на точку с известной отметкой и на определенную точку устанавливаются нивелирные рейки. Нивелир устанавливается примерно по середине между этими точками. Берутся отсчеты по обоим рейкам. Отметка искомой точки определяется через превышение или через горизонт инструмента

Сложное нивелирование (нивелирный ход) выполняется в случае, когда для определения высот превышений необходимо выполнить несколько установок нивелира, каждая установка называется станцией; на станции нивелир приводится в рабочее положение и берутся отсчеты по задней передней рейкам.

На каждой станции определяется превышение как разность заднего и переднего отсчетов.

Точки ода на которые устанавливаются рейки для взятия отсчетов с двух станций называются связующими. Отметки связующих точек определяются через превышение на станции. Если не требуется определить отметки связующих точек, то отметка конечной точки равна отметке начальной плюс сумма превышений по ходу.

В инженерной геодезии для определения отметок съемочного обоснования, а также при изыскании и строительстве инженерных сооружений выполняется чаще всего техническое нивелирование. Нивелирный ход может быть замкнутым, разомкнутым, висячим и свободным.

Замкнуты ход опирается начальной и конечной точками на один и тот же репер.

Репер – закрепленная на местности точка с известной абсолютной отметкой.

Разомкнутый ход прокладывается между двумя различными реперами.

Висячий ход опирается только начальной точкой на репер и выполняется обычно для контроля в прямом и обратном направлении.

Свободный ход не имеет известных абсолютных отметок.

Для контроля превышений на каждой станции отсчет берутся по обеим сторонам двухсторонних нивелирных реек (черной и красной).

Разность превышений на станции по черной и красной стороне реек не должна превышать 5 мм. Разность плеч на станции не должно превышать5 м

Плечо – расстояние от нивелира до рейки.

Невязка в превышениях прямого и обратного хода:

Нивелирование и нивелирные рейки

Цифровые нивелиры являются новинкой в области геодезического приборостроения. Для работы данных приборов используются рейки с нанесенным BAR-кодом. Цифровые нивелиры не только автоматически снимают отсчет по рейке, но и вычисляют расстояние до нее. Результаты выводятся на экран, Существуют модели, снабженные устройством накопления данных и электронным лимбом для измерения горизонтальных углов. Такие приборы могут применяться для съемки местности «горизонтальным лучом» и при разбивочных работах.

По точности нивелиры можно разделить на три группы: высокоточные, точные и технические.

Нивелирные рейки изготавливают из выдержанной древесины или алюминиевых сплавов. Они бывают: цельными складными, раздвижными, а также односторонними и двухсторонними длиной 3, 4 м.

Внешний вид нивелира ЗН5Л:

Устройство глухого нивелира:

1. Подставка – служит для закрепления оси вращения зрительной трубы.

2. Зрительная труба – оптическая система, которая служит для наблюдения на рейку.

3. Круглый уровень – служит для предварительной установки зрительной трубы в горизонтальное положение.

4. Подъемные винты – служат для приведения круглого уровня.

5. Цилиндрический уровень – служит для установки визирной оси нивелира в строго горизонтальное положение.

6. Эливационный винт – служит для приведения цилиндрического уровня.

Источник

Тема: Геометрическое нивелирование. Камеральная обработка результатов технического нивелирования. Нивелирование поверхности

1. Проверка полевых вычислений

_______ Для проверки полевых вычислений производится постраничный контроль в нивелирном журнале:

Σa – сумма отсчетов на заднюю рейку,
Σb – сумма отсчетов на переднюю рейку,
Σh_ср. – сумма средних превышений.

_______ Постраничный контроль выполняется при следующем условии:

________ Допустимое расхождение – 2мм за счет округления.

2. Вычисление невязки в превышениях нивелирного хода

_______ Невязка в геодезии показывает отклонение полученного на практике результата от его теоретического значения ( f_h ), то есть для нивелирного хода, и вычисляется как:

_______ Если нивелирный ход замкнутый, то

_______ Допустимая невязка в превышениях нивелирного хода подсчитывается по формуле:

,

где l –длина нивелирного хода (в км). Длину хода определяют из пикетажного журнала.

_______ Для сильно пересеченной местности, когда приходится брать много иксовых точек и, соответственно, делать много станций, допустимая невязка вычисляется по формуле:

,

где n – число станций.

_______ Невязка распределяется поровну на все превышения с противоположным знаком.

_______ Контроль : Сумма исправленных превышений должна быть равна Σh_теор. После этого вычисляются отметки всех точек нивелирного хода.

3. Вычисление отметок точек нивелирного хода

_______ Существует два способа вычисления отметок.

3.1. 1-й способ: вычисление отметок через превышения

_______ Этот способ применяется при вычислении отметок связующих точек (пикетных и иксовых).

3.2. 2-й способ: вычисление отметок через горизонт прибора

_______ Этим способом вычисляются отметки промежуточных или плюсовых точек, а также точек поперечника.

_______ Горизонтом прибора (Г.П.) называется высота визирного луча над уровенной поверхностью.

Тогда

4. Построение профиля трассы

_______ По полученным отметкам строится профиль трассы. При построении профиля наносятся в определенном порядке все пикеты и промежуточные точки. Против каждой точки по вертикали откладываются их отметки.

_______ Профилем называется изображение на бумаге в уменьшенном виде вертикального разреза местности.

_______ Для того чтобы изображение рельефа на профиле было более выразительным, масштаб вертикальных расстояний делается в 10 раз крупнее масштаба горизонтальных. Порядок построения профиля и методика проектирования по профилю будут рассмотрены на лабораторных занятиях.

5. Нивелирование поверхности

_______ Нивелирование поверхности производится для съемки рельефа местности и нанесения его на крупномасштабный топографический план. Результаты нивелирования поверхности используются при составлении проектов вертикальной планировки.

Нивелирование поверхности по квадратам

_______ Отсчеты на связующие точки производятся по черной и красной сторонам рейки. Отсчеты на остальные вершины квадратов – только по черной стороне. Невязка в нивелирном ходе рассчитывается по следующей формуле:

_______ Отметки связующих точек вычисляются через исправленные превышения. Отметки остальных вершин квадратов вычисляются через горизонт прибора.
Если участок местности небольшой, нивелирование может быть выполнено с одной постановки нивелира.

6. Построение плана

_______ При построении плана по результатам нивелирования поверхности по квадратам в заданном масштабе строится сетка квадратов, у вершин которых выписываются их отметки.

Источник