Основные сведения и предмет геодезии

При визировании против Солнца, а также для предохранения объектива от попадания на него капелек косого дождя, на конец объективного колена труб геодезических инструментов надевается полый цилиндр, называемый блендой. В нерабочее время объектив закрывается металлической крышкой.

§3. Уровни и их назначение

Прежде чем приступить к работе с геодезическим инструментом, различные плоскости и линии составляющих его частей должны быть приведены соответственно их назначению в горизонтальное или вертикальное положение. Это осуществляется с помощью уровня.

Бывают два вида уровней: цилиндрические и круглые. Инструменты, предназначенные для производства наиболее точных работ, снабжаются цилиндрическими. уровнями. Круглые уровни, по сравнению с цилиндрическими, менее точны и пользуются ими при более грубых и вспомогательных работах.

Часто инструменты имеют тот, и другой уровень. В этом случае круглый уровень служит для предварительной установки инструмента.

1. Цилиндрический уровень. Для устройства цилиндрического уровня берется стеклянная трубка (ампула}, внутренняя поверхность которой отшлифована таким образом, что в продольном разрезе представляет собою дугу определенного радиуса. У разных уровней радиус бывает весьма различен и колеблется в пределах от 2 м (в менее точных инструментах) до 250 м (в точных).

Стеклянная трубка уровня (рис. 37) через один из открытых концов заполняется спиртом или серным эфиром. Жидкость, заполняющая трубку, подогревается и, расширяясь, частично из нее выливается. При таком положении открытый конец трубки запаивают.

При охлаждении жидкость уменьшается в объеме и внутри, трубки образуется безвоздушное пространство, заполненное парами спирта или эфира и называемое пузырьком уровня. Благодаря своей легкости пузырек уровня всегда будет занимать высшее, по сравнению с жидкостью, положение. Свободнаяповерхность жидкости внутри трубки, как и поверхность всякой жидкости занимает горизонтальное положение. Точка О, представляющая. собой середину дуги, называется нуль пунктом уровня. По обе стороны от нульпункта на трубке наносятся деления (обычно через 2 мм).

Положение пузырька на стеклянной трубке уровня практически определяют по его концам. Поэтому нульпункт часто вовсе не отмечается на стеклянной трубке, и деления наносятся в обе стороны от двух начальных черточек, равноудаленных от воображаемого нульпункта.

Стеклянная трубка помещается в металлическую оправу с продолговатым вырезом и наглухо укрепляется в ней гипсом.

При помощи стоек А и В, металлическая оправа, с помещенной в ней ампулой, может быть прикреплена к тому или иному инструменту или к отдельной подставке МУ. Одна из стоек или обе они 4устраиваются в виде винтов, называемых исправительными винтами при уровне.

Осью цилиндрического уровня называется прямая, касательная к внутренней в поверхности уровня в нульпункте.

Когда концы пузырька показывают одинаковые деления, т. е. когда они располагаются симметрично относительно нульпункта, приятно говорить, что пузырек «стоит на середине». Когда пузырек Уровня находится на середине, ось уровня -- горизонтально.

Установим также понятия цены деления уровня. Ценоюделения уровня называют центральный угол, соответствующий дуге между двумя соседними штрихами.

Возьмем уровни с разными радиусами дуг, но с одинаковыми линейными расстояниями между штрихами (например, 2 мм), и центры дуг соединим радиусами с двумя соседними штрихами.

Рассматривая этот рисунок, видим, что при одном и том же линейном расстоянии между двумя соседними штрихами на уровне, цена деления будет тем меньше, чем радиус дуги уровня будет больше и наоборот.

Цена делений цилиндрических уровней угломерных инструментов обычно бывает около 30" -- 40".

Уровни геодезических инструментов обладают различной чувствительностью.

Чувствительностью уровня называют ту точность, с которой можно с помощью его привести линию или плоскость в горизонтальное положение.

Чувствительность уровня, прежде всего, зависит от радиуса дуги шлифованной поверхности стеклянной трубки.

Уровни с большими радиусами дуг обладают большей чувствительностью и более точны, чем уровни с малыми радиусами дуг. Чувствительность уровня зависит также от тщательности шлифовки внутренней поверхности стеклянной трубки, от длины пузырька, от температуры и от состава жидкости. Цилиндрические уровни геодезических инструментов имеют чувствительность от 1' до 0",2.

Поверка цилиндрического уровня. Он применяется в качестве самостоятельного инструмента и служит для приведения линий и плоскостей в горизонтальное положение. Назначение свое уровень будет оправдывать тогда, когда он будет отвечать предъявляемому к нему требованию, состоящему в следующем: ось уровня должна быть параллельна нижней плоскости подставки.

Для проверки уровня последний ставят на какуюлибо плоскость, положение которой относительно горизонта можно изменять. В геодезических инструментах подвижная плоскость снабжается тремя подъемными винтами. Уровень устанавливают по направлению двух подъемных винтов. Низ подставки уровня очерчивают карандашом или мелом и наблюдают положение пузырька уровня относительно нульпункта.

Если пузырек находится не на середине, то посредством подъемных винтов приподнимают низкий конец уровня до тех пор, пока пузырек уровня не будет на середине. Затем перекладывают уровень на 180', при этом концы подставки уровня поменяются местами.

Если после перекладывания уровня на 180 пузырек его отклоняется от середины, то условие не выполнено.

Для исправления уровня, надо его оси придать положение биссектрисы угла. С этой целью при помощи исправительных винтов уровня пузырек перемещают в сторону нульпункта на половину дуги отклонения. Этим самым ось уровня ставят в положение, параллельное нижней плоскости линейки, но еще не в горизонтальное. Для того чтобы ось уровня сделать горизонтальной, надо поставить пузырек на середину, т. е. наклонить ось уровня и на вторую половину дуги отклонения, но уже за счет наклона плоскости, на которую уровень поставлен. Это достигается при помощи тех же подъемных винтов.

За один раз исправление уровня обычно сделать не удается, поэтому подобного рода поверку производят несколько раз (3-- 4 раза) до тех пор, пока после перекладывания уровня на 180є пузырек сходить середины не будет.

2. Круглый уровень. круглый уровень состоит из медной цилиндрической пробки со стеклянной крышкой, внутренняя поверхность которой представляет собой бой хорошо отшлифованную часть поверхности шара. Радиус шаровой поверхности в круглых уровнях бывает от 0,5 до 2,0 м. Стеклянная крышка круглого уровня врезается и вмазывается в коробку наглухо, обеспечивая полную герметичность.

В нижней части коробки сделано отверстие с винтовой нарезкой, через которое производится заполнение уровня жидкостью. После нагревания жидкости (подобно тому как и в цилиндрическом уровне}, это отверстие закрывается винтом с мастикой.

Нульпунктом круглого уровня является середина шаровой поверхности крышки (точка О), а осью его -- прямая, проходящая через нульпункт и центр шаровой поверхности (точка С).

На верхней поверхности стеклянной крышки гравируются две окружности с центром в нульпункте.

Если пузырек уровня привести в положение, симметричное относительно окружностей на стекле, то ось круглого уровня займет вертикальное положение, а нижняя плоскость коробки уровня расположится горизонтально.

Радиусы круглых уровней меньше радиусов цилиндрических уровней, поэтому круглые уровни применяются в более грубых инструментах, либо служат для предва

рительных установок инструмента. Круглые уровни снабжаются тремя исправительными винтами, расположенными друг от друга в расстоянии по окружности на дугу 120є.

§4. Штативы

Штативы геодезических инструментов изготовляются из дуба или ясеня. Ножки Н штатива состоят из двух скрепленных между собою планок и бывают либо цельными, либо раздвижными.

Последний тип штативов очень удобен при установке инструмента на косогорах. В нижней своей части ножки оканчиваются металлическим башмаком Ч, с выступом для нажатия ногой при втыкании башмака в землю. Верхние концы ножек примыкают к голове штатива Г, с которой они соединяются при помощи болтов с гайками и барашками Б, служащими для скрепления ножек с головой штатива. В центре головы штатива высверливается отверстие О, через которое проходит становой винт С, оканчивающийся крючком Я. На этот крючок надевается нить отвеса при центрировании инструмента над точкой земли. Становой винт служит для скрепления подставки инструмента с головой штатива. Подставка инструмента включает в себя трехконечник Т, наглухо скрепленный с втулкой Ф.

Через концы трехконечника проходят подъемные винты В, которые опираются на голову штатива посредством плашек Ш или треугольной пластинки. Становой винт ввинчивается во втулку Ф. Прижатие инструмента к голове штатива производится при помощи гайки Щ станового винта, выше которой на становой винт надевается металлическая пластинка Х и пружина Р. Будучи сжатой, пружина отжимает становой винт вниз, чем и осуществляется плотное прижатие плашек Ш или треугольной пластинки к голове штатива. При ослабленной пружине подставка инструмента вместе со становыми винтами может быть повернута и сдвинута в сторону, что допускается имеющимися зазорами О.

Головы штативов делаются или металлическими, или деревянными, склеенными из нескольких пластин дерева таким образом, чтобы слои их располагались в разных направлениях.

§5. Теодолиты

Наиболее распространенным угломерным инструментом является теодолит. По конструкции теодолиты можно разделить на простые и повторительные. Теодолит, у которого лимб может вращаться вокруг вертикальной оси, называется повторительным, а теодолит с закрепленным наглухо лимбом называется простым. На речных изысканиях наибольшее распространение имеет повторительный теодолит; (u -- u) -- вертикальная ось вращения

§6. Измерение горизонтальных углов теодолитом

Перед тем как приступить к измерению угла, теодолит устанавливают над точкой, обозначающей его вершину.

Установка теодолита в рабочее состояние заключается в центрировании его и нивелировании.

Центрировать теодолит это значит установить центр горизонтального лимба на одной вертикали с точкой, являющейся вершиною угла. Нивелирование заключается в приведении плоскости лимба в горизонтальное положение.

Центрирование инструмента сначала производят грубо при передвижении и вдавливании ножек штатива в землю. После того, как будет достигнуто этим способом отклонение отвеса от забитой точки не больше чем на 2 см, производится точное центрирование. путем передвижения всего инструмента в пределах, допускаемых отверстием в голове штатива, через которое проходит становой винт. Для этого пружина станового винта предварительно должна быть ослаблена. При центрировании следят, чтобы верхняя плоскость головы штатива была на глаз горизонтальна.

Отклонение вершины конусообразного грузика отвеса от центрируемой точки должно быть не больше чем 0,5 см, Особо тщательное центрирование надо производить в том случае, когда стороны измеряемого угла коротки. Закончив центрирование, пружину станового винта сжимают, руководствуясь тем же «чувством меры».

Нивелирование инструмента производится обычным порядком с помощью цилиндрического уровня.

После приведения теодолита в рабочее состояние, можно приступить к наведению визирной оси трубы. по линиям, образующим угол. Пусть требуется измерить горизонтальный угол АСВ=в

Для этого установим инструмент в вершине измеряемого угла -- в точке С и, закрепив горизонтальный лимб зажимным винтом (в случае повторительного теодолита), наведем центр сетки нитей на правую точку А. Осуществив наведение, по верньеру I сделаем отсчет градусов и минут, исправляя последние минутами, прочитанными по верньеру II. Пусть этот отсчет равен а,. После этого, открепив алидаду и трубу, осуществим наведение на правую точку В и сделаем второй полный отсчет по тому же верньеру I. Пусть этот отсчет оказался равным а, 22О Из рис. 62 ясно, что нулевой индекс верньера I переместился по дуге лимба на такой же угол, на какой переместилась проекция визирной оси трубы по плоскости лимба, при переходе ее от направления на точку А в направление на точку В.

Величина горизонтального угла АСВ = в получится если вычтем из отсчета а₂ отсчет а₁, т. е.

в=а,-- а,.

Если правый отсчет меньше левого, то к нему предварительно

прибавляют 360є. Описанные действия по измерению горизонтального угла составляют одинполуприем измерения его. Чтобы исключить влияние коллимационной ошибки и сделать более точным результат измерения угла, его измеряют дважды, т. е. двумя полуприемами, составляющими собою одинполныйприем.

Второй полуприем представляет собой полное повторение первого полуприема, только визирование происходит при другом положении вертикального круга. Если первый полуприем был при КЛ, то теперь работа идет при КЛ и наоборот. Для того чтобы гарантировать себя от грубых просчетов, перед вторым полуприемом лимб открепляют, поворачивают на произвольный угол и вновь закрепляют.

Запись наблюдений по измерению горизонтального угла и вычисление величины его производится в специальном журнале.

§7. Общие принципы теодолитной съемки. Плановое -- обоснование и теодолитные ходы

При теодолитной съемке горизонтальные углы измеряются теодоодолитом, а линии дальномером или лентой.

Теодолитная съемка, как и вообще всякая съемка, имеет своей целью дать на бумаге изображение определенного участка местностиности подобном и уменьшенном виде.

Отдельные контуры местности, представляющие собою подробности снимаемого участка местности, могут быть ограничены прямыми всякого и всякого рода кривыми линиями. Положение прямой линии вполне определяется ее конечными точками.

Положение криволинейных очертаний определяется точками, расположенными в характерных местах, т.е. в таких, участки между которыми можно принять с некоторым допущением за прямолинейные. Съемка точек подробностей производится относительно точек сети планового съемочного обоснования, являющегося о порой или к а р к а с о м съемки. Положение точек съёмочного обоснования друг относительно друга должно быть заранее точно определено. Если съемочное обоснование нанести в какомлибо масштабе на бумагу, а затем нанести все точки подробностей и соединить их последовательно между собою, то на бумаге получим изображение всех контуров, т. е. получим план.

Таким образом, угломерная съемка сводится к производству полевых измерений, в результате которых определяют взаимное расположение точек съемочного обоснования, и, базируясь на этом обосновании, положение точек подробностей местности. На основе полученного съемочного материала составляют план.

При теодолитной съемке малых участков (не более: 5 км² при масштабе 1:5000, 2 км² при масштабе 1:2000 и 1 км² при масштабе 1:1 000) съемочным обоснованием служат теодолитные х оды.

Теодолитные ходы по своему назначению могут быть основными и вспомогательными.

Основные теодолитные ходы преследуют, главным образом ц о щей связи отдельных снимаемых частей данного участка съемки. Вспомогательные теодолитные ходы прокладываются с той целью, чтобы дать возможность снять те или иные отдельные детали (подробности) на данном участке съемки.

Для того чтобы съемки отдельных участков можно было бы пользовать в общегосударственных целях, основные теодолитные ходы необходимо привязывать к пунктам государственной, геодезической основы. Так называется совокупность точек, надежно закрепленных на земной поверхности и точно определенных по своему положению как в плане, так и по высоте. К ней относятся так называемые триангуляционные и полигонометрические сети. Вопрос построения геодезической основы рассматривается при прохождении курса водных изысканий. Считая, что такая основа существует, мы поставим своей задачей привязку к ней своего, менее точного съемочного обоснования.

При изысканиях внутренних водных путей теодолитные ходы, называемые магистралями, имеют широкое применение. а ходы, Они прокладываются также при изысканиях и трассировке каналов, железных, шоссейных и других дорог, метрополитенов, газопроводов, линий электропередачи и т. п.

Полевые работы при прокладке теодолитных ходов заключаются в измерении горизонтальных углов, длин линий и углов наклона их к горизонту.

Наряду с требованиями специальных инструкций по проложению теодолитных ходов, необходимо всегда учитывать:

1) чтобы с вершин углов поворота теодолитных ходов, а также с и сторон можно было удобно и с наибольшим охватом снимать подробности местности; для этого углы поворота должны находиться на более возвышенных и открытых местах;

2) чтобы получить наибольшие точности в результатах полевых измерений, стороны теодолитных ходов не должны быть слишком короткими (в среднем около 250 м), должны проходить по малопересеченному месту, минуя, по возможности, болотистые, кочковатые и захламленные места.

Обязательным условием при проложении теодолитных ходов является наличие видимости с каждой вершины угла на предыдущую и последующую вершины углов теодолитного хода. В зависимости от назначения съемки, требуемой точности, характера грунта (мягкий, твердый, скалистый), наличия материала и т. д., точки съемочного обоснования могут закрепляться различно. Чаще всего вершины углов теодолитного хода закрепляются забивкой «точки» и «сторожка». Ранее упоминалось, что в случае, когда на участке съемки предполагается возведение какого либо капитального сооружения или предполагается производить повторные съемки или до съемки, то точки съемочного обоснования должны закрепляться более надежно. Одним из способов закрепления может служить деревянный столб с крестовиной, зарытый в землю на глубину 1,52,0 м. Вокруг столба насыпается земляной курган и выкапывается канавка. В торец верхнего конца такого столба забивается гвоздь, центр головки которого и служит вершиною угла.

Теодолитные ходы наиболее целесообразно прокладывать вдоль водотоков, по направлению дорог, по границам наиболее ответственных контуров, по лесным просекам и т. п.

Углы теодолитного хода измеряются теодолитом, способом приемов с перестановкой лимба между первым и вторым полуприемами примерно на 90є. При этом работу организовывают так, чтобы получились углы, лежащие только влево по ходу или только право по ходу. Каждый раз после измерения горизонтального угла определяют по буссоли прямые и обратные азимуты. Обратные азимуты или румбы берут для контроля правильности определения прямых азимутов или румбов.

Если величины измеряемого угла, полученные при КП и КЛ, сходятся в пределах допустимой точности(не более 1',5) то съемщик дает рабочим сигнал «готово» -- для перехода на следующий по ходу измерения угол, а также переходит и сам.. В случае недопустимых расхождений в результатах измеренного угла, работа повторяется.

Каждую сторону теодолитного хода, измеряют штриховой лентой два раза: один раз в прямом, другой -- в обратном направлении. Расхождение, между результатами этих измерений не должно выходить из пределов от 1/2000 до 1/1000" измеряемой длины в зависимости от условий измерений.

Стороны теодолитных ходов измеряются точными дальномерами типа ДНБ2, а при отсутствии их -- штриховой лентой в прямом и обратном направлениях.

Теодолитный ход должен быть привязан к государственной, геодезической основе. Самый простой способ -- привязка при помощи примычных углов. В случае сомкнутого теодолитного хода измеряют начальный в_н конечный в_к примычные углы. Величина 360є(в_п--в_т) сравнивается для контроля с углома, теодолитного хода.

ІІІ. Рельеф местности

§1. Изображение рельефа на планах и картах

Совокупность разных видов неровностей земной поверхности носит название рельефа. В инженерной практике и в военном деле рельеф имеет очень большое значение.

Сочетание различных форм рельефа бывает весьма сложное и изучение его становится поэтому затруднительным. Уметь разбираться в рельефе, различать и улавливать основные формы его,-- значит уметь читать рельеф.

Для изображения рельефа на планах и картах прибегают к особого рода условным, знакам -- горизонталям. Такие условные: знаки дают наглядное представление о виде и взаимном расположении форм рельефа и в то же. время позволяют легко определять высоту любых точек, крутизну и направление ската.

Сущность этого способа заключается в следующем.

Представим себе некоторую возвышенность, рассеченную параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на одинаковом расстоянии, называемом высотой сечения рельефа. Пересечение этих плоскостей с земной поверхностью образует замкнутые кривые линии АА, ВВ, СС, ЕЕ и FF.

Все точки, лежащие на одной и той же горизонтали, имеют одинаковую высоту. Горизонтали наносят на бумагу в масштабе составляемого плана. Расстояния между горизонталями в плоскости плана в различных местах его неодинаковы. Они зависят от того, насколько круто наклонены к горизонту поверхности, образующие рельеф.

Расстояние между смежными горизонталями в горизонтальной плоскости называется заложением и обозначается буквой d.

Поверхности, образующие отдельные части рельефа, наклоненные к горизонту под тем или иным углом, называются скатами. Простейшим видом ската является, наклонная плоскость. Наклонная плоскость АВ, расположенная между секущими плоскостями, соответствующими 40й и 45й горизонталям, рассечена вертикальной плоскостью. Наклонная линия АВ, представляющая собой сечение ската, наклонена к горизонту под углом а, характеризующим собой крутизну ската.

Направлением ската принято считать направление линии, перпендикулярной к горизонталям на скате; эта линия будет наибольшей крутизны на данном скате.

В инженерной практике крутизна ската чаще всего выражается уклоном.

Уклоном называется отношение превышения между крайними точками ската к горизонтальному проложению линии между этими точками.

В прямоугольном треугольнике АВВ₁ катет ВВ₁ = h есть высота сечения горизонталей. Катет АВ₁ = d₁ того же треугольника есть горизонтальное проложение линии АВ₁ называемое заложением ската.

Из прямоугольного треугольника АВВ₁ имеем

ВВ₁

-- = tg*а

АВ₁

Но соотношение h/d представляет собой уклон обозначаемый буквой i, по этому i=h/d

Из этого же вытекает:

1. При одной и той же высоте сечения h горизонталей с уменьшением крутизны ската заложение d увеличивается. Для ската А, В, расположенного к горизонту под углом а₁, меньшим чем а, заложение d₁ больше чем d.

На каждом участке ската однородной крутизны горизонтали располагаются в плане на одинаковом друг от друга расстоянии.

2. При одном и том же угле наклона а заложение d меняется прямо пропорционально изменению высоты сечения h.

Резкий переход от очень пологого ската к очень крутому скату называется обрывом. При изображении обрыва горизонталями, последние сильно сближаются и даже сливаются между собою. В последнем случае обрыв изображается условным знаком в виде зубцов, направленных остриями в сторону его понижения.

Для того чтобы при чтении рельефа по горизонталям не было затруднений в определении повышающихся и понижающихся скатов, при горизонталях через некоторые промежутки на плане подписывают их отметки. Наряду с этим, в некоторых местах от горизонталей прочерчиваются короткие черточки, называемые бергштрихами, указывающие направление понижения ската.

Для изображения рельефа горизонталями имеет большое значение выбор высоты сечения. Чем меньше высота сечения, тем больше подробностей рельефа отобразится на плане. Однако в этом случае план может оказаться перегруженным горизонталями и потеряет наглядность. Чтобы горизонтали на плане были отчетливо видны, необходимо проводить их не ближе 0,2 мм друг от друга, так как толщина. линий и светлых промежутков между ними не может быть меньше 0,1 мм. Высота сечения рельефа, соответствующая 0,2 мм в масштабе плана, называется нормальной. Например, для масштаба 1: 1000 нормальное сечение равно 20 см.

Но характер рельефа местности может вызывать изменение высоты сечения вту или другую сторону от ее нормальной величины. В гористой местности, при наличии очень крутых скатов, горизонтали нормальной высоты сечения могут сливаться между собой и затемнять план. Высоту сечения в этом случае приходится увеличивать. Наоборот, в равнинной местности детали рельефа могут вырисовываться недостаточно, поэтому высоту сечения надлежит брать меньшую, чем нормальная высота сечения, Кроме этого в некоторых местах, требующих деталировки в изображении рельефа, необходимо проводить еще и полугоризонтали.

Полугоризонтали, в отличие от самих горизонталей, проводятся пунктирными линиями.

Для того чтобы приучить себя наилучшим образом разбираться в рельефе, изображенном горизонталями, не обходимо прежде всего улавливать основные формы рельефа по его типовым формам (гора, котловина, хребет, лощина и седловина).

Гора и котловина изображаются замкнутыми, опоясывающими друг друга кривыми линиями. Для отличия их друг от друга на горизонталях, изображающих их, при помощи бергштрихов показано направление их скатов.

Изображения хребта и лощины горизонталями также сходны между собой. Горизонтали, изображающие хребет, обращены выпуклостями в сторону понижения водораздела, проведенного на, а пунктирной линией. Горизонтали, изображающие лощину, своими выпуклостями обращены в сторону повышения тальвега (водослива), что также отмечено бергштрихами. Поперечные очертания хребта и лощины представлены на рисунке в виде поперечных разрезов (профилей).

Седловина (место на перевале хребта, от которого в противоположные стороны расходятся лощины) изображается горизонталями. Особенностями изображения седловины являются, вопервых, наличие двух вершин А и В, а вовторых, сам вид изображения ее напоминает очертание седла с условным знаком, помеченным пунктиром в середине рисунка. Даны также профили по линии, проходящей через вершины А и В и по линиям тальвегов лощин, расходящихся в противоположные от хребта стороны (разрез по CD).

IV. Геометрическое нивелирование

§1. Общие понятия о нивелировании. Сущность геометрического нивелирования

Под термином «нивелирование» в геодезии понимают работы, имеющие своей целью определение высот точек земной поверхности.

Исследование водных объектов, проектирование и возведение на них сооружений, строительство дорог, планировка городов, с размещением их подземного хозяйства и т. д., немыслимы без знания высот точек земной поверхности.

В зависимости от того, какими способами и инструментами определяются отметки точек, будем различать следующие виды нивелирования:

1) геометрическое нивелирование;

2) тригонометрическое или геодезическое нивелирование;

3) физическое нивелирование.

Все эти виды нивелирований отличаются между собой методикой производства работ, применяемыми инструментами и точностью достигаемых результатов.

Геометрическое нивелирование по сравнению с другими видами нивелирования является наиболее точным. Оно осуществляется посредством отсчетов при помощи горизонтального луча визирования по вертикально поставленным в данных точках рейкам. При геометрическом нивелировании применяются инструменты, называемые нивелирами. Конструкция нивелира такова, что он обеспечивает горизонтальность визирного луча зрения.

Пусть требуется определить превышение точки В над точкою А. С этой целью установим нивелир посередине между точками А и В и поставим на них рейки Р_з и Р_п в вертикальном положении. Будем считать, что нивелирование ведется в направлении от точки А к точке В, соответственно чему рейку Р_з назовем задней, а рейку Р_п -- передней. Пусть горизонтальный луч визирования встречает заднюю рейку в точке Е, а переднюю -- в точке М; тогда по задней рейке будет сделан отсчет а, по передней отсчет b.

§2. Нивелирные рейки и их установка

Нивелирные рейки изготовляются из хорошо выдержанного елового или соснового дерева и представляют собой правильные и тщательно выструганные бруски. Рейки делаются в 3 или 4 м длиною, 8 -- 10 см шириною и 2 -- 3 см толщиною. Боковые грани реек имеют бортики, предохраняющие их от загрязнения и царапин, а также придающие им жесткость. Лицевая сторона реек покрывается белой масляной краской, на которой при помощи трафарета или делительной машины наносятся сантиметровые (чаще всего) или двухсантиметровые деления.

Для контроля отсчетов часто применяют двусторонние рейки. На этих рейках сантиметровые деления нанесены на обеих сторонах: на одной стороне деления попеременно окрашены белой и черной краской, на противоположной -- белой и красной. В соответствии с этим одна сторона такой рейки называется черной, другая красной. Деления на черной стороне рейки надписываются от нуля, соответствующего пятке рейки.

§3. Нивелиры и основные требования, предъявляемые к ним

Нивелиры бывают разнообразной конструкции. Конструкция нивелира должна допускать быструю и надежную установку визирной оси трубы в горизонтальное положение. Основными частями всякого нивелира являются зрительная труба Т и уровень У.

В зависимости от того или иного соединения трубы, уровня. и подставки П различают нивелиры: 1) глухие -- труба, уровень и подставки трубы соединены наглухо с перекладной трубой и уровнем при подставке с перекладной трубой и уровнем при ней.

Нивелиры, так же, как и теодолиты, прикрепляются к штативу при помощи станового винта.

V. Тахеометрическая съемка

§1. Сущность тахеометрической съемки

Тахеометрической съемкой называется совместная съемка контуров и рельефа местности инструментом, называемым тахеометром. При производстве инженерных работ (при речных изысканиях с целью разрешения различного рода водохозяйственных задач) большею частью применяют круговой тахеометр -- повторительный теодолит, снабженный вертикальным кругом с уровнем при его алидаде, дальномером и буссолью, т. е. приспособленный как для горизонтальной, так и для вертикальной съемки.

При тахеометрической съемке одним визированием на точку определяется ее положение относительно станции по всем трем элементам: расстоянию, направлению и высоте. Расстояния при тахеометрической съемке определяют дальномером, направления углами, отсчитываемыми по горизонтальному лимбу, а превышения по особой формуле, называемой тахеометрической. Так как в эту формулу входит тригонометрическая функция, то такой способ получения превышения одной точки над другой называется тригонометрическим нивелированием.

При производстве тахеометрической съемки могут применяться обычные нивелирные рейки с сантиметровыми делениями, но на больших расстояниях, превышающих 200 м, эти деления трудно различимы. Поэтому для мелкомасштабных съемок, когда приходится иметь дело с большими расстояниями, применяются рейки, имеющие фигурную раскраску. Б СССР обычно применяются тахеометрические рейки с треугольными фигурами. Основание равнобедренного треугольника берется равным 10 см. Чтобы понять метод тригонометрического нивелирования. Пусть требуется определить превышение h = ВК точки В над точкой А местности. Устанавливаем в точке А круговой тахеометр, а в точке В веху высотой 1 или рейку. Направим визирную ось трубы на верх вехи Р и измерим вертикальный угол а (угол, составляемый визирной осью с горизонтальной плоскостью). Пусть горизонтальное расстояние OМ = АК = d,

тогда РМ = dtga.

h+ l=dtga+ i,

где i -- высота инструмента, откуда превышение

h=dtga+i--l.

Произведение dtga может быть вычислено по специальным таблицам, называемым таблицами высот. Если на вехе отложить отрезок BP, равный высоте инструмента i, то i = l и формула примет вид:

h=dtga.

Итак для применения тахеометрической формулы необходимо уметь измерять вертикальные углы а тахеометром, и линии d дальномером, когда визирная ось трубы не направлена перпендикулярно к полотну рейки.

VI. Мензульная съемка

§1. Сущность мензульной съемки. Инструменты

Мензульной съемкой называется такая съемка, при которой положение точек местности определяется графическим путем. Так как при мензульной съемке горизонтальные углы получаются в результате графических построений, то она иначе называется углоначертательной. План местности в горизонталях вычерчивается в поле попутно с производством самой съемки.

Для уяснения метода мензульной съемки представим себе, что на местности над вершиной угла МАЕ располагается неподвижно горизонтальная чертежная доска с наклеенным на нее листом бумаги. На одной вертикали ее изображение в виде точки А. с точкой нанесем на бумаге ее изображение в виде точки а.

Затем представим себе, что через направления АМ и АЕ проходят вертикальные плоскости.

Пересечения этих плоскостей с доскою дадут на бумаге горизонтальную проекцию угла МАЕ. Если от точки a по сторонам, образующим горизонтальный угол, отложить горизонтальные проложения линий AM и AE в определённом масштабе, то этим самым будут построены точки т и е, соответствующие точкам М и Е местности. Если способом тригонометрического нивелирования определить еще и превышения точек М и E над точкой А и прибавить их к отметке точки А, то получим отметки этих точек.

Из всего изложенного вытекает, что для производства съемочных работ графическим методом необходимо иметь доску, которую можно было бы укреплять на устойчивой подставке и устанавливать над точками местности в горизонтальное положение при помощи накладного уровня. Кроме того, необходимо иметь прибор с визирными приспособлениями и линейкой для прочерчивания линий, а также вертикальный круг для измерения углов наклона линий к горизонту.

Размещено на Allbest.ru

...