Нивелирование

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема «Нивелирование»



Содержание

Введение

1. Тригонометрическое нивелирование

1.1 Принципы тригонометрического нивелирования

1.2 Теория различных способов тригонометрического нивелирования

1.2.1 Способ одностороннего тригонометрического нивелирования

1.2.2 Способ двухстороннего тригонометрического нивелирования

1.2.3 Способ тригонометрического нивелирования через точку

2. Геометрическое нивелирование

2.1 Сущность геометрического нивелирования

2.2 Способы геометрического нивелирования

2.2.1 Способ геометрического нивелирования из середины

2.2.2 Способ геометрического нивелирования вперед

3. Устройство и типы нивелиров

3.1 Оптико - механические нивелиры

3.2 Цифровые нивелиры

4. Проверка нивелиров

Заключение

Список используемой литературы

нивелир нивелирование геометрический тригонометрический



Введение

Главной задачей в капитальном строительстве является повышение эффективности капитальных вложений за счет улучшения планирования, проектирования и организации строительного производства, сокращения продолжительности и снижения стоимости строительства. В настоящее время в нашей стране расширяется строительство крупных промышленных комплексов, городов.

Инженерно - геодезические работы стали неотъемлемой частью технологического процесса строительства, сопутствуя всем этапам создания сооружения. От оперативного и качественного геодезического обеспечения во многом зависят качество и сроки строительства. Инженеру-геодезисту необходимо знать состав и технологию геодезических работ, обеспечивающих изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию сооружений. Он должен уметь квалифицированно использовать топографо - геодезический материал, выполнять типовые детальные разбивки для отдельных строительных операций и регламентные исполнительные съемки результатов строительно-монтажных работ.

Нивелирование - это вид геодезических работ по определению превышений.

Нивелирование обычно используют для определения высот точек при составлении топографических планов, карт, профилей, при перенесении проектов застройки и планировки территории по высоте. При производстве строительно-монтажных работ с помощью нивелирования устанавливают строительные конструкции в проектное положение по высоте. Применяют нивелирование при наблюдениях за осадками и деформациями зданий, для определения вертикальных перемещений точек зданий и сооружений.

Различают следующие методы нивелирования:

1) геометрическое нивелирование;

2) тригонометрическое нивелирование;

3) физическое нивелирование:

- гидростатическое нивелирование;

- барометрическое нивелирование;

- радиолокационное нивелирование;

4) автоматическое.

Геометрическое нивелирование - это метод определения превышения с помощью горизонтального визирного луча и нивелирных реек. Для получения горизонтального луча используют прибор, который называется нивелиром. Геометрическое нивелирование широко применяется в геодезии и строительстве.

Тригонометрическое нивелирование - это метод определения превышения по измеренному углу наклона и расстоянию между точками. Его применяют при топографических съемках и при определении больших превышений.

К физическому нивелированию относят методы, основанные на использовании различных физических явлений: метод гидростатического нивелирования, основанный на применении сообщающихся сосудов; барометрического нивелирования, основанный на определении превышений по разностям атмосферного давления в наблюдаемых точках; радиолокационного нивелирования, основанного на отражении электромагнитных волн от земной поверхности и определении времени их прохождения.

Метод гидростатического нивелирования применяют в производстве строительно - монтажных работ для выверки конструкций в стесненных условиях. Его часто используют при наблюдениях за деформациями инженерных сооружений.

Барометрическое нивелирование применяют в начальный период инженерных изысканий. Радиолокационное нивелирование выполняют при аэрофотосъемке местности.

Автоматическое нивелирование осуществляют с помощью специальных приборов, устанавливаемых на автомобилях, железнодорожных вагонах и т.п. При автоматическом нивелировании сразу вычерчивается на специальной ленте профиль местности. Этот метод находит применение при изысканиях линейных сооружений и для контроля положения железнодорожных путей.

Геометрическое нивелирование в настоящее время изучено достаточно полно и не вызывает сомнений в своих точностных характеристиках.



1. Тригонометрическое нивелирование

1.1 Принципы тригонометрического нивелирования

При тригонометрическом нивелировании (рисунок 1) над точкой А устанавливают теодолит и измеряют высоту прибора in, a в точке В устанавливают рейки. Для определения превышения h измеряют угол наклона н, горизонтальное проложение d и фиксируют высоту визирования V (отсчет, на который наведен визирный луч).

Рисунок 1 Упрощенная схема тригонометрического нивелирования

Из рисунка 1 видно, что (1):

В1В2 = d tg н; В1В3 = В1В2 + in (1)

h = ВВ3 = В1В3 - V (2)

Тогда (3):

h = d tg н + in - V (3)

При использовании тригонометрического нивелирования для топографических съемок в качестве визирной цели в точке В устанавливают нивелирную рейку. В этом случае d определяют с помощью нитяного дальномера.

Известно, что (4):

d = (Кn + с) cos2 н (4)

Подставив это значение в формулу (3), получим формулу для вычисления превышения (5), (6):

h = (Кn + с) cos2 н tg н + in - V; (5)

h = (1/2) (Kn + с) sin2 н + in - V (6)

В процессе нивелирования на открытой местности при измерении угла н удобно визировать на точку, расположенную на высоте прибора.

Для этого на отсчете по рейке, равном in, привязывают ленту. Тогда при in = v формула (5) примет вид (7):

h = (1/2) (Кn + с) sin2 н (7)

1.2 Теория различных способов тригонометрического нивелирования

Применение различных способов тригонометрического нивелирования вызвано стремлением к ослаблению влияния земной рефракции. Существуют две гипотезы действия земной рефракции на результаты измерения вертикальных углов.

В первой предполагается равенство углов земной рефракции при одновременном изменении вертикальных углов на концах линии в направлении друг на друга.

Во второй - равенство углов земной рефракции при одновременных измерениях вертикальных углов с точки стояния инструмента в любых направлениях.

Первая гипотеза учитывает разнообразие условий рельефа по линиям, а вторая идентичность условий наблюдений в точке стояния инструментов.

Рассмотрим теорию различных способов тригонометрического нивелирования.

1.2.1 Способ одностороннего тригонометрического нивелирования

Рисунок 2 Геометрические построения

1) 1', 2' - места, установки теодолитов;

2) 1,2 - центры знаков на земной поверхности;

3) 1"2" - проекции точек 1 и 2 на поверхность квазигеоида;

4) 1°, 2° - проекции точек 1 и 2 на поверхность референц-эллипсоида;

5) 1С, 2С - нормали к поверхности референц-эллипсоида, проходящие через точки 1 и 2 соответственно;

6) 1G, 2G - отвесные линии проходящие через точки 1 и 2;

7) Z12, Z21 - зенитные расстояния точек 1 и 2, отнесенные к нормалям референц-эллипсоида в этих же точках;

8) z12, z21 - измеренные в точках 1 и 2 зенитные расстояния;

9) дz12, дz21 - величины углов земной рефракции в точках 1' и 2' по направлению 1 - 2.

На рисунке 2 показано, что нормали и отвесные линии пересекаются в точке С и G. На самом деле этого не происходит, точки С и G надо рассматривать как пересечение проекций линий 1С, 2С, 1G, 2G, на плоскость чертежа, совпадающую с плоскостью нормального сечения с точки 1 на точку 2.

Для упрощения обозначим отрезок 11' представляющий высоту инструмента в точке 1 через i1, а 22' через i2. Примем, что высоты инструментов и визирных целей на этих точках равны между собой, то есть i1 = l1 и i2 = l2.

Отрезки 11' и 22', характеризующие абсолютные отметки точек 1 и 2 в системе нормальных высот, обозначим через Н1 и Н2 соответственно.

Высоты точек 1 и 2 над поверхностью референц - эллипсоида равные 11° и 22° обозначим через Q1 и Q2, а высоты квазигеоида над поверхностью референц - эллипсоида в этих же точках обозначим через ж1 и ж2.

Проекцию линии 12, изображенную дугами 1°2° ? 1"2", на поверхности относимости обозначим через S. Длины этих дуг с точностью до малых величин третьего порядка относительно сжатия принятого эллипсоида можно считать равными длине дуги окружности с радиусом R.

Значения высот по отвесным линиям и нормалям к референц - эллипсоиду можно принимать практически одинаковыми. Разница этих высот в самом неблагоприятном случае, при Н = 7 км, не превышает 0,2 мм.

В системе нормальных высот для одностороннего тригонометрического нивелирования имеем (8):

h12 = S ctg (z12 + дz12) + i1 - l2 + (U12 - U21) S + ДЕ12 (8)

а для двухстороннего (9):

h12 = S tg + S + ДЕ12 (9)

где U12 = z12 - Z12, U21 = z21 - Z21 - наблюдаемые в точках 1 и 2 уклонения отвесных линий в плоскости нормального сечения линий 12;

Um - среднеинтегральное значение уклонения отвеса по линии 12;

ДЕ - поправка за переход от измеренной разности высот к разности нормальных высот точек 1 и 2, вычисляемые по формуле (10):

ДЕ = - (Н1 - Н2) (В2 - В1)sin2Bm, (10)

где g - измеренная сила тяжести в точках линии 12;

г - нормальная сила тяжести;

В12 - геодезические широты точек 1 и 2;

Bm - среднее значение широты линии 12;

Н1,2 - абсолютные высоты точек 1 и 2 в км.

К формулам (9) и (10) необходимо прибавить величину Дh.

Погрешность вычисления превышений по формулам (9) и (10) за счет неучета Дh менее 1,5 мм лишь при превышениях h < 100 м, тогда как при h > 100 м ее величина возрастает пропорционально квадрату превышения.

Прогресс в области электрооптических измерений позволил осуществлять измерения длин линий с высокой точностью.

Сложившаяся практика выполнения тригонометрического нивелирования основана на использовании одностороннего и двухстороннего способов по горизонтальным проложениям, тогда как способы с непосредственно измеренными наклонными расстояниями не применяются. Хотя совершенно очевидно, что использование горизонтальных проложений приводит к потере времени за счет вычисления их величин.

Рассмотрим формулу одностороннего тригонометрического нивелирования по измеренным наклонным расстояниям (рисунок 2):

1'2' = D - измеренное наклонное расстояние,

1"G, 2"G - радиусы кривизны квазигеоида, принимаемые равными радиусу кривизны эллипсоида - R.

Из треугольника 1'G2', считая известной сторону 1'G, найдем сторону 2'G (11):

2'G = R + H1 + h12 + l2 (11)

1'G = R + H1 +i1 (12)

Произведя вычитание получим (13):

2'G - 1'G = h12 + l2 - i1 (13)

Выражение примет вид (14):

h'12 = - (R + H1) - 1 (14)

Для перехода к нормальному превышению необходимо ввести поправки за уклонение от отвесной линии Дhu и за непараллельность уровенных поверхностей ДЕ.

Дhu = о1 - о2, (15)

или (16):

Дhu = (U12 - Um12) Dsin (z12 + дz12) (16)

Поправка ДЕ вычисляется по формуле (11). Таким образом окончательная формула одностороннего тригонометрического нивелирования примет вид (17):

h'12 = - (R+H1) - l + (U12 - Um12) Dsin (z12 + д z 12) + ДЕ12 (17)

Примем i2 = l2. Переход к разности нормальных высот осуществляется с помощью поправок Дhu и ДЕ. Окончательная формула двухстороннего тригонометрического нивелирования по измеренным наклонным расстояниям содержит еще один измеренный элемент z12 и имеет вид (18):

h12 = + i1 - i2 + ДЕ12 + Dcos (18)

В этих формулах принято, что высоты теодолита, дальномера и визирной цели в точке 1 равны между собой, а в точке 2 аналогичное равенство наблюдается для теодолита, отражателя и визирной цели. В практике геодезических работ это условие не соблюдается. Кроме того измеренное наклонное расстояние, после введения поправок за центровку дальномера и редукцию отражателя принимается равным расстоянию между центрами знаков. Это действительно имеет место при z = 90° и больших длинах измеряемых сторон. Однако с увеличением углов наклона и использованием высоких сигналов измерения длина линии, исправленная поправками за центровку дальномера и редукцию отражателя, не будет равна расстоянию между центрами знаков.

1.2.2 Способ двухстороннего тригонометрического нивелирования

Пользуясь упрощенной теорией двухсторонних наблюдений зенитных расстояний для определения превышения между пунктами следует (19), (20):

(h_1/2 )₁ = s Ч ctgz₁ + s² + i₁ - б₂ (19),

(h_2/1 )₂ = s Ч ctgz₂ + s² + i₂ - б₁ (20)

В этих формулах превышения между пунктами вычислены по наблюдениям на пунктах 1 и 2 соответственно.

К₁ и К₂ - коэффициенты вертикальной рефракции. При одновременном двухстороннем тригонометрическом нивелировании они принимается равными в обоих пунктах.

Взяв среднее их двух значений, получим (21):

(h_2/1 )_ср. = (2,5) (21)

1.2.3 Способ тригонометрического нивелирование через точку

Рассмотрим способ тригонометрического нивелирования через промежуточную точку. Иногда этот способ называют еще тригонометрическим нивелированием из середины. Этот способ аналогичен одностороннему тригонометрическому нивелированию и предполагает значительное ослабление рефракционных воздействий, если считать справедливой вторую рефракционную гипотезу.

Требуется по измеренным в точке 1 зенитным расстояниям определить превышение между точками 2 и 3.

Превышения между точками 1, 2 и 1, 3 в системе нормальных высот при использовании горизонтальных проложений определяется по формуле (8).

Обозначим (19):

S₁₃ = S₁₂ + ДS (19)

Вычислив разность превышений между указанными точками, найдем:

h₃₂ = S₁₂ (ctg (z₁₂ + дz₁₂ ) - ctg (z₁₃ + дz₁₃ )) + (H₂ ctg (z₁₂ + дz₁₂ ) - H₃ ctg (z₁₃ + дz₁₃ )) - ДS ctg (z₁₃ + дz₁₃ ) + l₁ - l₂ + S₁₂ (U₁₂ -U₁₃ +Um₁₃ -Um₁₂ ) - ДS (U₁₃ - Um₁₃ ) + ДE₁₂ - ДE₁₃ (20)

Рисунок 3 Обозначения, на котором полностью соответствуют ранее принятым на рисунке 2

Формула тригонометрического нивелирования через точку с использованием непосредственно измеренных наклонных расстояний выводится аналогично с условием, что (21):

D₁₃ = D₁₂ + ДD (21)

h₃₂ = + D₁₂ (sin (z₁₂ + дz₁₂ ) (U₁₂ - Um₁₂ ) - sin (z₁₃ + дz₁₃ ) (U₁₃ - Um₁₃ )) +

+ ДD (U₁₃ - Um₁₃ ) sin (z₁₃ + дz₁₃ ) + ДE₁₂ - ДE₁₃ + l₃ - l₂ (22)

При соблюдении равноплечья, члены, содержащие ДS и ДD, обращаются в ноль, формула существенно упрощается.

Сравнив формулы способов тригонометрического нивелирования можно сделать вывод, что способ двухстороннего нивелирования по измеренным наклонным расстояниям содержит минимальное количество величин, необходимых для вычисления превышений. Раньше, с точки зрения производственного применения способ двухстороннего тригонометрического нивелирования являлся более предпочтительным.

Однако с использованием ЭВМ для вычисления предпочтение можно отдать способу тригонометрического нивелирования через точку.

2. Геометрическое нивелирование

2.1 Сущность геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование выполняют при горизонтальном луче визирования, применяя нивелир и нивелирные рейки. Отличаясь сравнительной простотой, геометрическое нивелирование позволяет наиболее точно определить превышения точек, что делает этот вид нивелирования наиболее распространенным для всех видов проектирования, эксплуатации и строительства железных дорог и сооружений.

Сущность геометрического нивелирования состоит в определении превышения одной точки над другой горизонтальным лучом нивелира по отсчётам на рейках, отвесно устанавливаемых в точках, между которыми определяют превышение.

2.2 Способы геометрического нивелирования

2.2.1 Способ геометрического нивелирования из середины

Точку А, относительно которой определяют превышение называют задней, а точку В - передней. Таким образом, превышение равно отсчету по задней рейке минус отсчет по передней. Этот способ называется способом нивелирования из середины (рисунок 4).

Рисунок 4 Схема геометрического нивелирования из середины

Простое нивелирование - одна установка нивелира и одна станция. Если организуется несколько станций, образующих нивелирный ход, то такое нивелирование называется сложным. Точки нивелирного хода общие для двух смежных станций называются связующими.

При этом превышение конечной точки В нивелирного хода над начальной А равно сумме превышений между связующими точками, т.е. (23):

h_AB = h₁ + h₂ … + h_n = ?ⁿ_i=1h_i (23)

Если известна высота начальной точки А (HA), то высоту конечной точки В определяют по формуле (превышение может быть положительным и отрицательным) (24):

H_B = H_A + h_AB (24)

Сложное геометрическое нивелирование, выполняемое с целью определения высот точек, расположенных на оси сооружения линейного типа (автодороги, ЛЭП), нивелирования теодолитных ходов, называется продольным нивелированием.

2.2.2 Способ геометрического нивелирования вперед

Второй способ геометрического нивелирования - это нивелирование вперед. Нивелир устанавливают в начальной точке А, а в точке В ставят вертикально рейку, обращенную черной стороной к прибору (рисунок 5).

Рисунок 5 Схема геометрического нивелирования вперед

Отсчеты берут только по черной стороне рейки. Рулеткой или рейкой измеряют расстояние от верха колышка (А) до центра окуляра горизонтально установленной зрительной трубы, называемое высотой прибора i и берут отсчет b по рейке. Затем вычисляют превышение по формуле (25):

H_AB = i - b (25)

Таким образом, при нивелировании вперед превышение равно высоте прибора - i, минус отсчет по рейке - b.

Нивелирование вперед имеет низкую производительность и меньшую точность, по сравнению с нивелированием из середины. Для определения отметки точки В (HB) вначале находят горизонт прибора ГП по формуле (26):

ГП = Н_А + I, (26)

а затем по формуле (27):

Н_В = ГП - b (27)

окончательно находят отметку точки В.

Горизонт прибора (инструмента) - расстояние по отвесной линии от визирной оси нивелира до уровенной поверхности, принятой за начало счета отметок. Он также численно равен отметке точки, на которой установлена рейка, плюс отсчет по рейке (28):

ГП = Н_В + b (28)

Геометрическое нивелирование точек (способом вперед), расположенных с заданной плотностью в пределах участка местности, называется нивелированием поверхностей.



3. Устройство и типы нивелиров

3.1 Оптико - механические нивелиры

Нивелир - геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот двух точек при помощи горизонтального луча и нивелирных реек, вертикально установленных в этих точках.

Согласно действующим ГОСТам, нивелиры изготавливают трех типов:

- высокоточные - Н-05;

- точные - Н-3;

- технические - Н-10.

В названии нивелира числом справа от буквы Н цифрой обозначают допустимую среднюю квадратическую ошибку измерения превышения на 1 км двойного нивелирного хода.

В зависимости от того, каким способом визирный луч устанавливается в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают в двух исполнениях:

- с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе, с помощью у которого осуществляется горизонтирование визирного луча (рисунок 6);

- с компенсатором - свободно подвешенная оптико-механическая система, которая приводит визирный луч в горизонтальное положение.

В названии нивелира буква К обозначает компенсатор (Н-3К, Н-3КЛ), где Л - лимб (рисунок 7, 8).

Рисунок 6 Точный нивелир Н-3 с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе

- 1 подъемные винты;

- 2 круглый уровень;

- 3 элевационный винт;

- 4 окуляр зрительной трубы с диоптрийным кольцом;

- 5 визир; 6 - кремальера;

- 7 объектив зрительной трубы;

- 8 закрепительный винт;

- 9 наводящий винт;

- 10 контактный цилиндрический уровень;

- 11 юстировочные винты цилиндрического уровня.

Рисунок 7, 8 Точный нивелир ЗН-3КЛ с компенсатором и лимбом

- 1 лимб;

- 2 наводящий винт;

- 3 кремальера;

- 4 визир.

3.2 Цифровые нивелиры

Цифровые нивелиры - это современные многофункциональные геодезические приборы, совмещающие в себе функции высокоточного оптического нивелира, электронного запоминающего устройства и встроенного программного обеспечения для обработки полученных измерений.

Основная отличительная особенность цифровых нивелиров - это встроенное электронное устройство для снятия отсчета по специальной рейке. Применение цифровых нивелиров позволяет исключить личные ошибки исполнителя и ускорить процесс измерений. Достаточно навести прибор на рейку, сфокусировать изображение и нажать на кнопку. Прибор выполнит измерение, отобразит на экране полученное значение и расстояние до рейки. Цифровые технологии позволяют значительно расширить возможности нивелиров и области их применения.

Рисунок 9 Цифровой нивелир SOKKIA SDL50



4. Проверка нивелиров

Перед началом работы с нивелирами их исследуют и производят поверки, некоторые из которых -- ежедневно и после каждого переезда с ними.

Проверку внешнего состояния и комплектности нивелира производят осмотром. При этом проверяют:

- чистоту оптических деталей зрительной трубы;

- контрастность и четкость изображения нитей сетки, концов пузырька контактного уровня и отсчетной шкалы микрометра;

- отсутствие коррозии и дефектов на приборе, которые могут затруднить работу с прибором;

- комплектность нивелира, которая должна соответствовать указанной в паспорте нивелира.

Поверку работоспособности нивелира и взаимодействие его подвижных узлов производят опробованием. При опробовании обращают внимание на:

- исправность всех частей нивелира;

- отсутствие качаний в подъемных, наводящих и закрепительных винтах;

- плавность вращения окуляра, головки, перемещающей фокусирующую линзу, элевационного винта и барабана оптического микрометра;

- исправность зеркала подсветки уровня и крепления всех подвижных частей нивелира и стопорных винтов;

- работоспособность юстировочных винтов, которые должны занимать среднее положение.

При проверке нивелира с компенсатором необходимо убедиться, что подвесная система компенсатора и демпфер функционируют.

При проверке цифровых нивелиров контролируют работоспособность табло и программ, предусмотренных для микропроцессора. При опробовании проверяют исправность штатива, надежность закрепления винтов и гаек на штативе; убеждаются, подходит ли становой винт к нивелиру. Для этого нивелир устанавливают на штатив и приводят его в рабочее положение; наводят трубу на рейку и запоминают по ней отсчет. Затем слегка нажимают на головку штатива, после чего опять отсчитывают по рейке. При устойчивом штативе отсчеты по рейке и положение пузырька отличаются от первоначального в пределах точности отсчитывания. При поверке нивелира с компенсатором при легком постукивании по штативу отсчет по рейке не должен изменяться. Если отсчеты различаются, то следует установить и устранить причины этого явления.

Для проверки перпендикулярности оси цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга к вертикальной оси вращения прибора необходимо установить уровень параллельно двум подъемным винтам подставки и, вращая их в противоположных направлениях, привести пузырек уровня на середину. После этого повернуть алидаду горизонтального круга на 180° вокруг вертикальной оси. Если пузырек уровня отклонится от середины, то половину отклонения следует устранить исправительными винтами уровня, а затем повторить проверку.

Проверку и юстировку следует выполнять до тех пор, пока после поворота алидады на 180° пузырек уровня не будет отклоняться более чем на 0,5 деления уровня.

Проверку правильности установки сетки нитей производят для того, чтобы убедиться, что вертикальная нить сетки при среднем положении пузырька уровня совпадает с отвесной линией, а ось биссектора (горизонтальная нить сетки) перпендикулярна к вертикальной оси нивелира. Проверку выполняют на удалении 10 - 15 м от нивелира и подвешивают отвес. Приводят нивелир в рабочее положение и наводят вертикальную нить сетки на нить отвеса. Если один конец вертикальной нити сетки отклоняется от нити отвеса более чем на 0,5 мм (определяется при помощи линейки), то установку сетки нитей исправляют.

После юстировки положения сетки проверку повторяют, чтобы убедиться, что вертикальная нить установлена правильно. Перпендикулярность горизонтальной нити сетки к вертикальной оси нивелира типа Н-05 проверяют, приведя нивелир в рабочее положение (горизонтируют), наводят точкой а (рисунок 10) горизонтальной нити сетки на четко видимую цель, находящуюся на расстоянии около 10 м от нивелира, точно совмещают изображения концов пузырька контактного уровня и отсчитывают по шкале оптического микрометра с точностью до 0,1 деления (отсчет по шкале микрометра должен быть на участке шкалы, близком к отсчету 50). Наводят на ту же цель точки б, в, г горизонтальной нити и биссектора и аналогично предыдущему отсчитывают по шкале микрометра.

Рисунок 10 Вид поля зрения окуляра нивелира Н-05

Если разность между полусуммами - более двух делений шкалы микрометра, то нивелир нуждается в замене сетки нитей.

Проверку установки горизонтальной нити сетки у нивелиров типов Н-3 и Н-10 производят следующим образом. Приводят нивелир в рабочее положение, наводят краем горизонтальной нити на четко видимую цель, находящуюся на удалении около 10 м от нивелира. Медленно перемещают в горизонтальной плоскости зрительную трубу наводящим винтом и следят, не отклоняется ли горизонтальная нить с выбранной цели. При отклонениях более 2 мм выполняют юстировку сетки нитей.

Для проверки правильности установки цилиндрического уровня необходимо соблюдать два условия:

- отвесная плоскость, проходящая через ось уровня, должна быть параллельна отвесной плоскости, проходящей через визирную ось зрительной трубы;

- проекция на отвесную плоскость угла между осью уровня и визирной осью трубы (угол i) должна быть не более установленной величины.

У нивелиров с компенсатором угол i - это угол между горизонтальной плоскостью и визирной осью трубы. Для проверки первого условия нивелир устанавливают в 50 м от рейки, при этом один подъемный винт подставки должен быть направлен в сторону рейки. Тщательно горизонтируют прибор, совмещая элевационным винтом концы пузырька уровня, вводят в биссектор сетки один из штрихов рейки и записывают отсчет по шкале микрометра. Далее подъемными винтами дают боковой наклон оси прибора (примерно на два полных оборота винта), следя при этом, чтобы штрих рейки оставался в биссекторе, а отсчет по шкале микрометра не изменялся. Те же операции необходимо проделать при боковом наклоне оси в противоположную сторону. Если в обоих случаях концы пузырька уровня остаются в совмещенном положении или смещаются в обоих случаях идентично, установка уровня считается правильной.

В противном случае должна быть выполнена юстировка уровня с помощью боковых юстировочных винтов. Определение угла i нивелира следует проводить одним из следующих способов:

- нивелированием вперед;

- нивелированием из середины в сочетании с нивелированием вперед;

- нивелированием с различными плечами.

Количество приемов измерений в любом способе должно быть не менее трех. Окончательное значение угла i не должно превышать 10" для всех типов нивелиров.

Проверка работоспособности компенсатора нивелира должна включать определение систематической погрешности компенсации и диапазона работы.

В полевых условиях погрешность работы компенсатора определяют, располагая нивелир в середине створа между двумя рейками, установленными по уровню и укрепленными с помощью рейкодержателей. Наблюдения выполняют сериями, общее число которых должно быть не менее 2. Перед взятием отсчетов по рейкам оси нивелира задают наклоны I - V (рисунок 11) подъемными винтами.

Рисунок 11 Положение пузырька установочного уровня при наклоне оси нивелира подъемными винтами

В каждой серии для каждого наклона оси определяют превышение по основной и дополнительной шкалам реек. У двухсторонних реек - до черной и красной сторонам. Перед каждой серией изменяют высоту прибора.

Для высокоточных нивелиров проверку выполняют при расстояниях между рейками 10 и 50 м, для точных нивелиров 10 и 75 м; для технических - 100 м. Систематическую погрешность компенсации на 1' наклона оси нивелира вычисляют по формуле (29):

(29)

где

h_x, h_o - превышения, полученные при наклоне оси нивелира и при v = 0;

Д - расстояние до рейки.

Контрольный нивелирный ход прокладывают с целью проверки работоспособности и точности измерений нивелира в целом. Рекомендуемая длина хода 1 - 1,5 км. Превышение между реперами, закрепляющими контрольный ход на местности, должны быть известны с погрешностью не более 1/3 m_h, где m_h - допустимая средняя квадратическая погрешность нивелирования поверяемым прибором на 1 км двойного хода. Нивелирный ход прокладывают по методике, регламентируемой "Инструкцией по нивелированию I, II, III и IV классов" для нивелиров, аналогичных по точности поверяемому. Сумма превышений в контрольном ходе _изм полученная поверяемым нивелиром, должна удовлетворять условию (30):

(30)

где

L - длина хода в км;

m_h - допустимая погрешность нивелирования на 1 км двойного хода;

h₀ - эталонное значение превышения.

Для высокоточных нивелиров допускается проложение замкнутого хода с оценкой результата по его невязке.



Заключение

В данной курсовой работе представлена и рассмотрена тема «Нивелирование».

Первыми сведениями, которые дошли до современного человека о проведении нивелирования, относятся к первому веку до нашей эры, а именно к возведению оросительных каналов в Древней Греции и Риме. В исторических документах упоминается водяной измерительный прибор. Его изобретение и использование связывают с именами древнегреческого ученого Герона Александрийского и римского архитектора Марка Витрувия. Толчком для развития этих измерительных приборов и методов нивелирования послужило создание зрительной трубы, барометра, цилиндрического уровня и сетки градирования в зрительных трубах. Данные изобретения относятся к 16 - 17 векам, они позволили разработать систему точной съемки поверхности земли. В России во времена Петра Первого была основана оптическая мастерская, где среди прочего производили и нивелиры, только тогда они назывались ватерпасы с трубой. Разработкой нивелиров в мастерской занимался И. Е. Беляев. В этот же период появились и первые измерительные приборы, в основе которых использовались барометры. В начале девятнадцатого века появляются первые тригонометрические нивелиры, с их помощью проводились весьма масштабные работы по определению разности уровней Азовского и Черного морей, измерялась высота горы Эльбрус. Использование геометрических приборов зафиксировано в середине девятнадцатого века. Так, в 1847 году их использовали при строительстве Суэцкого канала. В нашей стране геометрическое нивелирование поверхности применялось при строительстве водных и сухопутных дорог. Началом создания отечественной государственной сети считается 1871 год. Тогда начались работы по фиксации и установке пунктов, которые служили основой для топографической съемки.

В первой главе курсовой работы «Тригонометрическое нивелирование», рассмотрены такие основы, как: теория различных способов тригонометрического нивелирования: способ одностороннего тригонометрического нивелирования, способ двухстороннего тригонометрического нивелирования, а так же способ тригонометрического нивелирование через точку.

Во второй главе курсовой работы рассмотрена и изучена тема «Геометрическое нивелирование», в которой раскрыты сущность и способы геометрического нивелирования.

В третьей главе курсовой работы «Устройство и типы нивелиров» подробно рассмотрены такие типы нивелиров, как: оптико-механические нивелиры, а так же нивелиры цифровые.

В четвертой главе курсовой работы рассмотрена тема «Проверка нивелиров», в которой рассмотрены такие вопросы, как: проверка внешнего состояния и комплектности нивелира; проверка работоспособности нивелира и взаимодействие его подвижных узлов; проверка перпендикулярности оси цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга к вертикальной оси вращения прибора; проверка правильности установки сетки нитей; проверка правильности установки цилиндрического уровня; проверка работоспособности компенсатора нивелира.



Список использованной литературы

1. Куштин И.Ф., Куштин В.И. Инженерная геодезия: Учебник. Ростов на Дону: Феникс, 2002. 416 с.

2. Перфилов В.Ф. Геодезия: учеб. М.: Высш. шк., 2008. 351 с.

3. Курошев Г.Д. Геодезия и топография: учеб. для вузов. М.: Академия, 2008. 173 с.

4. Родионов В.И. Геодезия. Учебник для техникумов. М.: Недра, 1987. 332 с.

5. Чекалин С.И. Основы картографии, топографии и инженерной геодезии: Учеб. пособие для вузов. М.: Академический проект, 2009. 393 с. (Gaudeamus).

6. Поклад Г.Г. Практикум по геодезии: Учебное пособие для вузов/ Под ред. Г.Г. Поклада. 2-е изд. М.: Академический проект; Гаудеамус, 2012. 470 с.;

7. Новак В.Е. Курс инженерной геодезии: Учебник для ВУЗов. М.: Недра, 1989. 430 с.

8. Маслов А.В., Гордеев А.В., Батраков Ю.Г. Геодезия. Учебник. М.: КолосС, 2006. 598 с.

9. Инженерная геодезия: учеб. пособие. / С.В. Смолич, А.Г. Верхотуров, В.И. Савельева. Чита: ЧитГУ, 2009. 185 с.

Размещено на Allbest.ru

...