Поправка за наклон линий к горизонту вводится для каждого пролета отдельно, если пролеты имеют разный наклон. Если наклон

линии значителен, то измерения ведут отдельными малыми отрез­ками: 5; 10 м, стараясь уложить концы мерного прибора горизон­тально. Измеряемая горизонтальная линия будет иметь ступенча­тый вид.

При измерении линии через овраг, канаву и другие препятствия:мерный прибор может изгибаться или провисать. При значительном.изгибе определяют величины превышений на отдельных участках. При значительных провисаниях в средней части линии делают одну-,две подпорки. Суммарную поправку в измеренную линию вычисля­ют по формуле Д^₂ = + (Дйп+ДЙА+Дй*).

Часто кроме измерения линий между известными точками воз­никает необходимость вынести на местность проектный размер:.длину дороги, габариты здания. Для этого случая при отложении.заранее заданной длины линии (рис. 37, б) поправку +Л^2 вводят назад от конечного штриха рулетки, а —Дс^ — вперед.

При измерении линий могут быть допущены погрешности, которые носят •систематический характер по влиянию на результат, но случайны по величине. Чтобы уменьшить их величину, необходимо учитывать следующее.

1. Отклонение концов рулетки от створа измерений увеличивает измеряемую.длину; чем меньше отклоняются концы от створа, тем меньше погрешности из­мерения. При укладке мерных приборов в створ с использованием оптических труб можно получить результат с относительной погрешностью менее '/зооо от.измеряемой длины. Отклонения концов 50- и 30-метровой рулеток от створа •более чем на 0,15 м недопустимы.

 

Рис. 37. Схема (а) к определению поправки за наклон и от­ложение линии с учетом поправок (б)

2. Большую погрешность в измеряемую длину может внести разное натяже­
ние мерного прибора при эталонировании и практической работе. Следует избе­
гать избыточного натяжения, так как тонкое полотно рулеток растягивается, при
этом часто не восстанавливая начальную длину. Достаточно точно (до ±20 Н)
можно выдержать натяжение, используя ручные приборы для натяжения — ди­
намометры типа ПН-2 или пружинные бытовые весы.

3. Недопустимо ослаблять внимание при отсчитывании по концам мерного
прибора или его фиксации. Достигнутая точность может быть утрачена при
неодновременном снятии отсчетов, при подвижке мерного прибора во время
фиксации его концов. Поэтому не следует пренебрегать возможностью дважды
или даже трижды взять отсчеты по концам мерного прибора и сравнить разно­
сти отсчетов по переднему и заднему концам (П—3). Разность отсчетов (для
одного пролета измерений) при работе рулетками не должна быть более 2 мм,
а при измерении мерными лентами — 1 см.

4. Следует внимательно следить не только за превышением концов мерного
прибора, но и за изгибом его в вертикальной плоскости в промежуточных точ­
ках каждого пролета. Точность определения поправки за наклон зависит ог
точности определения превышений: чем короче линия, тем точнее надо знать,
превышение. Как правило, достаточно их знать с погрешностью до 1,0—1,5 см на-
100 м длины.

5. При введении поправок за температуру следует помнить, что измеряют
температуру воздуха, а поправку вводят за изменение температуры металличе­
ского полотна мерного прибора. Поэтому при прямом солнечном облучении мер­
ного прибора следует термометр подкладывать под его полотно и держать-
3—5 мин, с тем чтобы точнее определить температуру мерного полотна. Разность
температуры воздуха и мерного прибора должна быть измерена с погрешностью-
не грубее 5° С.

6. Плохое закрепление точек, между которыми ведется измерение, может
существенно исказить результат измерений. Вязкая почва, плохо забитый кол,
штырь или шпилька, изменяющие свое положение от случайных ударов, приводяг
к появлению недопустимых погрешностей в измеряемой длине.

ГЛАВА IX

НИВЕЛИРОВАНИЕ

Способы нивелирования

Нивелирование — вид геодезических измерений, в результате которого определяют превышения точек, а также их высоты над; принятой уровенной поверхностью.

Нивелирование производят для изучения форм рельефа; опре­деления высот точек при проектировании, строительстве и эксплуа­тации зданий и сооружений. Результаты нивелирования имеют большое значение и для решения научных задач как самой геоде­зии, так и других наук о Земле.

По способам выполнения и применяемым приборам различают геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое, барометри­ческое нивелирование.

Геометрическое нивелирование — наиболее распро­страненный способ. Его выполняют с помощью прибора — нивели­ра, задающего горизонтальную линию визирования. Сущность гео­метрического нивелирования (рис. 38, а) заключается в следующем. Нивелир устанавливают горизонтально и по рейкам с делениями, стоящим на точках Л и В, определяют превышение Н как разность между отрезками а и Ъ: Н — а — Ь.

Если известна отметка Н_А точки А и превышение Н, то отметку Н_в точки В определяют как сумму их

Во избежание ошибок в знаке превышения точку, отметка кото­рой известна, считают задней, а точку, отметку которой определя­ют,—передней. Иными словами, превышение — это всегда разность отсчетов назад и вперед. Иногда отсчет по рейке называют «взгля­дом» и поэтому превышение равно «взгляду назад» минус «взгляд вперед».

Место установки нивелира называется станцией. С одной стан­ции можно брать отсчеты по рейкам, установленным во многих

точках. При этом превышение между точками не зависит от высоты нивелира над землей. Если поставить нивелир выше (на рис. пока­зано пунктиром), то оба отсчета а' и Ь' будут больше на одну и ту же величину, но разности между ними будут одинаковы.

Для вычисления отметки искомой точки можно применять спо­соб вычисления через горизонт прибора (ГП). Этот способ удобен, когда с одной станции производят нивелирование нескольких точек. Очевидно, что если к отметке точки Л прибавить отсчет по рейке на точке А, то получится отметка визирной оси нивелира. Эта отметка

у р. моря а)

У р. мпря 4/

 

Рис. 38. Схемы нивелирования: а — простого, б — сложного

и называется горизонтом прибора. Если теперь из горизонта прибора вычесть отсчеты на всех точках, взятые на этой станции, то полу­чатся отметки этих точек.

Если для определения превышения между точками А и В доста­точно один раз установить нивелир, то такой случай называется простым нивелированием (см. рис. 38, а). Если же превышение между точками можно определить только после нескольких устано­вок нивелира, такое нивелирование условно называют сложным (рис. 38, б). В этом случае точки В и С называют связующими. Превышения между ними определяют по схеме простого нивели­рования.

При сложном нивелировании превышение между точками Л и О равно: /гАв=/11+^2+^з^:=2/гг. Если известна отметка точки А, мож­но определить отметку точки О: Я₀=ЯА+2Лг.

Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом. Не­сколько ходов с общими точками образуют нивелирную сеть.

В зависимости от требуемой точности определения отметок ни­велирование делят на 1, 2, 3, 4-й классы. Ходы нивелирования 1-го класса прокладывают по железным и шоссейным дорогам в различных направлениях. По данным нивелирования, повторя­ющегося по тем же точкам через несколько лет, изучают движение земной коры и решают другие научные задачи. Ходы нивелирова-

ния 2-го класса, прокладываемые по дорогам и вдоль больших рек, образуют полигоны периметром 500—600 км, которые опираются на пункты нивелирования 1-го класса. Нивелированием 1-го и 2-го классов на территории страны распространяют отметки отно­сительно исходной уроненной поверхности. Ходы нивелирования 3-го класса прокладывают между пунктами нивелирования 1-го и 2-го классов. Нивелирование 4-го класса и техническое применяют для сгущения нивелирной сети бо­лее высоких классов. Эти сети яв­ляются высотным обоснованием для съемки при составлении карт и пла­нов, строительно-монтажных, мелио­ративных и других работ.

Рис 39. Схема нивелирования участка по квадратам

Ходы нивелирования более низ­ких классов всегда опираются на пункты ходов более высоких клас­сов и по возможности включают их в себя. Отметки пунктов ходов бо­лее высоких классов принимают за исходные.

Для решения на участке местно­сти различных задач производят ни­велирование поверхности по квадра­там (рис. 39). Участок делят на квадраты со сторонами 10, 20, 50 или 100 м. Если рельеф участка сла­бо выражен (плоский), то нивели­руемые точки располагают на участке равномерно. При ясно выра­женном рельефе (с водоразделами, тальвегами и т. д.) в местах изменения профиля их частоту увеличивают.

Схема нивелирования вершин квадратов зависит от размеров участка, сложности форм рельефа, необходимости дополнительно к отметкам вершин квадратов получать еще точки с отметками.

Нивелирный ход по квадратам прокладывают по программе тех­нического нивелирования или 4-го класса. Все связующие точки хода закрепляют устойчивыми кольями или башмаками и рейку ставят на торец кола или башмак. Отсчеты по рейкам записывают либо в журнал нивелирования, либо на схему квадратов, а числовые значения отсчетов возле вершин тех квадратов, на которых они по­лучены. Границы работы на станции отделяют пунктирной линией. При обработке результатов измерений сначала вычисляют превы­шения и отметки связующих точек хода. Отметки вершин квадрата вычисляют через горизонт прибора (ГП).

Тригонометрическое нивелирование (рис. 40) выполняют тео­долитом. Если с точки А на точку В или с точки В на точку С измерить углы наклона v* и определить горизонтальные проложения и, то превышения Н меж­ду этими точками можно определить по формуле ^^ = с^^§V^± + I —-0+/¹, где I — высота прибора для измерения угла наклона; v — высота наведения при измере­нии угла наклона; / — поправка за кривизну Земли и рефракцию, выбираемая из таблиц при расстояниях между точками, больших 300 м.

При V+ превышения будут иметь знак плюс, при v- — минус.

Гидростатическое нивелирование (рис. 41) основывается на свойстве сообщающихся сосудов. Превышение Н между точками А и В может быть получено как разность отсчетов по шкалам сосудов 2. Как правило, рас­стояние между точками ограничивается длиной соединительного шланга 1 между сосудами и достигает нескольких десятков метров.

С Рис. 40. Схема тригонометрического нивелирования

При барометрическом нивелиро­вании используют разность воздушного дав- 2 ления в различных по высоте над уровенной по­верхностью точках. Нивелирование выполняют ба­рометрами анероидами.

Рис. 41. Схема гидростати­ческого нивелирования: / — соединительный шланг, 2 — сосуд с жидкостью

Наиболее простой случай барометрического нивелирования, когда точки, между которыми определяется превышение, соединяются замкнутым маршрутом; продолжительность маршрута не бо­лее 2—3 ч. Для измерений используют один ане­роид. На исходной точке маршрута измеряют тем­пературу воздуха ^ъ "С, температуру анероида 1а °С, высоту анероида над точкой и считывают показания давления по анероиду. Затем переходят на вторую и последующие точки и про­изводят аналогичные измерения. Наблюдения за­канчивают на исходной точке. Полагая, что дав­ление воздуха и температура в начальной точке

изменялись пропорционально времени, по барометрическим таблицам находят вы­соты точек. Расстояние между точками может быть любым и ограничивается только разностью времени между первым и последним наблюдениями на исход­ной точке.

Нивелиры

Основные части геодезических приборов. Прежде чем приступить к изучению конструкций нивелиров, рассмотрим устройство их ос­новных частей, которые являются также основными частями и дру­гих геодезических приборов.

Зрительная труба (рис. 42, а) представляет собой опти­ческую систему (рис. 42, б), помещенную в металлический корпус (трубу). С одного края трубы размещен объектив /, с другого -окуляр 5. Между ними находится двояковогнутая линза 2. В оку-

лярной части трубы есть стеклянная пластина 4 с нанесенной на ней сеткой нитей (рис. 42, в).

Специалиста, применяющего для измерений приборы со зри­тельными трубами, принято называть наблюдателем. При работе со зрительной трубой наблюдатель совмещает перекрестие сетки нитей с наблюдаемым предметом. Линия, соединяющая оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей, называется визирной осью

Рис. 42. Зрительная труба:

«— в разрезе, б — оптическая схема, в — поле зрения и сетки нитей в различных при­борах; / — объектив, 2 — линза, 3 — кремальера, 4 — стеклянная пластина, 5 — окуляр, 6 — регулировочные винты, 6, 8 — вертикальные и горизонтальные нити

трубы. Процесс наведения зрительной трубы на точку наблюдения называют визированием. В момент совмещения перекрестия сетки нитей с какой-либо точкой визирная ось трубы проходит через эту точку. Вращением фокусировочного кольца или кремальеры 5 пе­ремещают фокусирующую линзу 2, добиваясь четкого изображения наблюдаемого предмета. Такое действие называют фокусированием. Перемещением окуляра 5 относительно сетки нитей фиксируют изо-<бражение сетки. Перемещение окуляра производится вращением •окулярного кольца.

Уровни геодезических приборов бывают цилиндрические и.круглые.

Цилиндрический уровень (рис. 43, а) представляет собой стек­лянную ампулу 1, заполненную жидкостью 2 (спирт, эфир). Часть пространства, заполненную парами этой жидкости, называют пу­зырьком 3 уровня. Внутренняя (верхняя) поверхность ампулы от-

шлифована по дуге определенного радиуса. На верхней наружной ее поверхности нанесены 2-миллиметровые деления. Среднюю точку шкалы «О» называют нуль-пунктом. Касательную линию 1)И в нуль-пункте к дуге внутренней поверхности уровня называют осью цилиндрического уровня.

Работа уровня основана на свойстве пузырька занимать наивыс­шее положение. Если пузырек уровня переместить на одно деление

 

 

Рис. 43. Уровни:

 

а — цилиндрический, б —

 

круглый; / -ампула, 2 —

 

жидкость, 3 — пузырек

Рис 44. Подставка (а) и штатив (б):

1, 2, 4 — винты, 3 —

столик, 5 — ре­мень, 6 — наконечник

относительно какого-то начального положения, то ось уровня откло­нится на величину т, называемую ценой деления уровня. Цена деле­ния цилиндрических уровней геодезических приборов обычно быва­ет от 2" до 60".

Круглый уровень (рис. 43, б) отличается от цилиндрического тем, что его верхняя часть отшлифована по сферической поверхности. Деления на внешней стороне представляют собой концентрические окружности, а осью уровня является радиус сферы, проходящий через нуль-пункт. Цена деления круглых уровней бывает от не­скольких минут до нескольких десятков минут.

Подставка и штатив (рис. 44, а, б) служат для крепления и установки геодезических приборов. Вращением подъемных вин­тов 1 подставки изменяют положение вертикальной оси вращения прибора, а следовательно, и всех остальных его частей. Ось враще­ния закрепляется в подставке винтом 2.

Подставка крепится на столике 3 штатива становым винтом 4. Штатив имеет три деревянные или металлические ножки, которые шарнирно соединены с головкой штатива. Ножки бывают раздвиж­ные и цельные. Нижние концы ножек снабжены металлическими наконечниками 6. Штатив обеспечивает устойчивость прибора. В собранном виде штатив переносят на плечевом ремне.

Типы нивелиров. В зависимости от устройств, применяемых для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение, ниве­лиры выпускаются двух типов: с компенсатором углов наклона зри-

Рис. 45. Нивелир Н-10К:

а — общий вид, б — оптическая схема; / — пластина, 2 — корпус, 3 — маховик,

4 — уровень, 5, 8 — объективы, в — подставка, 7 — винт, 9, 10 — пентапризмы,

11 — сетка нитей, 12 — окуляр, 13 — призма компенсатора, 14 — рамка

тельной трубы и с уровнем при ней. У нивелиров, выпускаемых оте­чественной промышленностью, наличие в марке буквы «К» означа­ет, что труба нивелира снабжена компенсатором, например нивели­ры Н-05К, Н-ЗК, Н-10К.

Нивелиры с компенсатором угла наклона зри­тельной трубы называются самоустанавливающимися, напри­мер Н-10К (рис. 45, а). Компенсация угла наклона визирной оси или автоматическое приведение ее в горизонтальное положение у этих нивелиров происходит за счет автоматического поворота ком­пенсирующего элемента (компенсатора) оптической системы (рис. 45, б).

Компенсатор состоит из двух 9 и 10 пентапризм (пятиугольных), склеенных между собой и скрепленных с корпусом коробчатой фор­мы, а также подвижной прямоугольной призмы. Прямоугольная призма заключена в рамку. Рамка перемещается в вертикальной плоскости маховичком 3, укрепленным в корпусе 2. Ее перемеще­ние обеспечивает фокусировку зрительной трубы по объекту наведе­ния. Диапазон работы компенсатора определяют по максимальному углу наклона оси нивелира. У нивелиров для точных и технических работ этот диапазон колеблется в пределах от 5 до 20 мин.

 

До начала работ нивелир вынимают из укладочного ящика и укрепляют на штативе становым винтом. Выдвигая и убирая нож­ки штатива, устанавливают его головку на глаз в горизонтальное положение. Затем с помощью подъемных винтов подставки приво­дят пузырек круглого уровня к середине концентрических окружно­стей или в нуль-пункт.

Рис. 46. Нивелир Н-3:

а — внешний вид, б — телескопическая схема; /, 4, 5, 9, 10 — винты, 2 — подставка,

3, 7 — уровни, 6 —-зрительная труба, 8 — визир, 11 — пластина, 12 — объектив, 13 —•

 

фокусирующая линза, 14 — сетка нитей, 15 — окуляр, 16—19, 21 — призмы и линзы,

20 — зеркало, 22 — уровень

Подготовка нивелиров для работы состоит из двух действий: приведения визирной оси прибора в горизонтальное положение (ни­велир с компенсатором считается готовым к работе, если пузырек круглого уровня приведен в середину концентрических окружно­стей, нанесенных на стеклянной капсуле уровня) и установки тру­бы для наблюдений.

Трубу устанавливают по рейке вращением ее корпуса рукой. У некоторых нивелиров направление трубы на рейку фиксируется закрепительным винтом. В новых нивелирах закрепительного винта нет, а корпус имеет постоянное или как его называют фрикционное тугое сцепление с вертикальной осью вращения нивелира. Точное наведение зрительной трубы по рейке производят наводящим вин­том (-под точным наведением понимают такое положение, при кото­ром сетка нитей зрительной трубы совпадает с осью нивелирной рейки).

Нивелиры с цилиндрическим уровнем имеют зри­тельную трубу и цилиндрический уровень. Труба с уровнем укреп­лена на вертикальной вращающейся оси, входящей в подставку. Наиболее распространенные нивелиры этого типа Н-3, Н-10. Ниве­лир Н-3 (рис. 46, а) состоит из верхней части, несущей зрительную трубу 6 с цилиндрическим 7 и круглым 3 уровнями, основанием, на­водящим 10, элевационным 4 и закрепительными 9 винтами, и ниж­ней, представляющей собой подставку с тремя подъемными винта­ми 1 и пружинистой пластиной 11.

Зрительная труба представляет собой телескопическую систему (рис. 46, б), состоящую из объектива 12, фокусирующей линзы 13, сетки нитей 14 и окуляра 15. Лучи, идущие от концов пузырька уровня 22, отражаются от скошенных граней призм 21, направляют­ся в расположенную сбоку прямоугольную призму 19, идут в приз­му 18, затем через линзу 17 и призму 16 попадают в окуляр зри­тельной трубы нивелира. Пузырек уровня освещается светом, пере­даваемым в трубу зеркалом 20. Пузырек цилиндрического уровня.приводится в нулевое положение элевационным винтом 4.

Цилиндрический уровень 7, расположенный в корпусе слева от зрительной трубы, служит для точного приведения визирной оси прибора в горизонтальное положение. Для грубого приведения вер­тикальной оси прибора в отвесное положение служит круглый уро­вень 3. Пузырек круглого уровня приводится в нулевое положение подъемными винтами / подставки 2. Зрительную трубу 6 наводят на рейку по визиру 8 винтом 10 при закрепленном винте 9. Резкость изображения нивелирной рейки достигается вращением винта 5 фо­кусирующей линзы.

Нивелир крепится к штативу пружинистой пластиной //, кото­рая в своей центральной части имеет втулку с резьбой под становой винт штатива.

Нивелир с цилиндрическим уровнем готовят к работе так же, как нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования.

Технические возможности нивелиров позволяют работать ими людям со зрением ±5 диоптрий. Нивелиры, как правило, работо­способны при температурах от —30 до +50° С.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: