загрузка...
загрузка...
На головну

Вплив кривизни Землі і рефракції на нівелювання

Оптичний візирний промінь під час нівелювання проходить по прямій, дотичній до рівної поверхні. Тому в точках відліку по задній і передній рейці позначки по рейці не будуть точно збігатися з істинними висотами цих точок. Врахувати ці неточності можна за допомогою внесення відповідних поправок за кривизну Землі. Формула даної поправки: k = d2 / 2 R, де d - відстань від нівеліра до рейки в метрах, R - радіус Землі в км. Крім поправки за кривизну Землі, при нівелюванні необхідно враховувати поправку за рефракцію. Ці похибки геодезичних вимірювань обумовлені оптичними властивостями атмосфери, в якій має місце відхилення світлового променя від прямої лінії в сторону рівної поверхні. Середнє значення поправки за рефракцію виражається наступною залежністю: r = 0,16k, або r = 0,16 d2/ 2R. Облік обох поправок при нівелюванні поверхні може бути виражений такою формулою: f = k - r, або f = 0,42d2/ R. Розрахунки показують, що при довжині лінії 50 м f = 0,2 мм, 100 м - 0,7 мм, 200 м - 2,6 мм, 400 м - 10,5 мм.

При нівелюванні поверхні, коли відстані від нівеліра до рейок однакові, поправка за кривизну Землі і за рефракцію виключається.

Мал. . Схема впливу кривизни землі і рефракції на визначення перевищень

Нівеліри, їх пристрій і повірки.За точністю вимірювання висоти точок нівеліри поділяються на три типи: високоточні, для нівелювання I і II класів, точні для нівелювання III і IV класів і технічні, призначені для інженерно-технічних робіт. Частина нівелірів по конструкції особливий тим, що візирна вісь їх зорових труб встановлюється в горизонтальне положення за допомогою циліндричного рівня. Більшість нівелірів забезпечено Самоустановлювальні горизонтальною лінією візування. Найбільшого поширення для технічного нівелювання отримали точні нівеліри Н-3, Н-3К, а також технічний нівелір Н-10кл.

Нівелір Н-3 (рис.) Складається з зорової труби, на корпусі якої встановлено коробка циліндричного рівня і мушка для наближеного наведення зорової труби на рейку. Оптична система зорової труби нівеліра по аналогії з трубою теодоліта має окуляр, фокусуються лінзу з кремальерой і об'єктив. Крім цього зорова труба нівеліра оснащена закріпним і навідні гвинтом.

Мал. нівеліри

Нівелір Н-3 оснащений круглим рівнем в комплекті з трьома виправними гвинтами, елеваціонним гвинтом, підставкою, пружною пластиною з трьома підйомними гвинтами. Круглий рівень необхідний для наближеної установки осі нівеліра в прямовисне положення. Елеваціонний гвинт служить для точної установки візирної осі нівеліра в горизонтальне положення. У коробці циліндричного рівня знаходиться система оптичних призм, за допомогою яких зображення кінців бульбашки рівня передається в поле зору зорової труби. Установка бульбашки рівня в нуль-пункт досягається шляхом поєднання зображень кінців бульбашки, тобто його половинок, в єдине ціле за допомогою обертання елеваціонний гвинта. Такий рівень називається контактним. Ціна поділки круглого рівня становить 5 кутових хвилин, в циліндричному рівні ціна ділення не перевищує 15 кутових секунд. Коефіцієнт далекоміра дорівнює 100. Нівелір Н-3К містить маятниковий оптико-механічний компенсатор, що складається з рухомої призми, підвішеною на двох парах схрещених сталевих ниток, і нерухомою призми. Коливання компенсатора гасяться повітряним поршневим демпфером. Рамка вісь нівеліра встановлюється в горизонтальне положення автоматично. Зорова труба з внутрішньої фокусуванням має коефіцієнт збільшення дорівнює 30.

Механізації тваринницьких юстирування нівеліра Н-3.1. Вісь круглого рівня повинна бути паралельна осі обертання нівеліра. Для перевірки за допомогою підйомних гвинтів наводять пляшечку рівня в центр кола, розташованого на коробці рівня. Далі повертають верхню частину нівеліра на 180О. Якщо бульбашка чи не змістився від центру, то перша перевірка вважається виконаним. Якщо бульбашка рівня змістився від центру, то за допомогою виправних гвинтів рівня переміщують бульбашка на половину його відхилення. Потім підйомними гвинтами приводять бульбашку в нуль-пункт. Для контролю перевірку повторюють. Перед кожною наступною перевіркою попередньо приводять вісь нівеліра в вертикальне положення по круглому рівню. Для чого за допомогою підйомних гвинтів встановлюють бульбашка в центр кола. При обертанні верхньої частини нівеліра бульбашка рівня повинен завжди знаходиться в нуль-пункті. 2. Горизонтальна нитка сітки зорової труби повинна бути перпендикулярна осі обертання нівеліра. Для перевірки дотримання цієї умови середню нитку сітки наводять на ясно видиму точку, розташовану на відстані від 25 до 30 метрів від нівеліра, і навідні гвинтом плавно обертають зорову трубу. При обертанні зорової труби нитку сітки не повинна сходити з обраної точки. При недотриманні цієї умови необхідно послабити гвинти кріплення сітки з корпусом зорової труби і повернути сітку в потрібному напрямку.

3. Вісь циліндричного рівня повинна бути паралельна візирної осі зорової труби. Дана умова є основним при перевірках нівеліра. Повірка цієї умови здійснюється подвійним нівелюванням однієї і тієї ж лінії з її різних кінців (рис.40). Лінія повинна бути довжиною не менше 50 метрів. Кінці її закріплюються кілочками. Спочатку встановлюють нівелір в точці А так, щоб окуляр зорової труби знаходився на одній прямовисній лінії з цією точкою. За допомогою круглого рівня приводять вісь обертання нівеліра в прямовисне положення і вимірюють висоту від точки А до центра окуляра i1. У точці В встановлюють нівелірну рейку і знімають по ній відлік b1. Якщо візирна вісь зорової труби і вісь циліндричного рівня нівеліра непаралельних, то в величину відліку увійде неврахована помилка x. З малюнка слід, що перевищення h = i1 - (B1 - X). Далі встановлюють нівелір в точці В. Вимірюють висоту i2 від точки В до центру окуляра зорової труби і знімають звіт b2 в точці А. Тоді перевищення h = (b2 - X) - i2. отже:

i1 - (B1 - X) = (b2 - X) - i2, Звідки x = (b1 + b2) / 2 - (i1 + i2) / 2. Якщо х менше 4 мм, то юстування приладу не проводять. Якщо умова не виконується, то за допомогою елеваціонний гвинта наводять середню нитку сітки зорової труби приладу на виправлений відлік b = b1 - Х і вертикальними виправними гвинтами рівня суміщають зображення кінців бульбашки в відліковому пристрої нівеліра. Для контролю перевірку повторюють.

Мал. Схеми повірки осі циліндричного рівня

Нівелірні рейки. Пристрій і повірки. Для робіт в геодезії при технічному нівелюванні застосовують двосторонні цільні рейки РН-3 довжиною 3000 мм, товщиною 20 - 30 мм, шириною 80 - 100 мм, а також складні рейки довжиною 3000 - 4000 мм. На одній стороні рейки чорною фарбою нанесені шашкові сантиметрові поділки, які чергуються з білими, також сантиметровими поділками. На протилежному боці рейки сантиметрові поділки нанесені червоною фарбою (червона сторона). На чорній стороні нульовий відлік збігається з п'ятою рейки. У той час, як на червоній стороні з п'ятами збігаються відліки 4687 або 4787 мм.

Мал. Нівелірна рейка і рейка в поле зору труби.

Рахунок поділів зростає від нижнього кінця рейки. Цифри на рейці підписані через кожен дециметр в перевернутому вигляді, для того, щоб в поле зору труби нівеліра вони мали пряме зображення. Різниця відліків по різних сторонах рейки повинна бути постійною. Це служить контролем нівелювання на станції. Для приведення рейок в апломб до них прикріплений круглий рівень, паралельність осі якого площині рейки перевіряють по схилу. Якщо рівні відсутні, то при візуванні рейку плавно нахиляють вперед і назад вздовж лінії візування. Найменший відлік по рейці буде відповідати її вертикального положення. При отсчетах менше 1000 мм рейку можна встановлювати у вертикальне положення на око. Під час нівелювання точки установки рейки повинні бути закріплені дерев'яними кілочками, металевими милицями або черевиками. Перед початком роботи рейки перевіряють за допомогою контрольного метра або сталевої рулетки з міліметровими розподілами. Двічі вимірюють довжини метрових відрізків, а потім - дециметрових. Помилка дециметрового розподілу не повинна перевищувати 1 мм, а вся довжина рейки повинна знаходитися в межах ± 2 мм. Геодезичні прилади, зокрема, нівеліри і рейки необхідно утримувати в нормальних умовах, не допускаючи їх забруднень, а також ударів і струсів.

Технічне нівелювання.При топографічних зйомках під час проведення досліджень або будівництва інженерних споруд для визначення відміток пунктів знімальної основи проводять технічне нівелювання поверхні. При дослідженні трас лінійних будівельних споруд проводиться розбивка пікетажу, вимірювання кутів повороту траси і зйомка ситуації. Траса розбивається на ділянки довжиною по 100 метрів кожен. Початкова і кінцева точки ділянки називаються пікетами. Пікети на місцевості закріплюються дерев'яними кілочками, що забиваються врівень з поверхнею землі. Поруч з кілочками забивають в землю сторожки. На сторожці підписують номер пікету. Початкової точки ділянки траси привласнюють номер 0, кінцевій точці першої ділянки - номер 1, в кінці другої ділянки № 2 і т. Д. При розбивці пікетажу на перегинах рельєфу відзначають проміжні точки, які називають позитивними. На сторожках підписують номер попереднього пікету і відстань до нього від плюсової точки. Розбивку пікетажу виконують за допомогою сталевої стрічки. У точці повороту траси за допомогою теодоліта вимірюють повним прийомом кут, що лежить вправо по ходу. Крім цього уздовж траси по обидві її сторони проводять знімання ситуації в смузі 20 ? 40 метрів. Одночасно з розбивкою пікетажу і зйомкою ситуації ведеться пікетажне журнал на міліметрівці. Цей журнал виконується у великому масштабі, найчастіше 1: 2000. Перевищення між точками визначається, як правило, способом нівелювання з середини. Відстань від нівеліра до рейок допускається до 150 м. Нерівність цих відстаней не повинно перевищувати 5 метрів. Зорова труба після підготовки нівеліра до роботи наводиться на рейку, встановлену в точці нівелювання. Відлік по середній нитці рейки виконується після отримання чіткого зображення сітки ниток і поділів рейки з точністю 1 мм. Основною умовою нівелювання є поєднання кінців бульбашки циліндричного рівня нівеліра, яке досягається обертанням елеваціонний гвинта. При технічному нівелюванні встановлюється наступний порядок роботи:

1. Відлік по чорній стороні задньої рейки. 2. Відлік по чорній стороні передньої рейки. 3. Відлік по червоній стороні передньої рейки. 4. Відлік по червоній стороні задньої рейки. 5. Відлік по чорній стороні рейки, встановленої на проміжних точках.

На проміжних точках встановлюється задня рейка. Відліки по рейках записуються в журнал встановленої форми. Різниці відліків, тобто перевищення h по чорним і червоним сторонам рейок, не повинні перевищувати 5 мм. Нівелірний хід повинен спиратися на два вихідних репера, позначки яких відомі.

Обробка результатів технічного нівелювання.Першим етапом в обробці результатів нівелювання є перевірка польових вимірювань в нивелирном журналі. Ця перевірка виконується на кожній сторінці журналу, де підраховуються суми відліків по заднім рейках ?а , Суми відліків по переднім рейках ?b і алгебраїчна сума середніх перевищень. З умов нівелювання сума середніх перевищень ?hср=(?а - ?b) / 2; Невязка в перевищеннях замкнутого нівелірних ходу f = ?hср. Якщо нівелірний хід прокладений між двома реперами з відомими відмітками H1 и H2, то f = ?hср - (H2 - H1). Розрахована невязка при технічному нівелюванні не повинна перевищувати fh = 50 мм, де L - довжина нівелірних ходу в км, або f = 10мм, де n - число станцій на 1 км ходу, при n> 10. Якщо нев'язка допустима, то її величину розподіляють порівну з протилежним знаком в перевищення кожної станції. Сума поправок повинна дорівнювати невязке з протилежним знаком. Сума виправлених перевищень повинна дорівнювати нулю для замкнутого нівелірних ходу або різниці відміток початкового і кінцевого репера для разомкнутого нівелірних ходу. Після цих розрахунків обчислюють позначки сполучних і проміжних точок. При цьому відмітки проміжних точок обчислюють за допомогою поняття горизонт приладу ДП = HА + А, де HА - Позначка точки А, а - відмітка горизонтального променя нівеліра. Hс = ДП - с. Іншими словами відмітка проміжної чи плюсової точки дорівнює горизонту приладу мінус звіт по рейці в цій точці.

Мал. Схема обчислення відміток сполучних і проміжних точок.

Журнал технічного нівелювання.

 № станції  № пікетів  Відлік по рейці, мм  Перевищення, мм  горизонт приладу  Відмітки, м
 задні  передні  проміжні  По чорній стороні  По червоній стороні  середнє  виправлені
 Рп 1          +2      135,444
     - 892  - 894  - 893  - 891    
 ПК 0                
               
 ПК 0          +2      134,552
     +1598  +1598  +1598  +1600    
 ПК 1                
               
 ПК 1          +2      136,152
     -1114  -1115  -1114  -1112    
 ПК 2                
               
 ПК 2          +2      135,040
     +1542  +1544  +1543  +1545    
 ПК 3                
               
 ПК 3              137,810  136,585
               
 +40                134,980
 +80          +2      134,910
 ПК 4      +0558  +0560  +0559  +0561    
               
 ПК 4          +2      137,146
     +1774  +1775  +1774  +1176    
Х                
               
Х          +2      
     +1644    
 ПК 5                
               
 ПК 5          +2      140,567
     -1892  -1894  -1893  -1891    
 РП 2                138,676
               
 ? =        +3217  +3233    

?hср = (58214 - 51780) / 2 = +3217; fh = ?hср - (H2 - H1) = 3217 - 3233 = - 16 мм; fhдоп = 10 мм = 10 мм = 28 мм.

Побудова профілю траси.Для проектування споруд лінійного типу складають поздовжній профіль траси. Профіль складається на міліметрівці за результатами нівелювання, викладеним в пікетажне журналі. Для підвищення наочності масштаб вертикальних відстаней збільшують в десять разів по відношенню до горизонтального масштабу.

Мал. Профіль поздовжнього нівелювання: масштаби: горизонтальний 1: 2000; вертикальний 1: 200.

Складання профілю починають з нанесення пікетів і плюсових точок, заповнюючи графу відстаней. Найменування плюсових точок на профілі не вказують, а їх розташування показують відстані в обраному масштабі. Через кожну точку пікету проводять вертикальну лінію. Якщо відстані між пікетами рівні 100 м, то на кресленні вони не позначаються. У графу 2 записують позначки пікетів разом з позитивними точками. У графи 3 і 4 заносяться проектні дані споруди, а саме ухил і проектні відмітки траси. Графа 5 складається з осі траси з вказівками точок повороту. У графі 6 показують характер грунту. Далі на одній з потовщених ліній міліметрового паперу, прийнятої за лінію умовного горизонту, в масштабі відкладають позначки пікетів і плюсових точок. Позначку умовного горизонту вибирають так, щоб найнижча точка профілю розташовувалася вище лінії умовного горизонту на 4-6 см. Усі нанесені за відмітками точки послідовно з'єднують прямими лініями, отримуючи, таким чином, профіль траси. Після складання профілю траси виконують проектування, дороги, виходячи з умови мінімального обсягу земляних робіт, ухилів, що забезпечують безпеку руху транспорту і стоку води. Проектні позначки, що лежать на прямій профілю, обчислюють за формулою: Hk = Hk-1 + Ud, де u ухил траси, d - Відстань між відмітками. Різниця між проектною відміткою і висотою точки траси називається робочої відміткою, яка показує висоту насипу або виїмки землі в даній точці. Робочі позначки обчислюються для всіх точок профілю і записуються над проектною лінією, якщо вони відносяться до насипу, і під проектної лінією, якщо в даній точці необхідна виїмка землі. При переході від насипу до виїмки розташовується точка нульових робіт На профілі потрібно вказувати відстань від цієї точки до найближчого молодшого пікету.

Мал. Схема визначення положення точки нульових робіт.

Профіль оформляється трьома кольорами туші. Всі дані, що відносяться до польових робіт, а саме: графа відстаней, графа відміток, ситуація, лінія профілю зображуються чорним кольором. Проектні лінії, ухили, проектні та робочі позначки - червоним кольором. Точки нульових робіт оформляються синім кольором.

геометричне нівелювання «-- попередня | наступна --» Нівелювання поверхні.
загрузка...
© om.net.ua