31395

Нивелирование

Лекция

География, геология и геодезия

Нивелирование — вид геодезических работ, в результате которых определяют разности высот (превышения) точек земной поверхности, а также высоты этих точек над принятой отсчетной поверхностью.

Русский

2014-10-17

69 KB

21 чел.

4. НИВЕЛИРОВАНИЕ

1 Задачи и методы нивелирования.

2. Геометрическое нивелирование и его способы.

3. Устройство нивелира.

4. Нивелирование поверхности.

1

При изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений необходимо знать рельеф местности.

Без знания рельефа местности невозможно проектирование железных и шоссейных дорог, водоотводных (осушительных и оросительных) каналов, гидротехнических сооружений, осушительных и оросительных систем, а также аэродромов, строительных площадок, населенных пунктов, плотин, полей севооборотов и других объектов.

Знание рельефа выражается прежде всего в знании отметок всех характерных точек местности.

Высотой точки называется расстояние от уровенной поверхности до данной точки.

За начальную уровенную поверхность принимают поверхность воды в океанах в спокойном состоянии. В РФ она принимается от Кронштадтского футштока и связана с уровнем Балтийского моря.

Определение отметок точек и есть цель нивелирования.

Нивелирование — вид геодезических работ, в результате которых определяют разности высот (превышения) точек земной поверхности, а также высоты этих точек над принятой отсчетной поверхностью.

По методам нивелирование разделяют на геометрическое, тригонометрическое, физическое, автоматическое, стереофотограмметрическое.

1. Геометрическое нивелирование – определение превышения одной точки над другой посредством горизонтального визирного луча. Осуществляют его обычно с помощью нивелиров, но можно использовать и другие приборы, позволяющие получать горизонтальный луч.

2. Тригонометрическое нивелирование – определение превышений с помощью наклонного визирного луча. Превышение при этом определяют как функцию измеренного расстояния и угла наклона, для измерения которых используют соответствующие геодезические приборы (тахеометр, кипрегель).

3. Барометрическое нивелирование – в его основу положена зависимость между атмосферным давлением и высотой точек на местности.
h=16000*(1+0.004*T)P0/P1

4. Гидростатическое нивелирование – определение превышений основывается на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых установлены сосуды.

5. Аэрорадионивелирование - превышения определяются путем измерения высот полета летательного аппарата радиовысотомером.

6. Механическое нивелирование -  выполняется с помощью приборов, устанавливаемых в путеизмерительных вагонах, тележках, автомобилях, которые при движении вычерчивают профиль пройденного пути. Такие приборы называются профилографы.

7. Стереофотограмметрическое нивелирование основано на определении превышения по паре фотоснимков одной и той же местности, полученных из двух точек базиса фотографирования.

8. Определение превышений по результатам спутниковых измерений. Использование спутниковой системы ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система позволяет определять пространственные координаты точек. 

2

Геометрическое нивелирование заключается в непосредственном определении превышения одной точки над другой.

Его выполняют с помощью специального инструмента — нивелира, приспособленного для визирования в горизонтальном направлении, и нивелируемых реек, устанавливаемых вертикально в нивелируемых точках.

Различают два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед.

Нивелирование из середины. При нивелировании из середины нивелир располагают между двумя точками примерно на одинаковых расстояниях, а). В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль, так как рейка под собственной тяжестью будет давить на землю и отсчет по ней будет меняться. Визирный луч зрительной трубы нивелира последовательно наводят на рейки и берут отсчеты З и П, которые записывают в миллиметрах в журнал нивелирования. Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира, т.е. по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Превышение между точками определяют по формуле

h = З П

где З – отсчет назад на заднюю точку А; П – отсчет вперед на переднюю точку B.

При нивелировании вперед прибор устанавливают над точкой А, измеряют его высоту V и берут отсчет П по рейке в точке В. Превышение определяют вычитанием из высоты прибора V отсчета П.

h = V П.

Высоту передней точки В вычисляется по формуле:

Высоту визирного луча на уровенной поверхностью называют горизонтом инструмента HГИ (рис. 61) и вычисляют

НГИ = НА + З = НА + V. 

Место установки нивелира называется станцией. Если для определения превышения между точками А и В достаточно установить прибор один раз, то такой случай называется простым нивелированием.

Если же превышение между точками определяют только после нескольких установок нивелира, такое нивелирование называют сложным или последовательным.

Последовательное нивелирование.

В этом случае точки С и D называют связующими. Превышение между ними определяют как при простом нивелировании:

;  

h = ∑З ∑П

3

Для определения отметок точек земной поверхности при проведении топографических съемок местности, строительных и геодезических работ, выносе проектов в натуру по высоте применяют нивелиры.

Нивелир — геодезический инструмент для измерения превышений точек земной поверхности — нивелирования, а также для задания направлений при монтажных и подобных работах.

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  которого осуществляется горизонтирование визирного луча; - 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.

Нивелирные рейки Для определения вертикальных расстояний от точки, на которой установлена рейка, до луча визирования применяют нивелирные рейки.

При нивелировании пользуются складными и цельными рейками с прямым или обратным изображением шкал.

Удобны в работе трехметровые складные рейки. Например, РН-10П-3000С (ГОСТ 11158—83) означает, что это рейка нивелирная со шкалой деления 10 мм, подписью цифр «прямо», длиной 3000 мм, складная.

Рейки, предназначенные для технического нивелирования, обычно имеют сантиметровые и дециметровые деления, нанесенные делительной машиной по трафарету. Нуль рейки находится у ее пятки, и счет делений возрастает от пятки вверх.

У этих реек одна сторона рабочая, на ней сантиметровые деления нанесены черной краской и нуль совпадает с пяткой, а другая сторона дополнительная, на ней деления нанесены красной краской. На рейке подписаны только дециметровые деления. Отсчеты по рейке выражают в сантиметрах. При техническом нивелировании отсчитывание проводят только по средней нити сетки.

Поверки нивелира Нивелиром, как и всяким геодезическим инструментом, можно пользоваться лишь тогда, когда он находится в рабочем состоянии, т. е. когда составляющие его части находятся в таком взаимном расположении, при котором соблюдены определенные геометрические условия, положенные в основу конструкции прибора.

Требования, которым должен удовлетворять нивелир любой конструкции, заключаются в следующем:

визирная ось трубы и ось уровня должны быть между собой параллельны;

обе эти оси должны быть перпендикулярны вертикальной оси вращения инструмента.

4

Для проведения на землях сельскохозяйственного назначения культур-технических работ, например планировки пахотных земель орошаемых лугов и пастбищ, ликвидации на них замкнутых переувлажненных микропонижений — западин, а также для проектирования и строительства гидромелиоративных систем (осушения заболоченных и орошения засушливых земель), проектирования зданий, дорог и других инженерных сооружений необходимо предварительно детально установить рельеф этой территории.

Для этих целей на определенный участок земли требуется составить план в крупном масштабе с изображением рельефа местности с малой высотой сечения его горизонталями.

При выполнении работ этого вида проводят геометрическое нивелирование. Нивелирование поверхности как вид топографической съемки предусмотрено инструкцией СН 212—73, оно дает возможность увеличить точность съемки равнинного рельефа, применяя геометрическое нивелирование густой сети точек.

В зависимости от рельефа и открытости местности, площади и конфигурации участка нивелирование проводят следующими способами: параллельных линий (магистралей) и по квадратам.

Полевые работы во всех способах нивелирования поверхности состоят в построении на местности сети точек и угловых, линейных и высотных измерений для определения их координат и отметок (высот).

Попутно с построением (разбивкой) сети точек проводят съемку контуров местности (составление абриса).

Нивелирование поверхности по параллельным линиям выполняют как на открытой, так и на закрытой местности со слабовыраженным рельефом.

Рассмотрим случай нивелирования сравнительно ровной открытой поверхности: пашни, луга, болота и т. д. В этом случае трудно на глаз определять и устанавливать на месте характерные точки рельефа, поэтому работу по съемке территории следует организовать так, чтобы по выполнении ее рельеф выявился сам с достаточной точностью только на основании измерений.

Опорой для съемки является магистраль АВ, прокладываемая по середине участка (см. рис. 3.113, а) или по границе его (см. рис. 3.113, б).

Перпендикулярно магистрали АВ разбивают поперечники (№1, 2, 3, 4). Расстояния между поперечниками зависят от рельефа местности и масштаба составляемого плана. По магистрали и поперечникам через равные промежутки закрепляют точки — разбивают пикетаж. На рисунке 3.113 пикетные точки по магистрали обозначены кружками, пикетные точки на поперечниках — крестиками.

Если параллельно идущих ходов несколько, то они должны быть связаны перемычками. Если длина поперечников более 300 м, то они тоже должны быть связаны между собой при составлении планов в масштабах 1 : 500...1: 1000.

Если снимают местность, покрытую высокой растительностью, затрудняющей взаимную видимость точек, расположенных на противоположных сторонах фигуры, ограничивающей территорию съемки, то поступают следующим образом.

Примерно по середине участка разбивают магистраль АВ и на ней через равные промежутки отмечают и фиксируют пикетные точки № 0, 1, 2, ..., 8 (см. рис. 3.114). Затем в точках магистрали № 0, 1, 2, ..., 8 строят под прямым углом к ней поперечники и откладывают .на них в обе стороны от магистрали отрезки, равные отрезкам на магистрали. Таким образом получается сетка квадратов с периметром произвольного очертания. В этом случае взаимная видимость точек, расположенных на соседних поперечниках, может быть затруднена, а то и вовсе отсутствовать.

Одновременно с разбивкой пикетажа ведут съемку ситуации. По магистрали прокладывают теодолитный ход, а по пикетажу проводят геометрическое нивелирование.

Результаты съемки ситуации заносят в абрис (рис. 3.114), результаты нивелирования — в нивелирный журнал.

Камеральная обработка результатов и построение топографического плана местности с горизонталями выполняют согласно установленным правилам.

Нивелирование поверхности способом квадратов (пример обработки результатов нивелирования). Если снимают рельеф на сравнительно небольшом пространстве на открытой местности со слабовыраженным рельефом, то наиболее подходящим способом нивелирования является способ квадратов.

При нивелировании поверхности по квадратам работы разделяют на полевые и камеральные.

Полевые работы. Полевые работы включают следующие основные этапы: рекогносцировку территории, подлежащей съемке; разбивку сетки квадратов на местности и техническое (геометрическое) нивелирование вершин закрепленных на местности квадратов; ведение журнала полевых съемок.

Рекогносцировка — визуальное изучение и обследование местности с целью выбора положения опорных пунктов для обоснования топографических съемок.

Разбивку сетки квадратов на участке местности проводят с помощью теодолита и мерной ленты (рис. 3.115).

Инструменты: теодолит, вешки, мерная лента, колышки, топор.

В зависимости от требований, поставленных заданием (масштаб составляемого плана, высота сечения рельефа), стороны квадратов могут  быть размерами 10x10, 20x20, 40x40, 100 х 100 м.

При помощи теодолита, вешек и мерной ленты на местности сначала разбивают большой прямоугольник, на сторонах которого откладывают отрезки, равные сторонам квадратов. В результате получаем прямоугольник, изображенный на рисунке 3.115, по периметру которого отложены отрезки, равные 40 м (на длинной стороне — 4 отрезка, на короткой — 3 отрезка). Затем провешивают линии, соединяющие одинаковые отрезки на противоположных сторонах прямоугольника, и на них размечают отрезки, равные 40 м (стороны квадратов).

Вершины квадратов на местности отмечают колышками-пикетами со сторожками.

Некоторые из вершин квадратов закрепляют более тщательно и сторожки нумеруют (№ 1, 2 и т. д.). Эти точки будут являться связующими и составлять замкнутый нивелирный ход.

Для технического нивелирования вершин отмеченных на местности квадратов требуются нивелир и двусторонние рейки.

Связующие точки нивелируют способом из середины два раза по двум сторонам реек, а все остальные вершины квадратов нивелируют один раз без контроля как промежуточные точки способом нивелирование вперед.

Полученные отсчеты по рейкам записывают в журнал нивелирования поверхности по квадратам (табл. 3.11), представляющий собой схему разбитых на местности квадратов.

Камеральные работы.

1. По журналу нивелирования поверхности по квадратам вычислить отметки всех пронивелированных точек.

2. На основании обработанного журнала составить план участка местности с горизонталями.

Горизонталями называют лини на плане или карте, соединяющие точки одинаковыми высотами.

Для большей наглядности в некоторых местах к горизонталям проводят перпендикулярные короткие черточки — бергштрихи — для указания направления ската от более высокой горизонтали к более низкой.

На бумаге (ватмане) в выбранном масштабе строят сетку квадратов, около вершин которых выписывают  из журнала отметки с округлением  до 0,01 м.

Положение точек с отметками горизонталей между точками с известными отметками на плане определяют графически — интерполированием с помощыо палетки.

Палетка представляет собой ряд параллельных линий, проведенных на кальке через 5 мм и подписанных отметками горизонталей .

Палетку накладывают на план так, чтобы точка А (левая верхняя вершина первого квадрата) заняла на ней положение, соответствующее своей отметке, и в таком положении палетку прикалывают к плану в точке А иглой измерителя. Затем поворачивают палетку вокруг точки А так, чтобы точка В (правая верхняя вершина первого квадрата) разместилась на палетке также соответственно своей отметке.

Накалывая точки пересечения линии АВ на плане с линиями на палетке, получают точки с отметками горизонталей.

Интерполированием получают точки, через которые пройдут горизонтали всех квадратов.

Полученные таким путем точки с одинаковыми отметками соединяют карандашом тонкими плавными линиями.

5. Оформление плана. Вершины квадратов обозначают кружками диаметром 1 мм (вычерчивают черной тушью), справа от них подписывают черной тушью их отметки с округлением до сотых долей метра.

Горизонтали и бергштрихи вычерчивают тонкими линиями коричневой тушью (сиеной жженой). Метровые горизонтали утолщают и подписывают их отметки так, чтобы верх цифр был направлен в сторону повышения рельефа. Внизу вычерчивают графики уклонов и углов наклона, указывают масштаб плана и высоту сечения рельефа.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53612. Балет. Становление башкирского балета 73.5 KB
  Какие как вы думаете Отвечают на вопрос Отвечают на вопрос На доске учитель рисует балерину Слайд 1. Рассматривают рисунок записывают тему урока Слайд 2. Размышления над вопросом запись имен в таблице дома Слайд 3. Медичи Тальони Слайд 4.
53613. Абсолютные и относительные ссылки. Решение задач 604.5 KB
  Учитель вводит новые понятия абсолютная адресация и относительная адресация в ходе выполнения Задания к уроку. Учитель с учащимися обсуждает как найти периметр прямоугольника затем предлагает учащимся ввести соответствующую формулу в ячейку С3. Учитель вводит понятие Относительная ссылка. Учитель с учащимися обсуждает как найти стоимость туристической путёвки затем предлагает учащимся ввести соответствующую формулу в ячейку D5.
53614. План – конспект урока по баскетболу 191 KB
  Учить остановке мяча в 2 шага. Учить остановке мяча в 2 шага. объяснение и показ выполнение остановке без мяча: а короткий шаг левой правой с разворотом стопы и постановкой на внешнюю часть; б длинный шаг правой левой с разворотом стопы и постановкой на внутреннюю часть; в выполнение под счет 12 с места; г выполнение остановке в 2 шага при беге по сигналу; остановка после ведения: а с места после удара; б при движении шагом по сигналу; в при движении бегом по сигналу 2. Учить броску одной рукой от плеча в движении после ловли...
53615. Школа дорожных наук 76.5 KB
  Ход учебного занятия I этап учебного занятия: приветствие Цель Настроить на восприятие учителя и нового учебного материала Учитель: слайд 1 Здравствуйте ребята Я снова рад видеть вас у себя в классе на уроке Основы безопасности жизнедеятельности. Поставить перед учащимися цель урока Учитель: Учитель загадывает учащимся загадки. Дорога Учитель: Наверное каждый из вас уже догадался о том о чем мы сегодня будем говорить.
53616. Татаро-монгольское иго на Руси 44 KB
  С именем какого князя связано основание Москвы Какой была местность где была основана Москва – Где построил город князь Юрий Долгорукий Вывод. Москва построена на удобном месте где сливались речка Неглинная с Москвойрекой. – Простояла деревянная Москва не долго 81 год.
53617. Поиск данных в БД: фильтры 29 KB
  Задачи урока: Образовательные: получение новых знаний; формирование умений и навыков; научиться использовать приемы фильтрации данных; Развивающие: развитие логического мышления расширение кругозора. Изучение нового материала Итак запишите пожалуйста тему урока: Поиск данных в БД: фильтры. Наша цель: познакомиться с фильтрацией данных и использовать ее на практике.
53618. Личная гигиена и здоровье 53.5 KB
  Как ни тверды зубы но ини часто разрушаются и болят. Это происходит кода мы пытаемся разгрызть очень твердые продукты используем зубы не по назначению или едим одновременно холодную и горячую пищу. Зубы страдают не только от кариеса но и от других болезней в частности от пародонтита который нередко возникает не как продолжение кариеса и пульпита а от механического повреждения десны например зубной щеткой или грубой пищей неправильного смыкания зубов болезней желудка и других причин.  В третьих увеличивается нагрузка на другие...
53619. Анализ денежных потоков 28 KB
  Движение денежных средств, получаемых и расходуемых предприятием в наличной и безналичной форме, называют в финансовом менеджменте денежными потоками. Эти потоки бывают двух видов: положительные и отрицательные. Положительные потоки (притоки) отражают поступление денег на предприятие, отрицательные (оттоки) – выбытие или расходование денег предприятием.
53620. Геометрические тела. Куб 49.5 KB
  Цели урока: а обучающая познакомить учащихся с элементами ввести понятие развертки куба модели тела; вывести формулу площади поверхности куба; б развивающая развивать математическое мышление; ...