Нивелирование в геодезии представляет собой комплекс работ геодезической направленности, которые связаны с измерением превышений, а также высот точек местности. Подобные работы выполняются при необходимости решений разных инженерно-геодезических задач в строительстве, в условиях высотной съемки местности, выполнения научно-технических задач, когда изучаются динамические процессы движения земной коры, разности уровня воды в океанах, при исследовании деформаций инженерных сооружений.
Подразделяют нивелирные сети на ведомственные и государственные. Государственная сеть означает систему располагающихся на всей территории страны закрепленных на местности геодезических пунктов (называемых реперами). Высоты таких реперов установлены в единой системе от исходного пункта, считающегося началом отсчета высот.
Государственную нивелирную сеть строят, согласно принципу от общего к частному. При этом она разделена на четыре класса. Сети первого и второго классов считаются максимально точными, они предназначены с целью распространения на территорию страны единой системы высот.
Таким образом, к высокоточному нивелированию относятся первый и второй классы, а к точному – третий и четвертый (сети сгущения).
В геодезии выделяют такие методы нивелирования:
- геометрическое, наиболее точное (отмечено ситуацией, когда превышение между точками получается в форме разности отсчетов по рейке при условии горизонтального положения визирной оси);
- тригонометрическое (при таком методе превышение между точками будет определяться по расстояниям между точками и измеренным вертикальным углам, имеется в виду нивелирование посредством наклонного визирного луча).
- барометрическое (основывается на зависимости высоты точек на местности и атмосферного давления);
- гидростатическое (основано на таком свойстве жидкости в сообщающихся сосудах, как пребывание на одном уровне).
Геометрическое нивелирование
Геометрическое нивелирование выполняется с задействованием нивелира и нивелирных реек. Нивелир является прибором, в котором в горизонтальное положение приводится визирный луч. Отсчеты берутся по шкалам вертикально устанавливаемых реек нивелира. Возрастание оцифровки шкал на рейках осуществляется вверх от пятки рейки. Если нулевая отметка шкалы находится на пятке рейки, отсчет по рейке равнозначен расстоянию между пяткой и лучом визирования.
Рисунок 1. Схемы основных способов геометрического нивелирования. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Геометрическое нивелирование выполняется следующими двумя способами:
- Нивелирование из середины (считается главным способом). С целью измерения превышения одной точки над другой нивелир устанавливается в средней части между ними, при этом в горизонтальное положение приводится его визирная ось. На этих точках устанавливаются рейки нивелира. Отсчет первой точки берется по задней рейке, а второй – по передней.
- Нивелирование вперед предусматривает установку нивелира над первой точкой и последующее измерение (стандартно - посредством рейки) высоты прибора. Во второй точке, чью высоту потребуется установить, устанавливаются рейка. После приведения визирной оси нивелира в горизонтальное положение, берется отсчет второй точки по черной стороне рейки.
Тригонометрическое нивелирование
Тригонометрическое нивелирование между двумя пунктами предполагает включение измерения расстояния и угла наклона между ними с дальнейшим вычислением показателя превышения по тригонометрическим формулам. Над первым пунктом ставится теодолит, на второй ставится рейка или веха.
На рейке (вехе) отмечается точка визирования и измеряется ее высота. Над первым пунктом измеряется показатель высоты прибора. Посредством теодолита измеряется угол наклона линии. Наклонное расстояние определяется с задействованием оптического дальномера или светодальномера.
Теодолит представляет собой специальный прибор измерительного действия, предназначенный для вычисления вертикальных и горизонтальных углов в момент проведения топографических съемок, а также при осуществлении маркшейдерских и геодезических работ, в рамках строительства и пр.
Рисунок 2. Схема тахеометрического хода. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Основной рабочей мерой в теодолите выступают лимбы с присутствием градусных и минутных делений (горизонтального и вертикального типа). Теодолит может применяться для определения расстояний с нитяным дальномером.
Альтернативным вариантом конструкции теодолита является гиротеодолит, кинотеодолит и тахеометр. В конструктивном плане теодолит состоит из таких базовых узлов:
- корпуса с наличием горизонтальных и вертикальных отсчетных кругов и иных технологических узлов;
- подставки (иногда называемая триггером) с присутствием трех подъемных винтов и круглого уровня (с целью горизонтирования теодолита);
- зрительной трубы;
- наводящих и закрепительных винтов для того, чтобы зафиксировать зрительную трубу на объекте наблюдения;
- цилиндрического уровня;
- оптического центрира (отвеса) в целях максимально точного центрирования над точкой;
- отсчетного микроскопа для снятия отсчетов.
Поверки теодолита представляют действия, направленные на выявление выполнения геометрических условий, предъявляемых к инструменту. С целью выполнения нарушенных условий производятся действия по исправлению (юстировка инструмента).
Барометрическое нивелирование
С целью вычисления высот точек местности в ходе выполнения работ по геодезическому исследованию, с целью съемки рельефа горной и высокогорной территории, может применяться метод барометрического нивелирования. Задачей такого метода является вычисление разности высот двух точек на базе результатов параллельного измерения атмосферного давления в данных точках.
Что касается атмосферного давления в каждой точке местности, то оно будет зависимым от высоты над уровнем моря и тех метеорологических условий, которые наблюдались в момент измерений. При измерении атмосферного давления применяются барометры пружинного и частично жидкостного (ртутного) типа. Пружинные называются также анероидами.
В связи с существенным воздействием на давление температуры воздуха, ее измерение выполняется параллельно с давлением на станции посредством термометра-праща (толстостенного капилляра, в один конец которого помещают ртуть, а что касается другого, то он заканчивается металлическим наконечником (возможно стеклянным шаром), к которому прикрепляется шнур).
