Процесс нивелирования выражается определением высот точек земной поверхности касательно точки, которая является исходной (речь может идти об уровне моря). Данный процесс относится к одному из разновидностей геодезических измерений, производимых с целью создания высотно-опорной геодезической сети (она еще называется нивелирной) и также при топографической съёмке.
Применяется нивелирование и при проектировании, строительстве, а также в условиях эксплуатации разных инженерных сооружений, дорог железного и шоссейного типа и пр. Результаты данного процесса задействуются зачастую в рамках научных исследований в плане изучения фигуры Земли, колебаний уровней воды в океанах и также морях, вертикальных движений земной коры и пр.
Согласно методам выполнения, нивелирование различают следующих типов:
- геометрическое;
- тригонометрическое;
- барометрическое;
- механическое;
- гидростатическое.
В случаях изучения фигуры Земли, высоты точек ее поверхности определяются относительно поверхности референц-эллипсоида, а не над уровнем моря. При этом задействованы методы астрономического или, возможно, астрономо-гравиметрического нивелирования.
Геометрическое нивелирование
Геометрическое нивелирование представляет один из способов, согласно которому можно определять превышение в вертикальной плоскости между разнообразными точками местности или каких-то определенных сооружений. С этой целью могут задействоваться геодезические приборы (теодолиты, тахеометры), которым присущи конструктивные способности наклонного визирования.
Данный тип нивелирования осуществим посредством визирования горизонтальным лучом и также отсчитывания над земной поверхностью высоты визирного луча в ее некоторой точке по рейке, отвесно поставленной в этой точке, с нанесенными делениями (возможно, штрихами) на ней.
Геометрическое нивелирование считается в инженерной геодезии самым распространенным. Его выполнение происходит посредством достаточно простых по конструкции нивелиров (речь идет о техническом нивелировании, нивелировании 3-го и 4-го классов) и также нивелиров с пластиной плоскопараллельного типа (нивелировка 2 и 1 классов по точности). Отличительным свойством нивелира считается то, что визирная линия трубы при рабочем процессе обретает горизонтальное положение.
Разновидности инженерных изысканий относительно геометрического нивелирования основываются на установлении превышений в отношении визирного горизонтального луча, который задан цифровым или же оптическим нивелиром. Относительно точности нивелирования при этом, специалисты называют показатель от 5 до 0,1 мм, в зависимости от класса нивелира. Для каждого класса измерений (класса нивелирования) инструкция в отношении нивелирования устанавливает методику производства работ, а также – тип и состав геодезического оборудования.
Место, где устанавливаю нивелир, обозначено как станция. С одной станции берутся отсчеты по установленным во многих точках рейкам. С целью вычисления отметок искомой точки становится возможным способ вычисления через горизонт прибора.
При условии, что для определения превышения между двумя точками будет достаточной одноразовая установка нивелира, мы имеем дело с нивелированием простого типа. Если же речь идет о нескольких установках, тогда имеет место сложное нивелирование.
Рисунок 1. Простое и сложное нивелирование. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Нивелирование делится на:
- классовое (с 1-го по 4-й классы);
- техническое.
Все зависит от точности, которая потребуется для определения отметок.
Ходы нивелирования в случае первого класса прокладываются вдоль железных и шоссейных дорог в разных направлениях. В случае второго класса, их прокладывают вдоль дорог и рек, при этом наблюдается образование полигонов с периметром до 600 км, опирающихся на пункты нивелирования 1-го класса.
Ходы нивелирования при третьем классе прокладываются между пунктами первого и второго. Четвертый класс и нивелирование технического типа применяется в целях сгущения нивелирной сети в случае более высоких классов. Подобные сети представляют высотное обоснование для топографических съемок в процессе составления карт и планов.
Тригонометрическое нивелирование
Рисунок 2. Тригонометрическое нивелирование. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Тригонометрическое нивелирование считается в геодезии методом установления разностей высот точек на земной поверхности по предварительно измеренному углу наклона и длине наклонной линии визирования (или проекции ее на горизонтальную плоскость).
Применение тригонометрического нивелирования наблюдается при проведении топогеодезических работ на земной поверхности и в процессе маркшейдерских съемок на горных выработках, чьи наклоны превышают 8 градусов. Тригонометрическое нивелирование имеет второе название – геодезическое. Также оно может называться – «нивелирование наклонным лучом».
Посредством тригонометрического нивелирования определяются высоты пунктов полигонометрии и триангуляции. Его широкое применение наблюдается при топографической съемке. Данный вид нивелирования позволяет установить разности высот двух в значительной мере удаленных друг от друга пунктов (между ними существует оптическая видимость).
При этом геодезисты отмечают меньшую точность такого нивелирования в сравнении с геометрическим. Она будет в основном зависеть от влияния земной рефракции, которое трудно учитывать.
Методы в нивелировании
Задействование разнообразных методов, касающихся нивелирования, в геодезии, обусловлено поиском способов устранения воздействия рефракции воздуха в условиях измерений в основном вертикальных углов и приближения к максимальной точности осуществляемых работ.
В качестве дополнительного проблемного момента при осуществлении измерений (помимо воздействия воздушной рефракции), выступает отсутствие информационных данных относительно уклона отвесной линии на пунктах опорных сетей, где производятся замеры зенитных расстояний.
Высокоточное нивелирование тригонометрического типа (геодезическое), применяется в случаях определения высотных координат госпунктов опорной сети. В качестве некоторых его элементов выступают горизонтальные положения, которые можно получить при триангуляции (это объясняет исключительно высотные координаты, получаемые в тригонометрических ходах).
При этом по трудоемкости тригонометрические способы самые производительные и экономичные. Но по качеству работ, то есть точности измерений, он все-таки уступает тому же геометрическому нивелированию. При этом использованию тригонометрического нивелирования в горных районах местности нет альтернативы. А с использованием современных инструментов и методик работ значительно повышает точность конечных результатов.
Рисунок 3. Методы геометрического нивелирования. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В современных условиях выделяют такие методы нивелирования:
- одностороннее «вперед» (наименее точное). Его использование наблюдается в топографии;
- нивелирование «из середины» (геодезический прибор (тахеометр) ориентировочно устанавливается при этом в средней части между точками наблюдения в зависимости от имеющегося расстояния между ними в пределах относительно минимума в 5м и максимально - 15м);
- двустороннее нивелирование (выделяют его одновременное и неодновременное исполнение); Одновременное предполагает проведение синхронных измерений двумя приборами, а неодновременное заключается в геодезических измерениях при условии перестановки тахеометра на пунктах наблюдения в последовательности, аналогичной трехштативному способу.
