Лекція № 8. вертикальні ЗЙОМКИ
Сутність геометричного нівелювання. Класифікація нівелірів
Висоту точок місцевості визначають виміром перевищень h між ними. Знаючи висоту НА початкової точки А над рівнем моря або будь-якої іншої рівної поверхнею MN, висоту НВ обумовленої точки В знаходять за формулою
Дії по визначенню перевищень називають нівелюванням. Найбільш точний метод - геометричне нівелювання. Його виконують нівеліром - геодезичним прилади-ром з горизонтальним променем візування.
Геометричне нівелювання ведуть способом з середини. На початковій (задньої) і визначається (передній) точках ставлять прямовисно рейки з розподілами, позначеними від низу до верху. Між рейками ставлять нівелір. Його візирну вісь приводять у горизонтальне положення і наводять послідовно на задню і передню точки і беруть відліки, перевищення одно відліку по задній рейці мінус відлік по передній рейці. Позначку точки В обчислюють також через висоту лінії візування, яку називають горизонтом приладу ГІ,
В окремих випадках застосовують спосіб нівелювання вперед. На передній точці ставлять рейку, на задній точці - нівелір. Приводять його візирну вісь в горизонтальне положення і вимірюють висоту нівеліра i. У трубу читають на рейці відлік П, тоді h = i - П, т. Е. Перевищення дорівнює висоті приладу мінус відлік (погляд) вперед.
Нівеліри поділяють на високоточні, точні і технічні. У кожну з цих груп входять нівеліри з циліндричними рівнями (для стислості надалі домовимося називати їх нівелірами з рівнями) і з компенсаторами. Візирну вісь зорової труби нівеліра з рівнем приводять у горизонтальне положення вручну. У нівеліра з компенсатором вона встановлюється автоматично під дією маятникового або оптичного пристрою компенсації кутів нахилу труби. Точні і технічні нівеліри бувають з горизонтальними колами (лімб) і без них.
Точність і конструктивні особливості нівелірів вказують в їхніх назвах (шифри). Нівеліри з рівнями мають шифри: високоточні
Н-0,5; точні Н-3; технічні Н-I0 (Н - перша буква назви приладу; число показує точність приладу - середню квадратичну похибку перевищення в міліметрах, що виникає при дворазовому вимірі 1 км нівелірних ходу). При позначенні нівелірів з компенсаторами додають - К, а з лімба - Л. Наприклад, технічний нівелір з компенсатором і лімбом Н-I0КЛ, а з рівнем і лімбом Н-10Л.
На зйомках і будівельних роботах в лісовому господарстві застосовують точні і технічні нівеліри.
Нівеліри і нівелірні рейки
Нівелір Н-З. як і HB-I, має зорову трубу, наглухо скріплену з циліндричним рівнем, і підставку (ріс.1.33). Зорова труба 30-кратного збільшення дає зворотне зображення. Її наводять на рейку спочатку наближено, візуючи по мушці при відпущеному закріпним гвинті, потім - точно за допомогою
наводить гвинта, дивлячись в трубу. Наближено горизонтируют (нівелюють) прилад по круглому рівню, діючи підйомними гвинтами. Точно призводять промінь візування в горизонтальне положення за допомогою
циліндричного контактного рівня, діючи елеваціонним гвинтом. Спостерігач відраховує рейку, видиму в поле зору труби (рис.) Поруч із зображенням рівня в той момент, коли половинки кінців бульбашки прийшли в контакт.
Нівелір Н-3К (НС-4) має компенсатор, поміщений в зоровій трубі між об'єктивом і сіткою ниток. Компенсатор складається з двох прямокутних призм: одна підвішена на двох парах тонких перехресних сталевих ниток, інша наглухо скріплений з корпусом труби. При нахилі зорової труби на невеликий кут (до ± 15 ') рухома призма нахиляється в протилежну сторону на кут, розрахований так, щоб направити горизонтальний промінь, що йде від рейки на висоті центру об'єктива, точно на перехрестя сітки ниток. Компенсатор починає працювати після наближеного горизонтирования нівеліра по круглому рівню Нивелир Н-I0 має зорову трубу зі збільшенням 23 Х. скріплений з нею контактний циліндричний рівень і горизонтальний круг. На рейку трубу наводять вручну. Роль підставки в нівелір виконує кульова п'ята. Нахиляючи в ній прилад, його наближено горизонтируют по круглому рівню. Точно призводять візирну вісь труби в горизонтальне положення елеваціонним гвинтом. Горизонтальний коло можна відрахувати з точністю до 0,1º.
Нівелір Н-I0КЛ з компенсатором, вбудованим в трубу, має такі особливості: зорова труба дає пряме зображення; горизонтальний круг можна переставляти за допомогою спеціального гвинта, що полегшує орієнтування лімба; для управління приладом є лише одна рукоятка фокусування зорової труби і переміщення рухомий лінзи компенсатора.
Нівелірні рейки - пластинами кінцями (п'ятами). На рейки нанесені поділки у вигляді шашок чорного кольору на одній стороні, червоного на інший. Рахунок поділів ведуть від нижньої п'яти. На чорній стороні з нею збігається нуль, на червоній - відлік 4687 або 4787 мм. Дві рейки з різницею 100 мм в оцифрування п'ят
Мал. 35 нівелювання рейка.
Після того як нівелір наведено в робоче положення, роблять відлік а1 по рейці і рулеткою або рейкою вимірюють висоту нівеліра і1. Потім нівелір і рейку міняють місцями і отримують відповідні значення А2 і i2. Похибка через не паралельності візирної осі і осі рівня (х) обчислюють за формулою:
Якщо х більше 4 мм, то вносять виправлення. Для цього, обертаючи спеціальний елеваціонний гвинт, встановлюють на рейки вірний відлік А2 '= А2-х. Послабивши бічні гвинти, поєднують кінці бульбашки за допомогою вертикальних виправних гвинтів рівня.
При перевірці рейок за допомогою контрольної лінійки встановлюють, чи правильно розбиті на них ділення. Метр рейки не повинен відрізнятися від контрольного заходу більш ніж на ± 1,5 мм, дециметр - на ± 0,5 мм. Рейки з великими похибками поділів бракують.
Для кожної рейки знаходять різницю висот нулів рейок. Рейку ставлять послідовно на 4-6 колів різної висоти, забитих в 20-25 м від нівеліра, і кожен раз відраховують чорну і червону боку, складають їх різниці і обчислюють середню з них; по ним визначають різницю висоти нулів пари рейок, яка зазвичай буває близько 100 мм. На рейці, що входить в пару, пишуть номер (1 або 2).
Похибки і точність нівелювання
Глазомерная оцінка часток сантиметра по рейці, неточність показань рівня (компенсатора), обмежена роздільна здатність труби, помилки поділів рейки - все це може внести в відлік похибка 2-3 мм, якщо відстань (плече) між нівеліром і рейкою становить 100-120 м. щоб уникнути грубої похибки відліку, нівелір ретельно юстіруют, рейку відраховують в момент контакту половинок кінців бульбашки рівня, відносять її від нівеліра не далі 150 м.
Прагнучи направити промінь візування горизонтально, його відхиляють від рівневої поверхні, що проходить через трубу нівеліра, на відрізок k. Отже, в відлік вноситься похибка, що викликається кривизною Землі. Правда, вона трохи зменшується тому, що промені світла в атмосфері кілька викривляються, як би огинаючи Землю. Однак при величині плеча 100 м і більше стає помітною помилка в перевищенні через кривизни Землі і атмосферної рефракції. Але якщо рейки ставити на однаковій відстані від нівеліра, наприклад в точках В і D, то похибки за кривизну Землі і рефракцію, рівні по абсолютній величині, але різні за знаком, компенсуються і не впливають на результати нівелювання. У зв'язку з цим краще застосовувати нівелювання з середини з допустимим нерівністю плечей 5-10 м; нівелювання вперед - у виняткових випадках і тільки при довжині плеча не більше 100 м.
Рейка повинна стояти вертикально; просідання її усувають установкою на кілки і черевики. Якщо на рейці рівень відсутній і відлік більше 1000 мм, її похитують в створі лінії візування і за правильний відлік беруть найменший із спостережуваних.
Значні помилки в нівелюванні можуть викликати зовнішні умови. Тому не рекомендується вести роботу при сильному вітрі і значних коливаннях зображення рейок висхідними потоками повітря. Висота візирного променя над грунтом або рослинністю повинна бути не менше 0,2 м. Від сонячних променів нівелір захищають парасолькою.
Усунути повністю вплив несприятливих умов на результати нівелювання практично неможливо, але похибки не повинні бути грубими. Для нівеліровок різної точності розраховані норми граничних допустимих похибок, вище яких результати вважаються грубими і підлягають переробці. Так, для технічного нівелювання встановлені наступні допуски: розбіжності в перевищеннях, визначених за чорним і червоним сторонам рейок. не повинні перевищувати 5 мм; невязки в нівелірних ходах повинні бути не більше ± 50√ L мм або ± 10√n мм (L - довжина ходу, км; п - число станцій в ході).
Нівелювання поверхні ділянок виробляють для складу-лення планів місцевості в горизонталях, необхідних для проек-тування лісозаготівельних підприємств, житлових селищ, лісових складів, лісомеліоративних робіт і ін.
Нівелювання поверхні по квадратах. Цей спосіб при-міняють у відкритій місцевості. Перед нівелюванням на ділянці за допомогою теодоліта і землемірної стрічки розбивають сітку квадратів. Розміри сторін квадратів такої сітки залежать від рельєфу зйомок ділянки і призначення плану. У практиці лісового господарства та лісової промисловості боку квадратів сітки мають розміри від 20 до 100 м.
Для її отримання на всій площі розбивають основні квадрати розміром 100 × 100м; вершини їх позначають, наприклад, араб-ськими цифрами. На сторонах основних квадратів, користуючись землемірної стрічкою, через 20 м відзначають точки для заповнюю-щей сітки квадратів. Решта її вершини можна знайти за допомогою 100-метрового троса (мотузки), розміченого через 20 м і натягується між точками сторін основних квадратів. Вершини заповнюють квадратів закріплюють дерев'яними кілочками. Для більш точного зображення на плані всіх де-талей рельєфу додатковими кілочками відзначають відпо-ціалу точки місцевості, що лежать поза вершин квадратів.
Обробку результатів нівелювання починають з визначенні-ня горизонту нівеліра тієї станції, з якої взято відлік на точку з відомою відміткою.
Точки теодолітного ходу нівелюють в прямому і зворотному напрямках. Потім проводять нівелювання діаметрів, вибираючи місця для установок нівеліра так, щоб з кожної станції через горизонт нівеліра можна було вирахувати від-мітки найбільшої кількості зазначених точок. В абрисі стрілками показують напрямок скатів місцевості.
Складання плану в горизонталях. Щоб скласти план ділянки, який нівелювали по квадратах, на креслярської папері в заданому масштабі будують сітку квадратів, наклади вають по абрису все додаткові висотні точки і ситуацію і підписують позначки всіх нівелювати точок з точністю до 0,01 м. Для проведення на плані горизонталей на сторонах квадратів і на деяких диагоналях интерполированием визна-ділячи сліди горизонталей. Горизонталі починають проводити з тієї частини плану, де рельєф виражений найбільш чітко.
При складанні плану ділянки, поверхня якого ниві-ліровать по поперечникам, на план спочатку наносять по коорди-натам точки повороту теодолітних ходів, потім ситуацію, поки-занную в абрисі, і позначити всі нівелювати точок, після чого приступають до інтерполяції горизонталей по лініях теодолітних ходів і діаметрів, а також за вказаними в аб-рисі напрямками між точками.
Після проведення горизонталей план ділянки викреслюють тушшю в умовних топографічних знаках. На плані не показують ні сітку квадратів, розбиту для нівелювання місцевості, ні лінії теодолітних ходів і діаметрів, якщо це не передбачено завданням.