визначення висот точок земної поверхні відносно вихідної точки ( «нуля висот») або над рівнем моря. Н. - один з видів геодезичних вимірювань, які виробляються для створення висотної опорної геодезичної мережі (Див. Опорна геодезична мережа) (т. Е. Нівелірної мережі (Див. Нівелювання мережу)) і при топографічній зйомці (див. Топографія), а також з метою проектування, будівництва та експлуатації інженерних споруд, залізничних і шосейних доріг і т.д. Результати Н. використовуються в наукових дослідженнях з вивчення фігури Землі, коливань рівнів морів і океанів, вертикальних рухів земної кори і т.п.
За методом виконання Н. розрізняють: геометричне, тригонометрическое, барометричний, механічне і гідростатичний Н. При вивченні фігури Землі висоти точок земної поверхні визначають не над рівнем моря, а відносно поверхні референц-еліпсоїд а й застосовують методи астрономічного або астрономо-гравіметричного нівелювання (Див . Астрономічно-гравіметрічна нівеляція).
Геометричне Н. виконують шляхом візування горизонтальним променем трубою Нивелир а й відліку висоти візирного променя над земною поверхнею в деякій її точці по прямовисно поставленій в цій точці рейці з нанесеними на ній поділками або штрихами (див. Геодезичні інструменти). Зазвичай застосовують метод Н. з середини, встановлюючи рейки на черевиках або кілочках в двох точках, а нівелір - на штативі між ними (рис. 1). Відстані від нівеліра до рейок залежать від необхідної точності Н. і умов місцевості, але повинні бути приблизно рівні і не більше 100-150 м. Перевищення h однієї точки над іншою визначається різницею відліків а і b по рейках, так що h = a - b . Так як точки, в яких встановлені рейки, близькі один до одного, то виміряне перевищення однієї з них щодо іншої можна прийняти за відстань між проходять через них рівень поверхнями (Див. Рівень поверхню). Якщо геометричним Н. визначені послідовно перевищення між точками А і В, В і С, С і D і т.д. до будь-якої віддаленої точки К, то шляхом підсумовування можна отримати виміряне перевищення точки До відносно точки А або вихідної точки О. прийнятої за початок рахунку висот. Рівень поверхні Землі, проведені на різних висотах або в різних точках земної поверхні, не паралельні між собою. Тому для визначення нівелірної висоти (Див. Нівелювання висота) точки К необхідно виміряне перевищення відносно вихідної точки Про виправити поправкою, що враховує непаралельність уровенних поверхонь Землі.
Фізичний сенс геометричного Н. полягає в тому, що на переміщення одиниці маси на нескінченно малу висоту dh витрачається робота dW = - gdh, де g - прискорення сили тяжіння. Стосовно до Н. від вихідної точки Про до поточної точки До можна написати
де WO і Wk - потенціали сили тяжіння в цих точках, а інтеграл обчислюється шляхом Н. між ними (отриману по цій формулі величину називають геопотенціальною відміткою). Т. о. Н. можна розглядати як один із способів вимірювання різниці потенціалів сили тяжіння в даній і вихідній точках.
Вихідну точку Н. або початок рахунку нівелірних висот, вибирають на рівні моря. Нівелірну висоту h над рівнем моря визначають по формулі
де γm - деяке значення прискорення сили тяжіння, від вибору якого залежить система нівелірних висот. В СРСР прийнята система нормальних висот, відлік яких ведеться від середнього рівня Балтійського моря, визначеного з багаторічних спостережень щодо нуля футштока в Кронштадті.
Залежно від точності і послідовності виконання роботи по геометричному Н. підрозділяються на класи. Державна нівелірна мережу СРСР будується за особливою програмою і ділиться на 4 класу. Н. I класу виконують високоточними нівелірами і штриховими інварними рейками по особливо вибраних лініях уздовж залізних і шосейних доріг, берегів морів і річок, а також по ін. Трасах, важливим в тому чи іншому відношенні. По лініях Н. I класу середня квадратична випадкова помилка визначення висот не перевищує ± 0,5 мм, а систематична помилка завжди менше ± 0,1 мм на 1 км ходу. В СРСР Н. I класу повторюють не менше, ніж через 25 років, а в окремих районах значно частіше, щоб отримати дані про можливі вертикальні рухи земної кори. Між пунктами Н. I класу прокладають лінії Н. II класу, які утворюють полігони з периметром 500-600 км і характеризуються середньої квадратичної випадковою помилкою біля ± 1 мм і систематичною помилкою ± 0,2 мм на 1 км ходу. Нівелірні лінії III і IV класів прокладаються на основі ліній вищих класів і служать для подальшого згущення пунктів нівелірної мережі. Для довготривалого збереження нівелірні пункти, які обираються через кожні 5-7 км, закріплюються на місцевості Репер ами або марками нівелірними (Див. Марка нівелірна), що закладаються в грунт, стіни кам'яних будівель, засади мостів і т.д.
Тригонометричне Н. часто зване геодезичним Н. засновано на простій зв'язку кута нахилу візирного променя, що проходить через дві точки місцевості, з різницею висот цих крапок і відстанню між ними. Вимірявши Теодолит му в точці А кут нахилу ν візирного променя, що проходить через візирну мету в точці В, і знаючи горизонтальна відстань s між цими точками, висоту інструменту l і висоту мети а (рис. 2), різницю висот h цих крапок обчислюють за формулою :
Ця формула точна лише для малих відстаней, коли можна не зважати на вплив кривизни Землі і викривленням світлового променя в атмосфері (див. Рефракція). Більш повна формула має вигляд:
де R - радіус Землі як кулі і k - коефіцієнт рефракції.
Тригонометричним Н. визначають висоти пунктів тріангуляції (Див. Триангуляція) і полігонометрії (Див. Полігонометрія). Воно широко застосовується в топографічній зйомці. Тригонометричне Н. дозволяє визначати різниці висот двох значно віддалених один від одного пунктів, між якими є оптична видимість, але менш точно, ніж геометричне Н. Точність його результатів в основному залежить від важко враховується впливу земної рефракції.
Барометричне Н. засновано на залежності тиску повітря від висоти точки над рівнем моря (див. Барометрична формула). Тиск повітря вимірюють Барометр му. Для обчислення висоти в виміряний тиск вводять поправки на вплив температури і вологості повітря. Барометричне Н. широко застосовують в географічних та геологічних експедиціях, а також при топографічній зйомці важкодоступних районів. При сприятливих метеорологічних умовах похибки визначення висоти не перевищують 2-3 м.
Механічне Н. виконують встановленим на велосипеді або автомашині нівелір-автоматом, що дозволяє автоматично викреслювати профіль місцевості і вимірювати відстань по пройденого шляху. У нівелір-автоматах вертикаль задається важким Схил му, а відстань фіксується фрикційним диском, пов'язаним з колесом велосипеда. Електромеханічний нівелір-автомат монтується на автомашині і дозволяє визначати не тільки різниця висот суміжних точок і відстань між ними на відповідних лічильниках, а й профіль місцевості на фотострічці.
Гідростатичний Н. засновано на тому, що вільна поверхня рідини в сполучених посудинах знаходиться на одному рівні. Гідростатичний нівелір складається з двох скляних трубок, вставлених в рейки з розподілами, з'єднаних гумовим або металевим шлангом і заповнених рідиною (вода, диметилфталат і т.п.). Різниця висот визначають по різниці рівнів рідини в скляних трубках, причому враховують відмінність температури і тиску в різних частинах рідини гідростатичного нівеліра. Похибки визначення різниці висот цим методом складають 1-2 мм. Гідростатичний Н. застосовують для безперервного вивчення деформацій інженерних споруд, високоточного визначення різниці висот точок, розділених широкими водними перешкодами, і ін.
Астрономічне і астрономо-гравіметрічне Н. застосовують для визначення висот Геоид а чи квазігеоїда над референц-еліпсоїдом. Шляхом порівняння астрономічних широт і довгот точок земної поверхні з їх геодезичними широтами і довготами спочатку знаходять складові відхилення схилу (Див. Відхилення схилу) в площинах меридіана і першого вертикалі в кожній з цих точок. За цим складовим обчислюють відхилення схилу θ в вертикальних площинах, що проходять через точки А і В. В і С і т.д. і тим самим отримують кути нахилу геоїда відносно референц-еліпсоїда в цих площинах. Вибираючи точки А і В, В і С і т.д. настільки близько один до одного (рис. 3), щоб зміна відхилень схилу між ними можна було вважати лінійним, різницю висот Δζ в суміжних точках обчислюють за формулою
Знаючи висоту геоїда у вихідному пункті Н. і підсумовуючи знайдені прирости висот, отримують висоту геоїда в будь-якому досліджуваному пункті. Складаючи ж висоту геоїда з ортометричною висотою, отримують висоту точок земної поверхні над референц-еліпсоїдом. Відхилення схилу міняються від пункту до пункту лінійно лише при малих відстанях між ними, так що астрономічне Н, вимагає густої мережі астрономо-геодезичних пунктів і тому невигідно.
В СРСР вплив нелінійної частини ухилень схилу враховується за гравіметричним даними. В цьому випадку астрономічне Н. перетворюється на астрономо-гравіметрічне Н. яке дозволяє визначати висоти квазігеоїда і широко застосовується в дослідженнях фігури і гравітаційного поля Землі.
Історична довідка. Н. виникло в глибокій старовині у зв'язку з будівництвом зрошувальних каналів, водогонів тощо Перші відомості про водяний нівелір зв'язують з іменами римського архітектора Марка Вітрувія (1 ст. До н. Е.) І давньогрецького вченого Герона Олександрійського (1 ст. Н. Е.). Подальший розвиток методів Н. пов'язано з винаходом зорової труби (кінець 16 ст.), Барометра - Е. Торрічеллі (1648), сітки ниток в зорових трубах - Ж. Пікар му (1669), циліндричного рівня - англійською оптиком Дж. Рамсденом (1768 ).
У створеній Петром I оптичної майстерні в 1715-25 І. Е. Бєляєв виготовляв різні прилади, включаючи і ватерпаси з трубою, т. Е. Нівеліри. У 18 ст. висоти пунктів в Росії визначали барометром, а з початку 19 ст. стали застосовувати тригонометрическое Н. Під керівництвом В. Я. Струве в 1836-37 тригонометричним Н. були визначені різниця рівнів Азовського і Чорного морів та висота р Ельбрус. Метод геометричного Н. вперше був широко використаний в 1847 при інженерних вишукуваннях Суецького каналу. Перші застосування геометричного Н. у Росії в 19 ст. також були пов'язані з будівництвом водних і сухопутних шляхів сполучення.
У 1871 Військово-топографічний відділ Головного штабу Росії почав роботи по створенню нівелірної мережі країни, а в 1913 приступив до виконання Н. високій точності. Російські геодезисти С. Д. Рилька, Н. Я. Цингер, І. І. Померанцев і ін. Своїми дослідженнями внесли великий вклад в розвиток теорій і методів нівелірних робіт. В СРСР нівелірні роботи інтенсивно розвивалися в зв'язку з рішенням різних народногосподарських і інженерно-технічних завдань. За результатами повторних нівеліровок визначені швидкості сучасних вертикальних рухів земної кори в межах майже всієї Європейської частини території СРСР. У Центральному науково-дослідному інституті геодезії, аерозйомки і картографії виконані широкі дослідження з теоретичних і методичних проблем Н. яке є одним з основних і найважливіших видів сучасних геодезичних робіт.
Літ .: Красовський Ф. Н. Данилов В. В. Керівництво по вищій геодезії, ч. 1, ст. 2, М. 1939; Заходів П. С. Курс вищої геодезії, 3 вид. М. 1964; Чеботарьов А. С. Геодезія, 2 видавництва. ч. 1-2, М. 1955-62; Єремєєв В. Ф. та Юркіна М. І. Теорія висот у гравітаційному полі Землі, М. 1972; Ізотов А. А. і Пеллінен Л. П. Дослідження земної рефракції і методів геодезичного нівелювання, М. +1955 (Тр. Центрального н.-и. інституту геодезії, аерозйомки і картографії, ст. 102); Ентін І. І. Високоточну нівелювання, М. +1956 (там же, ст. Ill); Інженерна геодезія, М. 1967; Приходу А. Г. Барометрична нівеляція, 2 видавництва. М. 1972.
А. А. Ізотов, А. В. Буткевич.
Мал. 1 до ст. Нівелювання.
Дивитися що таке "Нівелювання" в інших словниках:
Нівелювання - Нівелювання визначення різниці висот двох або багатьох точок земної поверхні відносно умовного рівня (напр. Рівня океану, річки та ін.), Тобто визначення перевищення. Існують наступні способи нівелювання: Геометричне ... ... Вікіпедія
Нівелювання - (від сл. Нівелір). Визначення різниці висоти місць. Словник іншомовних слів, які увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н. 1910. Нівелювання від слова нівелір. Визначення відносної висоти місць. Пояснення 25000 іноземних слів, що увійшли ... Словник іншомовних слів російської мови
нівелювання - Визначення висот точок земної поверхні або інших точок над вихідною точкою або над рівнем моря. [Термінологічний словник з будівництва на 12 мовах (ВНІІІС Держбуду СРСР)] нівелювання Визначення перевищень. [ГОСТ 22268 76] ... ... Довідник технічного перекладача
нівелювання - знеособлення, знеособлення, зрівнювання, згладжування, нівелювання Словник російських синонімів. нівелювання ім. кол під синонімів: 7 • аеронівелірованіе (1) ... Словник синонімів
нівелювання - я, порівн. niveler. 1. Визначення висот точок земної поверхні відносно деякої точки вибраної на месности або над рівнем моря. БАС 1. 2. нівелювання називають також, але неправильно, зрівнювання місцевості або звичайно площі, що ... ... Історичний словник галліцізмов російської мови
Нівелювання - визначення висот точок земної поверхні відносно деякої обраної точки або над рівнем моря. Розрізняють геометричні, тригонометричні і ін. Види нівелювання ... Великий Енциклопедичний словник
Нівелювання - Нівелювання, нівелювання, мн. немає, пор. (Геод. І кніжн.). Дія по гл. нівелювати і нівелюватися. Тлумачний словник Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Тлумачний словник Ушакова
Нівелювання - нівелювання, гіпсометрія (Levelling) визначення різниці висот двох або декількох точок земної поверхні. Висота точки визначається або від рівня океану (абсолютна висота), або від якої-небудь умовної точки (умовна висота). Самойлов К. І ... Морський словник
Нівелювання - визначення різниці висот точок на місцевості. Розрізняють три види Н. геометричне, тригонометрическое і барометричний (або фізична). Геометричне Н. полягає у візуванні точок по горизонтальному напрямку. Визначивши різниці ... ... Технічний залізничний словник
- Барометричний нівелювання. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Барометричний нівелювання або вимір висот - один ... Детальніше Купити за 1509 руб
- Довідник геодезиста (в двох книгах) Том 1. Большаков В.Д. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. У Довіднику в двох книгах викладені теорія і практика геодезичних робіт, описані інструменти, ... Детальніше Купити за 1208 руб
- Довідник геодезиста (в двох книгах) Том 2. Большаков В.Д. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. У Довіднику в двох книгах викладені теорія і практика геодезичних робіт, описані інструменти, ... Детальніше Купити за 1205 руб