4.2.8. Нивелирование ііі класса

Организация работ по нивелированию. Нивелирование ІІІ класса производится внутри полигонов высшего класса в виде отдельных ходов или систем ходов с узловыми точками и служит для обеспечения топографических съемок и решения инженерно-геодезических задач. Порядок работ при нивелировании заключается в следующем.

1. Составление проекта производства геодезических работ (ППГР). Сюда входят: проектирование по топографическим картам нивелировочных ходов, определяется положение исходных пунктов государственной геодезической сети (ГГС), устанавливается перечень работ, их объем и смета, а также порядок выполнения и технические указания по производству работ.

2. Подбор и исследование геодезических приборов. Нивелирование ІІІ класса выполняют приборами, удовлетворяющими требованиям: увеличение зрительной трубы не менее 30^х, цена деления контактного цилиндрического уровня не более 25 – 30^// на 2 мм. Этим требованиям отвечают точные нивелиры типа Н-3 и Н-3К в комплекте с шашечными 3-метровыми двусторонними рейками типа РН-3. Случайные погрешности дециметровых и метровых интервалов реек не должны превышать 0,5 мм. Непосредственно перед началом нивелировки повторяют поверки и юстировки прибора.

3. Рекогносцировка на местности с целью уточнения предварительного проекта и выбора мест закладки нивелирных знаков – реперов и марок. Нивелирные знаки закладываются в местах, где могут быть обеспечены их неподвижность, долговременная сохранность и удобство их использования.

4. Закладка реперов и марок.

5. Производство полевых работ.

6. Обработка результатов полевых измерений и вычисление отметок пунктов нивелирования, при необходимости составление профиля местности.

Нивелирование. Нивелирование ІІІ класса выполняют способом из середины в прямом и обратном направлениях секциями по 20 – 30 км. Установка нивелира в середине между смежными точками осуществляется при помощи тонкого троса, бечевы или рулетки; рекомендуемая длина визирного луча составляет 75 м. Неравенство плеч на станциях должно быть не более 2 м. Высота визирного луча над земной поверхностью должна быть не менее 0,3 м. Для защиты нивелира от одностороннего нагрева (от солнечных лучей) используют зонт. Рейки устанавливают на костыли или башмаки в отвесное положение при помощи круглого уровня.

Нивелирование выполняют в периоды спокойных и четких изображений. В солнечные дни из-за сильного влияния рефракции на результаты нивелирования не рекомендуется производить нивелировку в течение 1 – 1,5 ч после восхода и перед заходом солнца.

Нивелирование и контроль нивелирования на станции. Нивелирование на станции производят в следующем порядке.

1. На костылях или башмаках задней А и передней В точках уста-навливают черной стороной к наблюдателю рейки Р₁ и Р₂ в отвесное положение по круглому уровню (рис. 95).

Рис. 95. Схема нивелирования на станции

2. По середине между ними устанавливают нивелир в рабочее положение по круглому уровню и наводят зрительную трубу на заднюю рейку Р₁.

3. Элевационным винтом приводят пузырек уровня в нуль-пункт и производят отсчеты по средней а_ч и дальномерным а^/_ч, а^//_ч штрихам сетки нитей; при работе нивелиром с компенсатором отсчеты берут сразу после наведения зрительной трубы на рейку.

4. Наводят трубу на переднюю рейку Р₂ и, выполнив действия, указанные в п. 3, берут отсчеты в_ч, в^/_ч, в^//_ч.

5. По сигналу наблюдателя реечники поворачивают рейки вокруг вертикальной оси красной стороной к наблюдателю.

6. Наблюдатель производит отсчеты сначала по передней Р₂ , а затем по задней рейке Р₁ , причем отсчеты берутся только по среднему штриху сетки нитей – в_к, а_к.

Результаты измерений заносят в журнал установленной формы. На каждой станции выполняют вычисления и контроль измерений.

1. По отсчетам по дальномерным штрихам вычисляют расстояния от нивелира до реек: d_з = (а^/_ч – а^//_ч) •100, d_п = (в^/_ч – в^//_ч) •100; полученные величины сравнивают с результатами непосредственного измерения тросом или рулеткой и вычисляют неравенство плеч: Δd = d_з– d_п.

2. Контролируют отсчеты по среднему штриху рейки путем сравнения их с полусуммой отсчетов по дальномерным штрихам, которые могут различаться не более чем на 3 мм, т.е.

(а^/_ч + а^//_ч)/2 – а_ч< ±3 мм, (в^/_ч + в^//_ч)/2 – в_ч< ±3 мм.

3. Вычисляют превышения между точками А и В, используя отсчеты по черной и красной сторонам реек

h_ч = а_ч – в_ч, h_к = а_к – в_к.

Если расхождение между полученными превышениями не превышает 3 мм, то за окончательное значение превышения между точками А и В принимается среднее арифметическое: h = (h_ч + h_к)/2.

После контроля измерений на данной станции нивелир переносят на следующую станцию ІІ, а задний реечник из точки А перемещается с рейкой Р₁ в точку С и все измерения на этой станции выполняют по той же программе.

Привязка нивелирных ходов. Привязка нивелирных ходов к реперам и маркам осуществляется с целью включения точек хода в государственную высотную сеть (ГВС) и для контроля нивелирования. Сущность привязки заключается в том, что первой точкой хода является ближайший пункт (репер или марка) ГВС, а далее весь процесс измерений выполняется по вышеописанной программе. Аналогично поступают и при привязке конца хода, т.е. нивелирный ход продолжается до ближайшего репера или марки.

При привязке хода к грунтовым или стенным реперам рейку устанавливают на головку репера, а при привязке к маркам, находящимся, как правило, выше горизонта прибора, используется подвесная рейка, отсчету по которой приписывается знак минус.

В процессе прокладки нивелирных ходов составляют их схему, на которой показывают все заложенные репера и марки, местные предметы, отметки которых были получены, а также превышения по основным и привязочным ходам, длины ходов и число станций.

Обработка результатов нивелирования включает проверку вычислений в полевых журналах, составление ведомости превышений, определение невязки в превышениях хода, увязку превышений и вычисление отметок всех точек хода.

Нивелирование, как известно, выполняется с цель определения отметок всех точек нивелирного хода. Если известна отметка Н₁ первой точки нивелирного хода, а для этого и производилась привязка его к ближайшему пункту ГВС, то отметки Н_i всех точек его будут получены путем последовательного суммирования отметки Н_i-1 предыдущей точки и последующего превышения h_i, т.е.

Н_i = Н_i-1 + h_i. (133)

Однако использовать полученные величины отметок по их прямому назначению нельзя, так как при вычислении их использовались превышения, включающие в себя неизбежные погрешности измерений, которые будут накапливаться по мере вычисления отметок всех последующих точек хода. Для выявления погрешности (невязки) в отметке последней точки нивелирного хода необходимо иметь ее значение, которое будет получено также при привязке конца хода к ближайшему пункту ГВС. Следовательно, все величины вычисленных отметок необходимо исправить. Для этого во все значения отметок вводят поправки с обратным знаком с нарастающим итогом в зависимости от полученной невязки. Такой способ распределения невязки (увязки отметок) применяется очень редко, так как имеет существенные недостатки: процесс исправления уже вычисленных значений, а главное при недопустимой величине невязки все предыдущие вычисления будут бессмысленными. Поэтому целесообразнее находить невязку не в отметках, а в превышениях, перед тем как вычислять отметки.

Следует отметить, сумма превышений по нивелирному ходу по своей сути это превышение последней точки над первой.

Поэтому невязка f_h в превышениях нивелирного хода согласно выражению f = П – Т определяется в зависимости от его вида.

1. Ход замкнутый. Так как в данном случае последняя точка совпадает с начальной, то теоретически сумма превышений Σh_т по всему ходу должна равняться нулю

Σh_т = 0. (134)

Отсюда согласно вышеприведенному равенству будем иметь

f_h = Σh_п. (135)

3. Ход разомкнутый и опирается на точки ГВС. В этом случае теоретически сумма превышений по всему ходу будет равна разности отметок последней Н_к и начальной Н_н точек, т.е.

f_h = Σh_п – Σh_т = Σh_п – (Н_к – Н_н). (136)

Согласно Инструкции допустимая невязка в превышениях в нивелирных ходах ІІІ класса не должна превышать

f_{h доп} = ± 10 мм , (137)

где L – длина хода в километрах.

Если фактическая невязка в превышениях не превышает допустимой, т.е. f_h ≤ f_{h доп}, то осуществляется уравнивание нивелирной сети, которая заключается в распределение фактической невязки в виде поправок в измеренные превышения с обратным знаком пропорционально длинам отдельных звеньев нивелирного хода. Под понятием звено здесь понимается расстояния между двумя смежными рейками, т.е. расстояния между задней и передней точками каждой станции.

После увязки превышений и рассчитывают величины отметок всех точек нивелирного хода.