• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Основні види нівелювання.

Геометричне нівелювання.

Суть геометричного нівелювання полягає у вимірюванні відстаней від деякої умовної рівневої поверхні до точок фізичної поверхні Землі. Оскільки обмежені ділянки рівневої поверхні без помітної похибки можна прийняти за горизонтальну площину, то систему таких рівневих поверхонь можна схематично подати у вигляді горизонтальних паралельних прямих, а перевищення h – перпендикулярних до них відрізків.

Положення точок при геометричному нівелюванні визначається шляхом візуваннягоризонтальногопроменя на дві нівелірні рейки, встановлені у відомій точці А (точці із відомою абсолютною висотою H_A), та шуканій Б – H_Б. Різниця довжин відрізків рейок від поверхні землі до візирного променя і дасть шукане перевищення: h=a-b. Цю формулу читають так: перевищення між двома точками дорівнює відліку на задню рейку мінус відлік на передню рейку.

Рейка, встановлена в початковій точці із відомою висотою, називається задньою, а рейка, яка встановлена попереду, за ходом руху, – передньою. Через це даний вид нівелювання називається ”нівелюваннямізсередини“. При такому виді нівелювання перевищення між двома точками буде дорівнювати відліку на задній рейці мінус відлік на передній рейці. Залежно від висотного положення точки Б по відношенню до точки А перевищення може бути додатнім (якщо а>b) або від’ємним (а<b). Тоді:

H_Б=H_A+h.

Перевищення між двома точками можна визначити й іншим способом, якщо нівелір поставити на одній із точок (А) і взяти відлік на рейку, встановлену в точці Б. Цей спосіб називається ”нівелюваннямвперед“. Замість величини а, визначають висоту приладу i, тоді:

h=i-b,

а висота точки Б:

H_Б=H_A+i-b,

де сума H_A+i – горизонт інструмента (приладу, ГП), тоді:

H_Б=ГП-b.

”Нівелювання із середини“ має переваги перед ”нівелюванням вперед“: а) збільшується відстань між пікетами; б) компенсуються помилки відліків, які виникають за рахунок можливого відхилення візирної осі нівеліра від горизонтального положення.

На точність визначення перевищень впливають кривизна Землі та рефракція. На практиці враховують загальне відхилення візирного променя f, якщо відстань між точками перевищує 300 метрів.

Прилади для геометричного нівелювання. У нівелірнийкомплект входять нівелір тієї чи іншої конструкції, штатив, дві нівелірні рейки, нівелірні п’яти.

Нівеліри за своїми конструктивними особливостями поділяються на дві групи: а) із циліндричним рівнем (рівневі нівеліри); б) із компенсаторами (система лінз автоматично встановлює лінію візування в горизонтальне положення).

Нівелір складається із трьох основних частин: зорової труби із сіткою ниток для зняття відліків; пристрою, головною частиною якого є циліндричний рівень, який дає горизонтальне положення лінії візування; підставки (триніжки) із підйомними гвинтами для приведення нижньої частини приладу в робоче, горизонтальне положення за допомогою круглого рівня (ампула круглого рівня має поділки, нанесені у вигляді кіл із загальним центром, що має назву нуль-пункт; ціна поділки – 2¢ і більше).

Основними геометричнимиосяминівеліра є: вісь ZZ¹ – вертикальна; WW¹ – візирна вісь зорової труби; UU¹ – вісь циліндричного рівня; nn¹ – вісь круглого рівня (нею є нормаль до внутрішньої поверхні ампули в нуль-пункті).

Нівелір може обертатися тільки у горизонтальній площині.

Нівелірні рейки виготовляють із витриманих ялинових чи соснових брусків (дуже рідко із пластмаси, металу, які повинні задовольняти певні умови). Вони, як правило, трьохметрові, двохсторонні. Основною шкалою є чорна, а червона служить для контролю. Застосовуються і двох - та чотирьохметрові складні рейки. Поділки на рейках нанесені у вигляді сантиметрових шашок, цифрованих через дециметр. Головки цифр спрямовані вниз – для нівелірних рейок, які входять у комплект нівелірів, що дають обернене зображення (Н-3), головками вверх – для прямих нівелірів (Н-10КЛ). Нульова поділка чорного боку рейки співпадає із насадженою на нівелірну рейку металічною п’яткою. Поділки на червоному боці рейки зсунуті відносно поділок на червоному боці рейки. Відліки на рейках беруться із точністю до 1 мм.

Нівелірні п’яти являють собою металеві відливки у вигляді пластинок із сферичними головками посередині. Під час нівелювання п’яти кладуть на ґрунт, попередньо звільнивши місце від рослинності. На них встановлюють рейки нівелірною п’яткою на головку п’яти. Рейка, яку поставлено на ґрунт, особливо в’язкий або сипкий, при малій площі своєї опори може зануритися в нього під дією власної ваги, що спотворить результати вимірювань.

Широке застосовування у практиці топографо-геодезичних вимірювань знайшли нівеліри Н3. Їх виготовляють декілька варіантів: Н3 – нівелір рівневий, Н3Л – з лімбом для вимірювання горизонтальних кутів; Н3К – з компенсатором; Н3КЛ – з компенсатором і лімбом.

Нівелір Н3 дає можливість визначати перевищення з квадратичною похибкою не більше як 2 мм при відстані до рейок 100 м. Зорова труба приладу, яка дає обернене зображення, має внутрішнє фокусування, що здійснюється за допомогою гвинта. За кришечкою розташована сітка ниток.

Бульбашка контактного циліндричного рівня системою призм поділяється пополам уздовж осі ампули і зображення протилежних кінців утворених половинок (напівменісків) передається у поле зору труби. Суміщене зображення. або контакт, напівменісків свідчить, що вісь рівня встановлена горизонтально. Контактного зображення кінців бульбашки досягають повільним обертанням елеваційного гвинта. Закріплення зорової труби здійснюється закріпним гвинтом; точне наведення труби на рейку проводять за допомогою навідного пристрою. Між гвинтами розташований круглий рівень. Підставка нівеліра має підйомні гвинти. У центральній частині пружної пластини є втулка з різьбою, в яку угвинчується становий гвинт, що з’єднує нівелір із штативом.

Сітку ниток приладу складають три горизонтальні та одна вертикальна нитки. Дві короткі крайні горизонтальні нитки – віддалемірні. Середня робоча нитка – головна.

У нівелірі з компенсаторами, наприклад, у нівеліра Н3К, Н10КЛ, циліндричний рівень замінено на компенсатор – пристрій, завдяки якому приведення лінії візування в горизонтальне положення здійснюється автоматично. В результаті відпадає необхідність у приведенні бульбашки рівня приладу у нуль-пункт і спостереженні за положенням бульбашки під час відліку по рейці.

Прикладом компенсаторного нівеліра є Н10КЛ. Зорова труба приладу дає пряме зображення. У нижню частину нівеліра вмонтовані горизонтальний лімб з градуйованою шкалою поділок через 1°. Нівелір дозволяє визначати перевищення із середньою квадратичною похибкою не більше 9 мм на 1 км ходу.

Дедалі ширше застосовують лазерні нівеліри, в яких горизонтально розташований промінь лазера діє на чутливі фотоелементи рейки. Такі нівелірні комплекти успішно працюють на будівельних майданчиках.

З метою визначення ступеня придатності приладу до роботи проводять перевірки нівеліра. Перевірок потребують геометричні умови, яким має відповідати взаємне розташування частин нівеліра.

Для рівневих нівелірів основними є три перевірки:

1. Вісь круглого (установчого) рівня nn₁ повинна бути паралельною вертикальній осі обертання нівеліра ZZ₁. Виконання умови необхідне для приведення приладу в горизонтальне положення.

2. Горизонтальна нитка сітки ниток повинна бути перпендикулярною до осі обертання приладу.

3. Вісь циліндричного рівня UU₁ повинна бути паралельною візирній осі труби WW₁ (перевірка головної умови нівеліра).

Для нівелірів з компенсаторами перші дві перевірки виконуються аналогічно, а перевірка головної умови формулюється так: візирна вісь нівеліра з компенсатором. установленим в робоче положення. повинна бути горизонтальною.

Нівелювання. Якщо перевищення між двома точками визначають з однієї станції, то це так зване просте нівелювання. Станцією називають місце постановки нівеліра в процесі нівелювання. Нівелювання між значно віддаленими або розташованими на схилі точками проводять з декількох станцій. розміщених послідовно. які утворюють нівелірний хід. Таке нівелювання має назву складного, або послідовного. Точки, спільні для двох суміжних станцій, називаються зв’язуючими. У ході АВ перевищення між зв’язуючими точками по відліках на задні а_і і передні b_i рейки утворюють перевищення по ходу, яке обчислюють за формулою:

Sh_i =Sa_i – Sb/,

тобто сума перевищень ходу дорівнює різниці сум відліків за задньою і передньою рейками.

У нівелірному ході попередньо вздовж нівелірного ходу вибираються точки стояння нівеліра (станції) та точки стояння рейок (пікети). Для цього через кожні 200 чи 100 (50 м) забиваються врівень із поверхнею землі кілочки (або нівелірні п’яти), біля яких встановлюються вищі кілочки, так званий ”сторожок“. На кілочку відмічається його номер, наприклад, ПК-1, ПК-2 тощо. Точки, що визначають мікроскульптури рельєфу чи кути повороту ходу, дуже рідко співпадають із пікетами. Щоб вони були відображені на профілі, необхідно знати і їхні висоти, для чого їх фіксують кілочками і називають ”плюсовими“ чи ”іксовими“ пікетами, а від попереднього пікету вимірюють відстань, наприклад, ПК-2+32 – від другого пікету відстань 32 м.

Робота на станції. Нівелір встановлюється на станції приблизно посередині між пікетами і приводиться в робоче положення.

Рейки встановлюють на точках–пікетах. Посередині між рейками встановлюють нівелір і приводять його у робочий стан. Відліки за рейками беруть у такій , відстань на рейках беруться так: 1) спочатку на чорній шкалі задньої рейки; 2) на чорній шкалі передньої рейки; 3) на червоній шкалі задньої рейки; 4) на червоній шкалі передньої рейки. При цьому вимірювач (спостерігач) повинен постійно слідкувати за положенням контактного рівня (у лівій половині поля зорової труби). Відліки на чорній та червоній шкалах беруть виключно по середній нитці сітки ниток. Всі польові дані виконуються простим олівцем і заносяться в журнал геометричного нівелювання. Підрахунки в журналі нівелювання виконують, не знімаючи нівеліра зі станції. Різниця відліків по чорній та червоній шкалах не повинна перевищувати ±5 мм. За цими двома відліками беруть середнє значення:

h_сер. = (h_чорн. +h_черв.) : 2.

Після закінчення підрахунків нівелір переносять на наступну станцію, задній рейковий переходить вперед і стає переднім, передній, лишаючись на місці, стає заднім. Поступово інструмент встановлюють на станціях і визначають перевищення між задніми і передніми рейками. Нівелірний хід завершують, примкнувши до кінцевої точки , позначка якої (як і вихідної) відома. У замкнутому нівелірному ході початкова точка є одночасно й кінцевою.

Перевищення між початковим та кінцевим пікетами будуть дорівнювати алгебраїчній сумі перевищень між окремими пікетами: h_0-n=h₁+h₂+h₃+...+h_n=Sh.

У замкнутому нівелірному ході сума перевищень теоретично повинна дорівнювати нулю (Sh=0). Хід, виконаний у прямому і зворотному напрямах за даною лінією, є різновидністю замкнутого. Тут Sh_пр.=–Sh_об.

Однак внаслідок помилок виникає висотна неув’язка: сума перевищень замкнутого ходу не дорівнює нулю, а відрізняється від неї на певну величину f_h. Висотну нев’язку f по ходу визначають так:

а) для замкнутого нівелірного ходу f =±Sh_сер.;

б) для розімкнутого нівелірного ходу f = Sh_сер. – (H_B – H_A)/

Граничну чи допустиму висотну нев’язку ходу або полігону визначають за формулою:

f_h=±20 мм ÖL (для навчальних цілей – f_h=±50 мм ÖL),

де L – довжина ходу в кілометрах.

Переконавшись у допустимості нев’язки згідно з визначеною точністю робіт, компенсують її значення поправками n, які визначають за формулою:

n_і = – f (l_i : L),

де l_i – довжина відрізка ходу між суміжними точками, які включені до нівелірного ходу, а L – довжина нівелірного ходу.

Контроль здійснюють за формулою:

Sn_і = – f.

Із оберненим знаком вводяться поправки у перевищення і виправляються визначені перевищення H_випр. всіх точок ходу.

Контролюють обчислення так:

а) для замкнутого ходу SH_випр. = 0;

б) для розімкнутого ходу SH_випр. = H_А. – H_Б.

Знаючи абсолютну висоту вихідної, початкової точки, визначаються висоти всіх інших точок нівелірного ходу.

За даними нівелювання будуються гіпсометричні профілі.

Нівелювання для побудови профілю. Нівелювання для побудови профілю широко використовують у гідрології, ґрунтознавчих дослідженнях, в геоморфології, геології та інших дослідженнях. у шляховому будівництві. Геометричне нівелювання дає змогу визначити висотні характеристики мікроформ рельєфу – невисоких берегових терас, лінії малої та великої води на узбережжі з обмілинами тощо.

Для побудови профілю необхідно мати позначки характерних точок місцевості, відстані між ними, знати положення лінії профілю на місцевості. Повний цикл складається з таких видів робіт: 1) підготовки лінії до нівелювання, або розбивка пікетажу; 2) польовий процес нівелювання; 3) обробка польового журналу, обчислення висот пікетів і побудова профілю.

Розбивка пікетажу – це закріплення точок, обраних на місцевості за лінією за певними правилами, а саме: відстань між точками повинна становити 100 м. рідше 50 м. Такі точки називаються пікетами. Перед розбивкою пікетажу на місцевості виставляють віхи в точках повороту ліній нівелювання. Потім вимірюють горизонтальні кути технічним теодолітом за одним прийом. Відрізки ліній між точками повороту вимірюють мірним приладом (найчастіше мірною стрічкою) з одночасною розбивкою пікетажу в такому порядку: на початковій точці забивають врівень із землею кілок. який позначає початковий пікет. На нього під час нівелювання ставитимуть рейку. Поряд з першим забивають другий кілок – “сторожок”. Над землею повинно залишатися 15-10 см його довжини, де пишуть номер пікету. Початковий пікет нумерують нулем (ПК-0). Після початкового пікету іде ПК-1, далі – ПК-2 і т.д.; номери пікетів зростають послідовно до кінця лінії, за номером пікету можна визначити пройдену відстань від початкового пікету. Точки вигину схилу, а також точки повороту лінії нівелювання рідко збігаються з пікетами. У цих точках теж забиваються врівень із землею кілочки і виставляються сторожки. Ці точки називають плюсовими.

На них, крім номера попереднього (молодшого) пікету і виміряної відстані (наприклад, ПК-5+24), підписують напрямок повороту (наприклад, “кут праворуч”, “кут ліворуч”.

Якщо по обидва боки траси нівелювання рельєф місцевості неоднорідний, то біля пікетів намічають короткі поперечні (перпендикулярно до траси) лінії довжиною 10-50 м (лінії поперечних профілів). На сторожках надписують номер пікету. навпроти якого стоїть сторожок поперечної лінії, підпис “лів.” або “прав.” залежно від того, знаходиться поперечний пікет ліворуч чи праворуч від траси, і підписи відстаней від основного пікету траси, наприклад, ПК-7_пра..+21.

Одночасно з розбивкою пікетажу ведуть у пікетажному журналі окомірне знімання місцевості, якою проходить траса. Ширина смуги знімання приблизно 30-40 м з кожного боку траси.

Порядок нівелювання. Установлюють нівелір недалеко від траси, але приблизно на однаковій відстані від пікетів. а рейки на початковому (задньому по ходу) і наступному (передньому по ходу) пікетах. Беруть відліки за чорною і червоною шкалах рейок. Різниці перевищень, обчислених за двома сторонами рейок, не повинні перевищувати 4 мм. Закінчивши підрахунки, посилають заднього рейкового почергово на плюсові та поперечні точки. Відліки беруть за чорною стороною рейки.

У процесі нівелювання на крутих схилах нерідко візирний промінь нівеліра. встановленого між пікетами, проходить вище задньої (передньої) рейки або потрапляє в землю при візуванні на передню (задню). В такому разі намічають допоміжну точку X. Оскільки вона не характерна для рельєфу, то відстань до неї від молодшого пікету не вимірюють і її положення на профілі не відмічають. На крутих схилах таких точок між пікетами може бути кілька – X₁, X₂ і т.д. Допоміжні точки називаються іксовими.

Після закінчення польових робіт обробляють матеріали нівелювання. Якщо траса поздовжнього нівелювання проходила через точки з відомими відмітками висот, то нев’язку ходу визначають за формулою f=Sh_cер. – для замкнутого ходу і f=Sh_cер. – (H_A – H_B) – для розімкнутого.

Якщо обчислення позначок точок велося від умовної позначки і трасу нівелювання в прямому й зворотному напрямах, то нев’язку підраховують за формулою f = Sh_пр. – Sh_зв.

Допустимість нев’язки визначають за допусками технічного нівелювання – f_h=±20 мм ÖL. Якщо нев’язка допустима. її розподіляють між середніми перевищеннями пікетів з оберненим знаком. Позначки пікетів установлюють за формулою H_B = H_A +h або H_B = ГП – b. Позначки плюсових і поперечних точок на станції обчислюють від горизонту приладу ГП. Значення ГП для даної станції отримують підсумуванням абсолютної позначки задньої точки з відліком за чорною стороною рейки, яка стоїть у цій точці. Потім від ГП послідовно віднімають відлік, що зроблені на плюсові й поперечні точки.

Результати вимірювань та обчислень дають змогу побудувати профіль місцевості.

Ватерпасування – найбільш вживаний вид нівелювання у школі. Інструментами для його проведення є дві (чи три) нівелірні рейки довжиною 2 чи 3 м і ватерпас (рівень). Одна із рейок ставиться горизонтально, інша (чи дві) – вертикально. Відрізок вертикальної рейки визначить перевищення h, а довжина горизонтальної рейки – закладину d.

Шкільний нівелір – горизонтальна рейка, закріплена на вертикальній рейці висотою 1 м із виском. Верхнє ребро горизонтальної рейки замінює вісь зорової труби. Перевищення дорівнює 1 м. Відстань між точками вимірюються стрічкою чи кроками.

Тригонометричне нівелювання здійснюється похилим променем, який спрямований від приладу в певній точці із відомою абсолютною висотою до невідомої точки або ж полягає у обчисленні перевищень між точками місцевості на основі розв’язання трикутника, катети якого утворені відрізками рівневої поверхні точки А і прямовисної лінії. що проходить через точку В. а гіпотенузою є лінія схилу АВ.

У процесі тригонометричного нівелювання на місцевості вимірюють відстань S між точками А і В та кут нахилу n. Вертикальні кути вимірюють вертикальним кругом теодоліта чи кіпрегеля. Вертикальний круг має лімб, наглухо з’єднаний із віссю зорової труби. Він має приблизно ту ж будову, що й горизонтальний круг. Одночасно із поворотом труби лімб змінює своє положення на одну й ту ж кутову величину. Рухома лінійка – алідада – служить для відліку кута нахилу зорової труби.

Кут нахилу візирного променя n буде тим більший, чим більшим буде перевищення. Якщо промінь спрямований вверх від площини горизонту, кут буде додатнім і перевищення теж буде додатнім; при напрямі променя вниз від площини горизонту кут і перевищення будуть від’ємними.

При тригонометричному нівелюванні вимірюються кут нахилу променя інструмента (на вертикальному крузі) та відстань до точок від станції (точки стояння приладу). Для цього у точці із відомою абсолютною висотою (А) встановлюється інструмент із вертикальним кругом, а в шуканій точці (Б) – нівелірна рейка. Висота інструмента – і, шукане перевищення між А і Б – h, горизонтальна проекція схилу – D, висота точки візування на рейці – KB=l. Тоді h+l=KM+i, звідки h=KM+i-l, KM=Dtgn, а h=Dtgn+i-l.

У формулу вводять ще й поправку на кривизну Землі та рефракцію – f. Її беруть з таблиць для відстаней понад 300 м. Якщо використовують далекомірну відстань S, формула набуває такого вигляду:

h=0,5Ssin2n+i-l+f.

У разі, коли при вимірюванні кута нахилу візують на позначку на рейці, якою відмічена висота приладу (i=l), формула набуває вигляду:

h=Dtgn+f, h=Ssinn+f.

Ця формула використовується при роботі на рівнинній території. Якщо відстань між точками S вимірюється стрічкою, перевищення h обчислюються за формулою:

h = s tgn, де s=Scosn.

Якщо відстань між точками виміряна відділеміром за допомогою вертикальної рейки, то після підстановки у формулу значення далекомірної відстані, отримаємо:

h= 1/2 S¹sin2n.

Принцип вимірювання кута n теодолітом. Прилад встановлюють над точкою А місцевості та візують на точку В, де встановлена віха із позначкою висоти теодоліта (візування на точку висоти приладу забезпечує паралельність візирної осі напрямку АВ). При цьому лімб вертикального круга. діаметр якого між штрихами 0°–180° паралельний напрямку візування, змінює положення разом із зоровою трубою. Водночас алідада з рівнем залишається нерухомою, а за допомогою рівня відлікові штрихи алідади займають положення, при якому лінія, що проходить через штрихи, стає горизонтальною (паралельною рівневій поверхні точки А). Після візування беруть відліки (їх позначають так само, як і положення круга, тобто КП або КЛ) і визначають кут нахилу.

Значення відліку залежить від особливостей оцифрування лімба вертикального круга. Якщо поділки лімба мають значення від 0° до 360° за ходом годинникової стрілки (як, наприклад, у теодоліта Т5), то при КП додатні кути дорівнюватимуть відліку, а від’ємні – КП–360°, при КЛ – це відповідно КЛ–180°, і 180°–КЛ. У теодолітів 2Т30 та 2Т5К оцифрування лімба секторне: від 0° до 75° та від –0° до –75°, що дає змогу безпосередньо визначати додатні та від’ємні кути нахилу по відліках при КЛ, відліки ж при КП мають протилежні знаки.

Така схема вимірювання кута можлива за умови, коли так зване місце місцем нуля (М0) дорівнюватиме 0. Місце нуля – це відлік за вертикальним кругом, коли візирна вісь труби і вісь рівня при алідаді вертикального круга займають горизонтальне положення. На практиці умова МО=0 витримується не завжди. Для визначення М0 одну й ту ж віддалену точку візують два рази: при вертикальному крузі справа (КП) та при вертикальному крузі зліва (КЛ). Місце нуля визначається за формулою:

М0 = (КП+КЛ+180°) : 2 (для Т5, Т5К, Т30), а кут нахилу за такими формулами:

n=КП-М0, n=М0-(КЛ+180°);

для теодоліта Т-30 формули будуть такими:

n=КЛ-М0=М0-(КП+180°); n=КП-КЛ/2, коли М=0°.

При цьому для величин, менших від 90°, треба додати 360°, а оптім діяти алгебраїчно.

Для теодолітів 2Т30 та 2Т5К формули мають такий вигляд:

М0=(КЛКП) :2, n=КЛ–М0=М0–КП, n=(КЛ–КП) :2, а для теодоліта 3Т5КП:

М0=(КЛ–КП) :2, n=КЛ–М0=КП+М0, °); n=(КЛ+КП):2.

Перед початком вимірювань місце нуля звичайно виправляється. Його визначають за відповідною формулою під час спостережень на віддалений предмет при КП і КЛ. Повторюють визначення М0 і обчислюють його середнє арифметичне значення. М0 не виправляють. якщо його значення не перевищує за модулем 15² для теодоліта Т5 та його аналогів і 1¢ для теодолітів Т30, 2Т30. Для виправлення М0 у теодолітів Т5 навідним пристроєм алідади встановлюють відлік. який відповідає визначеному куту нахилу. Бульбашку рівня. який зійшов з нуль-пункту, вертають на місце за допомогою юстирувальних гвинтів.

У теодолітів Т30, вертикальний круг яких не має рівня, М0 виправляють переміщенням сітки ниток зорової труби. для цього після установки на лімбі вертикального круга потрібного відліку вертикальними юстирувальними гвинтами переміщують сітку ниток доти, поки перехрестя не збіжиться із зображенням спостережувального предмета.

У теодолітів, до назви яких входить буква К (компенсаторний), наприклад, Т5к, замість рівня використовують автоматичний оптичний компенсатор М0. він звільняє спостерігача від необхідності приводити рівень у нуль-пункт перед відліком за вертикальним кругом.

Перевищення між точками, розташованими на значному віддаленні одна від другої, можна отримати, якщо прокласти так званий висотний хід. Тригонометричне нівелювання при цьому виконують послідовно між точками ходу. Для контролю й підвищення точності вимірювання відстаней та перевищень виконують у прямому та зворотному напрямах. Допустима розбіжність у перевищеннях між прямим і зворотним ходами не повинна перебільшувати за абсолютним значенням 0,04 м на 100 м ходу. За останнє значення виміряних перевищень беруть середнє арифметичне з їхніх абсолютних величин зі знаком прямого перевищення. Точність тригонометричного нівелювання оцінюють за нев’язкою ходу. Нев’язку в сумі перевищень Sh визначають за формулою f_h = Sh – (H_к – H_п),

де H_к і H_п – відповідно висоти кінцевої та початкової точок ходу. Допустимість нев’язки визначають за формулою:

f_hдоп. = 0,04S : Ön см,

де S – середня довжина ходу в сотнях метрів.

Допустиму нев’язку розподіляють із зворотним знаком на всі перевищення пропорційно довжинам ліній ходу.

Для визначення h використовуються спеціальні тригонометричні таблиці. За кутом та відстанню за таблицями знаходять h.

Перевищення можна визначати за допомогою екліметра. Він складається із трубки для візування із двома діоптрами. Круг обертається навколо осі, вісь скріплена із трубкою. На крузі є штрихи (0 і градусні поділки). При обертанні круга його діаметр із нульовим штрихом займає завжди горизонтальне положення. Візують на віху (на висоту очей спостерігача). Кут беруть із точністю до 0,5°, відстані вимірюють стрічкою. За таблицею, що є на екліметрі, визначають перевищення h та горизонтальну закладину d.

Фізичне нівелювання. Проводиться в дуже короткий час, як правило, в експедиційних умовах. Його суть зводиться до того, що із зміною абсолютної висоти змінюється атмосферний тиск. Із підняттям вгору тиск падає, при опусканні вниз – він зростає. Нівелювання, коли визначають перевищення за зміною зміряного в даних точках атмосферного тиску, називається барометричним. Тиск дуже змінюється і в часі, і в просторі, залежить від багатьох чинників, особливо від температури повітря. Одночасно необхідно в двох точках зміряти тиск і температуру повітря. За різницею тиску можна визначити перевищення, якщо відома кількісна залежність між зміною тиску та абсолютною висотою. При спрощених підрахунках використовують баричну ступінь – висоту, на яку необхідно піднятися чи опуститися, щоб тиск повітря змінився на 1 мм ртутного стовпчика, 1 мб, 1 ГПа. Використовують формулу Бабіне:

h=16 000·[1+0,004(t₁+t₂/2)]·(B₁-B₂/ B₁+B₂),

де B₁ і B₂ – тиск, визначений в точках 1 і 2, t₁ і t₂ – температура в точках 1 і 2.

За формулою Бабіне складені таблиці баричних ступенів висот. Ці таблиці складено на основі аргументів t_сер=(t₁+t₂) : 2 і B_сер.=(B₁+B₂) : 2. Тоді формула визначення перевищень набуває вигляду:

h = ·(B₁-B₂) Dh,

де Dh – баричний ступінь. Для території України баричний ступінь складає близько 10,5 м/мм.

Для вимірювання атмосферного тиску застосовують пружинні та частково рідинні (ртутні) барометри. Пружинні барометри називають анероїдами (позбавлені рідини). Досить широко застосовують барометри-енероїди, які забезпечують визначення тиску із точністю 0.2–0,3 мм рт.ст., та мікробаронівелір пружинний.

Оскільки на стан атмосферного тиску істотно впливає температура повітря, її вимірюють одночасно з вимірюванням тиску на станції за допомогою термометра-праща – товстостінного капіляра, в одному кінці якого знаходиться ртуть, а другий закінчується металевим наконечником або скляною кулькою, до якої кріплять шнур.

При барометричному нівелюванні тиск повітря вимірюють барометром-анероїдом (наприклад, БАММ із точністю до 0,2 мм ртутного стовпчика), температуру повітря – термометром-пращем, а також відмічають час спостережень. Ці дані заносять в спеціальний журнал барометричного нівелювання.

Показання барометра-анероїда не співпадають із показниками ртутного барометра, встановленого в даній точці і який більш точно визначає показання тиску (впливають інструментальні похибки). В показання барометра-анероїда В вводять поправки на температуру приладу bt_a (t_a – температура барометра, b – коефіцієнт поправки), до показів шкали c(760-A) (її вводять з метою врахування не лінійності шкали, що виникає внаслідок зміни кута між передавальними важелями анероїда) і додаткову поправку а (виникає внаслідок неповного обліку шкальної і температурної поправок. а також наявності механічних похибок приладу та деякого зміщення нуля). Ці поправки визначаються на дослідних станціях і заносяться в формуляр (атестат) приладу. Без атестату прилад використовувати не можна. Показник ртутного барометра В₀ отримують:

В₀=А+bt_a+c(760-A)+a.

Барометричне нівелювання проводять такими способами: замкнутих ходів–полігонів (для перевірки результатів) з опорою і без опори на тимчасову барометричну станцію; пересувної станції; кількох опорних станцій тощо. Вибір способу залежить від обсягу роботи, наявності приладів, кількості спостережень, потрібної точності.

Спосіб ходів без тимчасової барометричної станції. За цим способом спостерігач вимірює тиск і температуру повітря в початковій точці, а потім послідовно в усіх інших точках ходу. Окрім тиску і температури повітря. записується час вимірювань. Цю роботу закінчують повторним вимірюванням тиску і температури в початковій точці. Різниця тиску в початковій точці, визначена за показаннями приладу на початку і в кінці обходу, являє собою нев’язку – результат спільного впливу сповзання нуль-пункту приладу, зміни додаткової поправки та добового ходу атмосферного тиску. Вважаючи, що ці чинники змінюються пропорційно часу згідно з лінійним законом, нев’язку за даним способом розподіляють пропорційно часу спостережень. Оскільки лінійність змін чинників діє лише на коротких відтинках часу, обхід точок має бути нетривалим. Спосіб дозволяє забезпечити точність визначення висот до 2–2,5 м.

Порядок роботи на станції. Для визначення тиску анероїдом потрібно стати в точці, відкрити футляр барометра і тримати його відкритим протягом 4-6 хвилин для того, щоб прилад прийняв температуру тиск оточуючого повітря; 2-3хвилини цього часу використовують на обертання в повітрі за шнур термометра-праща. Беруть відлік температури повітря на станції. потім. попередньо постукавши легенько пальцем по центру скляної кришки анероїда. знімають відлік тиску. При взятті відліку анероїд тримають на рівні грудей і після зняття відліку вимірюють відстань від поверхні землі. Відлік часу визначають 3-4 рази. фіксують час одержання значень тиску (з точністю до хвилини). Отримані виміри тиску, температури та часу заносять у журнал барометричного нівелювання.

Обробку ходу барометричного нівелювання починають з приведення середніх показань анероїда до показань ртутного барометра для кожної станції за відповідною формулою. Потім обчислюють зміну тиску на першій станції перед початком і при завершенні робіт. Визначають поправки до вирахуваних значень тиску в решті точок пропорційного часу руху по ходу.

За середніми значеннями виправленого тиску і температури повітря між суміжними точками ходу з таблиць знаходять значення баричних ступенів. Обчислюють перевищення між суміжними точками за формулою h=(B₁–B₂)Dh. Оскільки виконаний хід замкнутий, сума перевищень за ходом повинна дорівнювати нулю. При наявності нев’язки різниці між практично отриманою сумою перевищень і нулем її розподіляють з оберненим знаком на всі перевищення порівну. Вирівняні перевищення використовують для визначення висот точок ходу за формулою H_B=H_A+h, при цьому висота початкової точки має бути заданою. Враховують також висоту приладу над поверхнею землі на кожній станції, внаслідок чого названа формула набуде вигляду:

H_к+1 = H_k + i_k + h_k-(k+1) –i_k+1,

де H_k H_k+1 – відмітки висот відповідно попередньої та наступної точок, i_k та i_k+1 – висоти приладу в тих же точках, h_k-(k+1) – вирівняне перевищення між ними.

Точність барометричного нівелювання залежить від типу приладу, рівноваги атмосфери, способу нівелювання та інших причин. Сучасні прилади забезпечують точність визначення висот на рівнинній місцевості до 0.3–0,4 м.

Література:

1. Картография с основами топографии. Учебник для студентов естеств.-геогр. фак. пед. ин-тов. Под ред А.В. Гедымина. Ч. 1. Понятие о географической карте. Топографическая карта. Съёмка местности. – М.: Просвещение, 1973. – Стор. 126-140.

2. Картография з основами топографии: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по спец. ”География“ / Г.Ю. Грюнберг, Н.А. Лапкина, Н.В. Малахов, Е.С. Фельдман; Под ред. Г.Ю. Грюнберга. – М.: Просвещение, 1991. – Стор. 105-124.

3. Топография с основами геодезии: Учебн. для студ. географ. спец. ун-тов / А.П. Божок, К.И. Дрич, С.А. Евтифеев и др.; Под. ред. А.С. Харченко и А.П. Божок. – М.: Высш. шк., 1986. – Стор. 165-193, 215-245, 250-255.

4. Топографія з основами геодезії: Підручник / А.П. Божок. В.Д. Барановський, К.І. Дрич та ін.; За ред. А.П. Божок. – К.: Вища шк., 1995. – Стор. 164-232, 236-241.

Читайте також:

1. II. Основні закономірності ходу і розгалуження судин великого і малого кіл кровообігу
2. II. Основні засоби
3. II.3. Основні способи і прийоми досягнення адекватності
4. VII. ОСНОВНІ ЕТАПИ РОЗВИТКУ УКРАЇНСЬКОЇ КУЛЬТУРИ У ХХ ст.
5. Адвокатура в Україні: основні завдання і функції
6. Амортизація основних засобів, основні методи амортизації
7. Артеріальний пульс, основні параметри
8. Банківська система та її основні функції
9. Біржові товари і основні види товарних бірж. Принципи товарних бірж.
10. Буддійська філософія і її основні школи
11. Будова й основні елементи машини
12. БУДОВА М'ЯЗІВ. ОСНОВНІ ВИДИ СКЕЛЕТНИХ М'ЯЗІВ

Переглядів: 7965