чем выполняют техническое нивелирование

Техническое нивелирование

СОЗДАНИЕ ВЫСОТНОГО СЪЕМОЧНОГО ОБОСНОВАНИЯ

Высотное съемочное обоснование топографических съемок масштабов 1:5000…1:500 создается так называемым «техническим нивелированием». Полевые работы заключаются в проложении сети технического нивелирования, которая развивается для определения высот пунктов съемочного обоснования. Для производства технического нивелирования используют нивелиры с увеличением зрительной трубы не менее 20 х и ценой деления уровня не более 40″ на 2 мм. Нивелирные рейки должны быть шашечные с сантиметровыми делениями. Техническое нивелирование выполняется в одном направлении, способом из середины при нормальной длине визирного луча до 120 м. При хороших условиях видимости и спокойных изображениях длину луча можно увеличить до 150 м. Длина нивелирного хода зависит от высоты сечения рельефа, принятой для выбранного масштаба съемки, и согласно [1] не должна превышать величин, указанных в табл. 4.1.

Предельные длины нивелирных ходов

На каждой станции неравенство плеч (расстояние от нивелира до реек) не должно превышать 5 м. Отсчеты по рейке производятся по средней нити. Рейки устанавливаются на точки теодолитного хода (вбитые в землю колышки), на нивелирные башмаки или костыли.

Работа на станции при выполнении технического нивелирования выполняется в следующем порядке:

1. Нивелир устанавливают посредине нивелируемой линии, соблюдая допуск неравенства плеч на станции, и приводят в рабочее положение.

2. Зрительную трубу нивелира наводят на заднюю рейку и по средней нити берут отсчет по черной стороне (1). Результат записывают в нивелирный журнал (табл. 4.2). Перед взятием отсчета по рейке лепестки пузырька цилиндрического уровня приводят в контакт.

Журнал технического нивелирования

3. Зрительную трубу нивелира наводят на переднюю рейку и берут отсчет по черной стороне (2). Результат также записывают в нивелирный журнал (табл. 4.2).

4. Рейки поворачивают красными сторонами и берут отсчеты по красной стороне передней рейки (3), а затем по красной стороне задней рейки (4).

8. Контроль работы на станции:

а) значения пяточных разностей не должны отличаться на ± 5 мм от их значений, определенных из исследования реек (см. табл. 2.3);

б) разность превышений на станции не должна превышать 5 мм;

9. Вычисляется среднее значение превышения [(7) + (8)] / 2 = (10).

Если контроль на станции не выполняется, то всю запись отсчетов и вычислений на станции перечеркивают одной чертой, меняют высоту инструмента и измерения повторяют заново.

Камеральные работы при техническом нивелировании состоят:

а) из предварительных вычислений;

б) окончательных вычислений.

Предварительные вычисления заключаются в обработке нивелирного журнала, которая состоит из проверки всех вычислений, выполненных на каждой станции, и в постраничном контроле. На каждой странице журнала подсчитывают: сумму всех отсчетов по средней нити, взятых по черной и красной сторонам задней рейки, согласно табл. 4.2, это сумма отсчетов (1) и (4). Аналогичные вычисления выполняются для передней рейки, т. е. находится сумма отсчетов (2) и (3). Затем находят сумму превышений, полученных по черной и красной сторонам реек, а также сумму средних превышений. После этого производится постраничньй контроль: при отсутствии арифметических ошибок должны иметь место следующие равенства:

1. Сумма превышений должна равняться разности сумм отсчетов, взятых по черной и красной сторонам задней и передней реек.

2. Сумма превышений, разделенная на два, должна равняться сумме средних превышений.

Она допускается в пределах

На местности со значительными углами наклона, когда число станций на 1 км хода более 25, допустимая невязка подсчитывается по формуле

Контроль вычислений: сумма поправок должна быть равна невязке с обратным знаком.

Алгебраически суммируя вычисленные превышения со своими поправками, получают уравненные превышения.

Контроль: сумма уравненных превышений в разомкнутом нивелирном ходе должна равняться å h_теор, а в замкнутом ходе должна быть равна нулю, т.е. å h_ур = 0.

Затем вычисляются отметки точек нивелирного хода по формуле

Нивелирование IY класса

Нивелирование IY класса проводится как самостоятельный вид геодезических работ в соответствии с программой практики и развивается с целью сгущения высотного обоснования для топографических съемок.

Нивелирование IY класса выполняется в одном направлении между реперами высшего класса.

Высота визирного луча от нивелира до рейки на всем его протяжении над почвой должна быть не менее 0,2 м.

Работа с нивелиром на каждой станции выполняется в следующем порядке:

1. Устанавливают нивелир в рабочее положение с помощью круглого уровня.

2. Наводят трубу на черную сторону задней рейки, устанавливают пузырек цилиндрического уровня элевационным винтом точно на середину и берут отсчеты по верхней (0412), а затем по средней нитям сетки (0732) и записывают их в графу 3 журнала (табл. 4.3).

Журнал нивелирования IY класса

3. Визируют на черную сторону передней рейки и, установив пузырек уровня элевационным винтом точно на середину, делают отсчеты по верхней (1720) и средней нитям (2043), которые записывают в графу 4 журнала.

4. Наводят трубу на красную сторону передней рейки и берут отсчет по средней нити (6730).

5. Наводят трубу на красную сторону задней рейки и берут отсчет по средней нити (5519). Отсчеты по красным сторонам реек, называемые контрольными, записывают третьей строкой в графах 3 и 4 журнала.

Обработка результатов наблюдений на станции выполняется по следующей схеме:

а) определяют высоту визирного луча, устанавливаемую отсчетами по среднему штриху по черным сторонам реек, записи (2) и (4) в журнале;

в) вычисляют неравенство плеч, учитывая, что отсчитывая по одному дальномерному штриху, получаем уменьшенные вдвое дальномерные расстояния. На станции неравенство плеч составляет в единицах рейки 3 мм ´ 2 = 6 мм (9). С учетом коэффициента дальномера неравенство плеч на станции равняется 6 мм ´ 100 = 600 мм = 0,6 м;

Контролем вычислений на станции служит равенство

Если это равенство не соблюдено, то значит в вычислениях на этой станции допущена ошибка. В случае ошибки в отсчетах или в записях отсчетов и несоблюдения условий контроля все измерения на станции необходимо переделать при измененном горизонте нивелира на 3…5 см. Повторение на станции одних и тех же отсчетов при переделке наблюдений недопустимо. После полевых работ в журнале следует выполнить контрольные вычисления (см. табл. 4.3). Пример приведен для нечетного количества станций на странице.

Порядок контрольных вычислений

1. Суммировать все отсчеты по рейкам, произведенные по средним нитям, записанные в графах 3 и 4. Полученные суммы å(2) + å(6) = (16) и å (4) + å (5) = (17) записать в контрольных вычислениях.

2. Суммировать все превышения графы 5, сумму å(12) + å(13) = (18) записать в строку контрольных вычислений. Выполнить аналогичные действия по графе 6, получив сумму (19) = å ( 15).

3. Выполнить суммирование по графе 2, получив (22) = å(7) и (23) = å(8). Контролем вычислений на странице служат равенства

Источник

Техническое нивелирование

Постоянные и временные пункты съемочного геодезического обоснования должны определяться не только плановыми коор­динатами х и у, но и высотной координатой Н. На участке съем­ки в дополнение к пунктам теодолитных ходов, микротриангу­ляции, угловых засечек закладывают специальные высотные гео­дезические знаки — грунтовые и стенные реперы.

Высотные координаты передают на пункты съемочного гео­дезического обоснования от исходных высотных грунтовых и стен­ных реперов высотной геодезической сети I—IV классов. Для это­го через пункты съемочной сети прокладывают ходы геометри­ческого нивелирования IV класса или технического, опирающи­еся на исходные реперы. Нивелирные и теодолитные ходы, про­ложенные через одни и те же пункты, называются теодолитно-нивелирными.

Высота пунктов съемочного обоснования может определяться тригонометрическим нивелированием при проложении теодолит­но-тахеометрических ходов.

Техническое нивелирование включает в себя полевые и каме­ральные работы. Полевые работы начинают с рекогносцировки участка местности, при этом выявляется сохранность исходных реперов государственной высотной геодезической сети, намеча­ются места закладки грунтовых и стенных реперов съемочного Обоснования с учетом их использования в будущем при строи­тельстве. После закрепления на местности всех знаков приступа­ют к техническому нивелированию. Нивелирные ходы должны

опираться на исходные реперы и проходить через предваритель­но намеченные пункты и реперы съемочного обоснования.

Техническое нивелирование выполняется способом из сере­дины. Расстояния до реек допускаются до 120 м, а в благоприят­ных условиях — до 150 м. Неравенство плеч, т.е. расстояний до задней и передней реек, допускается до 10 м. Расстояние до реек проверяется нитяным дальномером или шагами. Нивелирные рейки устанавливают на переносные костыли, башмаки, колыш­ки, забиваемые в землю, или на выступающие точки устойчивых предметов.

Ходы технического нивелирования могут прокладываться: 1) без нивелирования промежуточных точек; 2) с нивелированием проме­жуточных точек. В первом случае (рис. 14, а) на каждой стан­ции отсчеты берутся только по задней и передней рейкам, которые поставлены на устойчивые предметы, называемые связующими точками. Во втором случае (рис. 14, б) отсчеты сначала берутся по рейкам, поставленным на связующие точки, затем по рей­ке, поставленной поочередно на требуемые промежуточные точки.

Рис. 14. Схема технического нивелирования:

а — нивелирный ход; б — нивелирный ход и нивелирование промежуточных точек

Точки, на которые ставят заднюю и переднюю рейки, назы­вают связующими. При перемещении нивелира на каждую сле­дующую станцию рейки 1 и 2 выполняют роли то задней, то передней. Например, нивелир со станции I₁ переносят на стан­цию I₂, рейку 2 оставляют на связующей точке ПКО, а рейку 1 пере­носят на переднюю (связующую) точку ПК1 (см. рис. 14, а). При переходе на станцию I₃ рейку 2 переносят на переднюю точку С, а после наблюдений задней (ПК1) и передней (ПКЗ) реек заднюю рейку 1 ставят поочередно на промежуточных точках.

Перед уходом с трассы на перерыв в работе необходимо на­дежно закрепить переднюю связующую точку. После перерыва нивелирование следует повторить на последней станции и убе­диться, что превышение h_ср не изменилось более чем на 5 мм.

В ходах технического нивелирования, прокладываемых че­рез пункты съемочного обоснования, нивелируют только связую­щие точки, которые в журнале нивелирования обозначают наи­менованием геодезического пункта или порядковым номером.

7. Записи в журнале технического нивелирования. Постграничный контроль вычислений.Определение фактической невязки превышений в нивелирном ходе, допустимой невязки.Уравнивание превышений. Вычисление высоты (отметки) связующих и промежуточныхпунктов.

то превышения h‘, h» и h_cр вычислены верно. Эти действия со­ставляют постраничный контроль вычислений.

Рассчитывают сумму средних превышений ∑h_ср между началь­ным и конечным реперами с отметками Н_н и Н_к и находят фактическую невязку превышений (в мм):

(11)

(12)

Допустимую невязку превышений ƒ_{h доп} (в мм) вычисляют по формулам, установленным строительными нормами.

(13)

Примечание. Формулы (13) обосновываются в теме 1.3.(элементы теории погрешностей) для функции сла­гаемых вида (1.3.17) выражением (1.3.26), в котором при равноточности изме­ренных превышений обозначены:

Уравнивание превышений и вычисление отметок связую­щих и промежуточных точек. Фактическую невязку ƒ_h, если она не превышает допустимую величину, распределяют между средними превышениями в виде поправок υ_hi, вычисляемых по формуле

(14)

согласно которой знак поправки противоположен знаку невязки. Поправки округляют до целых миллиметров или до 0,5 мм при условии, что уравненные превышения h_i = h_{ср i}+ υ_hi будут выра­жаться числами без долей миллиметра, а сумма поправок равна невязке с обратным знаком, т.е.

(15)

Пример 1. Определить уравненные превышения, если в ниве­лирном ходе из 16 станций H_н = 80,000 м; H_к = 86,563 м; ∑h_ср = 6598 мм.

Отметки Н_i связующих точек последовательно находят по формуле

(16)

где h_i — уравненные превышения, м.

Если верны значения υ_hi, h_i и безошибочны расчеты по фор­муле (16), то в конце вычислений получится высота H_к конеч­ного репера.

Отметки промежуточных точек вычисляются следующим об­разом. На станциях I, где нивелировали промежуточные точки, определяется (с контролем) отметка горизонта нивелира (гори­зонта прибора):

(17)

где H_i и H_i+1 — отметки задней и передней связующих точек; З_i. и П_i — отсчеты по черной стороне задней и передней реек, м; значения ГП’ и ГП» могут различаться до 0,010 м.

Отметки промежуточных точек определяются по формуле

(18)

где с_j — отсчет по рейке на промежуточной точке j, выраженный в метрах.

В камеральных условиях в журнале проверяют записи и сде­ланные в поле вычисления теодолитно-тахеометрического хода. Вычисляют углы наклона, их среднее значение со знаком верти­кального угла в прямом направлении, затем по формуле (8) —превышения между точками хода. Находят сумму измеренных превышений хода между исходными пунктами и вычисляют фак­тическую невязку ƒ_h. Допустимая невязка, м,

(19)

где — длина хода, в сотнях метров; п — число его сторон.

Фактическую невязку, если она допустима, распределяют с обратным знаком между вычисленными превышениями, но не поровну, а пропорционально длинам сторон хода, т.е. поправки

(20)

Отметки вершин хода последовательно вычисляют по форму­ле (16). Плановые координаты пунктов теодолитно-тахеометри­ческого хода рассчитывают так же, как и теодолитного, но допус­тимая угловая невязка определяется по формуле ƒ_βдоп = 2′ , а допустимая абсолютная невязка — по формуле ƒ_{d доп} = ∑D/400 .

Источник

Руководство Руководство по техническому нивелированию и высотным теодолитным ходам

по техническому нивелированию и высотным теодолитным ходам

В руководстве изложены способы, инструменты и методы прокладывания ходов технического нивелирования и высотных теодолитных ходов.

В главе I рассмотрено техническое нивелирование. Показаны особенности работы нивелиром с наклонным визирным лучом. Описаны поверки и юстировки уровенных нивелиров и нивелиров с самоустанавливающейся линией визирования (с компенсатором), порядок выполнения полевых работ, ведения полевых журналов, обработки результатов нивелирования.

В главе II освещены особенности, точность и сфера применения высотных теодолитных ходов. Приведены характеристики теодолитов и оптических дальномеров, их исследования и юстировки. Описаны полевые работы при прокладывании высотных теодолитных ходов с измерением расстояний с помощью оптических дальномеров и постоянного вертикального базиса; даны полевые журналы с примерами их ведения и обработки.

В главе III показаны способы закрепления съемочного обоснования в различных условиях, даны рисунки знаков.

Книга предназначена для инженерно-технических работников строительных, проектно-изыскательских и прочих организаций, занимающихся техническим нивелированием, и может быть полезна студентам при изучении ими курса «Инженерной геодезии».

§ 1. Назначение и требования точности

§ 2. Инструменты для технического нивелирования

§ 3. Исследования и поверки инструментов

§ 5. Камеральные работы

§ 6. Особенности работы с нивелиром НЛ-3 (с наклонным лучом)

ВЫСОТНЫЕ ТЕОДОЛИТНЫЕ ХОДЫ

§ 7. Особенности и точность высотных теодолитных ходов

§ 8. Инструменты для прокладывания высотных теодолитных ходов

§ 9. Исследования теодолитов и оптических дальномеров

§ 11. Камеральные работы

§ 12. Особенности высотных теодолитных ходов с применением вертикального базиса постоянной длины

ЗАКРЕПЛЕНИЕ СЪЕМОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

§ 13. Цель и способы закреплении

§ 14. Типы знаков, применяемых для закрепления съемочного обоснования

ПРЕДИСЛОВИЕ

При создании крупномасштабных планов, строительстве и эксплуатации различных сооружений выполняется большой объем работ по определению превышений и отметок, выносу точек с заданными (проектными) отметками и т.д. Как правило, на этих работах применяют геометрическое нивелирование, однако все большее распространение получают методы тригонометрического нивелирования (приложением высотных теодолитных ходов). Под высотным теодолитным ходом понимается совокупность точек на местности, отметки которых определены методами тригонометрического нивелирования (дополнительно к пунктам государственной геодезической сети). Опыт показывает, что уже сейчас высотные теодолитные ходы во многих случаях могут заменить техническое нивелирование, а иногда и нивелирование более высокого класса точности.

Большие перспективы открывает применение новых оптических теодолитов. Использование новой геодезической техники требует от исполнителей хорошего знания ее, поэтому в предлагаемой работе значительное внимание уделено описанию новых геодезических инструментов, их исследованию и юстировкам.

Весьма важным является вопрос о рациональных способах закрепления пунктов на местности, рассмотренный в применении к ходам съемочного обоснования.

Автор выражает глубокую признательность доцентам В.С. Кириленко и М.Е. Пискунову за ценные критические замечания, которые были учтены при подготовке рукописи к изданию.

Глава I

ТЕХНИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

§ 1. Назначение и требования точности

По классификации геодезических сетей СССР невязки в ходах и полигонах технического нивелирования не должны превышать

Отсюда предельная ошибка определения превышения на станции не должна быть больше +10, 20 и 30 мм при расстояниях от нивелира до рейки 25, 75 и 150 м соответственно.

Однако методами технического нивелирования могут определяться превышения и с меньшей точностью: так, на изысканиях трасс автодорог требуется производить высотные измерения с ошибками не более +100 мм на 1 км и т.д. Часто меньшей, чем 50 мм на 1 км, точности требуют работы на строительных площадках (при оценке объемов работ, предварительной передаче отметок в котлован и т.д.). Однако методика измерений и инструменты применяются такие, какие приняты для технического нивелирования.

§ 2. Инструменты для технического нивелирования

Техническое нивелирование производится при помощи нивелиров, реек, костылей, башмаков.

Согласно ГОСТ 10528-69 для технического нивелирования предназначены нивелиры НТ, НТС, НЛС; кроме того, возможно применение нивелиров, используемых для работ более высокого класса точности: НС4, Н3 и равных им по точности нивелиров прежних выпусков НВ-1, НГ и других инструментов, выпускаемых предприятиями СССР.

Возможно также и применение нивелиров, изготовленных в ГДР: Ni 060, Ni 030, Ni 025, Ni 050 и Венгрии: NiE 1(2), NiB 3(4), 5(6) и др.

Из всех инструментов для технического нивелирования оригинальным устройством отличается нивелир отечественного производства НЛ-3, позволяющий нивелировать как горизонтальным, так и наклонным визирным лучом. На основе этого инструмента по ГОСТ 10528-69 намечен выпуск нивелира НЛС.

Рис. 1. Нивелир Н3 и поле зрения его визирной трубы.

Технические характеристики нивелиров

Тип инструмента, страна-изготовитель

Цена деления уровней (на 2 мм)

Ошибка отчета по лимбу горизонтального круга (с оценкой на глаз)

Средняя квадратическая ошибка (мм на 1 км хода)

Размер инструмента, мм

наименьшее расстояние визирования, м

круглого или установочных

средняя квадратическая ошибка установки визирной оси

Нивелир НС-4 предназначен для производства нивелирования IV класса; с успехом применяется он при техническом нивелировании. Этим инструментом можно определять превышения со средними квадратическими ошибками до ±8 мм на 1 км и ±3 мм на станции при расстоянии от реек до нивелира 100 м. Характеристики нивелира даны в табл. 1.

Основная особенность инструмента: наличие компенсатора для приведения линии визирования в горизонтальное положение. Пределы работы компенсатора ±15′, точность автоматической установки линии визирования ±0″, 4; для приведения оси вращения нивелира в отвесное положение есть круглый уровень; расстояние наименьшего визирования равно 2,0 м; нивелир НС-4 имеет бесконечный наводящий винт.

Нивелир НС-4 изготавливается с горизонтальным кругом, что делает очень удобным применение его для высотной съемки, особенно в местности с равнинным рельефом.

Для грубого визирования на трубе имеется удлиненная мушка 10. Точное наведение визирной оси на рейку осуществляется перемещением алидады нивелира от руки. Во время транспортировки головка штатива должна быть закрыта крышкой.

Нивелир НЛ-3 является первым отечественным нивелиром с наклонным лучом, нашедшим практическое применение. Этот инструмент позволяет определять превышения с предельными ошибками ±50 мм на 1 км при длине визирного луча не более 200 м. С одной станции возможно определение превышения до ±15 м. Технические характеристики инструмента приведены в табл. 1.

Рис. 4. Поле зрения визирной трубы нивелира НЛ-3.

Рис. 5. Схема определения превышения нивелиром НЛ-3 из середины.

При нивелировании вперед формула для определения превышений имеет следующий вид:

Нивелир Ni 025 производства Народного предприятия «Карл Цейсе» (Иена, ГДР) (рис. 6). По данным предприятия-изготовителя, при помощи, этого инструмента можно определять превышения со средними ошибками ±2,5 мм на 1 км при двойном нивелировании; технические данные приведены в табл. 1.

Рис. 6 Нивелир Ni 025.

Инструмент выпускается как с горизонтальным кругом, так и без него. Особенности №025: наличие компенсатора для установки линии визирования в горизонтальное положение, прямое изображение в зрительной трубе, наводящий винт фрикционного типа с двусторонним расположением рукояток 1, возможность откладывать или измерять горизонтальные углы (если инструмент имеет горизонтальный круг).

Одной из последних моделей нивелира, предназначенного для производства технического нивелирования, работ на строительной площадке и монтажа оборудования, является Ni 050, позволяющий определять превышения со средней квадратической ошибкой ±5 мм на 1 км (см. табл. 1). Инструмент снабжен компенсатором для автоматической установки линии визирования в горизонтальное положение, наводящим винтом фрикционного типа, оригинальным устройством для приведения инструмента в рабочее положение.

Рис. 7. Нивелир NiB5 и поле зрения его визирной трубы.

Нивелир NiE 1(рис. 8) Венгерского оптического завода (Будапешт) позволяет, по данным предприятия-изготовителя, определять превышения со средней квадратической ошибкой ±20 мм на 1 км и предназначен в основном для производства нивелирных работ на строительной площадке. Нивелир снабжен компенсатором с пределами работы ±30′, металлическим горизонтальным кругом 1 со средней квадратической ошибкой отсчета порядка 0°,1 и сферическим шарниром 2 вместо подъемных винтов. Для установки оси вращения нивелира в отвесное положение зажимной винт 4 ослабляется и наклоном верхней части нивелира от руки пузырек круглого уровня 3 приводится на середину.

Рис. 8. Нивелир NiE1.

Применяются рейки и другой конструкции. Так, широко распространены раздвижные односторонние четырехметровые рейки отечественного производства, а также двусторонние рейки Венгерского завода MOM с полусантиметровыми делениями.

Штативы для геодезических инструментов изготавливаются по ГОСТ 11897-66 раздвижные (ШР) и нераздвижные (ШН).

§ 3. Исследования и поверки инструментов

Все инструменты до применения их должны быть исследованы, поверены и отъюстированы с тем, чтобы исполнитель был уверен в их безусловной надежности.

Во время эксплуатации инструментов может быть нарушена их регулировка, поэтому некоторые из поверок и юстировок необходимо повторять иногда даже ежедневно, чтобы в результатах измерений не появлялись систематические ошибки.

Исследования и приемочные поверки нивелиров, реек, штативов

При производстве приемочных поверок инструмента проверяется наличие и правильность действия наводящего, элевационного и подъемных винтов; все они должны плавно перемещать соответствующие части как при прямом, так и при возвратном движениях, а действие элевационных винтов не должно иметь люфта, т. е. перемещение должно прекращаться сразу после прекращения вращения и начинаться одновременно с началом вращения винта.

У некоторых нивелиров, имеющих фрикционный зажим оси вращения инструмента, необходимо проверить действие его на всей окружности.

Если наводящий винт погнут, его необходимо сменить. При неравномерном возвратном движении трубы необходимо растянуть или сменить пружину, сменить смазку в обойме. Слишком тугое или свободное вращение наводящих винтов исправляется вращением регулировочных гаек в нужную сторону. Слишком слабое или тугое вращение подъемных винтов также устраняется соответствующей их регулировкой. Для этого подъемные винты вывинчиваются до тех пор, пока в отверстиях их стаканов не появятся отверстия регулировочных гаек. В совмещенные отверстия вставляется шпилька, и вращением подъемных винтов совместно с регулировочными гайками добиваются нормального вращения винтов. Подъемные винты зарубежных инструментов регулируются согласно соответствующим заводским инструкциям.

Неустойчивое состояние инструмента объясняется выгибом пластинчатой пружины. Эта неисправность требует разборки всего трегера, съема пружины и выправки ее, что производится в мастерской.

При исследовании зрительных труб необходимо убедиться в возможности получения резкого изображения сетки и предметов. Исправление параллакса сетки нитей должно легко производиться незначительным перефокусированием зрительной трубы.

Определение цены деления τ » уровней производится по рейке, установленной на ровной площадке на расстоянии l порядка 50 м от инструмента.

Цена деления вычисляется как угол, на который наклонится визирная ось при перемещении пузырька уровня на одно деление:

Если на ампуле уровня нет делений, то к пей приклеивается полоска бумаги с предварительно нанесенными делениями через 2 мм.

У инструментов с компенсатором исследуется правильность работы компенсатора в пределах его действия вдоль линии визирования и перпендикулярно к ней. Об исправности компенсатора судят по постоянству отсчетов по рейке, взятых вначале при среднем положении пузырька установочного уровня, а затем при смещении его подъемными винтами вперед, назад и в стороны по отношению к линии визирования на величину диапазона действия компенсатора (с учетом цены деления уровня). Если отсчеты при этом меняются более чем на ошибку отсчитывания, то нивелир следует отправить в мастерскую для ремонта.

При исследовании нивелира НЛ-3, кроме увеличения трубы и цены деления уровня, определяется коэффициент K высотомера.

Если значение коэффициента не равно 5, то инструмент отправляют в мастерскую, где соответствующим перемещением компонентов объектива высотомера устанавливают K = 5.

Рейки, применяемые при производстве технического нивелирования, подвергаются следующим исследованиям.

1. Определение цены делений рейки.

Исследованию подвергаются метровые и дециметровые интервалы реек.

Для исследования рейку укладывают в горизонтальное положение без прогиба и на ее поверхность кладут контрольную линейку пли натягивают компарированную рулетку с миллиметровыми делениями.

2. Определение разности положения нулей черной и красной сторон реек производится сравнением отсчетов по красной и черной сторонам. Для этого рейку устанавливают на расстоянии 20 м от нивелира. При положении пузырька цилиндрического уровня строго на середине делают не менее пяти пар отсчетов по черной и красной сторонам при разных высотах инструмента и вычисляют среднюю разность положения нулей.

Штативы геодезических инструментов должны быть устойчивы. Если штатив неустойчив, то необходимо подтянуть крепежные болты и расклинить или замочить в воде его деревянные части в местах соединения с головкой штатива и башмаками.

Для установки реек на связующих точках, кроме обычных башмаков и костылей, применяются также простейшие металлические костыли и деревянные икс-колья, имеющие приспособления для удобной их переноски (рис. 9).

Рис. 9. Костыли и икс-колья для технического нивелирования.

Полевые поверки и юстировки нивелиров

Полевые поверки производятся в такой последовательности.

1. Поверка круглого уровня.

Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Вращением подъемных винтов пузырек уровня приводят на середину, а затем трубу нивелира поворачивают на 180°. Если пузырек уровня отклонился от среднего положения, то половину его отклонения исправляют юстировочными винтами уровня. Затем поверку, а при необходимости и юстировку повторяют.

2. Поверка сетки нитей.

Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна к оси вращения нивелира.

3. Поверка главного условия уровенных нивелиров.

Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы. Поверка делится на две части.

1-я часть. Ось цилиндрического уровня и визирная ось зрительной трубы должны лежать в параллельных отвесных плоскостях.

2-я часть. Ось цилиндрического уровня и визирная ось трубы должны лежать в параллельных горизонтальных плоскостях.

Рис. 10. Схема поверки главного условия геометрического нивелирования.

На точках А и В устанавливают рейки, затем строго на середине между ними устанавливают нивелир (Ст. 1) и производят отсчеты по рейкам a ₁ и b ₁ после чего нивелир ставят в точке С (Ст. 2) и производят еще два отсчета a ‘₂ и b ‘₂. При этом

Исправление угла i » нивелира производится после установки элевационным винтом на рейке в точке B отсчета

и последующим приведением пузырька цилиндрического уровня на середину юстировочными винтами.

Затем устанавливают нивелир на расстоянии минимального визирования от одной из реек и определяют превышение

Сравнивая результаты нивелирования и считая отсчет b ₂ безошибочным, получают

Поверка, а при необходимости и юстировка повторяются, пока ∆ h будет не более ±4 мм.

Поверки и юстировки нивелиров с компенсатором

Поверки круглого уровня и сетки нитей производятся аналогично поверкам уровенных нивелиров.

Главное условие нивелиров с компенсатором формулируется так: в пределах работы компенсатора визирный луч зрительной трубы должен быть горизонтальным. Поверка делается так же, как и поверка главного условия уровенных нивелиров (см. рис. 10). Юстировка производится установкой исправленного отсчета при помощи винтов сетки; у нивелира NiE 1 нужный отсчет устанавливается вращением оправы 8 (см. рис. 8) оптического клина после ослабления стопорного винта 9.

Поверка и юстировка нивелира НЛ-3

У нивелира НЛ-3 в полевых условиях производят две поверки.

2. Поверка главного условия:

при горизонтальном положении оси цилиндрического уровня и визирной оси зрительной трубы высотный штрих должен совпадать с горизонтальной нитью сетки.

§ 4. Полевые работы

По характеру организации и выполнения геодезических работ при техническом нивелировании ходы бывают:

— замкнутые (полигоны), когда ход кончается на начальной точке;

— висячие, опирающиеся на одну точку с известной отметкой, применяющиеся как исключение и обязательно нивелирующиеся дважды (в этом случае допустимое расхождение превышений равно ).

При производстве технического нивелирования можно выделить следующие три группы задач:

— определение отметок точек или превышений между ними;

— построение профилей местности по заданному направлению;

— вынос точек на местности с заданными (проектными) отметками.

При решении первой группы задач нивелирование ведется по точкам, плановое положение которых не определяется и выбирается из условия удобства и производительности нивелирования. Для получения профиля местности при решении второй группы задач до нивелирования по заданному направлению размечаются и закрепляются точки через 100 (иногда 50 или 20) м, а также перегибы рельефа. Нивелирование при этом ведется по строго заданному направлению, и на станциях кроме связующих могут быть промежуточные точки. Решение третьей группы задач сводится к отложению на местности заранее вычисленного превышения.

Рассмотрим порядок работы при техническом нивелировании. При двусторонних рейках на станции без промежуточных точек реечники под руководством наблюдателя забивают костыли (или икс-колья) в выбранных точках и ставят на них рейки. Нивелир устанавливают в рабочее положение по круглому уровню, затем берут отсчет по верхней и средней нитям сетки черной стороны задней (1, 2) и передней реек (3, 4, табл. 2). После этого рейки поворачивают к наблюдателю красной стороной и снимают отсчеты только по средней нити передней и задней (5, 6) реек. До перехода на следующую станцию производят такие вычисления. Контролируют правильность отсчетов по рейкам, для чего вычисляются разности высот нулей пяток реек

Журнал технического нивелирований по двусторонним рейкам

Ход от стен. реп. 24 до врем, реп 11

Отсчёты по рейкам, мм

которые должны в пределах ±5 мм равняться известным значениям (см. примечание табл. 2); затем вычисляют превышения по черной и красной сторонам реек

Разность (11) превышений, вычисленных по черной и красной сторонам реек, не должна превышать ±10 мм (с учетом разности высот нулей пяток реек). При соблюдении этого допуска вычисляют среднее превышение h _ср на станции

Дальномерные расстояния вычисляют как разности отсчетов по верхней и средней нитям сетки

Неверные отсчеты, записанные в журнал, перечеркивают одной четкой чертой, а новые отсчеты пишут на следующей строке.

При нивелировании для построения профилей местности может быть применен журнал иной формы. Порядок работы на станции остается прежним, но так как расстояния по ходу профилей измерены заранее, отсчетов по верхней нити не делается. Журнал заполняется в следующем порядке. После установки реек и нивелира производят отсчет (1) по черной стороне задней рейки н записывают в журнал (табл. 3). Затем визируют на переднюю рейку и берут отсчет (2) по черной ее стороне и записывают этот отсчет в журнал. После этого реечники поворачивают рейки красной стороной к наблюдателю и берут передний (3), а затем задний (4) отсчеты с записью в соответствующие строки и столбцы. При этом задний и передний отсчеты по рейке заносят в одну строку. Контролем правильности работы на станции является равенство превышений в пределах ±10 мм с учетом разности высот нулей реек на красной стороне (в рассмотренном примере высоты нулей на красной стороне одинаковы)

Журнал технического нивелирования по двусторонним рейкам

Ход от врем. реп. 11 до врем. реп. 12

Номера нивелируемых точек

Отсчёты по рейке, мм

Превышения измеренные, мм

Горизонт инструмента ГИ, м

Переход на следующую станцию производится после определения среднего превышения

При техническом нивелировании рейки не снабжаются уровнями; для исключения ошибок за наклон реек при отсчитывании их покачивают в плоскости визирования и берут минимальный отсчет.

Контроль правильности работы на станции аналогичен предыдущему

§ 5. Камеральные работы

Камеральная обработка материалов нивелирования делится на предварительные (обработка полевых журналов) и окончательные вычисления. При окончательных вычислениях оценивается точность результатов нивелирования, уравниваются результаты и вычисляются отметки точек.

Предварительные вычисления начинают с тщательной проверки всех записей и вычислений в журналах. Затем на каждой странице подсчитывают суммы задних (∑ З) и передних (∑П) отсчетов и находят их полуразность. После этого вычисляют сумму средних превышений (∑ h _ср ). Постраничным контролем вычислений является равенство

Расхождение объясняется возможными отклонениями вследствие округлений при выведении среднего.

При наличии отсчетов по верхней нити вычисляют суммы дальномерных расстояний и длину хода, считая коэффициент дальномера равным 200.

Окончательные вычисления начинаются с оценки точности результатов нивелирования путем определения величины невязки хода f_h как разности превышений, полученных между данными точками из нивелирования h _п и известных h ₀

Величина полученных превышений h _п равняется сумме постраничных сумм средних превышений по данному ходу

В случае нивелирного хода, опирающегося на две твердые точки, известное превышение h ₀ вычисляется как разность известных отметок конечной H _к и начальной H _н точек хода, и тогда

Если нивелирование производится по замкнутому полигону, то известное превышение h ₀ будет равно нулю.

Висячие нивелирные ходы нивелируются дважды и тогда превышение h ₀ вычисляется как полусумма превышений двух нивелирных ходов.

В нашем примере (табл. 5)

Ведомость вычисления отметок реперов

Наименование и номер точек

Распределение невязки производится с обратным знаком поровну на все станции; поправка вычисляется делением невязки на число станций n с округлением до целого миллиметра

Сумма всех поправок должна быть равна невязке с обратным знаком

Исправленные превышения вычисляются сложением средних превышений с поправками на станции, причем должно быть

Отметки всех связующих точек вычисляются последовательным прибавлением превышений к отметке задней точки. Контроль вычислений состоит в равенстве суммы исправленных превышений разности отметок конечной и начальной точек на странице

Заключительный контроль вычислений по всему ходу состоит в том, что последняя вычисленная отметка должна равняться известному ее значению.

Окончательная обработка журналов нивелирования для построения профилей ведется в самом журнале (см. табл. 3). Отметки связующих точек считают аналогично приведенному в табл. 5. Для вычисления отметок промежуточных точек на станции вначале находят отметку горизонта инструмента (ГИ) прибавлением заднего отсчета по черной стороне к отметке задней точки

Отметки промежуточных точек получают вычитанием соответствующих отсчётов по рейке из отметки ГИ

Обработку журнала нивелирования по односторонним рейкам с одним горизонтом инструмента можно вести с введением поправок в вычисленные отметки (см. табл. 4).

При этом оценку качества нивелирования производят обычным способом, а отметки всех точек вычисляют через горизонт инструмента.

Постраничным контролем правильности вычислений является равенство разности последней и первой отметок на странице в графе отметки вычисленные и суммы вычисленных превышений. Затем производится распределение невязки по ходам по тому же принципу, что и при двусторонних рейках, но исправляются уже вычисленные отметки с таким расчетом, чтобы при равномерном увеличении поправки последняя отметка была исправлена на величину полной невязки. Все отметки промежуточных точек на станции исправляются на поправку, вводимую в отметку задней точки на станции.

Заключительным контролем правильности вычислений по ходу является равенство вычисленного значения отметки последней точки ее истинному значению.

Уравнивание систем линий технического нивелирования производится способом узлов. Порядок работы при этом рассмотрен на случае системы с одной узловой точкой.

Вначале составляют немасштабную схему нивелирных ходов, где указывают отметки H_i исходных реперов, длины L_i ходов и число n_i станций от реперов до узловой точки, суммы измеренных превышений h_i по ходам (рис. 11). Затем вычисляют веса нивелирных линий

Рис. 11. Схема нивелирных ходов с одной узловой точкой.

Невязки в ходах вычисляют как разности частных значений отметки узловой точки и ее вероятнейшего значения

Качество нивелирования оценивается аналогично одиночным ходам сравнением полученных невязок с допустимыми.

Уравнивание более сложных систем нивелирных ходов может производиться способом эквивалентной замены.

После уравнивания ходов и вычисления отметок точек составляется ведомость отметок точек хода и отчет о выполненной работе. Сдаче подлежат: все полевые журналы, ведомости отметок точек, схема ходов и технический отчет. В отчете необходимо отразить условия работы, применяемые инструменты, методы наблюдений и обработки, исходные данные, краткие результаты работ, а также состав исполнителей, оснащенность, плановые и фактические сроки выполнения работы и замечания по организации работы.

Все документы должны быть подписаны, пронумерованы и сброшюрованы или сложены в папки с составлением описей.

§ 6. Особенности работы с нивелиром НЛ-3 (с наклонным лучом)

Журнал технического нивелирования наклонным лучом (нивелир НЛ-3).

Ход от реп. 43 до реп. 44

Номера пикетов и реперов

Дальномерное расстояние, м

Отсчёты по рейке, м

и их средних значений в графе 10. В графе 11 вычисляют полученные превышения, равные половине средних удвоенных.

Контролем вычислений являются равенства:

Вычисление невязок и уравнивание ходов производится обычными методами.

Глава II

ВЫСОТНЫЕ ТЕОДОЛИТНЫЕ ХОДЫ

§ 7. Особенности и точность высотных теодолитных ходов

Принципиальное отличие высотных теодолитных ходов от ходов геометрического нивелирования заключается в определении превышений по углу наклона визирного луча и расстоянию между точками (рис. 12). Превышения вычисляются по формуле одностороннего тригонометрического нивелирования

Рис. 12. Схема тригонометрического нивелирования.

Величина h ‘ вычисляется по формулам

( 4)

Вычисления при определении превышений в высотных теодолитных ходах сложнее, чем при геометрическом нивелировании, однако количество станций для определения превышений, особенно в пересеченной и горной местности, значительно меньше и производительность труда выше. Кроме того, при проложении высотных теодолитных ходов возможно определение планового положения точек, если измерять и горизонтальные углы между направлениями.

В связи с развитием геодезического приборостроения и массовым изготовлением оптических дальномеров и теодолитов (особенно теодолитов с компенсаторами при вертикальном круге) все большее распространение получают высотные теодолитные ходы, способные заменять ходы технического нивелирования. Это достигается правильным подбором инструментов и соответствующей методикой измерений с учетом величины углов наклона, точности их измерения и точности измерения расстояний, а также допустимой величины визирных плеч.

Для ориентирования при выборе инструментов и методов ведения работ в табл. 7 приведены результаты предварительного расчёта точности высотных теодолитных ходов в зависимости от основных параметров: длины визирного луча, ошибок определения углов наклона, ошибок измерения расстояний.

Ожидаемые средние квадратические ошибки в годах тригонометрического нивелирования в мм на 1 км

Анализ результатов вычислений позволяет считать, что если измерять расстояния с относительными средними квадратическими ошибками 1:2000, а углы со средними квадратическими ошибками +5″, то можно прокладывать высотные теодолитные ходы с точностью технического нивелирования (средняя квадратическая ошибка ±25 мм на 1 км) в следующих условиях:

— при одностороннем определении превышений визирными лучами длиной 100 м на местности с углами наклона до 8° и визирными лучами длиной 200 м на местности с углами наклона до 6°;

— при двустороннем нивелировании определение превышений в прямом и обратном направлениях уменьшает ошибки нивелирования в раз и дает возможность получить точность технического нивелирования при уклонах местности до 12° при d = 100 м и до 8° при d = 200 м;

— дальнейшее увеличение точности достигается уменьшением длины визирного луча и при d = 50 м двустороннее тригонометрическое нивелирование взамен технического возможно на местности с углами наклона до 20°.

Если измерять расстояния с относительными средними квадратическими ошибками 1:5000 при тех же ошибках измерения углов, то точность технического нивелирования может быть достигнута в следующих условиях:

— при двустороннем нивелировании возможно получить ±25 мм на 1 км на местности с углами наклона до 30°.

В табл. 7 приведены также ожидаемые ошибки нивелирования, позволяющие определить условия, в которых возможно получить точность технического нивелирования при измерении углов с ошибками +10″.

§ 8. Инструменты для прокладывания высотных теодолитных ходов

Для измерения вертикальных углов в высотных теодолитных ходах применяются оптические теодолиты. Расстояния определяются, как правило, оптическими дальномерами.

В табл. 8 приведены технические характеристики наиболее распространенных в производстве теодолитов, изготовляемых промышленностью СССР и ГДР.

Технические характеристики теодолитов и тахеометров

Тип теодолита, страна-изготовитель

Лимбы и отсчётное устройство

угол поля зрения трубы

наименьшее расстояние визирования, м

диаметры лимбов, мм

средняя квадратическая ошибка измерения угла из одного приема

Продолжение таблицы 8

Цена деления уровней на 2 мм дуги

Примечание. Средние квадратические ошибки определения вертикальных углов определены по уклонениям от вероятнейшего.

Общим при создании всех современных теодолитов является стремление уменьшить влияние внешних факторов: все части размещаются внутри корпуса. Одновременно производится унификация многих деталей: одинаковые для всех теодолитов зажимные и наводящие винты, одинаковые подставки (трегеры), позволяющие работать по трехштативной системе, и т.д. Это касается как отечественных инструментов, так и инструментов, выпускаемых зарубежными предприятиями.

Рис. 13. Теодолит Т30 и поле зрения его отсчётного микроскопа.

Грубое наведение визирной трубы на цель производится при помощи визиров 5, расположенных с двух сторон трубы. При работе с теодолитом Т30 необходимо помнить, что в основании подъемных винтов поставлены стальные шарики, которые могут утеряться, если ослабить натяжение плоской становой пружины винтами 7.

Малый вес теодолита, удобное размещение деталей, хорошие оптические качества, простота отсчета по штриховому микрометру 8 делают этот прибор незаменимым для разбивок в условиях строительных площадок, при прокладывании тахеометрических ходов в сложных условиях.

Рис. 14. Теодолит Т10 и поле зрения его отсчётного микроскопа.

Теодолит может быть укомплектован ориентир-буссолью и цилиндрическим уровнем для трубы, укрепляемым на место одного из визиров, что позволяет производить, при необходимости, нивелирование горизонтальным лучом. Согласно ГОСТ 10529-70 этот теодолит относится по точности к классу Т5.

Рис. 15. Теодолит Т5.

Теодолит Т5 снабжен компенсатором при вертикальном круге, который автоматически компенсирует наклон оси вращения теодолита при измерении вертикальных углов. Для грубой установки инструмента в рабочее положение имеется круглый уровень 1; точная установка производится по цилиндрическому уровню 2. Предварительное наведение трубы на цель делается при помощи визиров 3, укрепленных с обеих сторон трубы. Перестановка лимба при измерении углов производится при помощи специальной головки с пружинным предохранителем 4 на алидаде горизонтального круга. Наводящие и зажимные винты трубы 5, 6 и алидады горизонтального круга 7, 5 размещены соосно; оптический центрир размещен в алидадной части 13, что значительно облегчает его применение и поверку. Головка фокусировочного винта 10 трубы для удобства вынесена на стойку трубы. Поле зрения отсчетного шкалового микроскопа 11 освещается зеркалом 12 и аналогично представленному на рис. 14, б.

Теодолит Т5, как и Т10, предназначен для создания аналитических сетей и полигонометрии 1 и 2 разрядов, но с успехом может быть применен при проложении высотных теодолитных ходов, особенно в комплекте с дальномерными насадками ДН-04 и ДНР-06, позволяющими определять расстояния. По ГОСТ 10529-70 теодолит Т5 изготовляется в двух вариантах: Т5 с уровнем и Т5К с компенсатором при вертикальном круге. Кроме того, по ГОСТ 10529-70 теодолиты Т5 снабжены повторительной системой осей и защелкой для точной перестановки лимба при повторениях (как у теодолитов Т10).

Рис. 16. Теодолит Т2 и поле зрения его отсчётного микроскопа.

Инструмент имеет неповторительную систему осей; перестановка лимба осуществляется вращением головки барабана 1.

Центрирование теодолита осуществляется оптическим центриром, окуляр 2 которого выведен на стойку трубы.

Теодолит Theo 020 (рис. 17) народного предприятия «Карл Цейсе» (Иена, ГДР) по своим техническим данным близок к теодолиту Т5К. Он дает возможность определять горизонтальные и вертикальные углы со средними квадратическими ошибками из одного приема ±4″. Инструмент имеет повторительную систему осей; для перемещения лимба с алидадой имеется защелка, что позволяет измерять горизонтальные углы методом повторений. Теодолит имеет зажимные винты 1, 2 рычажного типа, наводящие 3 обычного типа и оптический отвес, окуляр 4 которого вынесен на алидаду.

Рис. 17. Теодолит Theo 020.

Вместо уровня на вертикальном круге имеется компенсатор.

Производство отсчётов ведется при помощи шкалового микроскопа 5 с оценкой доли деления на глаз до ±0′,1 при одновременной передаче в поле зрения изображения делений горизонтального и вертикального кругов (аналогично Т5 и Т10). Шкалы отсчётного микроскопа освещаются зеркалом.

В последнее время предприятие выпускает теодолиты Theo 020А улучшенной конструкции по сравнению с Theo 020.

Теодолит Theo 010 (см. табл. 8) народного предприятия «Карл Цейсе» (ГДР) по техническим характеристикам близок к отечественному теодолиту Т2 (средняя квадратическая ошибка измеренных углов из одного приема ±2″). Так же, как и у Т2, система осей у Theo 010 неповторительная; Theo 010 снабжен зеркально-линзовой трубой.

В последних моделях ( Theo 010А) имеются значительные улучшения конструкции.

Рис. 18. Тахеометр-автомат Д ahlta 010 и поле зрения его визирной трубы.

Из всех рассмотренных приборов Д ahlta 010 является наиболее удобным инструментом для прокладывания тахеометрических высотных ходов.

Для определения расстояний до 400 м с относительными средними квадратическими ошибками не более 1:5000 применяется оптический дальномер ОТД.

Технические характеристики отечественных оптических дальномеров приведены в табл. 9.

Технические характеристики отечественных оптических дальномеров

Конструкция дальномера (тип)

Посадочный диаметр насадок, мм

Величина горизонтального базиса, мм

Длина вертикальной рейки, мм

Цена делений рейки, см

Средняя квадратическая ошибка в определении расстояний 100 м, см

Источник