Нивелиры и их классификация. Классификация геометрического нивелирования Оптические измерительные инструменты

Нивелир – геодезический прибор для определения превышений между точками местности с помощью горизонтального визирного луча.

Нивелиры различаются по двум основным признакам: по точности и по способу приведения визирной оси в горизонтальное положение.

По способу установки визирной оси в горизонтальное положение различают два типа нивелиров:

Нивелиры с уровнем при зрительной трубе (Н-05, Н-3, Н-10);

Нивелиры с компенсаторами (Н-05К, Н-3К, Н-10К).

Цифры в шифре каждого типа нивелира означают среднюю квадратическую погрешность определения превышения (в мм) на 1 км двойного хода. У нивелиров первого типа зрительная труба и цилиндрический уровень скреплены вместе и могут наклоняться на небольшой угол относительно подставки прибора с помощью элевационного винта.

По точности нивелиры делятся на три типа:

Высокоточные Н-05 для нивелирования I и II классов;

Точные Н-3 для нивелирования III и IV классов;

Технические Н-5 для обоснования топографических съёмок, определения высот точек при инженерно-геодезических изысканиях и строительстве.

9. Сущность и методы нивелирования.

Для изображения рельефа на планах и картах, а также при проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений необходимо знать высоты точек местности и сооружений.

Определение разности высот (превышений) точек местности называется нивелированием . После нивелирования по известным высотам закрепленных точек (реперов) и превышениям вычисляют высоты всех остальных точек.

Репер - закрепленная на местности или сооружении точка с известной отметкой.

Основные методы нивелирования:

1. Геометрическое. При геометрическом нивелировании превышение между точками местности определяют с помощью горизонтального визирного луча. Горизонтальный визирный луч реализует специальный геодезический прибор - нивелир. Кроме того, могут использоваться теодолит или кипрегель, если они имеют уровень при трубе для установки ее в горизонтальное положение.

2. Тригонометрическое. Превышения точек определяются с помощью наклонного визирного луча. При этом измеряются угол наклона луча и наклонное расстояние между точками (менее точное за счет влияния рефракции).

3. Барометрическое . Основано на физическом законе уменьшения атмосферного давления с высотой. Используется в горных условиях. Точность - не более 0.5 м.

4. Гидростатическое . Основано на законе равенства уровней жидкости в сообщающихся сосудах вне зависимости от высот точек, где установлены эти сосуды. Точность до 8 мкм - наивысшая. Кроме того - передача отметок через водные преграды. (Например, на о. Сахалин по нефтепроводу была передана отметка с материка и затем развита сеть в БС.)

10. Изображение земной поверхности на плоскость в проекции Гаусса-Крюгера.

Геометрическая интерпретация проекции Гаусса–Крюгера выглядит следующим образом. Поверхность земного эллипсоида условно делят меридианами на зоны, соответствующие 6° по долготе. Средний меридиан зоны называется осевым. Затем эллипсоид вписывается в поперечно расположенный цилиндр так, чтобы плоскость его экватора совместилась с осью цилиндра, а один из осевых меридианов оказался касательной к его боковой поверхности. Эту зону, а затем и последующие по определенному математическому закону проецируют на внутреннюю боковую поверхность цилиндра (рис. 4, а ). После проецирования поверхность цилиндра разворачивают в плоскость, разрезав цилиндр по образующим, касательным земных полюсов. Спроецированные аналогично последовательно одна за другой зоны соприкасаются между собой в точках, расположенных по линии экватора, как это показано на рис. 5, а .

Рис. 4. Схема образования проекции Гаусса–Крюгера:

а – геометрическое представление получения изображения зоны; б – спроецированное на плоскость изображение зоны (---- – действительные размеры зоны, - – размеры зоны в проекции)

Получается, что вся поверхность Земли разбивается на 60 зон, считая от начального – Гринвичского меридиана (0°). Через каждую зону от Северного до Южного полюса проходит прямолинейный осевой меридиан зон. Долгота осевого меридиана n -й зоны равна (6n – 3)°. Нумерация зон идет с запада на восток, начиная от Гринвичского меридиана.

11. Нивелирные рейки. Костыли. Точность отсчета по рейке.

Каждому нивелиру придается не менее двух однотипных ниве­лирных реек.

Нивелирная рейка (рис. 47, а) состоит из двух брусков двутав­рового сечения, соединенных между собой металлической фурни­турой. Это позволяет складывать рейку для транспортирования.

Рейка имеет градуировку на обеих сторонах. Сантиметровые шашки наносят по всей длине рейки с погрешностью 0,5 мм и оциф­ровывают через 1 дм. Высота подписанных цифр не менее 40 мм. На основной стороне рейки шашки черные на белом фоне, на дру­гой, контрольной,- красные на белом фоне. На каждой стороне рейки три цветные шашки каждого дециметрового интервала, соот­ветствующие участку в 5 см, соединяются вертикальной полосой. Для контроля при отсчетах по двум сторонам рейки начало перво­го оцифрованного дециметрового интервала контрольной стороны смещено по отношению к началу первого оцифрованного дециметро­вого интервала основной стороны.

Рейки маркируют так: например, марка РН-10П-ЗОООС означа­ет, что это рейка нивелирная, с погрешностью измерений в нивелир­ном ходе на 1 км длины не более 10 мм, длиной 3000 мм, складная. По длине рейки для точных и технических работ выпускаются 3- и

4-метровыми.

Костыль (рис. 47, б) -металли­ческий стержень с заостренным кон­цом с одной стороны и сферической шляпкой с другой. Для забивки кос­тыля в грунт на верхний торец его надевают крышку.

Башмак (рис. 47, в) -толстая круглая или треугольная металли­ческая пластина на трех ножках. В середине пластины укреплен стер­жень со сферической шляпкой, на которую опирают нивелирные рейки.

12. Нитяной дальномер теодолита.

дальномерных нитей, пройдя через объектив, и передний фокус F , пересекут рейку в точках в ин . По отрезку на рейке n=н-в (разность отсчетов по дальномерным нитям) и малому углу b , называемым параллактическим , решается задача по определению расстояния D: D=D’+c; D’=(n/2)ctg(b/2)=(n/2)/tg(b/2)= nr¢ /b¢ =K n; D=Kn+c, где с –расстояние от оси прибора до переднего фокуса F , (постоянная слагаемая дальномера, величина малая), К=r¢ /b¢ –называетсякоэффициентом дальномера , r¢ =3438¢.

В теодолитах дальномерные нити в и н наносятся на сетку нитей симметрично средней нити v так, чтобы параллактический угол b = 34.38 ¢ и постоянное слагаемое с=0. Тогда расстояние D = K n, где коэффициент дальномера К = 100 , что удобно для вычисления расстояний: 1 см на рейке соответствует 1 м расстояния. D=Kn принято называть дальномерным расстоянием.

Формула D = K n выведена для случая, когда визирная ось трубы перпендикулярна рейке. На практике это условие не выполняется из-за наклона измеряемой линии АВ. При углах наклона n ≥ 3 0 горизонтальное проложение d вычисляется по формуле: d = D cos 2 n .

Точность измерений нитяным дальномером зависит от точности дальномерного отсчета n .При благоприятных условиях измерений для расстояний 100 м (n=100 см) погрешность определения n составит 3 мм и относительная погрешность определения расстояния m D /D=1/300 . Таким образом, точность измерения расстояний нитяным дальномером на порядок ниже точности измерений лентами и рулетками. Поэтому применение нитяного дальномера ограничивается съемочными работами (при съемке ситуации и рельефа для составления топографических

13. Отсчетные приспособления теодолитов. Точность отсчитывания по ним.

Отсчитывание по лимбам оптических теодолитов производится с помощью микроскопов, увеличение которых 10 – 70 × и более. При этом изображение обоих лимбов сводится в одно поле зрения. Применяемые в теодолитах микроскопы подразделяются на три вида: штриховые, шкаловые и микрометры (рис. 29). В первом типе цена деления делается по возможности меньшей, оценка десятых долей деления производится на глаз по штриху на пластинке в поле зрения микроскопа. В шкаловых микроскопах в поле зрения имеется шкала, длина которой равна длине наименьшего деления на лимбе, переданного в поле зрения микроскопа. Отсчет складывается из отсчета целых интервалов на лимбе (относительно нуля шкалы) и отсчета по шкале, отсекаемого штрихом лимба, находящимся на шкале. Микроскопы – микрометры используются в точных и высокоточных теодолитах. В их поле зрения имеется либо биссектор, либо противоположное изображение того же лимба. Отсчет складывается из отсчета по лимбу целых интервалов и отсчета по барабанчику микрометра после совмещения биссектора с определенным штрихом или бинарным делением лимба.

Таким образом, при любом способе отсчитывания по лимбам отсчет можно выразить формулой:

где Νλ – отсчет по лимбу целых делений до нулевого штриха, λ – цена деления лимба, то есть количество угловых единиц, содержащихся в одном его делении, Δλ – отсчет дробной части деления.

14. Изображение рельефа местности на планах и картах.

Рельефом называют совокупность неровностей местности естественного происхождения. На топографических картах рельеф обозначают с помощью горизонталей. Горизонталь – это непрерывная кривая линия, соединяющая точки местности, лежащие на одной высоте. Каждую горизонталь можно представить как след сечения рельефа местности уровенной поверхностью. Обычно такие сечения выполняют через определенный интервал по высоте h , который называется высотой сечения рельефа. Высоты горизонталей H отсчитывают от исходной (нулевой) уровенной поверхности, и они везде кратны h . Расстояние между горизонталями в плане называют заложением a , оно на плане уменьшается по мере увеличения крутизны склона.

Осевая линия, соединяющая самые высокие точки хребта, называется линией водораздела . А осевая линия лощины, по которой стекает вода, называется тальвегом (линией водослива) . На горизонталях ставят бергштрихи по направлению падения склона.

15. основные части нивелиров. Нивелиры с компенсатором.

Н и в е л и р – геодезический прибор, обеспечивающий при работе горизонтальную линию визирования. Он представляет собой сочетание зрительной трубы либо с цилиндрическим уровнем, либо с компенсатором. И уровень, и компенсатор служат для приведения зрительной трубы в горизонтальное положение.

16. масштаб. Численные и графические способы выражения масштаба. Точность масштаба.

Масштаб – это отношение длины s линии на чертеже, плане, карте к длине S горизонтального положения, соответствующей линии в натуре. Масштаб изображается в виде либо дробью либо в виде граф изображений. Числовой масштаб – обозначается 1/М и представляет собой правильную дробь, у которой числитель равен 1, а знаменатель показывает во сколько раз уменьшили линии местности при изображении их на плане.

При решении задач по карте или плану с помощью числового масштаба приходиться выполнять много вычислений. Чтобы этого избежать используют графические масштабы. Линейный масштаб представляет собой шкалу с делениями, соответствующую данному числовому масштабу. Для построения линейного масштаба. На прямой линии откладывается несколько раз расстояние, называемое основанием масштаба. Длину основания принимают равной 1-2,5 см первое основание делят на 10 равных частей и на правом конце пишут его нуль.

Поперечный масштаб применяют для измерений и построений особой точности. Как правило поперечный масштаб гравируют на металлических пластинах, линейках или транспортирах. Для заданного числового масштаба он может быть построен на чертеже. Поперечный масштаб строят следующим образом. На прямой линии, как и при построении линейного масштаба и первый отрезок делят на 10. Деления надписывают так же, как и при построении линейного масштаб. Из каждой точки подписанного деления восстанавливают перпендикуляры, на которых откладывают десять отрезков, равных десятой доле основания.

Точность масштаба. Горизонтальное расстояние на местности соответствующее на плане 0,1 мм можно определить какие из местных предметов с известными размерами могут быть изображены в данном масштабе. Следует установить масштаб в котором следует создать план или карту, чтобы были изображены нужные предметы и детали местности.

17. Геометрическое нивелирование методом из середины.

Нивелирование из середины – основной способ. Для измерения превышения точки B над точкой A (рис. 9.1 а ) нивелир устанавливают в середине между точками (как правило, на равных расстояниях) и приводят его визирную ось в горизонтальное положение. На точках А и В устанавливают нивелирные рейки. Берут отсчет a по задней рейке и отсчет b по передней рейке. Превышение вычисляют по формуле

h = a - b

Обычно для контроля превышение измеряют дважды – по черным и красным сторонам реек. За окончательный результат принимают среднее.

Если известна высота H A точки А , то высоту H В точки В вычисляют по формуле

H B = H A + h AB . (9.1)

18. геометрическое нивелирование методом вперед.

При нивелировании вперед (рис. 9.1 б ) нивелир устанавливают над точкой A и измеряют (обычно с помощью рейки) высоту прибора k . В точкеB , высоту которой требуется определить, устанавливают рейку. Приведя визирную ось нивелира в горизонтальное положение, берут отсчет b по черной стороне рейки. Вычислив превышение

h = k – b ,

по формуле (9.1) находят высоту точки В .

На строительной площадке, где на земляных работах, укладке бетона или асфальта и пр. требуется с одной стоянки нивелира определить высоты многих точек, сначала вычисляют общую для всех точек высоту H ГИ горизонта инструмента, то есть высоту визирной оси нивелира

H ГИ = H A + k ,

а затем – высоты определяемых точек

H 1 = H ГИ - b 1 , H 2 = H ГИ - b 2 , …,

где 1, 2, … - номера определяемых точек.

19. Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов.

Горизонтальный угол - это ортогональная проекция пространственного угла на горизонтальную плоскость. Вертикальный угол, или угол наклона - это угол, заключенный между наклонной и горизонтальной линиями. Принцип измерения горизонтального угла (рис. 8.1, а) заключается в следующем. В вершине А измеряемого угла ВАС устанавливают теодолит, основной частью которого является круг с делениями. Круг располагают горизонтально, т.е. параллельно уровенной поверхности, а его центр совмещают с точкой А. Проекции направлений АВ и АС, угол между которыми измеряют, пересекут шкалу круга по отсчетам (делениям) b и с. Разность этих отсчетов дает искомый угол ß = ВАС = с - b.

Вертикальный угол измеряют по вертикальному кругу (рис. 8.1,б) аналогичным образом, но одним из направлений служит фиксированная горизонтальная линия. Наблюдаемая точка расположена выше горизонта, то вертикальный угол (+v) положителен, если ниже - отрицателен (-v).

Рис. 8.1. Измерение углов теодолитом. а - горизонтального; б - вертикального;

20. полевые работы при нивелировании поверхности по квадратам.

Нивелирование поверхности по квадратамвыполняют

Высоты вершин квадратов и плюсовых точек определяют ме­тодом геометрического нивелирования. При длине стороны квадрата 50 м и менее с одной станции нивелируют по возмож­ности все определяемые точки. Расстояние от нивелира до рей­ки не должно быть более 100... 150 м. При длине стороны квад­рата100 м нивелир устанавливают в центре каждого квадрата.

21. Теодолит и его основные части.. Классификация теодолитов.

Перечислим основные части теодолита (рис.4.4):

Лимб - угломерный круг с делениями от 0o до 360o; при измерении углов лимб является рабочей мерой (на рис.4.4 не показан).

Алидада - подвижная часть теодолита, несущая систему отсчитывания по лимбу и визирное устройство - зрительную трубу. Обычно всю вращающуюся часть теодолита называют алидадной частью или просто алидадой (2 на рис.4.4).

Зрительная труба крепится на подставках на алидадной части (3).

Система осей - обеспечивает вращение алидадной части и лимба вокруг вертикальной оси.

Вертикальный круг служит для измерения вертикальных углов (4).

Подставка с тремя подъемными винтами (5).

Зажимные и наводящие винты вращающихся частей теодолита: лимба (8,9), алидады (6,7), трубы (10,11); зажимные винты называют также закрепительными и стопорными, а наводящие - микрометренными.

Штатив с крючком для отвеса, площадкой для установки подставки теодолита и становым винтом.

12 - винт перестановки лимба;

13 - уровень при алидаде горизонтального круга;

14 - уровень вертикального круга;

15 - винт фокусировки трубы;

16 - окуляр микроскопа отсчетного устройства.

В настоящее время отечественными заводами в соответствии с действующим ГОСТ 10529 – 96 изготавливаются теодолиты четырех типов: Т05, Т1, Т2, Т5 и Т30.

Для обозначения модели теодолита используется буква "Т" и цифры, указывающие угловые секунды средней квадратической ошибки однократного измерения горизонтального угла.

По точности теодолиты подразделяются на три группы:

· технические Т30, предназначенные для измерения углов со средними квадратическими ошибками до ±30";

· точные Т2 и Т5 – до ±2" и ±5";

· высокоточные Т05 и Т1 – до ±1".

22. Проектирование земной поверхности на плоскость. Тепографический план.

Центральная проекция

Чтобы изобразить объемный предмет на плоском чертеже, применяют метод проекций. К простейшим проекциям относятся центральная и ортогональная проекции.

При центральной проекции (рис.1.5-а) проектирование выполняют линиями, нисходящими из одной точки, которая называется центром проекции. Пусть требуется получить центральную проекцию четырехугольника ABCD на плоскость проекции P; центр проекции - точка S.

Проведем линии проектирования до пересечения с плоскостью проекции, получим точки a, b, c, d, являющиеся проекциями точек A, B, C, D. Плоскость проекции и объект могут располагаться по разные стороны от центра проекции; так при фотографировании центром проекции является оптический центр объектива, а плоскостью проекции - фотопластинка или фотопленка.

1.4.2. Ортогональная проекция

При ортогональной проекции линии проектирования перпендикулярны плоскости проекции. Проведем через точки A, B, C, D линии, перпендикулярные плоскости проекции P; в пересечении их с плоскостью P получим ортогональные проекции a, b, c, d соответствующих точек (рис.1.5-б)

Чтобы изобразить на бумаге участок земной поверхности, нужно выполнить две операции: сначала спроектировать все точки участка на поверхность относимости (на поверхность эллипсоида вращения, или на поверхность сферы) и затем изобразить поверхность относимости на плоскости. Если участок местности небольшой, то соответствующий ему участок сферы или поверхности эллипсоида можно заменить плоскостью и считать, что проектирование выполняется сразу на плоскость.

Топографический план - это уменьшенная ортогональная проекция местности на горизонтальную плоскость.

23. Способы определения площадей, их сущность. Случаи применения.

Аналитический способ. Площади вычисляют по результатам измерений линий и углов на местности с применением формул геометрии, тригонометрии и аналитической геометрии. Например при учете площадей, занятых строениями усадьбами, пашней, посевами, при отводе мелких участков их разбивают на простейшие геометрические фигуры, преимущественно треугольники, прямоугольники, реже трапеции и площади участков определяют как суммы площадей отдельных фигур, вычисляемых по формулам геометрии. При учете площадь пашни, посевов, уборки урожая определяют по длине маршрута агрегата и ширине его захвата.

Площади больших участков, целых землепользований вычисляют по результатам измерений линий и углов на местности (при помощи формул тригонометрии) или по их функциям – приращениям координат и координатам вершин полигона.

Формула для любого n-угольника выглядит так

2P = S(x k + x k+1)(y k+1 – y k)

Т.е. удвоенная площадь полигона равна сумме произведений каждой абсциссы на разность ординат последующей и предыдущей точек.

Перед вычислением площади значения координат можно округлять до 0,1 м, а если площадь полигона более 200 га, то до 1 м, это округление упрощает вычисления без заметного снижения точности.

Графический способ. Площади вычисляют по результатам измерений линий по плану (карте), когда участок, изображенный на плане, разбивают на простейшие геометрические фигуры, преимущественно на треугольники, реже на прямоугольники и трапеции. В каждой фигуре на плане измеряют высоту и основание, по которым вычисляют площадь. Сумма площадей фигур дает площадь участка. К графическому способу относят определение площади при помощи палеток.

Для определения на плане площадей небольших участков с криволинейными контурами применяют прямолинейные и криволинейные палетки. К прямолинейным относят известные и наиболее распространенные квадратные и параллельные палетки.

Недостаток ее применения помимо того, что площади долей клеток, рассекаемых контуром, приходится оценивать на глаз, состоит еще в том, что подсчет числа целых клеток нередко сопровождается грубыми ошибками.

Таких недостатков не наблюдается при определении при определении площадей параллельной палеткой, представляющей собой листок прозрачного целлулоида или восковки, на котором нанесены параллельные линии, проведенные преимущественно через 2 мм одна от другой.

24. Нивелирование поверхности по квадратам. Методы интерполирования горизонталей.

Нивелирование поверхности по квадратамвыполняют путем разбивки на местности с помощью теодолита и мерной ленты сетки квадратов со стороной 20 мпри съемке в масштабах 1: 500 и 1: 1000, 40 м и 100 м - при съемке в масштабах 1: 2000 и 1: 5000 соответственно.

Одновременно с разбивкой сетки квадратов производят съем­ку ситуации местности и составляют абрис. Для съемки ситуации применяют те же способы, что и в теодолитной съемке. Кроме вершин квадратов на местности закрепляют характерные точки рельефа - плюсовые точки: бровки и дно ямы, основание и вер­шину холма, точки на линиях водораздела и водослива и др.

Съемочное обоснование создают путем проложения по внешним сторонам сетки квадратов теодолитных и нивелирных ходов, которые привязывают к пунктам государственной сети.

Интерполяция (лат.) - вставка внутрь. Под интерполяцией в математике понимают всякий способ, с помощью которого можно по таблице найти промежуточные результаты, которых нет непосредственно в таблице.

При рисовке горизонталей на планах используют следующие способы интерполяции:

"На глаз" (визуально)

200,75

203,30

2. Аналитический , который предусматривает определять расстояние до горизонталей из прямо пропорциональной зависимости между превышением и горизонтальным проложением между точками с подписанными на плане высотами. Из рис.18б видно, что расстояния от точки А до горизонталей с высотами 202 и 203 d 1 = h 1 . d ab /h ab , d 2 = h 2 . d ab /h ab , где h 1 и h 2 - превышения между горизонталями с отметками 202 и 203 и точкой А с отметкой 201.35 (0.65 и 1.65 м); d ab - расстояние, измеряемое на плане между пикетными точками;

Графический способ предусматривает использование палетки, представляющей собой прозрачный лист бумаги или пластика с нанесенным рядом параллельных линий (горизонталей) через 5...10 мм друг одруга. Подписав на палетке отметки горизонталей, которые необходимо провести,и, поворачивая палетку на плане, совмещают точки с отметками с горизонталями на палетке, продавливают карандашом их на план(рис. 18в).

25. Элементы круговой кривой.

.Круговая кривая – это дуга окружности, вписанная в угол, образованный двумя смежными линиями трассы. Круговая кривая имеет три главные точки и шесть элементов.

Г л а в н ы м и т о ч к а м и круговой кривой являются начало круговой кривой (НКК), конец круговой кривой (ККК) и середина круговой кривой (СКК).

На плане и на местности эти точки могут быть получены, если известны следующие элементы кривой:

1 – угол поворота трассы (φ);

2 – радиус круговой кривой (R );

3 – расстояние от вершины угла поворота (ВУП) до начала или конца кривой, которое называется тангенс (Т);

4 – длина кривой, расстояние от ее начала до ее конца (К);

5 – расстояние от вершины угла поворота до середины кривой, которое называется биссектриса кривой (Б);

6 – домер, показывающий, на сколько путь от начала до конца кривой

по касательной больше, чем по кривой (Д).

26. Понятие о тахеометрической съемке.

Тахеометрия - быстрое измере­ние выполняется с помощью тахеометров и является в настоя­щее время самым распространенным видом съемки незастроен­ных территорий, участков архитектурных ансамблей, а также уз­ких полос местности при изысканиях под проектирование и строительство автомобильных и железных дорог, трубопроводов, каналов и т. д. Внедрение в производство тахеометров-автома­тов существенно сокращает сроки проведения съемки и повы­шает качество работ.

Применение тахеометров-автоматов позво­ляет получить цифровую модель местности - основу для систем автоматизированного проектирования. Приемы и методы тахео­метрической съемки применяют также при обмерах архитектурных сооружений.

В процессе тахеометрической съемки ситуа­цию и рельеф снимают одновременно, план местности состав­ляют в камеральных условиях.

Тахеометры предназначены для измерения горизонтальных и вертикальных углов, расстояний и превышений.

27. Камеральное трассирование.

Состав работ при камеральном трассировании следующий:

1. 1. Проложение трассы по карте.

2. 2. Измерение углов поворота и подбор радиусов кривых.

3. Вычисление основных элементов кривых.

4. Вычисление пикетажных значений главных точек кривых и разбивка пикетажа.

5. Составление ведомости углов поворота, прямых и кривых.

6. Составление плана и профилей трассы (продольного и поперечного).

Камеральное трассирование линейных сооружений можно выполнить способом попыток или способом построения линии заданного уклона.

Способ попыток применяется только в равнинной местности и заключается в следующем. Между фиксированными точками намечают по карте кратчайшую трассу и составляют по ней продольный профиль местности. Затем по продольному профилю выявляют участки, в которых целесообразно сдвинуть трассу влево или вправо, чтобы отметки местности ближе подходили к проектным отметкам. Измененные участки вновь трассируют и составляют новый улучшенный профиль.

Способ построения линии заданного уклона предполагает построение на топографической карте линии нулевых работ. Линия строится следующим образом: из начальной точки трассы, придерживаясь заданного направления, раствором циркуля, равным заложению, засекают ближайшую горизонталь. Из полученной точки засекают соседнюю горизонталь тем же раствором, и так далее. При пересечении оврагов или рек вниз к тальвегу не спускаются, а переходят на другую сторону, стараются пересекать препятствия приблизительно перпендикулярно направлению реки или оврагу.

28. Состав и порядок разработки проектов железнодорожных путей.

Для разработки проекта ЕТП владелец железнодорожного пути необщего пользования до начала работы представляет комиссии:

Масштабную схему пути необщего пользования;

Ведомость локомотивов (с указанием локомотивов рабочего парка, их серий и специализации);

Ведомость погрузочно-разгрузочных устройств и механизмов, обустройств для восстановления сыпучести грузов и установок для проведения профилактики против смерзаемости грузов;

Ведомость экипировочных, весовых, дозировочных и других установок и устройств, связанных с погрузкой, выгрузкой и продвижением вагонов и характеристику таких устройств и установок;

Объемы прибытия и отправления грузов в вагонах в целом и с разбивкой по родам грузов и по грузовым пунктам;

Баланс подвижного состава с поступающими и отправляемыми грузами с указанием мест погрузки, выгрузки;

Инструкцию о порядке обслуживания и организации движения на железнодорожном пути необщего пользования;

Выписки из техническо-распорядительных актов промышленных станций на железнодорожных путях необщего пользования;

Схему оперативного руководства работой железнодорожного пути необщего пользования;

Контактные графики (в случаях их применения для организации технологических перевозок);

Ведомость наличия и порядок использования вагонного парка, не принадлежащего перевозчику;

Профиль и план перегона, план железнодорожного пути необщего пользования с нанесенными на нем местами погрузки, выгрузки и с указанием специализации железнодорожных путей, складов и механизмов и, при необходимости, профиль железнодорожного пути необщего пользования;

Необходимую проектную документацию;

Сведения об используемых информационных системах на железнодорожном пути необщего пользования.

5.6 Владелец инфраструктуры представляет комиссии следующую информацию, необходимую для разработки ЕТП:

Схему станции примыкания;

Выписку из графика движения поездов на примыкающих к станции участках;

Сведения о минимальных и максимальных размерах прибытия, отправления, погрузки и выгрузки за анализируемый период;

Данные о погрузке по дням недели за анализируемый период;

Перечень и порядок использования технических устройств станции, связанных с обслуживанием данного пути необщего пользования;

Сведения об информационных системах, используемых на станции примыкания.

5.7 ЕТП оформляется в двух экземплярах.

29. Построение плана. Методы интерполирования горизонталей.

На глаз" (визуально) . Предположим, что на плане имеются три соседние точки с подписанными высотами 201.35, 203.30, 200.75. Необходимо провести горизонтали с высотой сечения рельефа 1.0 м, т.е. найти визуально плановое положение линий с высотами 201, 202 и 203 м.

Рис.18а. Интерполирование и проведение горизонталей "на глаз"

2. Аналитический , который предусматривает определять расстояние до горизонталей из прямо пропорциональной зависимости между превышением и горизонтальным проложением между точками с подписанными на плане высотами. Из рис.18б видно, что расстояния от точки А до горизонталей с высотами 202 и 203 d 1 = h 1 . d ab /h ab , d 2 = h 2 . d ab /h ab ,

где h 1 и h 2 - превышения между горизонталями с отметками 202 и 203 и точкой А с отметкой 201.35 (0.65 и 1.65 м);

d ab - расстояние, измеряемое на плане между пикетными точками;

h ab - превышение между точками А и В (203.30 - 201.35 = 1.95 м)

Рис.18б. Аналитический способ интерполяции горизонталей

3.Графический способ предусматривает использование палетки, представляющей собой прозрачный лист бумаги или пластика с нанесенным рядом параллельных линий (горизонталей) через 5...10 мм друг от друга. Подписав на палетке отметки горизонталей, которые необходимо провести, и, поворачивая палетку на плане, совмещают точки с отметками с горизонталями на палетке, продавливают карандашом их на план (рис. 18в).

Рис.18в. Графический способ интерполяции горизонталей

Свойства горизонталей и особенности их проведения:

1. Горизонталь - линия равных высот т.е. все ее точки имеют одинаковую высоту;

2. Горизонталь должна быть непрерывной плавной линией;

3. Горизонтали не могут раздваиваться и пересекаться;

4. Расстояние между горизонталями (заложение) характеризуют крутизну ската. Чем меньше расстояние, тем круче скат;

5. Водораздельные и водосборные линии горизонтали пересекают под прямым углом;

6. В случаях, когда заложение превышает 25мм, проводят дополнительные горизонтали (полугоризонтали) в виде штриховой линии (длина штриха 5-6 мм, расстояние между штрихами 1-2 мм);

7. При окончательном оформлении плана выполняют некоторое сглаживание горизонталей в соответствии с общим характером релье

Нивелиры различают по двум признакам:

а) По точности

1. Высокоточные (со среднеквадратической ошибкой = +-1мм на 1 км)

2. Средне точные (со среднеквадратической ошибкой = +-3мм на 1 км)

3. Технические (со среднеквадратической ошибкой = +-10мм на 1 км)

б) По способу установки визирной оси в горизонтальное положение:

1. Глухой нивелир с уровнем при зрительной трубе.

У этих нивелиров зрительной труба и цилиндрический уровень скреплены вместе и могут наклоняться на небольшой угол, относительно подставки прибора, с помощью элевационного винта . Визирная ось приводится в горизонтальное положение по цилиндрическому уровню. Главное условие предъявляемое к глухим нивелирам – это взаимная параллельность визирной оси и оси цилиндрического уровня VV1||UU1.

При соблюдении этого условия визирная ось займет горизонтальное положение, после установки пузырька в нуль пункте.

2. Нивелирование с компенсатором Н-3к, Н-10к.

У нивелиров с компенсатором приблизительная установка оси вращения нивелира производится по круглому уровню, после чего, в работу включается компенсатор который автоматически приводит визирную ось в горизонтальное положение.

5.Устройство нивелира:

Нивелир с уровнем при трубе состоит из:

1. Зрительная труба

2. Цилиндрический уровень при трубе

3. Элевационный винт

4. Установочный круглый уровень

5. Закрепительный и микрометренный наводящие винты зрительной трубы

6. Трегер с тремя подъемными винтами

Элевационный винт служит для приведения визирной оси в горизонтальное положение.

Цилиндрический уровень «контактный». Изображение пузырька передается в поле зрения трубы. Не совмещённые концы пузырька указывают на то, что визирная ось наклонена, если же пузырьки совмещены то ось горизонтальна.

6. Поверка круглого уровня:

1. Устанавливают круглый уровень параллельно двум винтам нивелира, и вращая все 3 винта, приводят пузырек в нуль пункт.

2. Поворачивают нивелир на 180 градусов «пузырек должен находиться в нуль пункте», если он отклонился, то юстировку выполняют юстированными винтами «снизу круглого уровня».

7. Поверка сетки нитей:

Одна из нитей сетки должна быть перпендикулярна оси вращения инструмента. Рейку устанавливают отвесно в 30-40 метрах от нивелира, наводят зрительную трубу, так что бы ее изображение получалось в разных местах поля зрения. У двух краев и посередине берутся отсчеты по рейке, если их значение одинаково, то юстировка не нужна, если же значения разные то, выполняют юстировку сетки нитей.

8. Главное условие нивелира:

Поверка главенствующего условия. У нивелиров с цилиндрическими уровнями (Н-3, Н-10) ось цилиндрического уровня обязана быть параллельна визирной оси зрительной трубы. У нивелиров с компенсатором (Н-ЗК, Н-10К) визирная ось зрительной трубы обязана быть горизонтальной в пределах работы компенсатора. Поверка нивелиров с цилиндрическими уровнями выполняется двойным нивелированием «вперед» одной и той же полосы длиной 40-60 м с различных ее концов. Для этого концы полосы АВ (рис. 101) закрепляют кольями. Нивелир располагают над точкой А (рис. 101,а), создают подготовительную установку нивелира по круглому уровню и измеряют высоту устройства с точностью до 1 мм. В точке В отвесно устанавливают рейку, с помощью элевационного винта приводят пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт и делают отсчет по рейке. Ежели визирная ось и ось цилиндрического уровня не параллельны, то за место правильного отсчета по рейке будет взят отсчет содержащий погрешность х.

В последнее время в работе с заказчиками часто приходится сталкиваться с вопросами о правильном подборе оптического нивелира для определенного вида работ. Подобные вопросы неоднократно поднимались и в Интернете. Речь идет не о том, какая марка или продукция какой компании наиболее подходит для выполнения той или иной работы, а непосредственно о тех технических характеристиках, которыми должен обладать прибор, используемый для какого-то конкретного вида работ. Появление таких вопросов, на наш взгляд, закономерно - и причин этому несколько. Во-первых, за последние годы на российском рынке появилось огромное количество моделей нивелиров различных зарубежных фирм. Часто продукция разных производителей имеет одинаковую маркировку. В таком обилии информации бывает тяжело разобраться. Во-вторых, большинство документов (СНиПов, Инструкций, ГОСТов), регламентирующих порядок тех или иных работ, рекомендуют использовать в разных случаях нивелиры, выпуск которых давно прекращен. Как быть в этом случае? В данной статье мы постарались собрать и систематизировать информацию, которая может быть полезна при подборе необходимых приборов.

В дополнение следует сказать, что по требованиям статьи 15 того же Закона нивелиры подвергаются поверке органами Государственной метрологической службы при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту и эксплуатации. Межповерочный интервал для нивелиров, как правило, составляет один год.

Как мы смогли убедиться, аспектов, которые необходимо учитывать при решении казалось бы такого простого вопроса, как выбор оптического нивелира, необходимого для определенной работы, достаточно много. Для того чтобы облегчить задачу для наших действующих и потенциальных клиентов, приведем еще одну таблицу. В Таблице 4 собрана информация по классификации нивелиров зарубежного производства, поставляемых ЗАО "ГЕОСТРОЙИЗЫСКАНИЯ", определены отношения нивелиров к группам согласно ГОСТ 10528-90, даны номера записей в Реестре средств измерений РФ.

Надеемся, что статья окажется полезной для наших читателей. С любыми возникшими дополнительно вопросами вы можете всегда обратиться к менеджерам ЗАО "ГЕОСТРОЙИЗЫСКАНИЯ".

Литература :

1. ГОСТ 10528-90 НИВЕЛИРЫ. Общие технические условия.
2. ГОСТ 24846- 81 ГРУНТЫ. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.
3. "Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов", Москва, ЦНИИГАиК, 2003 год.
4. Закон Российской Федерации от 27 апреля 1993 г. №4871-1 "Об обеспечении единства измерений"
5. Информационное обеспечение поверочных работ. Шелагин С.П. "Геостройизыскания", 2008г.
6. Каталог "Геостройизыскания", Выпуск 8, Москва, 2008 г.

Скачать с Depositfiles

Беспалый Н.П., Ахонина Л.И.

Геодезия часть 2 Учебное пособие для студентов геодезических специальностей вузов Донецк 1999

Глава 3. Приборы для нивелирования III и IV классов

3.1 Классификация нивелиров

По способу измерения и виду носителя информации нивелиры подразделяются на две группы: а) оптико-механические и б) нивелиры электронные. В оптических нивелирах принцип измерения основан на законах геометрической оптики и визуального отсчитывания по рейке оператором. В нивелирах электронных принцип измерений основан на цифровой обработке изображений и электронного снятия отсчетов.

По способу установки луча визирования в горизонтальное положение нивелиры подразделяются также на две группы: первая — нивелиры с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе (как правило, это – оптико — механические) и нивелиры с компенсатором. Рассмотрим некоторые типы оптико-механических приборов как отечественных так и зарубежных фирм.

Инструкцией рекомендуется для нивелирования III класса применять нивелиры с увеличением трубы не менее 30 x и ценой деления контактного уровня не более 30″ на 2 мм ампулы, а для нивелирования IV класса с увеличением трубы не менее 25 x и ценой деления контактного уровня не более 30″ на 2 мм шкалы ампулы, ошибка самоустановки линии визирования у нивелиров с компенсатором не более 0″ . 5.

В странах СНГ по ГОСТ 10528 — 90 «Нивелиры. Общие требования» все нивелиры оптического типа по точности подразделяются на три группы:

а) высокоточные — для определения превышений со средней квадратической ошибкой не более 0.5 мм на 1 км двойного хода;

б) точные — для определения превышений со средней квадратической ошибкой не более 3 мм на один километр двойного хода;

в) технические — для определения превышений со средней квадратической ошибкой не более 10 мм на 1 км двойного хода.

По этому ГОСТу в основном в России изготавливаются следующие нивелиры:

— высокоточный Н — 05 — для нивелирования I и II классов, рис.(3.1);

— точный Н — 3 — для нивелирования III и IV классов, рис.(3.2);

— технический Н — 10 — для технического нивелирования (при обосновании топографических съемок и инженерно — геодезических изысканий в строительстве). Изучается в первой части дисциплины «Геодезия.

Ри сунок 3.1 Нивелир Н-05

Рис.3.2 – Нивелир Н-3

В перечисленных нивелирах цифры, стоящие после буквы Н, обозначают средние квадратические ошибки (в мм) определения превышений на 1 км двойного хода.

При наличии в нивелире компенсатора для автоматического приведения визирной луча трубы в горизонтальное положение в шифре нивелира добавляется буква «К», например Н-3К (рис. 3.3). Если нивелир снабжен лимбом для измерения углов, то в шифре нивелира добавляется буква «Л», например нивелир 2Н-3Л (рис.3.4). Если нивелир снабжен лимбом и компенсатором, то в обозначении добавляются обе буквы, например, Н-3КЛ. В настоящее время выпускаются нивелиры серии 2Н (рис.3.4)) и 3Н (рис.3.5), которые выпускает Уральский оптико–механический завод (Россия). Технические характеристики этих нивелиров представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Технические характеристики оптических нивелиров серии Н-05, Н-3

Характеристикинивелиров
Увеличение
Уголполя зрения
CКП измерения превышения на 1км двойного хода, мм c микрометром, мм
СКПизмерения горизонтального угла
Диапазонработы компенсатора
Погрешностькомпенсатора
Ценаделения установочного уровня
Ценаделения уровня при трубе на 2 мм

При нивелировании III и IV классов допускается применение ранее выпускавшихся нивелиров с увеличением трубы и ценой деления уровня, соответствующим требованиям инструкции [ 5 ]. Это нивелиры: Н1, Н2, НА – 1 .

Рис. 3.3 Нивелир Н-3К

Рис.3.4 — Нивелир 2Н-3Л

Рисунок 3.5 – Нивелир 3Н-2КЛ Рисунок 3.6 – Нивелир SOKKIA, (B1)

В мире известны многие фирмы, занимающиеся разработкой и производством геодезического оборудования и, в частности, нивелиров.

Японская фирма SOKKIA ( до 1992 ее название – SOKKISHA) выпускает ряд нивелиров с компенсатором, горизонтальным кругом и зрительной трубой прямого изображения: B1C, B1, B20, B21, C30, C31, C32, C41 и др.(рис .3.6 – 3.10)) Эти нивелиры обеспечивают точность нивелирования от 0,5мм до 2,5мм на 1км двойного хода (см. таблицу 3.2)..

Рисунок 3.7 — Нивелир B1C Рисунок 3.8 — Нивелир В2С

Рисунок 3.9 – Нивелир B2A Рисунок 3.10 – Нивелир TTL6

Для повышения точности нивелиры B1, B1C, B2C комплектуются насадками с плоско-параллельной пластинкой — оптический микрометр ( рис.3.11)

Рисунок 3.11 – Нивелир серии В с Рисунок 3.12 – Нивелир с устрой-

оптическим микрометром ством подсветки нитей

Большинство нивелиров изготовлены в водонепроницаемом исполнении (кроме С41, PL1 и TTL6 ). При плохом освещении возможно применение устройства подсветки нитей (рис. 3.12), при работе в стесненных условиях — диагонального окуляра (рис.3.13).

Рисунок 3.13 – Диагональный окуляр (насадка)

Минимальный предел визирования от 0,3м (нивелир С3 E) до 2.3м (В1).

Нивелиры, кроме PL1 и В1 оснащены горизонтальным кругом с ценой деления от10 ’ (B1C, B2C) до 1 о в остальных. Чувствительность компенсаторов с магнитным демпфером равна 0,3 ’’ – 0,5 ’’, предел работы – 10 ’ . Цена деления круглого уровня – 10 ’, в нивелире PL1 – 3 ,5 ’. Нивелиры PL1 и TTL6 без компенсатора с цилиндрическим уровне при зрительной трубе (рис. 3.10), цена деления которых составляет 10 ’’ (PL1) и 40 ’’ (ТТ L6). Средняя квадратическая ошибка превышения на 1 км двойного хода в нивелирах B1, B1C, B2C при использовании оптической насадки (микрометра) равна 0,5мм.

Таблица 3.2 – Нивелиры оптические с компенсаторами, SOKKIA

нивелиров	СКП измерения превышения на 1км хода, мм	Увеличение зрительной трубы, крат	Масса, кг

Фирмы WILD и KERN выпускают оптико – механические нивелиры c ерии NA, NK и др. (рис.3.14)

Некоторые технические данные по отдельным нивелирам фирм Wild и Kern (концерн Leica) представлены в таблице 3.2.

Нивелиры Wild NA20 , Wild NA24, Kernltvel предназначены для работы в сложных условиях строительных площадок, продольного нивелирования, имеют контрольную кнопку для проверки работы компенсатора, бесконечный винт для точного визирования. Нивелир Kernlevel вместо привычного трегера с тремя подъемными винтами имеет шарнирный трегер для установки прибора в горизонтальное положение. Если ось вращения нивелира Kernltvel наклонена , то в поле зрения трубы появляется предупреждающий сигнал – красная полоска.

Нивелиры Wild NA28 и Wild NA2 (NAK2) применяются для точного нивелирования, а при использовании дополнительного приспособления – микрометра с плоскопараллельной пластинкой – и для высокоточного нивелирования. Корпус зрительной трубы и компенсатора нивелира NA28 заполнены газом (водонепроницаемы). Компенсаторы нивелиров также имеют контрольную кнопку для проверки работы компенсатора. В нивелире NA2 (NAK2) есть возможность грубой и точной фокусировки. При помощи опти

ческого микрометра отсчеты по рейке выполняются с точностью 0,1мм с оценкой до 0,01мм.

Нивелир NK2 снабжен зрительной трубой, которую можно поворачивать вокруг визирной оси на 180 о , и реверсионным уровнем при трубе.

В высокоточном нивелире N3 элевационный винт имеет отсчетный барабан.

Нивелиры с компенсатором

NA20 NA24 KERNLEVEL

NA28 NA2(NAK2)

Нивелиры с уровнем

NK2 N3

Ри сунок 3.14 – Нивелиры фирм WILD и KERN

Фирма Pentax также выпускает ряд оптических нивелиров серии AL: AL240, AL240R, AL270, AL270R, AL300, AL320, AL320R, AL320S (рис. 3.15). Зрительные трубы изготовлены в водонепроницаемом исполнении, прямого изображения. Увеличение зрительных труб от 24* (AL240) до 32* (AL320S). Нивелиры компактны и легки от1,6 до 2,0кг. Все нивелиры снабжены компенсатором с подвижной сеткой. Предел работы компенсаторов 12 ’, чувствительность  0,5”. Средняя квадратическая погрешность на 1км двойного хода составляет от  2мм (AL240) до 0,3мм (AL320S). Нивелиры AL300, AL320, AL320R, AL320S имеет дополнительное приспособление – оптический микрометр с плоскопараллельной пластинкой. Нивелиры AL240R, AL270R,

AL320R вместо подъемных винтов трегера имеют шаровую основу для быстрого горизонтирования.

Нивелир - геодезический высотомер для определения превышений горизонтальной линией визирования (ГОСТ 21830-76).

Нивелир - геодезический инструмент для нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими большими и маленькими клетками земной поверхности относительно условного уровня т.е определение превышения.

Современные нивелиры по конструкции делятся на три вида:

Каждый из видов имеет свои конструктивные особенности, сферу использования и точность измерения. Оптические и цифровые нивелиры, как правило, предназначены для использования специально подготовленными исполнителями, представляющими суть процесса и имеющими определенные профессиональные навыки. Лазерные нивелиры, напротив, созданы для того, чтобы ими мог пользоваться любой человек для решения самых различных задач. Уровень автоматизации и наглядность работы лазерных нивелиров, таковы, что их использование в большинстве случаев не требует специальной подготовки. Существует большое количество различных моделей лазерных нивелиров, отличающихся по конструкции, по назначению и точности работы.

Наибольшее распространение лазерные нивелиры приобрели в строительстве при монтажных и отделочных работах, заменив привычные уровни, бечевки и т.п.

Нивелиры классифицируют по двум признакам: по точности и по способу установки визирного луча в горизонтальное положение.

По первому признаку нивелиры делятся на группы:

• Высокоточный – средняя квадратическая погрешность на 1 км двойного хода – 0,5 мм. Примечание: При работе с этими нивелирами допускается длина плеч (расстояние от нивелира до рейки) до 50 метров.
• Точный – средняя квадратическая ошибка на 1 км двойного нивелирования 3 мм. Примечание: Допускается длина плеч до 75 – 100 метров.
• Технический – ошибка 10 мм на 1км двойного хода. Примечание: Длина плеч допускается до 100 – 150 метров.

Точные и технические нивелиры могут изготавливать со зрительными трубами прямого или обратного изображения, допускается изготавливать с горизонтальным лимбом. Числа в шифре нивелира означают допустимую среднюю квадратическую погрешность, получаемую при нивелировании на 1 км двойного хода в мм.

Числа, стоящие впереди Н – номера последующих моделей. При наличии компенсатора к шифру нивелира добавляется индекс К, например Н–3К. Нивелиры типов Н–3 и Н–10 допускается изготовлять с лимбом для измерения горизонтальных углов с точностью до 5". При наличии лимба к шифру нивелира добавляется индекс Л, например Н–10КЛ.

Условное обозначение нивелирной рейки состоит из буквенного обозначения РН, цифрового обозначения группы нивелиров, для которой она предназначена (для высокоточных нивелиров – цифра 05, точных – 3, технических – 10) и номинальной длины рейки. В обозначении складных реек и (или) реек с прямым изображением оцифровки шкал после указания номинальной длины добавляют соответственно букву С и (или) П. Пример условного обозначения нивелирной рейки к техническим нивелирам, номинальной длиной 4000 мм, складной, с прямым изображением оцифровки шкалы: РН–10 – 4000 СП.