Нивелир устанавливают в рабочее положение по середине расстояния между пикетами (связующими точками), в которых вертикально установлены рейки и берут по ним отсчеты. При производстве нивелирования нивелир и рейки должны располагаться так, чтобы виз ирный луч не проходил ближе чем 20 см от поверхности земли.

При работе с двухсторонними рейками наблюдения на станции выполняют в следующем порядке: 1) отсчет по черной стороне задней рейки; 2) отсчет по красной стороне задней рейки; 3) отсчет по черной стороне передней рейки; 4) отсчет по красной стороне передней рейки. Отсчеты записываются в журнал геометрического нивелирования.

             Рис. 8.5.      

При производстве работ нивелирами с контактным цилиндрическим уровнем перед каждым отсчетом пузырек цилиндрического уровня элевационным винтом приводят в нуль-пункт. Согласно рис. 8.5, отсчет по рейке будет равен 1119 мм.

Работа на станции завершается вычислением превышений, которые равны разности отсчетов на задний и передний пикеты по черным и красным сторонам реек. Из вычисленных превышений определяется среднее превышение. Расхождения в превышениях, полученных по черной и красной сторонам реек с учетом разности нулей красных сторон, допускают не более 5 мм. После этого задний реечник переходит на следующий пикет. Если имеются промежуточные точки, то задний реечник по ходу движения устанавливает в этих точках рейку. Отсчеты берут только по черной стороне рейки. При переходе на следующую станцию рейки чередуются: передняя становится задней, а задняя – передней.

На участках с крутыми склонами, если с одной станции невозможно снять отсчеты между связующими точками, т.к. луч визирования будет проходить выше рейки или попадать в землю, производят закрепление иксовых точек. Расстояния до них не определяют. Нивелирование иксовых точек проводят, как и связующих. При перерывах в работе, нивелирование заканчивают на закрепленной точке.

8.5 Обработка результатов
геометрического нивелирования

Математическая обработка включает два вида работ: вычислительную и графическую (построение профиля).

При выполнении вычислительной обработки нивелирных ходов используются отметки исходных реперов более высоких классов точности нивелирования. Пример записи в журнале геометрического нивелирования и обработки нивелирного хода между двумя реперами показан в табл. 8.1.

1. Обработка результатов нивелирования начинается с постраничного контроля. Для этого на каждой странице журнала подсчитывают суммы отсчетов по черной и красной сторонам задних и передних реек, а также суммы вычисленных и средних превышений.

Разность между суммами отсчетов по задним и передним рейкам должна быть равна сумме всех вычисленных превышений или удвоенной сумме всех средних превышений.

Таблица 8.1

H_Rp761=210,755 м

H_Rp772=216,975 м

Если нет ошибок в вычислениях, то определяют невязки в превышениях.

В замкнутом нивелирном ходе сумма средних превышений должна равняться нулю. Но вследствие погрешностей при измерениях это условие не выполняется. Тогда сумма всех средних превышений будет указывать величину невязки .

В разомкнутом ходе, т. е. проложенном между двумя реперами (пунктами) сумма превышений должна равняться разности отметок конечного и начального реперов. Тогда невязка определяется по формуле где Н_К – отметка конечного репера, Н_Н – отметка начального репера.

Нивелирование сопровождается систематическими и случайными ошибками, которые и приводят к образованию невязок в превышениях хода. Основными источниками ошибок являются: негоризонтальность линии визирования, инструментальные погрешности, невертикальность постановки реек, действие земной рефракции, нагревание нивелира солнечными лучами, действие ветра и др.

Допустимые невязки установлены в следующих пределах в зависимости от класса точности нивелирования. Для нивелирования IV класса допустимая невязка вычисляется по формуле , а для технического нивелирования , где L – длина хода в км.

Полученная невязка не должна превышать допустимую. Если невязка превышает допустимую, то ошибку следует искать в полевых измерениях.

Невязка распределяется с обратным знаком равномерно между всеми средними превышениями. Поправки вводят в первую очередь в те превышения, где имеются дробные доли миллиметра, округляя их до целых. Поправки записывают над средними превышениями. Сумма всех поправок должна равняться невязке с обратным знаком. Поправки прибавляют к вычисленным средним превышениям и получают исправленные превышения. Для контроля исправленные превышения суммируют. Сумма их должна равняться теоретической невязке (в замкнутом ходе – нулю, а в разомкнутом – разности отметок конечного и начального реперов).

По исправленным средним превышениям и известной отметке точки последовательно вычисляют отметки всех связующих точек, по формуле . То есть, отметка последующей точки H_n+1 равна отметке предыдущей точки Н_п плюс исправленное превышение между ними h_n-(n+1).

Отметки промежуточных точек вычисляют после получения отметок всех связующих точек, по горизонту инструмента ГИ, который определяется только для тех станций, где имеются плюсовые (промежуточные) точки. Горизонт инструмента вычисляется как сумма отметки задней точки и отсчета а_з. по черной стороне рейки на эту точку, т.е. ГИ=Н_з+ а_з. Высота промежуточной точки будет равна Н_пр.=ГИ-а_пр. Аналогично вычисляются отметки поперечников.

Построение профиля. Профиль строится на миллиметровой бумаге в двух масштабах – горизонтальном и вертикальном. Вертикальный масштаб для наглядности выбирается в 10 раз крупнее горизонтального. Длину профиля определяют по номеру последнего пикета. Профиль строится на основе нивелирного журнала и пикетажной книжки (рис. 8.6).

Рис. 8.6

Построение профиля начинают с разбивки профильной сетки, которая включает следующие графы: отметки земли, расстояния, номера пикетов, план. Вначале заполняют графу «расстояния». В этой графе через промежутки, равные расстояниям между пикетами и плюсовыми точками, проводят вертикальные линии и выписывают расстояния между ними, которые в сумме должны быть равны расстоянию между пикетами. В графу «Отметки» выписывают из нивелирного журнала все отметки пикетов и промежуточных точек, округляя их до сантиметров. Верхняя линия профильной сетки принимается за условный горизонт. Отметка условного горизонта намечается исходя из наименьшей отметки профиля, с таким расчетом, чтобы линия профиля находилась выше линии условного горизонта на 3–4 см. С левой стороны профиля строят вертикальную шкалу, на которой, согласно принятому вертикальному масштабу подписывают высоты. На перпендикулярах, восстановленных на всех пикетных и промежуточных точках в соответствии с вертикальным масштабом откладывают их отметки. Полученные точки соединяют прямыми линиями, получая линию профиля.

Графу «План» заполняют на основании пикетажной книжки.

Профили поперечников строят аналогично, только вместо профильной сетки строят одну графу для расстояний.

8.6. Тригонометрическое нивелирование

Тригонометрическое нивелирование выполняется наклонным лучом визирования и определение превышения между точками сводится к решению прямоугольного треугольника.

Для тригонометрического нивелирования используют теодолиты, тахеометры (см. 9.3), кипрегели (см. 9.4) и нивелирные рейки.

В процессе тригонометрического нивелирования измеряется угол наклона ν приборами с вертикальном кругом и расстояние на местности мерной лентой L (рис. 8.7) или дальномером D (рис. 8.8).

Если известно горизонтальное проложение линии местности S (рис. 8.7.), то превышение h вычисляется по формуле

(8.1)

При измерении наклонного расстояния L (рис. 8.7.) превышение можно вычислить по формуле

(8.2)

Если расстояние на местности измерено нитяным дальномером по рейке, тогда, согласно рис. 8.8, имеем , откуда

, (8.3)

где S=K D cos²ν. Подставив значение S в формулу (8.3), имеем

, (8.4)

а после преобразования получим

. (8.5)

На точность определения превышений влияет атмосферная рефракция и кривизна Земли. Поправку за кривизну Земли К и рефракцию r определяют из таблиц и учитывают при расстояниях более 300 м. На практике вычисляется суммарная поправка f, как разность поправок за кривизну Земли и рефракцию, т. е. f = K – r. Таким образом формула (4) примет окончательный вид:

. (8.6)

Если тригонометрическое нивелирование выполняется для топографической съемки с высотой сечения рельефа h₀= 2м и более, то для определения превышений между опорными точками прокладывается высотный ход, в котором расстояния и углы наклона измеряются в прямом и обратном направлениях при двух положениях вертикального круга КЛ и КП. Расхождения между превышениями в прямом и обратном направлениях не должны превышать 4 см на 100 м хода. За окончательное значение принимается среднее из двух измерений со знаком по ходу построения опорной сети. Точность тригонометрического нивелирования оценивается по невязке хода.