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

• Название: Если нет ошибок в вычислениях, то определяют невязки в превышениях
• Дата: 31.10.2022
• Размер: 227.43 Kb.
• Имя файла: геодезия.docx
• Тип: Документы; #763859

1. При выполнении вычислительной обработки нивелирных ходов используются отметки исходных реперов более высоких классов точности нивелирования. 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.



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.

2. Высота визирной оси над уровнем моря или над условным уровнем называется горизонтом прибора. Как видно из рис.1, горизонт прибор,

т. е. горизонт прибора равен высоте точки плюс взгляд (отсчет по рейке) на эту точку.



Зная горизонт прибора, легко найти высоту любой точки, на которую был сделан взгляд. Из рис.1 видно, что, т. е. высота точки равна горизонту прибора минус взгляд на эту точку.

Таким образом, по высоте какой-либо точки и по взглядам на нее и на другие точки высоты последних могут быть получены двояко: по превышениям и по горизонту прибора.

Вычислять высоты точек по горизонту прибора очень удобно, когда были сделаны взгляды на несколько точек с одной станции (точки стояния прибора) и одна из них имеет известную высоту.

При нивелировании находят разности высот (превышения) между точками; по данной высоте начальной точки и по превышениям относительно нее других точек получают высоты всех остальных точек местности. В геометрическом нивелировании превышения определяются отсчетами по вертикальным рейкам горизонтальной линией визирования нивелира. Различают нивелирование из «середины» и «вперед».

Геометрическое нивелирование из середины.

Для определения превышения точки В над точкой А (рис.1) поставим в точках А и В отвесно рейки, разделенные на сантиметры, а между ними примерно на одинаковых расстояниях - нивелир. Направив последовательно установленную горизонтально визирную ось прибора на обе рейки, делаем отсчеты по ним a и b. Из рис.1 видно, что искомое превышение h определяется из равенства.

Если считать условно точку А задней, а точку В - передней, то можно сказать, что превышение передней точки над задней равно взгляду (отсчету по рейке) назад минус взгляд (отсчет) вперед.

Если превышение по указанной формуле окажется положительным, то это покажет, что передняя точка лежит выше задней и, следовательно, линия АВ повышается. Отрицательное превышение означает, что точка В ниже точки А, т.е. линия АВ понижается.

Зная высоту точки А и превышение h над ней точки В, получают высоту точки В по формуле, т.е. высота последующей точки равна высоте предыдущей точки плюс соответствующее превышение.

Нивелирование вперед.

Иногда нивелир устанавливают так, что окуляр зрительной трубы приходится по отвесу над точкой А (рис.2). Вертикальное расстояние i от центра окуляра при установленной горизонтально визирной оси зрительной трубы до точки А называется высотой прибора.



Пусть в точке В вертикально установлена рейка. Направив на нее горизонтальную визирную ось и сделав отсчет по рейке b, получим,т.е. в этом случае превышение равно высоте прибора минус взгляд вперед. Высоту прибора можно отсчитать по рейке или измерить рулеткой. Если передняя точка В выше задней А, то превышение положительно; при понижении местности от А к В превышение отрицательно.

3. Геометрическое нивелирование выполняется с помощью нивелира и рейки. Рейки бывают: деревянные, металличес­кие, складные длиной 3—5 метров. Чаще всего рейки имеют сантиметровые деления, подписываются дециметры. Подпи­си дециметровых делений рейки могут иметь прямое или об­ратное изображение в зависимости от применяемых нивели­ров. Рейки могут быть одно и двухсторонние. На одной сторо­не двухсторонней рейки нанесены черные деления, на дру­гой — красные. Начало счета черных делений рейки — нуле­вой отсчет называется «пяткой» рейки. Начальный отсчет красной стороны рейки 4687 или 4787. Рейка устанавливается на точке «пяткой» вниз и приводится в отвесное положение или «на глаз» или с помощью круглого уровня, если на рейке он есть. Отсчет по рейке берется с точностью 1 мм, при этом десятые доли сантиметрового деления оцениваются «на глаз».

 

Различают два способа геометрического нивелирования: «из середины» и «вперед». При нивелировании «из середи­ны» нивелир устанавливается посередине между точками (не обязательно в створе). Визирная ось инструмента приводится в горизонтальное положение (рис. 35). На точках А и В уста­навливаются отвесно рейки. Точка, высота которой известна, называется задней, а точка, высота которой определяется, на­зывается передней. Последовательно визируя горизонталь­ным лучом нивелира на заднюю и переднюю рейки, определя­ют отсчеты по рейкам: задний отсчет а и передний отсчет Ь.

Превышение между точками /г вычисляется как разность заднего и переднего отсчетов:
h = а - b.



Превышение hможет быть положительным (а>b) или отрицательным (а

Для контроля отсчеты берутся по черной и красной сто­ронам рейки. Превышение подсчитывается дважды: как раз­ность черных отсчетов и как разность красных отсчетов. По известной высоте точки Л — H_А и измеренному превышению /г вычисляется высота точки В — H_в:

H _В=H_А+h

Способ нивелирования из середины применяется при приложении нивелирных ходов. Этот способ позволяет сни­зить влияние таких источников погрешностей как: отклоне­ние визирной линии нивелира от горизонтального положе­ния, а также влияние кривизны Земли и рефракции (при равенстве расстояний от инструмента до передней и задней реек погрешности в отсчетах по рейкам одинаковые и при вычитании взаимно уничтожаются).

При геометрическом нивелировании «вперед» нивелир устанавливается над одной из нивелируемых точек (рис. 36). При этом окуляр зрительной трубы нивелира располагается над точкой. В определяемой точке устанавливается рейка. Визирная ось нивелира приводится в горизонтальное поло­жение и направляется на рейку. Берется отсчет по рейке Ъ и измеряется высота инструмента г с точностью 1 мм. Превы­шение Н подсчитывается из выражения:

h-i-b

Высота точки Н_в определяется из выражения: Н_в H_B= Н_А+ h

Если с одной станции измеряются высоты нескольких точек, целесообразно выполнять расчет этих высот по гори-

зонту инструмента. Горизонтом инструмента на станции -H_Ги называется отметка визирного луча нивелира. Очевид­но, что H_ги определится из выражения:РЕКЛАМАКЛАМА

_ГИ=H_А+ i Высота определяемой точки Н_в равна:



Нивелирный ход

 

При необходимости передачи высот на большие расстоя­ния прокладываются нивелирные ходы, состоящие из не­скольких связанных между собой станций (рис. 37). Путем проложения нивелирных ходов I, II, III, IV классов точности создается Единая государственная нивелирная сеть,явля­ющейся высотной основой всех геодезических работ на тер­ритории страны. Пункты государственной нивелирной сети закрепляются на местности постоянными знаками — репера­ми и марками, их отметки публикуются в специальных ката­логах.

Зрительная труба нивелира состоит из объектива и оку­ляра, между ними перемещается фокусирующая линза. В окулярной части трубы расположена стеклянная пластинка с нанесенной сеткой нитей. Исправительные винты сетки нитей закрыты отвинчивающейся крышкой. Подставка ин­струмента опирается на три подъемных винта.

Основные оси нивелира: ось вращения инструмента II, визирная VVось цилиндрического уровня UUи ось кругло­го уровня II.

 

Установка нивелираимеет целью привести визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение. Вначале ин­струмент устанавливается «на глаз» так, чтобы зрительная труба была горизонтальна. Затем при помощи подъемных винтов пузырек круглого уровня приводится в нульпункт. Окончательное приведение визирной оси в горизонтальное положение выполняется непосредственно перед отсчетом по рейке: или путем приведения в нульпункт пузырька цилинд­рического уровня, или автоматически — при наличии в при­боре компенсатора. Следует иметь в виду, что наличие в кон­струкции прибора компенсатора значительно повышает про­изводительность работ.

Тип нивелира и его точность определяется по маркиров­ке прибора. Например, точный нивелир ЗН2КЛ — это при­бор 3-го выпуска, средняя квадратическая погрешность из­мерения превышения — 2 мм на 1 км двойного хода, К -имеется компенсатор для приведения визирной оси в гори­зонтальное положение, Л — имеется лимб для измерения го­ризонтальных углов.

Основные характеристики некоторых нивелиров приве­дены в таблице 11.

На производстве применяется точный нивелир ЗНЗКЛ (рис. 40) и ЗН5Л. Широко распространены также нивелиры с цилиндрическим уровнем при трубе: НВ-1 и НЗ. Цилинд­рический уровень — контактный. Это значит, что изображе­ния концов пузырька уровня системой призм передается в поле зрения трубы. Когда пузырек цилиндрического уровня находится в нульпункте, изображения концов пузырька со­вмещены (рис. 41), и визирная ось зрительной трубы нахо­дится в горизонтальном положении. При отклонении пу­зырька уровня от нульпункта концы контактного уровня рас­ходятся. Для приведения пузырька цилиндрического уров­ня в нульпункт служит элевационный винт. Предварительно необходимо выполнить установку прибора в рабочее поло­жение при помощи круглого уровня и подъемных винтов.

 

Наряду с оптическими нивелирами производства России и стран СНГ применяются также нивелиры зарубежных



фирм: С-300, С-310, С-320,С-330 (фирма Sokkiа, Япония), N1-30, N1-40, N1-50, N1-005 (Тrimblе) и др.

Цифровые нивелирыотличаются от обычных оптичес­ких наличием электронного устройства, снимающего отсче­ты по специальной штрих — кодовой рейке. Наблюдатель наводит прибор на рейку, фокусирует изображение и нажи­мает кнопку. На экране дисплея получается значения отсче­та по рейке и расстояния до нее. Применение цифровых ни­велиров исключает ошибки в отсчете и существенно повы­шает производительность труда. Цифровые нивелиры выпус­каются рядом зарубежных фирм: нивелир В1№ 22 (Тrimblе)

 (рис. 42), 5ВЬ 30 (ЗоШа) и др. 

Лазерные нивелиры пред­назначены в основном для выполнения геодезических разбивочных, строительно-монтажных и отделочных работ. Ла­зерный нивелир дает видимый луч и работает без приемника излучения. Прибор незаменим в условиях слабой освещен­ности, в то же время, при ярком солнечном свете радиус дей­ствия видимого луча уменьшается.

Лазерный нивелир Лимка-Горизонт выполнен по конст­руктивной схеме обычного оптического нивелира. Особен­ностью прибора является вращение лазерного луча в гори­зонтальной плоскости. Поворотная пентапризма позволяет строить вертикальные плоскости. Имеется две модификации прибора: Лимка-Горизонт 1Л с лимбом и Л имка-Горизонт КЛ — с лимбом и компенсатором.

Выпускаются также лазерные визиры (насадки): ЛВН 3 и ЛВН 5, которые устанавливаются на оптические нивелиры 2НЗЛ и ЗН5Л соответственно. Использование визиров по­зволяет проводить геодезические работы в условиях слабой освещенности.