« »

Тема 20. НИВЕЛИРОВАНИЕ ПЛОЩАДЕЙ И КРУТЫХ СКЛОНОВ

 ВВЕДЕНИЕ

В случаях, когда требуется составить план участка местности с возможно более точным изображением рельефа горизонталями, выполняют нивелирование поверхности этого участка. Применяются такие способы нивелирования поверхности: параллельных линий, квадратов, полигонов и полярный. Выбор того или другого способа зависит от характера местности и задачи, для решения которой производится нивелирование.

20.1. НИВЕЛИРОВАНИЕ СПОСОБОМ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ (ПОПЕРЕЧНИКОВ)

Наиболее часто используют при съемке притрассовой полосы вдоль дорог, каналов и других линейных объектов, а также в закрытой местности со слабовыраженным рельефом. Основой нивелирования является магистральный ход, прокладываемый либо в середине, либо по границе снимаемого участка. Стороны магистрали измеряют землемерной лентой или рулеткой, а углы поворота с помощью угломерного прибора.
Перпендикулярно к магистрали через определенное расстояние (от 20 до 200 м) разбивают поперечники. На поперечниках через 20 – 200 м разбивают пикетаж и в местах перегибов скатов обозначают плюсовые точки. При необходимости разбивают поперечники второго порядка. Общее число нивелируемых точек должно обеспечивать уверенное проведение горизонталей на плане.
На Рис. 20.1 показана одна из применяемых схем нумерации пикетов: в числителе – порядковый номер пикета, в знаменателе – номер поперечника.


Рис. 20.1. Схема нивелирования поверхности по параллельным линиям с поперечниками.

На открытой местности нивелируют сразу несколько поперечников, а в закрытых местах (и при расстояниях между поперечниками, больших 100 м) – каждый поперечник отдельно.

20.2. НИВЕЛИРОВАНИЕ СПОСОБОМ КВАДРАТОВ

Способ квадратов представляет собой частный случай способа параллельных линий. Размеры квадратов зависят от характера рельефа местности, заданной высоты сечения рельефа, цели съемки и ее объема. Обычно длину стороны квадрата делают такой, чтобы она пересекалась в среднем одной горизонталью.
В середине малого участка (например, под постройку) разбивают угломерным прибором (экером, гониометром) две взаимно перпендикулярные оси. На осях откладывают равные отрезки и в полученных точках опускают перпендикуляры, на которых откладывают такие же отрезки.
Вершину каждого квадрата (пикет) обозначают на местности колышком, вбитым вровень с поверхностью Земли, и сторожком с соответствующим обозначением пикета.
При разбивке квадратов производят съемку ситуации, занося полученные данные в абрис (рис. 20.2) На нем стрелками показывают направление скатов местности. Пикеты, расположенные на сторонах квадратов, обозначают либо так же, как в способе параллельных линий, либо буквой и числом, соответствующими вертикальной и горизонтальной линиям сетки.


Рис. 20.2. Абрис нивелирования по квадратам

По окончании разбивки производят нивелирование квадратов. Расстояние от нивелира до рейки должно быть  100 – 150 м.


Рис. 20.3. Схема нивелирования по квадратам.

В зависимости от величины квадратов с одной станции нивелируют точки, относящиеся либо к одному, либо к нескольким квадратам (рис. 20.3.). Отсчеты по рейкам, выполненные на каждой станции, целесообразно записывать на отдельном схематическом чертеже.
Полевым контролем служит равенство сумм накрест лежащих отсчетов а и b по рейкам, установленным в связующих точках двух соседних станций,
ai+1 + b1 = ai + bi+1,
где i — номер станции.
Расхождения допускаются в пределах 4 – 10 мм в зависимости от точности выполняемых работ.

 

Камеральные работы
Камеральная обработка результатов нивелирования по квадратам состоит в следующем:
1. Обработка прямого и обратного нивелирного хода привязки съемочного обоснования к пункту государственной нивелирной сети. Вычисляют превышения между одной из точек съемочного обоснования и пунктом государственной нивелирной сети. Если расхождение между hпр и hобрпрямого и обратного нивелирного хода для технического нивелирования не превышает
fH  ≤  50 мм,
где L – длина двойного нивелирного хода привязки, км,
то вычисляют среднюю сумму превышений hср и высоту точки обоснования:
НТО = НРП + ∑hср
Если топографическая съемка выполняется в условной системе высот, то этот этап работы не выполняют.
2. Осуществляют уравнивание нивелирного хода (обычно замкнутого) съемочного обоснования.
Если полученное значение невязки меньше допустимой для технического нивелирования, то невязку в превышениях распределяют между связующими точками съемочного обоснования поровну с обратным знаком:
hисп = hср  –
где n — число связующих точек съемочного обоснования.
3. Вычисляют высоты связующих точек.
4. Высоты промежуточных точек вычисляют через горизонт прибораHГП.
Высоты точек определяют с точностью до 1 см.
5. Составляют топографический план. На листе чертежной бумаги в заданном масштабе строят сетку квадратов и наносят характерные точки рельефа и ситуации. Около каждой вершины квадрата и точки рельефа выписывают соответствующие высоты с точностью до 1 см. Методом графической интерполяции высот проводят горизонтали с заданной высотой сечения. Интерполирование осуществляют по сторонам квадратов, а также по направлениям, указанным на абрисе. Топографический план оформляют тушью в принятых условных обозначениях.

20.3. НИВЕЛИРОВАНИЕ СПОСОБОМ ПОЛИГОНОВ

Способ полигонов применяется на открытой местности с ясно выраженными формами рельефа. По характерным линиям рельефа прокладывают теодолитно-нивелирные ходы с разбивкой пикетажа и поперечников (рис. 20.4). Число высотных точек должно обеспечивать проведение горизонталей с заданной высотой сечения рельефа. Ходы увязывают по принципу «от общего к частному».


Рис. 20.4. Схема нивелирования способом полигонов.

20.4. НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЯРНЫМ СПОСОБОМ

Полярным способом пользуются в полузакрытой местности, крутизна скатов которой позволяет применять геометрическое нивелирование. Для нивелирования полярным способом лучше всего пригоден нивелир с горизонтальным кругом и дальномерной сеткой нитей.
Станциями являются вершины теодолитно-нивелирного хода, располагаемые так, чтобы с них можно было снять характерные точки ситуации и рельефа, расположенные в радиусе 100 – 150 м. Расстояния до точек измеряют дальномером. Отсчеты по нитям сетки и по горизонтальному кругу записывают в журнал. Кроме журнала ведут абрис-кроки, на котором схематически показывают ситуацию, характерные точки и линии рельефа, направления скатов местности.
При нивелировании поверхности равнинной местности, когда со станции можно выполнить нивелирование нескольких точек, целесообразно применять способ непосредственного отсчета по рейке отметки точки.
К верхнему концу рейки приделывают выдвижную подставку, на которую ставят рейку, так чтобы нуль-пункт ее оказался вверху. После установки нивелира на станции рейку ставят подставкой на точку А (рис. 20.5) с известной отметкой.


Рис. 20.5. Нивелирование с рейками для непосредственного отсчета отметок.

Например.  НА = 162,322 м, и выдвигают подставку так, чтобы по средней нити визирной сетки был выполнен отсчет а =2,322 м, отличающийся от отметки НА точки А  на целое число Н0 = 160 м.

Если рейку с закрепленной подставкой установить на точке местности и сделать отсчет b. Прибавив к нему постоянное для данной станции число Н0, получим значение снимаемой точки 

Нсн  = b – Н0,

которое без всяких промежуточных записей заносится в журнал.
При составлении плана вершины опорных ходов наносят по координатам, а остальные точки — графически. По отметкам точек, руководствуясь абрисом, проводят горизонтали.

20.5. НИВЕЛИРОВАНИЕ КРУТЫХ СКАТОВ. ВАТЕРПАСОВКА

При нивелировании крутых скатов приходится уменьшать расстояния между связующими точками, так как при нормальных расстояниях бывает невозможно выполнить отсчеты по установленным в этих точках рейкам: визирный луч проходит либо над рейкой, либо под ней. Если такой случай произойдет при нивелировании линии с разбитым пикетажем, то в качестве связующих точек используют не пикеты, а плюсы. Если же плюсов нет, то выбирают дополнительную точку, называемую иксовой, или просто иксом, так как расстояние до нее не измеряется и потому неизвестно.
При пользовании иксовыми точками устанавливают нивелир так, чтобы выполнить по задней рейке возможно больший отсчет; переднего же реечника посылают вперед до тех пор, пока по установленной им рейке не будет выполнен отсчет порядка 300 мм. Иксовая точка служит лишь для передачи высот по ходу, поэтому она может быть выбрана где угодно – не только на оси нивелирования, но и в стороне от нее (рис. 20.6).

Рис.20.6. Нивелирование крутого ската.

Для установки рейки в иксовой точке забивают кол.
Скаты иногда бывают столь крутыми, что иксовые точки приходится выбирать близко друг от друга. Чтобы иметь возможность выполнить отсчеты по установленным в них рейкам, нивелир ставят в стороне от оси нивелирования примерно на одинаковых расстояниях от связующих точек.
На очень крутых скатах установить нивелир невозможно. В таком случае пользуются упрощенным приемом нивелирования, называемым ватерпасовкой (от английских слов water — вода и poise — равновесие). Ватерпасовка производится ватерпасом, в простейшем случае (рис. 20.7) состоящим из трех линеек длиной 40 – 50 см, образующих треугольник.


Рис 20.7. Ватерпас с отвесом.

В одном углу треугольника имеется крючок, на котором подвешен отвес на нити. На линейке против крючка с отвесом нанесены деления. При установке линейки с делениями в горизонтальное положение острие отвеса должно находиться точно против середины разделенной шкалы. При работе линейка с делениями накладывается на горизонтальный брусок.

Более удобен ватерпас с уровнем  (рис. 20.8). Частями этого ватерпаса являются: уровень, легкий брусок длиной 2 – 3 м, толщиной 3 – 4 см и шириной 5 – 10 см и рейка с сантиметровыми делениями, устанавливаемая во время работы вертикально.


Рис. 8.17. Ватерпас с уровнем.

Порядок ватерпасовки.
Между точками, разность высот которых должна быть определена, забивают колья на расстояниях, равных длине горизонтального бруска. Затем на нижний колышек ставят рейку, а на верхний укладывают конец бруска с привязанным к нему уровнем. Второй конец бруска приподнимают до тех пор, пока пузырек уровня не окажется в нуль-пункте. После этого по рейке определяют деление, против которого находится нижняя грань бруска. Отсчет выполняют с точностью до 0,2 см. Для контроля накладывают на верхний колышек поочередно оба конца бруска. За окончательное значение отсчета принимают среднее арифметическое из отсчетов, выполненных при двух положениях бруска.


Рис. 20.9. Ватерпасовка.


20.6. КОНТРОЛЬ НИВЕЛИРОВАНИЯ

Грубые ошибки при нивелировании могут произойти из-за неверного отсчета по рейке. Поэтому нивелирные работы организуются так, чтобы измерения надежно контролировались.
Методами контроля являются следующие.

а1 - b1 = a2- b2  или   a1 - a2 = b1 - b2.
Для того чтобы отсчеты по рейкам, выполненные при разных вы­сотах инструмента, отличались друг от друга последними тремя цифрами, надо высоту инструмента изменять не меньше чем на 100 мм.
3. Нивелирование между пунктами с известными отметками. Алгебраическая сумма превышений по нивелирному ходу должна равняться разности отметок

Нк конечного и Нн начального твердых пунктов:  Σh = Нк - Нн
4. Последовательное нивелирование двумя инструментами. Алгебраические суммы превышений, измеренных каждым нивелиром, должны быть равны
                                            Σh1 = Σh2
Этот способ контроля является самым надежным.
5. Нивелирование в прямом и обратном направлениях. Алгебраические суммы превышений  Σhпр  по прямому ходу и Σhобр  по обратному должны быть равны по абсолютной величине и противоположны по знаку
Σhпр = Σhобр
6. Нивелирование с двумя рядами точек. При этом способе нивелируют контрольный ряд точек, расположенный в нескольких метрах от основного ряда приблизительно параллельно ему. Точки контрольного ряда должны находиться выше или ниже точек основного ряда для предотвращения ошибок при записи отсчетов в журнал.
Нивелир устанавливают примерно в центре четырехугольника, образованного точками, нивелируемыми на данной станции. Контролем правильности отсчетов по рейкам на станции является удовлетворение равенства
(а0 - ак) + к - bк) + (bк - b0) + (b0 - а0) = 0,
где а0, ак, bк, b0, а0 - отсчеты по рейкам, установленным в задней и передней точках основного и контрольного рядов.
7. Нивелирование сомкнутого полигона. Алгебраическая сумма превышений должна равняться нулю
Σh = 0
Обычно под влиянием случайных ошибок измерений указанные выше контрольные равенства не удовлетворяются. Величины предельных расхождений (невязок) зависят от точности нивелирования: они указываются в соответствующих инструкциях и наставлениях. Если фактически полученные расхождения превосходят допустимые предельные расхождения, то работа переделывается.


Вопросы и задания для самоконтроля

  1. В каких случаях производят нивелирование способом параллельных линий?
  2. В чем сущность нивелирования способом параллельных линий?
  3. В чем сущность нивелирования способом квадратов?
  4. В чем сущность нивелирования способом полигонов?
  5. В чем сущность нивелирования полярным способом?
  6. Какие элементы включает камеральная обработка результатов нивелирования по квадратам?
  7. В чем сущность ватерпасовки?
  8. В каких целях выполняют контроль нивелирования?
  9. Какие методы применяют для контроля нивелирования?

 

 

Яндекс.Метрика