Нивелирование

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство  по образованию

 

 

БАЙКАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ               ЭКОНОМИКИ И ПРАВА

_______________________________________

             наименование кафедры

 

     Допускаю  к защите

Руководитель                     _____________________

_____________________

                                                                                 И.О. Фамилия

 

Нивелирование

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

 

_____________________________________________________________

 

 

Выполнил студент группы ________    ________       ________________

                                               шифр         подпись           И.О. Фамилия

 

 

 

 

Курсовой проект защищен с оценкой ___________________________

 

 

 

 

 

 

Иркутск 20   г. 

РЕФЕРАТ

 

Курсовая работа 27 с., 6 рис., 1 табл., 11 источников.

 

НИВЕЛИРОВАНИЕ, тригонометрическое, барометрическое, гидростатическое, гидромехническое, механическое, стерефотограмметрическое, геометрическое, системы координат, топография, картограмма, пикетаж, трассирование, план местности, нивелирный ход, геодезические координаты, геоцентрические системы координат.

 

Объектом исследования являются системы геодезических  координат, создаваемые на основе применения нивелирования.

Цель работы – рассмотреть задачу нивелирования, которая состоит в том, чтобы получить отметки пикетов и плюсовых точек для построения профиля земли.

Рассмотрены вопросы  создания и развития систем координат  на основе широкого применения методов нивелирования. Показано, что все современные реализации общеземных геоцентрических систем координат основаны на одной и той же системе отсчета. Рассмотрены геодезические работы с использованием различных методов нивелирования.

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………4

1. Методы нивелирования……………………………………………………5
2. Сущность и способы геометрического нивелирования…………………7
3. Оптико-механические и цифровые нивелиры: устройство,

поверки…………………………………………………………………….11

1.      Высотные сети…………………………………………………………12
2.      Площадное нивелирование (нивелирование по квадратам)..………12
3.       Продольное техническое нивелирование (нивелирование    

          траccы)...……………………………………………………………….17

 

 

 

 

 

 

Заключение………………………………………………………………...26

Библиографическое описание документов………………………………27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Геодезия – наука об определении формы и размеров Земли, об измерениях на земной поверхности, вычислительной обработке их для построения карт, планов, профилей и для решения инженерных, экономических и других задач.

Геодезия (в переводе с греч. «землеразделение») возникла в глубокой древности и развивалась с ростом потребностей человека в жилье, делении земельных массивов, изучении природных богатств и их освоении.

Научными задачами геодезии являются:

- установление систем координат;

- определение формы и размеров  Земли и ее внешнего гравитационного  поля и их изменений во времени; 

- проведение геодинамических исследований (определение горизонтальных и вертикальных деформаций земной коры, движений земных полюсов, перемещений береговых линий морей и океанов и др.).

Научно-технические задачи геодезии в обобщенном виде заключаются в  следующем:

- определение положения точек  в выбранной системе координат;

- составление карт и планов местности разного назначения;

- обеспечение топографо-геодезическими данными нужд обороны страны;

- выполнение геодезических измерений  для целей проектирования и  строительства, землепользования, кадастра, исследования природных ресурсов и др.

Совокупность геодезических измерений, выполняемых для определения  превышений между точками земной поверхности, или высот относительно принятой отсчетной поверхности называется нивелированием. В зависимости от используемых приборов и принципов различают следующие методы нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, физическое (барометрическое, гидростатическое и гидромеханическое), механическое и стереофотограмметрическое.

1. Методы нивелирования

Тригонометрическое нивелирование

Тригонометрическое нивелирование выполняют наклонным визирным лучом. При этом измеряют угол наклона линии визирования и горизонтальное (или наклонное) расстояние между точками. Превышение получают из вычислений по тригонометрическим формулам. Точность тригонометрического нивелирования характеризует погрешность порядка 4 см на 100 м расстояния.

 

Барометрическое нивелирование

Барометрическое нивелирование основано на использовании зависимости значения атмосферного давления от высоты над уровнем моря. На малых и равнинных участках высоты точек определяют с точностью 0,2 – 0,3 м.

 

Гидростатическое  нивелирование

Гидростатическое  нивелирование основано на свойстве жидкости устанавливаться на одинаковых уровнях в сообщающихся сосудах. Фиксируют высоты столбов жидкости в сообщающихся сосудах, установленных в точках с разной высотой, и вычисляют превышения

 

где l₁ и l₂ – высоты сосудов;

с₁ и с₂ – расстояния от верха соответствующего сосуда до уровня жидкости в нем.

 

Гидромеханическое нивелирование

Гидромеханическое нивелирование заключается в измерении давления столба жидкости в гидростатической системе, расположенной между нивелируемыми точками. Превышение определяют как функцию избыточного давления или вакуума, создаваемого столбом жидкости в гидростатической системе.

Механическое нивелирование

Механическое нивелирование осуществляют, используя принцип маятника, стремящегося сохранить отвесное положение. Относительно него определяют наклон транспортирующих средств при передвижении. Профиль пути автоматически вычерчивается на поверхности вращающегося цилиндра или записывается на фотопленке. Погрешность измерений составляет несколько сантиметров на 1 км.

 

Стерефотограмметрическое нивелирование

Стерефотограмметрическое нивелирование основано на измерении превышений по стереоскопической модели местности при помощи стереоприбора по двум перекрывающимся аэрофотоснимкам (АФС) одного и того же участка местности. Погрешность определения высот при наземной стереоскопии 0,1– 0,3 м, при АФС ≈ 1:1 500 высоты (H) фотографирования.

 

Геометрическое нивелирование

Геометрическое нивелирование основано на использовании горизонтальной линии визирования прибора, называемого нивелиром. Разность высот точек определяют из отсчетов по рейкам, вертикально установленным в двух точках. Этот метод является наиболее совершенным и обеспечивает погрешность определения превышений от 0,5 до 50 мм на 1 км хода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Сущность и способы геометрического нивелирования

 

Для определения превышения между  точками А и В местности на точках вертикально устанавливают одинаковые рейки, а между ними нивелир (рис. 1, 2)

 

 

Рис. 1. Нивелир с компенсатором АТ-24D (КНР)

 

 В комплект нивелира входят нивелир и две деревянные рейки. Последние представляют собой деревянный брусок, на котором нанесены по шашечному принципу сантиметровые деления с началом счета от нижнего конца рейки. Каждый дециметр подписан, миллиметровые деления определяются на глаз. В обозначении рейки, например РН-3, указывается ее длина в метрах (3 м). Рейка имеет черную основную и красную – контрольную стороны.

Геодезический прибор нивелир представляет собой зрительную трубу с закрепленным на ней цилиндрическим уровнем (или компенсатором), по которому устанавливают горизонтально визирную ось. Горизонтальный луч пересекает рейки в точка А' и B' (рис. 2).

Разность длин АА' и BB', заключенных между горизонтальным лучом и точками А и В местности, равно превышению h_AB, то есть h_AB = АА' – BB'. Поскольку отсчеты по рейкам а и b равны соответствующим длинам АА' и BB', то превышение можно выразить формулой:

 

 

 

Рис. 2. Схема нивелирования  из середины

 

 Точку А, относительно которой определяют превышение называют задней, а точку В – передней. Таким образом, превышение равно отсчету по задней рейке минус отсчет по передней. Этот способ называется способом нивелирования из середины.

Простое нивелирование – одна установка нивелира и одна станция. Если организуется несколько станций, образующих нивелирный ход, то такое нивелирование называется сложным. Точки нивелирного хода общие для двух смежных станций называются связующими.

При этом превышение конечной точки В нивелирного хода над начальной А равно сумме превышений между связующими точками, т.е.

Если  известна высота начальной точки  А (H_A), то высоту конечной точки В определяют по формуле (превышение может быть положительным и отрицательным)

Сложное геометрическое нивелирование, выполняемое с целью определения высот точек, расположенных на оси сооружения линейного типа (автодороги, ЛЭП), нивелирования теодолитных ходов, называется продольным нивелированием.

Второй способ геометрического  нивелирования – это нивелирование вперед. Нивелир устанавливают в начальной точке А, а в точке В ставят вертикально рейку, обращенную черной стороной к прибору (рис. 3). Отсчеты берут только по черной стороне рейки. Рулеткой или рейкой измеряют расстояние от верха колышка (А) до центра окуляра горизонтально установленной зрительной трубы, называемое высотой прибора i и берут отсчет b по рейке. Затем вычисляют превышение по формуле:

Рис. 3. Схема нивелирования  вперед

 

  Таким образом, при нивелировании вперед превышение равно высоте прибора – i минус отсчет по рейке – b. Нивелирование вперед имеет низкую производительность и меньшую точность, по сравнению с нивелированием из середины. Для определения отметки точки В (H_B) вначале находят горизонт прибора ГП по формуле:

затем по формуле:

окончательно находят отметку точки В.

Горизонт прибора (инструмента) – расстояние по отвесной линии от визирной оси нивелира до уровенной поверхности, принятой за начало счета отметок. Он также численно равен отметке точки, на которой установлена рейка, плюс отсчет по рейке

Геометрическое нивелирование  точек (способом вперед), расположенных с заданной плотностью в пределах участка местности, называется нивелированием поверхностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3  Оптико-механические и цифровые нивелиры:

устройство, поверки

 

 

 

 

 

В современных нивелирах визирная ось прибора устанавливается  в горизонтальное положение либо при помощи цилиндрического уровня, либо автоматически посредством специальных устройств, называемых компенсаторами. В связи с этим нивелиры первого типа называются нивелирами с уровнем при трубе, а второго – с самоустанавливающейся линией визирования. В нивелирах с самоустанавливающейся линией визирования используют компенсаторы для автоматического удержания визирной оси в горизонтальном положении. При наклоне зрительной трубы на некоторый малый угол компенсатор стабилизирует положение визирной линии, т.е. возвращает ее в горизонтальное положение. В современных нивелирах диапазон работы современного компенсатора 5-30'.

Марки нивелиров: Н-05, Н-3, Н-10 и др. Цифры в шифрах нивелиров обозначают средние квадратические погрешности нивелирования в мм на 1 км двойного хода. Н-3 точный нивелир, погрешность не более 3 мм на 1 км двойного хода, предназначен для нивелирования III кл. Нивелир имеет контактный уровень и элевационный винт.

 

 

 

 

 

 

 

Н-3КЛ – нивелир такой же точности, но имеет компенсатор и лимб.

Все нивелиры не менее одного раза в год должны проходить аттестацию и быть поверены. В результате поверки  проверяется и исправляется (юстировка) основное геометрическое условие нивелира – оптическая ось зрительной трубы должна быть горизонтальна (для нивелиров с компенсатором), и должна быть параллельна оси цилиндрического уровня (для нивелиров с уровнем при трубе).