Нивелирование – процесс геодезических измерений для определения превышения точек одной над другой и высот точек над уровнем моря.
Назначение – для определения высот точек при топографической съемке, составлении карт, планов, профилей, для установки строительных конструкций, для наблюдения за осадкой и деформациями зданий, для строительства линейных сооружений.
Методы нивелирования:
· Геометрическое нивелирование – нивелирование с помощью горизонтального луча (а и b – отсчеты по рейке, i – высота нивелира);
· тригонометрическое нивелирование – нивелирование наклонным лучом;
· физическое нивелирование:
- гидростатическое – для определения превышений по разности уровня жидкости в сообщающихся сосудах;
- барометрическое – определение превышений по изменению барометрического давления в зависимости от высоты;
- радиолокационное – определение высоты над уровнем Земли по времени прохождения радиоволн до Земли и обратно;
· автоматическое нивелирование – с помощью специальных приборов, устанавливаемых на велосипеде, автомобиле, ж/д платформе, вычерчивается профиль местности.
Геометрическое нивелирование – это наиболее распространенный способ определения превышений. Его выполняют с помощью нивелира, задающего горизонтальную линию визирования.
Устройство нивелира достаточно простое. Он имеет две основные части: зрительную трубу и устройство, позволяющее привести визирный луч в горизонтальное положение.
При нивелировании из середины нивелир располагают между двумя точками примерно на одинаковых расстояниях. В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль, так как рейка под собственной тяжестью будет давить на землю и отсчет по ней будет меняться. Визирный луч зрительной трубы нивелира последовательно наводят на рейки и берут отсчеты З и П, которые записывают в миллиметрах в журнал нивелирования. Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира, т.е. по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Превышение между точками определяют по формуле:
h = З – П
где З – отсчет назад на заднюю точку А; П – отсчет вперед на переднюю точку B.
При нивелировании вперед прибор устанавливают над точкой А, измеряют его высоту V и берут отсчет П по рейке в точке В. Превышение определяют вычитанием из высоты прибора V отсчета П.
Тригонометрическое нивелирование – определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки с помощью угла наклона визирного луча, проходящего через две точки местности,
Выполняют тригонометрическое нивелирование с помощью теодолита в точке А угол наклона n визирного луча, проходящего через визирную цель в точке В, и зная горизонтальное расстояние s между этими точками, высоту инструмента l и высоту цели а.
Тригонометрическим нивелирование определяют высоты пунктов триангуляции и полигонометрии. Оно широко применяется в топографической съёмке. Тригонометрическое нивелирование позволяет определять разности высот двух значительно удалённых друг от друга пунктов, между которыми имеется оптическая видимость, но менее точно, чем геометрическое нивелирование Точность его результатов в основном зависит от трудно учитываемого влияния земной рефракции.
Нивелирная рейка — проградуированная рейка для измерения разности в уровнях с помощью нивелира или другого геодезического оборудования. Изготавливается из дерева или алюминия, для особо точных измерений изготавливают рейки из инвара. Изображение чисел на рейке бывает как нормальное, так и перевернутое.
В настоящее время рейки изготавливают из дерева, металла, фибергласа. Причем на некоторых типах реек используется оцифровка шашечного типа, а с обратной стороны деления нанесены с миллиметровым интервалом для нивелирования коротким лучом (плечо нивелирования – до 20–30 м). Отсчеты по такой шкале можно взять с точностью до 0,1–0.5мм (при высокоточном нивелировании в строительстве и при наблюдениях за осадками сооружений).
Деления рейки должны быть резко очерчены, равны между собой и соответствовать номинальной длине. На рейку накладывают контрольную линейку (метр) или выверенную стальную рулетку с миллиметровыми делениями и дважды, в прямом и обратном направлениях, измеряют длины отрезков между делениями 1–10, 10–20 и 20–30 дм. Расхождения длины делений рейки с соответствующими делениями рулетки не должны превышать 0,5 мм.
Разность отсчетов по черным и красным сторонам рабочей пары реек должна равняться нулю. При получении рабочей пары реек необходимо проверить, чтобы оцифровка пятки реек по красной стороне была одинакова. Для выполнения поверки в 10–20 м от нивелира на колышек поочередно ставят первую и вторую рейки и берут 3–4 отсчета по каждой стороне рейки. Разность одноименных отсчетов не должна отклоняться от нуля более чем на 2 мм. Одновременно определяют разности отсчетов по красной и черной сторонам каждой рейки (разность пяток). Эти разности во время нивелирования дают возможность выявить грубые ошибки в отсчетах.