Електронний посібник
ГЕОДЕЗІЯ
частина ІІ
10. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ДЕРЖАВНУ ГЕОДЕЗИЧНУ МЕРЕЖУ
10.2. Побудова державної нівелірної мережі
10.2.1. Схема побудови ДНМ. Закріплення мережі нівелірними знаками
10.2.2. Прилади, що використовуються під час нівелювання І–ІІ класів. Нівелір Н-05
10.2.1. Схема побудови ДНМ. Закріплення мережі нівелірними знаками
Визначення висоти точок місцевості зводиться до встановлення перевищень ∆h між вихідною (початковою) точкою і тими, які визначаються. Сукупність вимірювальних дій щодо визначення висотних характеристик елементів досліджуваної місцевості називається нівелюванням.
Розрізняють декілька основних методів нівелювання:
– геометричне;
– тригонометричне;
– фізичне (його різновидами є барометричне, гідростатичне, механічне й аеро-, радіо- нівелювання).
Державна нівелірна мережа України – це головна висотна основа топографічного знімання і геодезичних вимірювань для потреб економіки і оборони країни.
Державна нівелірна мережа створюється методом геометричного нівелювання з початком відліку від нуля Кронштадтського футштока.
Вона включає нівелірні мережі I, II, III і IV класів і технічне нівелювання.
Рис.10.8. Головна висотна основа України: 1 – лінії нівелювання 1 класу; 2 – лінії нівелювання 2 класу
Нівелірна мережа I і II класів – головна висотна основа, що створює єдину систему висот на всій території України.
Вона призначена для рішення таких задач, як вивчення сучасних вертикальних рухів земної кори і рухів, обумовлених сейсмічною діяльністю Землі, визначення різниці висот морів і океанів; вивчення фігури фізичної поверхні Землі в результаті визначення відстаней від рівневих поверхонь, що проходять через точки фізичної поверхні Землі, до обраної поверхні відносності – еліпсоїда. Лінії нівелювання I і II класів прокладають уздовж узбережь морів і океанів, великих озер і рік, шосейних доріг державного значення і залізниць.
Нівелірна мережа I класу будується у вигляді полігонів з периметром 3000–4000 км, зв’язаних між собою у загальну систему тільки в одному напрямі. Точність нівелювання I класу складає ±0,5 мм на 1 км ходу. Нівелювання повторюють по тих же лініях через кожні 25 років.
Нівелірна мережа II класу складається з ходів і полігонів, що спираються на репери нівелювання I класу. Периметри полігонів досягають 500–600 км. Припустиме неув’язання в ходах нівелювання II класу визначають за формулою
(10.1)
де L – довжина ходу або периметр полігона (у км).
Нівелірні мережі III і IV класів призначені для забезпечення висотним обґрунтуванням топографічного знімання усіх масштабів і рішення низки інженерних задач. Ці мережі прокладають усередині полігонів вищих класів. Згущення мереж роблять за принципом переходу від загального до часткового: перший клас згущають другим, другий – третім, а третій – четвертим.
Лінії нівелювання всіх класів закріплюють на місцевості постійними знаками не рідше ніж через 5 км .
Постійні нівелірні знаки бувають декількох типів: ґрунтовий репер, скельний репер, стінний репер (стінна марка). На вузлових пунктах ліній нівелювання I і II класів, а також поблизу рівневих станцій і основних водомірних постів закладають фундаментальні репери. У лінії II, III і IV класів включають тимчасові знаки, що є висотною основою під час топографічного знімання. Кожен нівелірний знак має свій індивідуальний номер, що не повторюється на даній лінії.
Стисла характеристика нівелірних знаків
Фундаментальні репери I і II типів складаються з чотиригранної бетонної зрізаної піраміди, сполученої з якорем. Установлюють їх на нівелірних лініях через 50…80 км у вузлових точках. Марки закладають у верхню частину пілона і в якір збоку. Зверху репер засипають землею.
Ґрунтові репери розміщують через 5…7 км на нівелірних лініях усіх класів.
Стінні репери й марки вмонтовують у фундаменти і стіни великих кам’яних будинків, водонапірних башт тощо у населених пунктах та на залізничних станціях.
г
Рис.10.9. Стінні та грунтові нівелірні знаки:
а) стінний репер; б) стінна марка; в) костиль; г) грунтовий репер:
1 – залізобетонна плита; 2 – глибина промерзання грунту; 3 – пилон; 4 – марка;
5 – поверхня землі; 6 – опізнавальний знак; 7 – охоронна плита; 8 – вигляд пилону зверху
Нівелірні мережі III класу будують у вигляді окремих ходів і систем, що утворюють 6…9 полігонів усередині полігона II класу. Граничний периметр – 150…200 км, а в районах топографічного знімання масштабу 1:5000 і більше – 60 км. Граничні неув’язання в ходах і полігонах визначають за формулою
(10.2)
Нівелювання IV класу виконують у вигляді ходів і полігонів, периметр яких не перевищує 50 км. Припустиме неув’язання ходу або полігона не повинно перевищувати за абсолютною величиною:
(10.3)
Подальше згущення нівелірної мережі I, II, III і IV класів виконують геометричним або тригонометричним нівелюванням. Технічне нівелювання виконують у вигляді окремих ходів або мереж, які повинні спиратися на вихідні репери і марки. Граничне неув’язання ходу або полігона визначають за формулою
(10.4)
У процесі технічного нівелювання попутно нівелюють окремі стійкі за висотою предмети місцевості: голівки рейок, кришки колодязів, а також відмітки дна балок і ярів, врізи води. Усі ці точки включають у хід в якості проміжних.
Високоточний оптичний нівелір Н-05 по праву вважається одним з кращих інструментів для нівелювання I і II класу в державних мережах, на геодинамічних полігонах і під час різних інженерно-геодезичних досліджень, що вимагають підвищеної точності вимірів. Для роботи з цим нівеліром рекомендується використати інварні рейки з напівсантиметровим діленням. Широкий діапазон робочих температур: від –30 до +50°С. Зорова труба нівеліра Н-05 має зворотне зображення і 42-кратне збільшення, що є одним з кращих показників у цьому класі.
Рис. 10.10. Нівелір Н-05
Мінімальна відстань візування складає 2,2 метри. Для роботи в обмежених умовах або в місцях з крутим рельєфом можна використати спеціальну насадку на об’єктив, завдяки якій можна працювати на відстані 1,1 метра. Цей інструмент забезпечує найбільшу точність нівеляції серед нівелірів вітчизняного виробництва – середня квадратична погрішність виміру перевищення на 1 км подвійного ходу складає усього 0,5 мм. Така безпрецедентна точність забезпечується завдяки застосуванню високоточного контактного рівня з ціною ділення 10″ і порогом чутливості 0,2″.
Нівелір Н-05 використовують:
– під час нівелювання 1 і 2 класів;
– у державних геодезичних мережах;
– на геодинамічних полігонах;
– під час інженерно-геодезичних робіт;
– під час монтажних робіт у будівництві, суднобудуванні, машинобудуванні, авіабудуванні тощо;
– для контролю за деформаціями великогабаритних споруд;
– для перевірки точних і технічних приладів.
Особливості нівеліра Н-05:
– просвітлена оптика;
– зображення кінців бульбашки рівня і шкали оптичного мікрометра у полі зору труби;
– бризко- і пилозахищена конструкція.
Нівелір складається з двох основних частин: нерухомої нижньої і верхньої, що має можливість обертатися відносно нижньої на 360° і нахилятися у вертикальній площині на ± 10′.
Нижня частина – трегер з трьома піднімальними гвинтами і закріпленою на них пружною пластиною з втулкою, що має різьблення під становий гвинт, призначений для закріплення нівеліра на штативі.
У підставці закріплена вертикальна вісь обертання нівеліра з втулкою, жорстко пов’язаною з верхньою частиною нівеліра. У верхній частині розташовані зорова труба, що має внутрішнє фокусування, контактний рівень при трубі з призмовою системою, укріплений на корпусі зорової труби, система нахилу зорової труби у вертикальній площині, настановний круглий рівень, пов’язаний з втулкою вертикальної осі обертання нівеліра, механізм нахилу плоскопаралельної пластинки з відліковою шкалою, навідний гвинт і оптичний клин в оправі, що є одночасно захисним склом зорової труби.
Презентація
Питання для самоперевірки
- Що називається нівелюванням?
- Яким методом створюється висотна мережа?
- На які класи поділяється Державна нівелірна мережа України?
- Що є головною висотною основою топографічних знімань?
- Яке граничне неув’язання в ходах і полігонах нівелювання 1 класу?
- Яке граничне неув’язання в ходах і полігонах нівелювання 2 класу?
- Яке граничне неув’язання в ходах і полігонах нівелювання 3 класу?
- Яке граничне неув’язання в ходах і полігонах нівелювання 4 класу?
- Яке граничне неув’язання в ходах і полігонах технічного нівелювання?
- Для чого призначені нівелювання 3 і 4 класів?
- Якими знаками закріплюються лінії нівелювання всіх класів на місцевості?
- Прилади, які використовуються під час нівелювання 1 та 2 класів?