Типы и марки нивелиров. Нивелиры и их классификация. Оптические измерительные инструменты

Классификация нивелиров производится:

По точности на три типа - высокоточные Н - 05, точные Н - 3 и технические Н - 10. Цифра указывает значение средней квадратической ошибки в мм определения превышений на 1 км двойного хода, т.е. 0.5 мм, 3 мм, 10 мм.

По конструкции (способу приведения визирной оси в горизонтальное положение) нивелиры с уровнем при трубе и нивелиры с компенсатором. Если есть компенсатор, то к обозначению добавляется буква К, а если есть также лимб, то Л: Н -10КЛ.

Установлено, что применение приборов с компенсаторами повышает производительность работ на 10-15% и потому наблюдается тенденция замены нивелиров с уровнями - нивелирами с компенсаторами. Однако высокоточные нивелиры, по прежнему, выпускаются с уровнями.

Основные части нивелиров: зрительная труба с внутренней фокусировкой с увеличением 20-50 х; кремальера; закрепительный и наводящий винты; круглый уровень; либо компенсатор, либо цилиндрический уровень, наглухо скрепленный с трубой. Тогда имеется элевационный винт для приведения пузырька уровня в нуль пункт. Изображение половинок пузырька передается в поле зрения трубы.

Перед взятием отсчетов пузырек приводится в нуль-пункт элевационным винтом (рис. 4.5). При работе нивелиром с компенсатором прибор должен быть предварительно приведен в горизонтальное положение по поверенному круглому уровню.

Рис. 4.5. Поле зрения трубы нивелира с цилиндрическим

контактным уровнем.

Перед началом производственных работ с нивелиром, необходимо выполнить исследования, поверки и при необходимости юстировку. Порядок выполнения исследований, поверок и юстировок приводится в паспортах приборов.

Нивелирные рейки

Нивелирные рейки представляют собой деревянные бруски шириной до 10 см, толщиной 2-3 см и высотой 3-4 м (рис. 4.6). Обычно рейки складные на шарнирах или раздвижные. Но бывают и цельные рейки (для точного нивелирования). Нижняя часть рейки называется пяткой - от нее начинается отсчет делений. Рейки делаются двухсторонними: на одной стороне нанесены черные деления (черная сторона), на другой - красные (красная сторона).

Рис. 4.6. Нивелирные рейки. а) – цельная; б) – складная; в) –

раздвижная.

На черной стороне нуль совмещен с пяткой, на красной - пятка имеет некоторый отсчет, больший 4 м (максимальная высота реек). Обычно он равен 4687 или 4787 мм. При нивелировании черная сторона является основной, а красная - контрольной. Разность отсчетов по черным и красным сторонам рейки должна быть равна разности пяток. Расхождение в разности отсчетов допускается в пределах точности нивелирования (для технического 5 мм). Рейки имеют ручки для удержания и иногда - круглые уровни для приведения их точно в вертикальное положение.

Выпускаются следующие виды реек:

РН-05 инварная односторонняя, трехметровая, деления через 0.5 см - для высокоточного нивелирования;

РН-3 деревянная двухсторонняя, длиной 1500, 3000, 4000 мм для нивелирования с погрешностью 3 мм на 1 км хода;

РН-10 деревянная двухсторонняя длиной 4000 мм для нивелирования с погрешностью 10 мм на 1 км хода. При нивелировании рейки устанавливаются на верхний ровный срез деревянных кольев, вбитых в землю, металлические башмаки, костыли или на "твердые" точки местности (рельсы, бордюры и т.п.).

Лазерные и кодовые приборы для геометрического

Нивелирования

Лазерные нивелиры - визуализируют визирный луч, образуя плоскость вращения нивелира (рис. 4.7). При пересечении плоскостью вращения вертикальной специальной рейки, на них высвечивается горизонтальная линия, от которой отсчитываются превышения. Используются визуальная или фотоэлектрическая индикация. Один нивелир обслуживает сразу несколько реек. Выпускаются: лазерный визир ЛВ5М, лазерная приставка ПЛ-1, лазерный нивелир с вращающимся лучом Геоплан 300 (скорость 12 об/мин).

Кодовые нивелиры имеют встроенную микро-ЭВМ и используют рейки с закодированными делениями. После ввода информации в ЭВМ об отметках начального и конечного реперов, выполняют наведение на рейки и нажатие клавиши "отсчет", после чего все вычисления выполняются автоматически. Используется кодовый нивелир RENI 002A. Погрешность 0.2 мм на 1 км хода.

Рис. 4.7. Лазерный нивелир. а) – общий вид; б) – отсчет по рейке; в) – положение нивелира для развертки горизонтальной плоскости.

Скачать с Depositfiles

Беспалый Н.П., Ахонина Л.И.

Геодезия часть 2 Учебное пособие для студентов геодезических специальностей вузов Донецк 1999

Глава 3. Приборы для нивелирования III и IV классов

3.1 Классификация нивелиров

По способу измерения и виду носителя информации нивелиры подразделяются на две группы: а) оптико-механические и б) нивелиры электронные. В оптических нивелирах принцип измерения основан на законах геометрической оптики и визуального отсчитывания по рейке оператором. В нивелирах электронных принцип измерений основан на цифровой обработке изображений и электронного снятия отсчетов.

По способу установки луча визирования в горизонтальное положение нивелиры подразделяются также на две группы: первая — нивелиры с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе (как правило, это – оптико — механические) и нивелиры с компенсатором. Рассмотрим некоторые типы оптико-механических приборов как отечественных так и зарубежных фирм.

Инструкцией рекомендуется для нивелирования III класса применять нивелиры с увеличением трубы не менее 30 x и ценой деления контактного уровня не более 30″ на 2 мм ампулы, а для нивелирования IV класса с увеличением трубы не менее 25 x и ценой деления контактного уровня не более 30″ на 2 мм шкалы ампулы, ошибка самоустановки линии визирования у нивелиров с компенсатором не более 0″ . 5.

В странах СНГ по ГОСТ 10528 — 90 «Нивелиры. Общие требования» все нивелиры оптического типа по точности подразделяются на три группы:

а) высокоточные — для определения превышений со средней квадратической ошибкой не более 0.5 мм на 1 км двойного хода;

б) точные — для определения превышений со средней квадратической ошибкой не более 3 мм на один километр двойного хода;

в) технические — для определения превышений со средней квадратической ошибкой не более 10 мм на 1 км двойного хода.

По этому ГОСТу в основном в России изготавливаются следующие нивелиры:

— высокоточный Н — 05 — для нивелирования I и II классов, рис.(3.1);

— точный Н — 3 — для нивелирования III и IV классов, рис.(3.2);

— технический Н — 10 — для технического нивелирования (при обосновании топографических съемок и инженерно — геодезических изысканий в строительстве). Изучается в первой части дисциплины «Геодезия.

Ри сунок 3.1 Нивелир Н-05

Рис.3.2 – Нивелир Н-3

В перечисленных нивелирах цифры, стоящие после буквы Н, обозначают средние квадратические ошибки (в мм) определения превышений на 1 км двойного хода.

При наличии в нивелире компенсатора для автоматического приведения визирной луча трубы в горизонтальное положение в шифре нивелира добавляется буква «К», например Н-3К (рис. 3.3). Если нивелир снабжен лимбом для измерения углов, то в шифре нивелира добавляется буква «Л», например нивелир 2Н-3Л (рис.3.4). Если нивелир снабжен лимбом и компенсатором, то в обозначении добавляются обе буквы, например, Н-3КЛ. В настоящее время выпускаются нивелиры серии 2Н (рис.3.4)) и 3Н (рис.3.5), которые выпускает Уральский оптико–механический завод (Россия). Технические характеристики этих нивелиров представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Технические характеристики оптических нивелиров серии Н-05, Н-3

При нивелировании III и IV классов допускается применение ранее выпускавшихся нивелиров с увеличением трубы и ценой деления уровня, соответствующим требованиям инструкции [ 5 ]. Это нивелиры: Н1, Н2, НА – 1 .

Рис. 3.3 Нивелир Н-3К

Рис.3.4 — Нивелир 2Н-3Л

Рисунок 3.5 – Нивелир 3Н-2КЛ Рисунок 3.6 – Нивелир SOKKIA, (B1)

В мире известны многие фирмы, занимающиеся разработкой и производством геодезического оборудования и, в частности, нивелиров.

Японская фирма SOKKIA ( до 1992 ее название – SOKKISHA) выпускает ряд нивелиров с компенсатором, горизонтальным кругом и зрительной трубой прямого изображения: B1C, B1, B20, B21, C30, C31, C32, C41 и др.(рис .3.6 – 3.10)) Эти нивелиры обеспечивают точность нивелирования от 0,5мм до 2,5мм на 1км двойного хода (см. таблицу 3.2)..

Рисунок 3.7 — Нивелир B1C Рисунок 3.8 — Нивелир В2С

Рисунок 3.9 – Нивелир B2A Рисунок 3.10 – Нивелир TTL6

Для повышения точности нивелиры B1, B1C, B2C комплектуются насадками с плоско-параллельной пластинкой — оптический микрометр ( рис.3.11)

Рисунок 3.11 – Нивелир серии В с Рисунок 3.12 – Нивелир с устрой-

оптическим микрометром ством подсветки нитей

Большинство нивелиров изготовлены в водонепроницаемом исполнении (кроме С41, PL1 и TTL6 ). При плохом освещении возможно применение устройства подсветки нитей (рис. 3.12), при работе в стесненных условиях — диагонального окуляра (рис.3.13).

Рисунок 3.13 – Диагональный окуляр (насадка)

Минимальный предел визирования от 0,3м (нивелир С3 E) до 2.3м (В1).

Нивелиры, кроме PL1 и В1 оснащены горизонтальным кругом с ценой деления от10 ’ (B1C, B2C) до 1 о в остальных. Чувствительность компенсаторов с магнитным демпфером равна 0,3 ’’ – 0,5 ’’, предел работы – 10 ’ . Цена деления круглого уровня – 10 ’, в нивелире PL1 – 3 ,5 ’. Нивелиры PL1 и TTL6 без компенсатора с цилиндрическим уровне при зрительной трубе (рис. 3.10), цена деления которых составляет 10 ’’ (PL1) и 40 ’’ (ТТ L6). Средняя квадратическая ошибка превышения на 1 км двойного хода в нивелирах B1, B1C, B2C при использовании оптической насадки (микрометра) равна 0,5мм.

Таблица 3.2 – Нивелиры оптические с компенсаторами, SOKKIA

Фирмы WILD и KERN выпускают оптико – механические нивелиры c ерии NA, NK и др. (рис.3.14)

Некоторые технические данные по отдельным нивелирам фирм Wild и Kern (концерн Leica) представлены в таблице 3.2.

Нивелиры Wild NA20 , Wild NA24, Kernltvel предназначены для работы в сложных условиях строительных площадок, продольного нивелирования, имеют контрольную кнопку для проверки работы компенсатора, бесконечный винт для точного визирования. Нивелир Kernlevel вместо привычного трегера с тремя подъемными винтами имеет шарнирный трегер для установки прибора в горизонтальное положение. Если ось вращения нивелира Kernltvel наклонена , то в поле зрения трубы появляется предупреждающий сигнал – красная полоска.

Нивелиры Wild NA28 и Wild NA2 (NAK2) применяются для точного нивелирования, а при использовании дополнительного приспособления – микрометра с плоскопараллельной пластинкой – и для высокоточного нивелирования. Корпус зрительной трубы и компенсатора нивелира NA28 заполнены газом (водонепроницаемы). Компенсаторы нивелиров также имеют контрольную кнопку для проверки работы компенсатора. В нивелире NA2 (NAK2) есть возможность грубой и точной фокусировки. При помощи опти

ческого микрометра отсчеты по рейке выполняются с точностью 0,1мм с оценкой до 0,01мм.

Нивелир NK2 снабжен зрительной трубой, которую можно поворачивать вокруг визирной оси на 180 о , и реверсионным уровнем при трубе.

В высокоточном нивелире N3 элевационный винт имеет отсчетный барабан.

Нивелиры с компенсатором

NA20 NA24 KERNLEVEL

NA28 NA2(NAK2)

Нивелиры с уровнем

NK2 N3

Ри сунок 3.14 – Нивелиры фирм WILD и KERN

Фирма Pentax также выпускает ряд оптических нивелиров серии AL: AL240, AL240R, AL270, AL270R, AL300, AL320, AL320R, AL320S (рис. 3.15). Зрительные трубы изготовлены в водонепроницаемом исполнении, прямого изображения. Увеличение зрительных труб от 24* (AL240) до 32* (AL320S). Нивелиры компактны и легки от1,6 до 2,0кг. Все нивелиры снабжены компенсатором с подвижной сеткой. Предел работы компенсаторов 12 ’, чувствительность  0,5”. Средняя квадратическая погрешность на 1км двойного хода составляет от  2мм (AL240) до 0,3мм (AL320S). Нивелиры AL300, AL320, AL320R, AL320S имеет дополнительное приспособление – оптический микрометр с плоскопараллельной пластинкой. Нивелиры AL240R, AL270R,

AL320R вместо подъемных винтов трегера имеют шаровую основу для быстрого горизонтирования.

По точности нивелиры в соответствии с ГОСТ 10528-76 разделяют на три типа: высокоточные (типа Н-05) , точные (типа Н-3) и технические (типа Н-10).

Цифра в обозначении нивелира указывает значение средней квадратической ошибки превышения на 1км двойного хода т км : для нивелира Н-05 т км = 0,5мм, для нивелира Н-3 т км = 3мм, для нивелира Н-10 т км = 10мм.

По конструктивным особенностям приведения визирной оси в горизонтальное положение различают нивелиры с уровнем при зрительной трубе и нивелиры с компенсатором. Для нивелиров с компенсатором к обозначению нивелира добавляется буква К. Если нивелир имеет лимб, к его обозначению добавляется буква Л.

Например, Н-3К - нивелир с компенсатором, обеспечивающий измерение превышений с ошибкой т км = 3мм; Н-10КЛ нивелир с компенсатором и лимбом, т км = 10мм.

Установлено, что применение нивелиров с компенсатором позволяет повысить производительность нивелирных работ на 10-15 %, поэтому в геодезическом приборостроении наблюдается тенденция замены нивелиров с уровнями нивелирами с компенсаторами. Однако, высокоточный нивелир Н-05 (т км = 0,5мм) в настоящее время выпускается только с уровнем.

Рис. 5. а - Н-3 и поле зрения его зрительной трубы; б - Н-3К; в - Н-10 КЛ; 1 - окуляр; 2 - зеркало; 3 - корпус; 4 - наводящий винт; 5 - лимб

На рис. 5, а представлен нивелир с уровнем Н-3. Его зрительная труба 1 с внутренним фокусированием имеет увеличение 20 x , фокусирование трубы производят при помощи кремальеры 2. Нивелир снабжен закрепительным 3 и микрометренным 4 винтами. Круглый уровень 5 служит для приведения оси вращения нивелира в отвесное положение с помощью подъемных винтов. Нивелир имеет контактный цилиндрический уровень и элевационный 6 винт. Цилиндрический уровень наглухо скреплен со зрительной трубой. Изображения концов цилиндрического уровня через систему призм передаются в поле зрения трубы. Через лупу в поле зрения зрительной трубы нивелира можно видеть одновременно оба конца уровня, разрезанного вертикально по оси. Перед отсчетом по рейке элевационным винтом осуществляют точное совмещение (контакт ) концов пузырька уровня, приведя тем самым визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение. Именно поэтому уровень в нивелире Н-З называют контактным .

В момент контакта, когда визирная ось занимает горизонтальное положение, и производят отсчеты по рейкам. Например, отсчет с рейки (рис. 5, а ) равен 1250.

Нивелир Н-З является достаточно точным и портативным прибором, масса его без укладочного ящика 2кг.

Нивелир Н-ЗК (рис. 5, б ) имеет устройство для автоматического приведения визирной оси в горизонтальное положение при наклоне прибора в диапазоне ±15". В отличие от нивелира Н-З подставка 1 зрительной трубы не имеет закрепительного винта, окончательное наведение трубы производят микромерным винтом 2.

Увеличение зрительной трубы нивелира Н-3К составляет 20 x . Ось вращения прибора приводится в отвесное положение при помощи круглого уровня 3.

Маятниковый, оптико-механический компенсатор (рис. 6) расположен между сеткой нитей 4 и фокусирующей линзой 1 в сходящемся пучке лучей. Компенсатор состоит из двух прямоугольных призм 3 и 5. Верхняя призма 3 служит для передачи изображения в плоскость сетки нитей 4, она скреплена с корпусом зрительной трубы. Нижняя призма 5 подвешена на двух парах стальных нитей 2, пересекающихся в центре тяжести подвески 6. Воздушный демпфер 7 служит для гашения колебаний призмы.

Рис. 6.

Нивелир Н-10КЛ (рис. 5, в ) имеет оптико-механический компенсатор. Чувствительным элементом компенсатора является прямоугольная призма, подвешенная на шарикоподшипниковой подвеске, колебания компенсатора гасятся воздушным демпфером. Зрительная труба имеет прямое изображение. Наводящий винт трубы отсутствует. В нижнюю часть нивелира вмонтирован горизонтальный лимб со шкалой через 1°, что расширяет возможности нивелира при решении различных инженерных задач в строительстве.

Рейки для нивелирования выпускают согласно ГОСТ 11158-83 трех типов: РН 05, РН 3, РН 10. Буква Р - рейка, Н - нивелирная, цифрами, стоящими после букв, обозначают величину средней квадратической погрешности в мм на 1км хода. В комплекте к каждому нивелиру даются две однотипные нивелирные рейки.

Рейки РН-3, PH-l0 изготовляют из дерева хвойных пород, цельными и складными. К нижнему концу рейки (пятке) прибивается металлическая пластина толщиной 2мм. Рейки имеют на обеих сторонах шкалы (рис. 41, а ), выполненные в виде сантиметровых шашек.

Каждый дециметр шкал оцифрован. С одной стороны шашки наносятся черного цвета на белом фоне (черная сторона), с другой - красные на белом фоне (красная сторона). На черных сторонах реек нуль (начало шкалы) совпадает с пяткой рейки, на красных сторонах с плоскостью пятки совпадает другой отсчет, например, 4687. Таким образом, начало отсчета по черной и красной сторонам смещено на определенную величину. Это сделано для того, чтобы контролировать правильность отсчетов в процессе нивелирования. Разность отсчетов по черной и красной сторонам одной и той же рейки - величина постоянная. Отсчеты по рейкам берут по средней нити сетки с округлением до миллиметра. Для точной установки рейки в отвесное положение к ней прикрепляют круглый уровень или отвес. В рабочем положении рейки удерживают с помощью ручек.

Рис. 7. а - рейка РН-10; б - рейка РН-05 в поле зрения трубы; в - костыль; г - башмак

В последнее время на строительстве часто применяют для нивелирования рейки со шкалой, выполненной на лавсановой пленке. Такие шкалы, свернутые в рулон, удобны при транспортировке, для работы их прикрепляют к деревянным брускам нужной длины.

Согласно ГОСТ 11158-83 шкалы на рейки РН-З наносятся со следующими предельными погрешностями: отклонения от номинального значения длины наименьшего интервала равны 0,2мм, допустимая разность между средней длиной метра пары реек одного комплекта 0,8 мм. Рейки могут быть длиной 1,5; 3,0; 4,0м, в особо стесненных условиях, например, при производстве нивелирования внутри трубопроводов используют специальные рейки длиной 0,8 и 1,0м.

Рейки РН-05 состоят из деревянного корпуса, на который натягивают ленту со штрихами через 5мм. Обычно имеются две шкалы - «основная» и «дополнительная». На шкалах подписываются полудециметры. Ленты изготовляют из сплава (инвара) с низким коэффициентом линейного расширения, что позволяет устранить температурные деформации шкал.

Порядок взятия отсчета с помощью нивелира Н-05 по такой рейке следующий:

• · после установки нивелира в рабочее положение и наведения трубы на рейку, совмещают изображение концов пузырька цилиндрического уровня;
• · вращая барабан микрометра, наводят биссектор или горизонтальную нить на ближний штрих шкалы (см. рис. 7 б );
• · отсчитывают полудециметры и полусантиметры, на рис. 7, б - 148;
• · берут отсчет по барабану микрометра 25, а полный отсчет 14825.

При наблюдениях за осадками зданий и других сооружений часто вместо реек используют короткие шкалы, которые прикрепляют к стенам или подвешивают на специальные реперы.

При проложении нивелирного хода в точках установки реек забивают колья или металлические штыри, на которые при нивелировании ставят рейки. Для более точного нивелирования рейки устанавливают на костыли или башмаки (рис. 7 в; г ).

Костыли выполняют в виде металлических стержней со сферической головкой, на которую ставят рейку. При забивке костыля в грунт на верхнюю часть надевают крышку. Башмак -металлическая пластина толщиной 15-20мм со сферической головкой для установки рейки.

Согласно действующим ГОСТам нивелиры изготавливают трех типов: высокоточные – Н-05; точные – Н-3; технические – Н-10.

В названии нивелира числом справа от буквы Н цифрой обозначают допустимую среднюю квадратическую ошибку измерения превышения на 1 км двойного нивелирного хода.

В зависимости от того, каким способом визирный луч устанавливается в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают в двух исполнениях: - с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе, с помощью у которого осуществляется горизонтирование визирного луча (рис. 63); - с компенсатором – свободно подвешенная оптико-механическая система, которая приводит визирный луч в горизонтальное положение. В названии нивелира буква К обозначает компенсатор (Н-3К, Н-3КЛ), где Л – лимб (рис. 64). На рис. 65 приведен технический нивелир второго поколения с компенсатором и лимбом 2Н-10КЛ

Рис. 63. Точный нивелир Н-3 с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе: 1 – подъемные винты; 2 – круглый уровень; 3 – элевационный винт; 4 – окуляр зрительной трубы с диоптрийным кольцом; 5 – визир; 6 – кремальера; 7 – объектив зрительной трубы; 8 – закрепительный винт; 9 – наводящий винт; 10 – контактный цилиндрический уровень; 11 – юстировочные винты цилиндрического уровня

ЗН-3КЛ

Рис. 64. Точный нивелир ЗН-3КЛ с компенсатором и лимбом: 1 – лимб; 2 – наводящий винт; 3 – кремальера; 4 – визир. ЗН-3КЛ

2Н-10КЛ

Рис. 65. Технический нивелир 2Н-10КЛ

Нивелиры иностранного производства

Электронный нивелир Trimble

Лазерный нивелир

7.4. Нивелирные рейки

Нивелирные рейки для нивелирования III – IV класса и технического изготавливают из деревянных брусьев двутаврового сечения шириной 8 – 10 и толщиной 2 – 3 см.

Рейка РН-3 (рис. 66) имеет длину 3 м. Деления нанесены через 1 см. Нижняя часть рейки заключена в металлическую оковку и называется пяткой.

Основная шкала имеет деления черного и белого цвета, ноль совмещен с пяткой рейки. Дополнительная шкала на другой стороне рейки имеет чередующиеся красные и белые деления. С пяткой рейки совмещен отсчет больше 4000 мм. Часто встречаются комплекты реек, у которых с пятками красных сторон совпадают отсчеты 4687 и 4787 мм. Поэтому превышения, измеренные по красным сторонам реек, будут больше или меньше на 100 мм измеренных по черным сторонам реек.

Рис. 66. Нивелирная рейка (а) и поле зрения зрительной трубы нивелира с цилиндрическим уровнем (б)

7.5. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты нивелирования

При выводе формул для способов нивелирования из середины и вперед принято, что уровенная поверхность является плоскостью, визирный луч прямолинеен и горизонтален, рейки, установленные в точках, параллельны между собой.

На самом деле уровенная поверхность не является плоскостью и рейки, установленные в точках А и В перпендикулярно поверхности, непараллельны между собой (рис. 67), следовательно отсчеты З и П преувеличены на величину поправок за кривизну Земли СМ = К 1 и DN = К 2 .

Рис. 67. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты геометрического нивелирования

Поправки за кривизну Земли равны:

,

где S 1 , S 2 - расстояние от нивелира до реек; R – радиус Земли.

Кроме того известно, что луч света распространяется прямолинейно лишь в однородной среде. В реальной атмосфере, плотность которой увеличивается по мере приближения к поверхности Земли, луч света идет по некоторой кривой, которая называется рефракционной кривой. Вследствие этого визирный луч имеет форму рефракционной кривой радиуса R 1 и пересекает рейки в точках C" и D". Поэтому отчеты по рейкам уменьшаются на величину поправок за рефракцию: СC" = r 1 и DD"= r 2 , которые определяются по формуле

Радиус рефракционной кривой зависит от температуры, плотности, влажности воздуха и др. Отношение радиуса Земли R к радиусу рефракционной кривойR 1 называют коэффициентом земной рефракции, среднее значение которого принимают

Обозначим

где f 1 и f 2 – поправки за кривизну Земли и рефракцию равны

Следовательно превышение между точками А и В с учётом поправок за кривизну Земли и рефракцию равно

Необходимость учета поправки зависит от требуемой точности измерений.

Из формулы следует, что при равенстве расстояний от нивелира до реек и примерно одинаковых условиях можно считать, что f 1 = f 2 и h = З – П . Таким образом, при нивелировании из середины с соблюдением равенства плеч влияние кривизны Земли и рефракции практически устраняется.

Лекция 8. Геодезические сети

Нивелир - геодезический прибор со зрительной трубой, визирная ось которого служит для воспроизведения горизонтальной линии.

Нивелиры снабжены уровнями или компенсаторами - устройствами для достижения горизонтальности оптической оси. Таким образом,

оптические нивелиры бывают двух типов: нивелиры с уровнем и ни­

зирования (с компенсатором). Кроме того, электронные технологии позволили создать современный многофункциональный цифровой

(электронный) нивелир, совмещающий функции высокоточного

оптического нивелира, электронного запоминающего устройства

и встроенного программного обеспечения для обработки выполнен­

ных измерений.

Оптические нивелиры - самые распространенные приборы.

Некоторые марки их отличаются продолжительным сроком службы

(НВ-1, Н-3 и др.). Многообразие марок нивелиров обусловлено ши­

роким спектром областей применения: от изысканий, строительства

до создания государственных нивелирных сетей.

Цифра перед буквой Н в марке нивелира обозначает серию. Нали­

чие в марке следующих букв означает: К - труба нивелира снабжена

компенсатором, П - зрительная труба с прямым изображением,

JI - нивелир с горизонтальным лимбом.

Нивелиры также различаются по точности, что указывается в их марке. Например, у нивелиров Н-05, Н-3, 3H5JI, Н-10 гарантированная погрешность нивелирования на 1 км хода составляет соответственно 0,5; 3; 5 и 10 мм.

Рассмотрим устройство нивелира Н-3

Зрительная труба и уровень при ней являются важнейшими частями нивелира.

Элевационный винт служит для приведения визирной линии трубы в горизонтальное положение. С его помощью поднимают или опускают окулярный конец трубы; при этом пузырек уровня перемещается и когда он будет точно в нуль-пункте, визирная линия должна устанавливаться горизонтально.

Цилиндрический уровень обычно контактный; изображение контактов пузырька передается системой призм в поле зрения трубы, что очень удобно, так как наблюдатель видит сразу и рейку, и уровень.

1 - зрительная труба; 2 -цилиндрический уровень при трубе;

3 - элевационный винт; 4 -установочный круглый уровень (на рисунке не показан);

5,6 - закрепительный и микрометренный винты азимутального вращения;

8 -подставка с тремя подъемными винтами.

В поле зрения трубы нивелира помимо сетки нитей введено изображение двух половинок концов цилиндрического уровня, которые в момент взятия отсчета по рейкам должны быть совмещены (на рисунке поле зрения трубы)

В комплект любого нивелира входят также две рейки и металлические «башмаки» или костыли. Для технического нивелирования используют деревянные двусторонние рейки, на которых с каждой стороны нанесены деления через 1 см. Одна сторона - красная, другая - черная. Деления черной стороны начинаются с нуля, а деления красной стороны - с произвольного отсчета, чаще близко к 4684 или 4784. Правильность нанесения делений на рейках проверяют специальной металлической контрольной линейкой, точная длина которой известна.

Костыли и башмаки используют для того, чтобы рейки на пикетах стояли устойчиво, не сдвигаясь ни в плане, ни по высоте. Костыли забивают, а башмаки устанавливают на грунте, иногда предварительно сняв дерн. При техническом нивелировании их нередко заменяют деревянными колышками, которыми отмечают пикеты и по которым ведется нивелирование.