Характеристика различных способов тригонометрического нивелирования

Введение

Главной задачей в капитальном строительстве яв­ляется повышение эффективности капитальных вложений за счет улучшения планирования, проектирования и орга­низации строительного производства, сокращения продол­жительности и снижения стоимости строительства. В настоящее время в нашей стране расширяется строительство крупных промыш­ленных комплексов, городов. >Инженерно-геодезические работы стали неотъемлемой частью технологического процесса строительства, сопут­ствуя всем этапам создания сооружения. От оперативного и качественного геодезического обеспечения во многом зависят качество и сроки строительства. Инженеру-геодезисту необходимо знать состав и технологию геодезических работ, обеспечивающих изыскания, проектирование, стро­ительство и эксплуатацию сооружений. Он должен уметь квалифицированно использовать топографо-геоде­зический материал, выполнять типовые детальные раз­бивки для отдельных строительных операций и регламент­ные исполнительные съемки результатов строительно-монтажных работ.

Нивелирование - это вид геодезических работ по опре­делению превышений.

Нивелирование обычно используют для определения высот точек при составлении топографических планов, карт, профилей, при перенесении проектов застройки и планировки территории по высоте. При производстве строительно-монтажных работ с помощью нивелирования устанавливают строительные конструкции в проектное положение по высоте. Применяют нивелирование при наблюдениях за осадками и деформациями зданий, для определения вертикальных перемещений точек зданий и сооружений.

Различают следующие методы нивелирования:

1) геоме­трическое нивелирование;

2) тригонометрическое нивелирование;

3) физическое нивелирование:

- гидростатическое нивелирование;

- барометрическое нивелирование;

- радиолокационное нивелирование;

4) автомати­ческое.

Геометрическое нивелирование - это метод определе­ния превышения с помощью горизонтального визирного луча и нивелирных реек. Для получения горизонтального луча используют прибор, который называется нивелиром. Геометрическое нивелирование широко применяется в геодезии и строительстве.

Тригонометрическое нивелирование - это метод опре­деления превышения по измеренному углу наклона и расстоянию между точками. Его применяют при топо­графических съемках и при определении больших пре­вышений.

К физическому нивелированию относят методы, основан­ные на использовании различных физических явлений: метод гидростатического нивелирования, основанный на применении сообщающихся сосудов; барометрического ни­велирования, основанный на определении превышений по разностям атмосферного давления в наблюдаемых точ­ках; радиолокационного нивелирования, основанного на отражении электромагнитных волн от земной поверхно­сти и определении времени их прохождения.

Метод гидростатического нивелирования применяют в производстве строительно-монтажных работ для выверки конструкций в стесненных условиях. Его часто используют при наблюдениях за деформациями инженер­ных сооружений.

Барометрическое нивелирование применяют в началь­ный период инженерных изысканий. Радиолокационное нивелирование выполняют при аэрофотосъемке местности.

Автоматическое нивелирование осуществляют с по­мощью специальных приборов, устанавливаемых на авто­мобилях, железнодорожных вагонах и т.п. При автома­тическом нивелировании сразу вычерчивается на специаль­ной ленте профиль местности. Этот метод находит приме­нение при изысканиях линейных сооружений и для кон­троля положения железнодорожных путей.[1]

Геометрическое нивелирование в настоящее время изучено достаточно полно и не вы вызывает сомнений в своих точностных характеристиках.

1. Тригонометрическое нивелирование

1.1. Принципы тригонометрического нивелирования

При тригонометрическом нивелировании (рис. 1) над точкой А устанавливают теодолит и измеряют высоту при­бора iп, a в точке В устанавливают рейки. Для определе­ния превышения h измеряют угол наклона ν, горизонталь­ное проложение d и фиксируют высоту визирования V (отсчет, на который наведен визирный луч).

Из рис. 1 видно, что

В1В2 = d tg ν; В1В3 = В1В2 + iп; (1.1)

h = ВВ3 = В1В3 – V (1.2.)

Тогда

h = d tg ν + iп – V (1.3)

При использовании тригонометрического нивелирова­ния для топографических съемок в качестве визирной цели в точке В устанавливают нивелирную рейку. В этом случае d определяют с помощью нитяного дальномера.

Рис. 1.1. Упрощенная схема тригоно­метрического нивелиро­вания

Известно, что

d = (Кn + с) cos2 ν (1.4)

Подставив это значение в формулу (1.3), получим формулу для вычисления превышения:

h = (Кn + с) cos2 ν tg ν + iп – V;

h = (1/2) (Kn + с) sin2 ν + iп – V (1.5)

В процессе нивелирования на открытой местности при измерении угла ν удобно визировать на точку, располо­женную на высоте прибора.

Для этого на отсчете по рейке, равном iп, привязы­вают ленту. Тогда при iп = v формула (1.5) примет вид:[2]

h = (1/2) (Кn + с) sin 2ν (1.6)

1.2. Теория различных способов тригонометрического нивелирования

Применение различных способов тригонометрического нивелирования вызвано стремлением к ослаблению влияния земной рефракции. Существуют две гипотезы действия земной рефракции на результаты измерения вертикальных углов.

В первой предполагается равенство углов земной рефракции при одновременном изменении вертикальных углов на концах линии в направлении друг на друга.

Во второй – равенство углов земной рефракции при одновременных измерениях вертикальных углов с точки стояния инструмента в любых направлениях.

Первая гипотеза учитывает разнообразие условий рельефа по линиям, а вторая идентичность условий наблюдений в точке стояния инструментов.

Рассмотрим теорию различных способов тригонометрического нивелирования

Геометрические построения для этого выполнены на рис. 1.2.

1', 2' места, установки теодолитов;

1,2 - центры знаков на земной поверхности;

1"2" - проекции точек 1 и 2 на поверхность квазигеоида;

1°,2° проекции точек 1 и 2 на поверхность референц-эллипсоида;

1С, 2С- нормали к поверхности референц-эллипсоида, проходящие через точки 1 и 2 соответственно;

1G, 2G - отвесные линии проходящие через точки 1 и 2;

Z12, Z21 - зенитные расстояния точек 1 и 2, отнесенные к нормалям референц-эллипсоида в этих же точках;

z12, z21 - измеренные в точках 1 и 2 зенитные расстояния;

δz12, δz21 - величины углов земной рефракции в точках 1' и 2' по направлению 1-2.

На рис. 1.2 показано, что нормали и отвесные линии пересекаются в точке С и G. На самом деле этого не происходит, точки С и G надо рассматривать как пересечение проекций линий 1С, 2С, 1G, 2G, на плоскость чертежа, совпадающую с плоскостью нормального сечения с точки 1 на точку 2.

 Скачать реферат