Тригонометрическое нивелирование
Тригонометрическое (геодезическое) нивелирование в отличие от геометрического нивелирования выполняют наклонным лучом. Чтобы определить превышение между двумя точками А и В, необходимо измерить расстояние AB = D и вертикальный угол v (угол наклона), образуемый наклонной линией АВ со своим горизонтальным проложением АВ Х (рис. 71). Из прямоугольного треугольника АВВ Х получают горизонтальное проложение d ^ Dcosv и превышение h — dtgv .
Расстояние AB = D измеряют непосредственно или косвенно (например, при помощи дальномера), вертикальный угол v измеряют теодолитом (вертикальным кругом). Для этого на одном конце наклонной линии над точкой устанавливают теодолит, измеряют его высоту i от точки до горизонтальной оси вращения трубы, а на другом — устанавливают рейку и отмечают на ней высоту инструмента, на которую визируют перекрестием нитей при измерении угла наклона v .
Часто не представляется возможным измерить угол наклона v на точку, отмеченную высотой инструмента, а приходится визировать на вершину предмета, установленного в точке В, и вычислять превышение. Пусть высота этого предмета будет о. Тогда на основании рис. 71 можно написать
A = dtgv + t —о + (72)
В приведенной формуле (72) последний член правой части равенства предствляет собой поправку за кривизну Земли и рефракцию.
d 2
Общепринято, что /=0,43 — , где d — расстояние
R
между нивелируемыми точками, а Л?—’радиус Земли, равный 6371 км.
Например, при rf =300 м поправка /=0,01 м. При тригонометрическом нивелировании превышения определяют с округлением до 0,01 м, а поэтому поправку за кривизну Земли и рефракцию учитывают при расстояниях, превышающих 300 м.
Производство геометрического нивелирования
Чтобы устранить влияние непараллельности визирной оси трубы и оси цилиндрического уровня на точность определения превышений, всегда остающейся после юстировки нивелира, следует стремиться устанавливать нивелир на равных расстояниях от задней и передней реек. Равенство расстояний контролируют по нитяному дальномеру. Практически расстояния можно считать равными, если не требуется изменять фокусировку трубы при «взглядах» назад и вперед.
Место постановки нивелира (станцию) выбирают так, чтобы обеспечить хорошую видимость реек и прохождение визирного луча над нивелируемой поверхностью или предметами местности на расстоянии не менее 0,2 м для нивелирования IV класса.
В рабочее положение нивелир приводят при помощи круглого, а затем цилиндрического уровней . Перед производством отсчета по рейке пузырек уровня приводят точно на середину вращением того подъемного винта, по направлению которого расположился пузырек уровня при наведении на рейку, или при помощи элевационного винта при применении нивелира НВ-1.
Поверки и юстировки нивелиров
Главное условие (геометрическое), которому должны удовлетворять глухие нивелиры: визирная ось трубы и ось цилиндрического уровня должны быть параллельны между собой и перпендикулярны оси вращения нивелира (рис. 70, а). Если нет уверенности в соблюдении этого главного условия, нельзя данным инструментом нивелировать, так как такое нивелирование может принести непоправимый ущерб производству. Поэтому целью поверок, а при необходимости и юстировок является достижение этого условия. Если главное условие выполнено, то после приведения пузырька цилиндрического уровня в нульпункт визирная ось будет горизонтальна.
Поверки нивелира НВ-1
1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.
Подъемными винтами приводят пузырек уровня в нульпункт. Поворачивают верхнюю часть нивелира на 180°. Если пузырек уровня остался в нульпункте, условие выполнено. В противном случае, действуя исправительными винтами уровня, перемещают пузырек кнульпункту на половину дуги его отклонения. Поверку повторяют до полного выполнения условия.
-
Вертикальная нить сетки должна совпадать с линией отвеса. Поверку производят так же, как у нивелира НГ (см. ниже). Исправление НГ достигают поворотом оправы с сеткой нитей, для чего предварительно надо снять окулярную часть трубы.
-
Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси трубы (главное условие).
Это условие проверяют двойным нивелированием одной и той же линии местности. На колья, закрепляющие концы линии, длиной примерно 50 м устанавливают рейки. Нивелир устанавливают по середине линии на равных расстояниях от реек и производят нивелирование по способу из середины (рис. 70,6), беря отсчеты а.\ и Ь\ по задней и передней рейкам.
Превышение, определенное при равных расстояниях до реек, будет свободным от ошибки за непараллельность визирной оси и оси уровня, а следовательно, будет верным.
Затем нивелир устанавливают на расстоянии, равном примерно 3 л за передней рейкой и вновь берут отсчеты а 2 по задней (удаленной) и Ь 2 по передней (ближней) рейкам.
Ввиду незначительности расстояния до передней (ближней) рейки отсчет Ь 2 можно полагать верным. Ошибка за непараллельность визирной оси и оси уровня будет приходиться на отсчет а 2 .
При параллельности визирной оси и оси уровня отсчет а 2 должен равняться превышению h плюс отсчет Ь 2 , т. е. a 2 = h -\- b 2 .
Если фактический отсчет по удаленной рейке отличается от найденного отсчета а 2 более чем на 4 мм, то, действуя элевационным винтом, перемещают среднюю горизонтальную нить сетки на отсчет а 2 , равный h -{- b 2 .
Такой способ поверки наиболее прост и быстро выполним. При этом способе отпадает необходимость установки нивелира так, чтобы окуляр приходился точно над колышком (что требует времени), и необходимость дважды измерять высоту инструмента (что требует тщательности и опыта). Правда, при данном способе теоретически в ошибку за непараллельность визирной оси и оси цилиндрического уровня может войти ошибка за счет изменения фокусировки трубы. Однако для инструментов неизношенных и у которых трубы имеют внутреннюю фокусировку рекомендуемый способ поверки главного условия вполне приемлем. В частности, в руководстве к пользованию нивелиром НИ 007 рекомендуется именно данный способ.
В завершение поверки производят юстировку нивелира, т. е. устанавливают ось цилиндрического уровня в положение, параллельное визирной оси трубы. Для этого открывают подвижную крышку коробки цилиндрического уровня, получая доступ к исправительным вингам уровня, и, действуя двумя вертикальными винтами, приводят концы пузырька уровня в контакт.
По завершению юстировки поверку повторяют.
Поверки нивелира НГ и НТ (как глухого)
1. Ось цилиндрического уровня должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира.
Предварительно устанавливают нивелир при помощи круглого уровня, затем устанавливают цилиндрический уровень по направлению двух подъемных винтов и дальше поступают так, как это изложено применительно к теодолиту.
2. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.
После приведения оси нивелира в отвесное положение пузырек круглого уровня должен быть на середине. Соблюдение этого условия гарантируется заводом-изготовителем. Если оно не соблюдено, ослабляют винты, крепящие круглый уровень к подставке, и подкладывают под оправу фольгу с таким расчетом, чтобы после закрепления оправы винтами пузырек уровня оказался в нуль-пункте.
3. Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения инструмента (вертикальная нить должна совпадать с отвесом).
Примерно на расстоянии 20 м от нивелира подвешивают тяжелый отвес. Перекрестие сетки нитей наводят на нить отвеса (ось вращения нивелира строго отвесна). Если в этот момент вертикальная нить сетки совпадает с нитью отвеса, условие соблюдено. В противном случае ослабляют исправительные винты сетки и поворачивают диафграмму с сеткой до совпадения вертикальной нити сетки с нитью отвеса.
4. Визирная ось трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня.
Поверка производится так же, как у нивелира НВ -1. Исправление производится перемещением горизонтальной нити сетки на заранее рассчитанный отсчет а 2 с помощью вертикальных исправительных винтов сетки при ослабленных горизонтальных винтах. Одновременно убеждаются в сохранении условия 3.
Поверки нивелира НСМ-2А (или НСЗ)
1. Оси цилиндрических уровней должны быть перпендикулярны вертикальной оси вращения нивелира.
Поверку уровней выполняют так же, как это указано для цилиндрических уровней теодолита или нивелира.
2. Вертикальная нить сетки должна быть отвесна.
Поверку выполняют при рабочем положении нивелира так же, как и для глухого нивелира. Небольшой поворот сетки может быть осуществлен при необходимости исполнителем.
3. Линия визирования должна занимать горизонтальное положение.
Эта поверка выполняется так же, как и поверка соблюдения главного условия у нивелира НВ-1.
Поверки нивелиров НИ 025, НИ 007 и НИ-ВЗ
Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.
Поверку и юстировку выполняют так же, как у нивелира НВ-1. При отклонении пузырька уровня от середины его переводят назад на половину дуги отклонения исправительными винтами 5 при уровне (см. рис. 64, а).
2. Вертикальная нить сетки после приведения ниве-