X-PDF

Лекция 5. Определение высот точек местности

Поделиться статьей

Высотой точки на физической поверхности Земли называется отрезок между этой точкой и ее проекцией на отсчетную уровенную поверхность. Уровенных поверхностей множество, они не параллельны, сходятся вблизи полюсов и расходятся у экватора, есть локальные искривления, вызванные неоднородной плотностью.

По виду поверхности различают: геодезическую, ортометрическую (абсолютную) и нормальную высоты.

За геодезическую высоту принимают расстояние вдоль нормали к земному эллипсоиду от его поверхности до заданной точки. Эту высоту нельзя измерить.

Ортометрическая высота отсчитывается от геоида (см. определение).

Нормальная высота определяется относительно квазигеоида. В геометрическом и физическом смыслах квазигеоид совпадает с геоидом на уровне моря и уклоняется в пределах суши. Максимальные отклонения (до 2-3 м) – в горных районах. В России поверхность используемого квазигеоида проходит через Кронштадтский футшток. Сеть опорных высотных пунктов закрепляет на местности систему нормальных высот.

Разность высот двух точек называется превышением.

Совокупность работ по измерению превышений называется нивелированием. Различают следующие виды нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, барометрическое, аэрорадионивелирование.

Геометрическое нивелирование выполняется с помощью прибора, который называется нивелиром, и мерных реек. Главное свойство нивелира – горизонтальность оси визирования в любом из направлений. Как и у теодолитов, цифры в маркировке оптических нивелиров указывают на инструментальную среднеквадратическую погрешность определения превышений (в мм на 1 км хода).

Устройство нивелира довольно простое: зрительная труба, окуляр с винтом фокусировки сетки нитей, круглый уровень, цилиндрический уровень, винт фокусировки цели, элевационный винт, трегер с подъемными винтами.

Поверка нивелира заключается в поверке его главного условия – перпендикулярности визирной оси к отвесной линии или параллельности визирной оси к оси цилиндрического уровня при зрительной трубе. Схема поверки (на доске).

В процессе геометрического нивелирования кроме погрешности главного условия на качество измерений оказывает влияние: рефракция, кривизна уровенной поверхности (Земли), наклон реек относительно отвесной линии и погрешность аппроксимации отсчетов по рейкам. Первые два вида погрешностей минимизируются за счет установления предельных расстояний от рейки до прибора (не более 150 м). Наклон реек контролируется с помощью круглого уровня, вмонтированного в рейку. Последняя погрешность случайная. Чтобы суммарная погрешность была минимальной, выполняют нивелирование из середины. В этом случае погрешности будут равновероятными в обоих направлениях и будут взаимно компенсироваться.

Для нивелирования из середины необходимы нивелир и 2 рейки. Например, необходимо узнать высоту точки В по известной высоте точки А, т.е. превышение точки В над точкой А. Поскольку предел расстояния от рейки до нивелира всего 150 м, чаще всего необходимо введение дополнительных постановок прибора – станций. Их количество зависит от расстояния между точками А и В, от перепада высот и условий видимости. Нивелир ставится посередине между двумя рейками. Рейка, расположенная по ходу движения от нивелира, называется передней, против хода – задней. Расстояние от рейки до нивелира называется плечо, соответственно бывает заднее плечо и переднее плечо. Допустимая разница плеч определяется классом нивелирования, например, в 4 классе она составляет 5 м. В конце нивелирования для минимизации погрешности сумма задних плеч должна быть равна сумме передних. Поэтому по ходу нивелирования разность плеч сокращают, например, на первой станции заднее плечо было на 3 м длиннее переднего, тогда на второй станции прибор стараются установить не точно посередине, а так, чтобы заднее плечо было короче переднего на те же 3 м.

Отсчеты берутся по двум сторонам каждой из реек: красной и черной, шкалы которых сбиты друг относительно друга примерно на 0,5 м. Порядок аналогичен полному приему теодолита: задняя черная – передняя черная – передняя красная – задняя красная. Превышение равняется разнице соответствующих отсчетов задней и передней реек. На станции сразу выполняется контроль измерений, после чего задняя рейка 1-й станции устанавливается в качестве передней на 2 станции (передняя остается на месте и получается задней). Таким образом, получается высота точки В как сумма высоты точки А и суммы всех полученных превышений.

Рассмотрим порядок действий при геометрическом нивелировании из середины на примере журнала геометрического нивелирования.

Отсчеты по дальномерным нитям Длина плеч Отсчеты по средней нити Превышение по черной и красной сторонам рейки Среднее превышение
задняя передняя
  3=1-2     hч =4-8 hср = (hч + hкр) / 2
 
  7=5-6     hкр =10-9-14
 
11=3-7 12=10-4 13=9-8 14=12-13=100 (0)  

1 – отсчет по нижней дальномерной нити на заднюю рейку .

2 – отсчет по верхней дальномерной нити на заднюю рейку .

3 – длина заднего плеча .

4 – отсчет по средней нити на черную сторону задней рейки .

5 – отсчет по нижней дальномерной нити на переднюю рейку .

6 – отсчет по верхней дальномерной нити на переднюю рейку .

7 – длина переднего плеча .

8 – отсчет по средней нити на черную сторону передней рейки .

9 – отсчет по средней нити на красную сторону передней рейки .

10 – отсчет по средней нити на красную сторону задней рейки .

11 – разность плеч (со знаком +/-) .

12 – разность отсчетов по красной и черной сторонам задней рейки .

Представленная информация была полезной?
ДА
58.67%
НЕТ
41.33%
Проголосовало: 963

13 – разность отсчетов по красной и черной сторонам передней рейки .

14 – разность начала отсчета (пятки) красной стороны реек.

Вычисляем превышение отдельно по черной и красной сторонам реек, затем находим среднее. Среднее арифметическое только для несбитых реек (разница пяток – 0), в других случаях – тысячи и сотни берутся по черной стороне, десятки и единицы как среднее арифметическое.

Допустимая невязка составляет f = Dмм √Lкм (мм), где D – число, определяемое классом нивелирования (для 4 класса – 20 мм), L – длина нивелирного хода в км.

Другие виды геометрического нивелирования. Нивелирование вперед: определяется превышение между станцией и пикетом, где установлена рейка, по формуле: h = i – b, где i – горизонт инструмента (высота трубы инструмента над землей), b – отсчет по рейке. Способ менее точный, более медленное продвижение по нивелирному ходу по сравнению с нивелированием из середины.

Нивелирование через широкие реки. На расстоянии 15-20 м от точек А и В на правом и левом берегах реки выбирают места установки нивелира C и D. Диагонали AC и BD должны быть приблизительно равны. Визируют с точки С на А и В, потом с точки D на точки А и В. В первом случае А считают задней рейкой, во втором – передней. Берут среднее арифметическое двух превышений. Контроль точности – расхождение не должно быть более 10 мм на каждые 100 м расстояния.

Нивелирование по профилю. Использование геометрического нивелирования для построения профиля целесообразно проводить в том случае, когда необходима высокая точность, например, для равнинных районов с преобладанием микроформ рельефа, когда необходимо получить высотные характеристики мелких объектов (невысоких береговых террас и т.д.). Выделяют несколько этапов:

1. Разбивка пикетажа с составлением в пикетажной книжке глазомерного абриса вдоль всей трассы профиля.

2. Измерение превышений.

3. Обработка нивелирного журнала, вычисление абсолютных высот пикетов.

4. Построение профиля (горизонтальный и вертикальный масштабы)

Самый большой недостаток геометрического нивелирования – значительное возрастание трудоемкости при работе на пересеченном рельефе. На склонах часто возникает ситуация, когда визирный луч трубы нивелира проходит выше рейки и попадет в землю. Тогда приходится добавлять связующую точку, иногда и не одну. В таких случаях пользуются тригонометрическим нивелированием. Оно в отличие от геометрического производится наклонным визирным лучом. Для определения превышения этим методом нужно измерить угол наклона визирного луча к горизонту и расстояние.

Прямоугольный треугольник: дальномерное расстояние (L) – горизонтальное проложение (S) – превышение (h). Отсюда формулы (для нитяного дальномера):

S = L cos2 v

H = S tg v + i – U + f,

где v – вертикальный угол, i – высота прибора, U – высота визирования, f – поправка за кривизну Земли и рефракцию.

Вертикальный угол измеряют относительно плоскости горизонта. Нулевой штрих вертикального лимба теодолита должен совпадать с плоскостью горизонта, но на практике это условие не всегда выполняется. Важно знать реальное положение места нуля вертикального круга, места горизонта. Расчет МГ. В вертикальные углы вводится соответствующая поправка v = КЛ – МГ.

Барометрическое нивелирование позволяет находить превышение между точками по разности атмосферного давления в них. Атмосферное давление зависит от широты точки, состояния атмосферы (температура и влажность воздуха) и высоты.

h = 18470 lg В1/B2 (1 + 0,003665 * tср) — (упрощенная формула Певцова)

Для повышения точности измерений прокладывают замкнутые барометрические ходы или используют параллельные измерения на стационарной точке.

Атмосферное давление измеряют с помощью микробарометров, которые бывают оптическими или электронными. На практике давление, измеренное микробарометрами, чаще всего переводят в высоты с помощью специальных таблиц.

Точность измерения превышений путем барометрического нивелирования:

3 -5 м для оптических микробарометров

≈ 30 см для электронных


Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.67%
НЕТ
41.33%
Проголосовало: 963

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет