Другие способы нивелирования

Микронивелирование применяется в строительстве для уста­новки в горизонтальное положение опорных плоскостей и для проверки геометрической точности плоских и криволинейных поверхностей. Микронивелир (рис. 12) представляет собой же­сткую штангу, на которой закреплены точный цилиндрический уровень с ценой деления от 2 до 10" и индикатор перемещений часового типа. Расстояние между неподвижным упором 2 и што­ком индикатора называется базой микронивелира. Длина базы бывает от 0, 5 до 1, 5 м. Значение базы отсчитывается по шкале на выдвижном штоке.

При измерении превышения h (см. рис. 12) выдвижная штанга закрепляется в положении, при котором неподвижный упор и шток индикатора опираются на поверхность конструкции в точках А и В. Вращением винта подвижного упора пузырек цилиндрического уровня приводят в нуль-пункт и берут отсчет П по индикатору. Переставив прибор на тех же точках на 180°, приводят пузырек уровня в нуль-пункт и берут отсчет Л. Превы­шение между точками вычисляется по формуле h = (П — Л) / 2. Погрешность определения превышения при микронивелировании составляет 0, 01-0, 05 мм.

Рис. 12. Схема микронивелира:

1, 2- роликовые опоры; 2 - неподвижный упор: 3 - выдвижная часть штанги; 4 - основная штанга; 5, 6 - цилиндрический и поперечный уровни соответственно; 7 - индикатор часового типа; 8 - подвижный упор

Физическое нивелирование включает методы, основанные на определении физических явлений: гидростатический, баромет­рический и радиолокационный. Гидростатический нивелир — это два или несколько сообщающихся сосудов, в которых жид­кость устанавливается на одной уровенной поверхности. При ба­рометрическом нивелировании барометром измеряют атмосфер­ное давление в двух точках и по разности давлений вычисляют превышение. Радиолокационное нивелирование производят с са­молета при постоянной высоте полета. Измеряют вертикальные расстояния до земной поверхности, а по их разностям — превы­шения.

При барометрическом нивелировании в точках 1 и 2 измеря­ют давление воздуха В ₁ и В ₂ и его температуру t ₁ и t₂, а превы­шение вычисляют по сокращенной барометрической формуле

(10)

где К = 18 470 — эмпирический коэффициент; α = 1 / 273 — коэффициент температурного расширения воздуха; t _m = (t ₁, + t ₂)/ 2 - среднее от t ₁ и t ₂.

Давление воздуха измеряют переносными барометрами раз­личных конструкций. Наиболее точные барометрические прибо­ры позволяют определить превыше­ния с погрешностью 0, 3—0, 5 м.

В приборах, называемых гидро­нивелирами, предназначенных для гидростатического нивелирования, сообщающиеся сосуды соединены двумя специальными синтетически­ми шлангами (рис. 13) — жидкостным и воздушным. Воздушный шланг изолирует систему от неравномерных перепадов атмосферного давления и повышает точность установки жид­кости на одинаковом уровне в сосу­дах, связанных жидкостным шлан­гом. Сосуды оснащены отсчетными шкалами. Нуль шкал должен совмещаться с плоскостью, пер­пендикулярной вертикальной оси сосуда в точке опорного выс­тупа. Измеряемое превышение h равно разности отсчетов а и b уровня жидкости по шкалам сосудов. Для устранения погреш­ностей за счет неравенства нулей шкал измерения повторяют, переставив сосуды местами на точках А и В, и за окончательный результат берут среднее.

Рис. 13. Гидростатическое нивелирование

В точных гидростатических нивелирах уровень жидкости из­меряется специальными головками — микрометрами с электри­ческой индикацией касания поверхности жидкости иглой голов­ки, точность измерения превышений достигает сотых долей мил­лиметра, а точность гидростатических нивелиров без воздушного шланга с резиновым жидкостным шлангом и визуальным отсче­том уровня жидкости составляет 0, 5—3 мм.,

Механическое нивелирование производят при помощи специ­альных приборов, установленных, например, на автомобиле. Прибор содержит датчик углов наклона рамы автомобиля отно­сительно маятника, сохраняющего отвесное положение, и дат­чик пути. Превышение между двумя точками на участке пути D _i с постоянным углом наклона v _i определяется по формуле h _i = D _i sin v. Вычислительный блок суммирует превышения h ₁ и позволяет определять отметки отдельных точек, выдает данные для авто­матического получения профиля местности.

В процессе нивелирования автомобиль может двигаться со скоростью до 30 км/ч, точность измерения превышений характе­ризуется средней квадратической погрешностью от 0, 3 до 0, 6 м на 1 км хода.

Спутниковое нивелирование выполняется при помощи назем­ных GPS-приемников (см. § 1.7) высокой точности (погрешность определения высот точек составляет от 0, 5 до 5—10 мм на рассто­янии 1 км между базовой и мобильной станциями). При инже­нерно-геодезических изысканиях для строительства спутниковой аппаратурой получают отметки опорных пунктов, а сгущение сети высотных точек и нивелирные съемки местности производят гео­метрическим и тригонометрическим нивелированием.