Механическое и гидростатическое нивелирования

Механическое и гидростатическое нивелирования. Механическое нивелирование выполняют установленным на велосипеде или автомашине нивелир-автоматом, позволяющим автоматически вычерчивать профиль местности и измерять расстояние по пройденному пути. В нивелир-автоматах вертикаль задатся тяжлым отвесом, а расстояние фиксируется фрикционным диском, связанным с колесом велосипеда.

Электромеханический нивелир-автомат монтируется на автомашине и позволяет определять не только разность высот смежных точек и расстояние между ними на соответствующих счтчиках, но и профиль местности на фотоленте. Гидростатическое нивелирование основано на том, что свободная поверхность жидкости в сообщающихся сосудах находится на одном уровне.

Гидростатический нивелир состоит из двух стеклянных трубок, вставленных в рейки с делениями, соединнных резиновым или металлическим шлангом и заполненных жидкостью вода, диметилфталат и т.п Разность высот определяют по разности уровней жидкости в стеклянных трубках, причм учитывают различие температуры и давления в различных частях жидкости гидростатического нивелира. Погрешности определения разности высот этим методом составляют 1-2 мм. Гидростатическое Н. применяют для непрерывного изучения деформаций инженерных сооружений, высокоточного определения разности высот точек, разделнных широкими водными преградами, и др. БАРОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ. Физическое нивелирование основано на закономерности изменения атмосферного давления с изменением абсолютной высоты места с подъемом над уровнем моря давление падает, со спуском повышается.

Нивелирование, при котором определяется разность высот двух точек превышения, по данным изменения атмосферного давления, измеренного в этих точках, называется барометрическим.

Барометрическое нивелирование - один из методов нивелирования, основанный на установленной Б. Паскалем в 1647 связи давления воздуха с высотой точки над уровнем моря. Барометрическое нивелирование дает возможность быстро определять абсолютные высоты точек местности, оно также используется для съемки рельефа высокогорной и сильно пересеченной территории. По разности давления, как отмечалось выше, с учетом метеорологических условий, можно вычислить и разность высот двух не очень удаленных друг от друга точек. для этой цели применяют понятие барической ступени высот, или расстояния по вертикали в метрах, на котором атмосферное давление меняется на 1 мм ртутного столба.

По формуле Бабине составлены таблицы барических ступеней высот. Так, например, для средней полосы европейской части СССР барическая ступень составляет 10,5 ммм. Атмосферное давление меняется не только с высотой, оно зависит также от ряда метеорологических факторов, в частности от температуры воздуха.

Широкое применение при барометрическом нивелировании получили пружинные барометры-анероиды безжидкостные. Барометр-анероид БАММ, например, обеспечивает определение давления с точностью 0,2 0,3 мм ртутного столба. Определение температуры воздуха осуществляется с помощью термометра-праща. Таким образом, на станциях определяется давление и температура воздуха, а в журнале фиксируется время наблюдения. Так как показания барометра-анероида отличаются от показаний ртутного барометра, то для приведения измеренного анероидом атмосферного давления к показаниям ртутного барометра на каждой станции маршрута в показания анероида вводят три поправки а шкаловую с 760 А для учета нелинейности шкалы, вызываемой изменением угла между передаточными рычагами б температурную поправку, в добавочную поправку, которая возникает из-за неточного учета шкаловой и температурной поправок, а также наличия механических погрешностей прибора.

Шкаловые и температурные поправки перед каждым полевым сезоном вносят в паспорт анероида после сравнения показаний анероида с эталоном в баро- и термокамерах. Правильность показаний анероида не обеспечивается без паспорта.

Показания ртутного барометра получают алгебраическим суммированием показаний анероида и поправок. Давление воздуха меняется в течение дня, поэтому барометрическое нивелирование осуществляется способом замкнутого хода. Его проводят при устойчивом состоянии атмосферы в дни без гроз, сильного ветра и т. п Съемщик, измерив атмосферное давление и температуру воздуха на исходной точке, обходит все точки маршрута, где последовательно делает те же наблюдения, отмечая в журнале время измерений.

Возвратясь в исходную точку, вновь определяет давление и температуру, отмечает время. Полученная разность давлений на исходной точке в итоге двух измерений представляет невязку результат суточного хода атмосферного давления и ошибок приборов. Ее распределяют пропорционально затраченному на наблюдения времени. Вычислив средние значения давления и температуры воздуха между соседними точками хода, находят из таблиц значения барических ступеней.

По формуле определяют превышения между ними. Зная абсолютную высоту одной точки и превышения, находят высотные отметки всех точек. Точность определения высот барометрическим нивелированием 2 2,5 м. Историческая справка. Н. возникло в глубокой древности в связи со строительством оросительных каналов, водопроводов и т.п. Первые сведения о водяном нивелире связывают с именами римского архитектора Марка Витрувия 1 в. до н. э. и древнегреческого учного Герона Александрийского 1 в. н. э Дальнейшее развитие методов Н. связано с изобретением зрительной трубы конец 16 в барометра - Э. Торричелли 1648, сетки нитей в зрительных трубах - Ж. Пикаром 1669, цилиндрического уровня - английским оптиком Дж. Рамсденом 1768. В созданной Петром I оптической мастерской в 1715-25 И. Е. Беляев изготовлял различные приборы, включая и ватерпасы с трубой, т. е. нивелиры.

В 18 в. высоты пунктов в России определяли барометром, а с начала 19 в. стали применять тригонометрическое Н. Под руководством В. Я. Струве в 1836-37 тригонометрическим Н. были определены разность уровней Азовского и Чрного морей и высота г. Эльбрус.

Метод геометрического Н. впервые был широко использован в 1847 при инженерных изысканиях Суэцкого канала. Первые применения геометрического Н. в России в 19 в. также были связаны со строительством водных и сухопутных путей сообщения.

В 1871 Военно-топографический отдел Главного штаба России начал работы по созданию нивелирной сети страны, а в 1913 приступил к выполнению Н. высокой точности. Русские геодезисты С. Д. Рыльке, Н. Я. Цингер, И. И. Померанцев и др. своими исследованиями внесли большой вклад в развитие теорий и методов нивелирных работ. В СССР нивелирные работы интенсивно развивались в связи с решением различных народнохозяйственных и инженерно-технических задач. По результатам повторных нивелировок определены скорости современных вертикальных движений земной коры в пределах почти всей Европейской части территории СССР. В Центральном научно-исследовательском институте геодезии, аэросъмки и картографии выполнены широкие исследования по теоретическим и методическим проблемам Н которое является одним из основных и важнейших видов современных геодезических работ. При подготовке доклада использованы материалы 1. Г.Ю. Грюнберг, Н.А. Лапкина, Н.В. Малахов, Е.С. Фельдман.

Картография с основами топографии.

Москва, Просвещение, 1991. 2. Большая Советская Энциклопедия httpencycl.yandex.ru.