Инструментальные ошибки при нивелировании

13.1.
Источники
ошибок при высокоточном нивелировании
и

Методы ослабления их влияния

Ошибки при
высокоточном нивелировании бывают
случайные и систематические. В свою
очередь, все эти ошибки делятся еще на
личные, инструментальные и ошибки за
счет влияния внешних условий.

Проблема ошибок
в высокоточном нивелировании довольно
сложная. Дело в том, что с помощью
высокоточного нивелирования часто
решают задачи определения величин,
соизмеримых с ошибками измерений
(определение вертикальных деформаций
земной поверхности, наблюдения за
движением оползней, осадками крупных
инженерных сооружений и т.д.), которые
достаточно квалифицированно можно
решить лишь при условии глубокого знания
источников ошибок и методов ослабления
их влияния. Рассмотрим общепринятые
подходы к ослаблению влияния основных
ошибок высокоточного нивелирования.

1.
Влияние угла
i
(проекции на отвесную плоскость угла
между визирной осью трубы и осью
цилиндрического контактного уровня)
на результаты нивелирования.

Вычертим схему
влияния угла i
на отсчеты
по рейкам (рис.13.1).

Рис. 13.1. Влияние угла i
на результаты
нивелирования :

З ,П
— истинные
отсчеты по задней и передней рейкам
(i
=
0);
З¢
, П¢
— фактические отсчеты по задней и
передней рейкам (
i
0); dз,
dП
— расстояния от нивелира до задней
и до передней реек;
h-превышение на станции.

Согласно обозначениям,
данным на рис. 13.1, можно записать:

(13.1)

Тогда превышение
h
на станции,
свободное от влияния угла i,
будет равно

(13.2)

По аналогии с 13.2
можно записать выражение для превышения
ΔН
по секции, равное Σh,
т.е.

(13.3)

Второй член в
формулах (13.2 – 13.3) есть поправка в
превышение за влияние угла i
.
При dЗ
=
dП
эта поправка
исключается. Поэтому
нивелирование выполняется из середины,
и методика нивелирования требует, чтобы
разности расстояний (
dЗ
dП)
на каждой станции и накопление их по
секции
не превышали установленных допусков.
Например,
при нивелировании I
класса требуется, чтобы на каждой станции
(dЗ
dП)
£
0,5м, а в секции накопление этих разностей
было не более 1м. Кроме того, устанавливается
допуск на угол i
( i
£
10
²
).

Однако этих мер
для защиты результатов нивелирования
от влияния угла i
недостаточно,
так как сам угол i
может
изменяться в процессе
нивелирования
в зависимости от изменения
окружающего воздуха. Поэтому методика
производства высокоточного нивелирования
предусматривает еще следующие
дополнительные меры для уменьшения
влияния угла i
:

—применение
нивелиров с теплозащитным корпусом, у
которых угол
i
изменяется
не более, чем на 0.5²
при изменении
на 1°С ;

— наблюдения на
станциях следует выполнять по строго
симметричной во времени программе
измерений (ЗППЗ или ПЗЗП);

— прямой и обратный
ходы прокладывать один утром, другой –
вечером, т.е. при разных знаках приращения
воздуха;

— необходимо
тщательно защищать нивелир от солнца
как во время работы на станции, так и
при переходе от одной станции к другой;

— перед началом
работ нивелир следует выдерживать в
тени на штативе не менее 45 минут.

2. Систематическое
влияние вертикальных перемещений
костылей и штативов на результаты
нивелирования.

В высокоточном
нивелировании рейки, как правило,
устанавливаются на костыли, которые в
большинстве случаев оседают под
воздействием собственной массы, массы
реек и неизбежного нажима на рейку.
Штатив, на котором расположен нивелир,
также испытывает вертикальные перемещения
вследствие того, что вокруг него топчется
нивелировщик, а так же по ряду других
причин. Исследования показали, что в
подавляющем большинстве случаев штатив
подвергается выпиранию, т.е. в обоих
случаях эти влиянии систематические.
Меры их ослабления следующие:

а) трассы прямого
и обратного нивелирных ходов должны
совпадать и проходить по возможности
на всем протяжении по грунтам средней
плотности;

б) число станций
в прямом и обратном ходах должны быть
четным и одинаковым;

в) программа
наблюдений на станции должна быть строго
симметричной во времени;

г) порядок наблюдений
на смежных станциях следует чередовать:
на нечетной станции наблюдения
начинать с задней, а на четной — с передней
рейки; в обратном ходе наоборот;

д) по ходам
нивелирования I
класса костыли следует закреплять не
ближе 0,5м друг от друга;

е) штатив следует
устанавливать без перекоса и во время
работы защищать от солнца;

ж) отсчеты по рейке,
установленной на костыль, следует брать
не ранее, чем через 30 секунд;

з) нивелирование
выполнять участками 20—30 км по схеме
«восьмерка», т.е. одну половину секций
участка сначала проходить в прямом
направлении, а вторую в обратном.

3. Влияние наклона
рейки
(рис.13.2).

Это
влияние носит систематический характер,
так как всегда увеличивает отсчет по
рейке до величины,
где
наклон рейки.

Рис. 13.2.

Для уменьшения
этого влияния рейка снабжается круглым
уровнем.

4. Влияние разностей
высот нулей реек

исключают путем соблюдения требования
четного числа станций в секции.

5. Влияние
вертикальной рефракции.

Для уменьшения этого влияния необходимо:

а) применять строго
симметричную по времени программу
наблюдений на станции, сократив до
минимума время наблюдений;

б) прокладывать
прямой и обратный ходы в разное время
дня;

в) строго соблюдать
требования инструкции о высоте визирного
луча над землей и расстоянии от нивелира
до реек:

I
класс

II
класс

Высота
визирного луча

≥0,8м

≥0,5м

Расстояние
от нивелира до рейки

≤50м

≤60м

6. Влияние отличия
t° нивелирования от t° компарирования
рейки.

Как мы знаем шкала
деления на высокоточных нивелирных
рейках изготавливается из инвара,
который, как и любой реальный материал,
обладает способностью изменять свои
размеры при изменении .

Компарирование
реек, т.е. определение длин метровых
интервалов, выполняется при одной
температуре (tК),
а нивелирование
по трассе — при другой — (tН).
Разность температур нивелирования и
компарирования неизбежно вызовет
изменение средней длины метра комплекта
реек. Следовательно, в результаты
нивелирования нужно ввести поправку
за эту температурную разность, которую
приближенно можно вычислить по формуле:

, (13.4)

где

поправка за температуру;


превышение по секции;
— средний коэффициент инварного
расширения;

tН
– средняя температура
нивелирования
по секции;

tК
температура
компарирования реек.

Строгий учет
температурного влияния на результаты
высокоточного нивелирования предусматривает
измерение температуры каждой рейки на
каждой станции и введение поправки в
отсчет по каждой рейке согласно формуле:

,
(13.5)

где
— температуры нивелирования и
компарирования, соответственно, задней
и передней реек;
коэффициенты инварного расширения для
задней и передней реек;З
и П— отсчеты
по задней и передней рейкам.

Тогда по
секции формула для введения поправки
за температуры будет иметь вид:

,
(13.6)

где n
число
станций в секции.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Беспалый Н.П., Ахонина Л.И.

Геодезия часть 2 Учебное пособие для студентов геодезических специальностей вузов Донецк 1999

Глава 2 Источники ошибок при нивелировании

2.1 Классификация ошибок нивелирования

Процесс определения превышений сопровождается случайными и систематическими ошибками. Случайные ошибки измерений компенсируются, а систематические накапливаются. В связи с этим методика работ по нивелированию должна быть такой, чтобы систематические ошибки в значительной мере исключались в процессе производства работ или же исключались путем введения соответствующих поправок в результаты измерений.

Систематические ошибки обусловлены действием следующих трех групп основных факторов:

— влиянием внешних условий,

— влиянием приборных ошибок,

— влиянием личных ошибок наблюдателя.

Каждая группа факторов состоит из нескольких источников ошибок.

Систематические ошибки, обусловленные влиянием внешних условий, вызываются следующими основными источниками: кривизной Земли, рефракцией, вертикальным перемещением нивелирных реек, вертикальным перемещением штатива (нивелира).

Систематические приборные ошибки вызываются источниками:

— непараллельностью визирной оси и оси цилиндрического уровня (несоблюдение главного условия), или не горизонтальностью визирной оси из-за погрешностей работы компенсатора;

— неправильным ходом фокусирующей линзы,

— недостаточной разрешающей способностью зрительной трубы,

— наклоном нивелирных реек,

— несовпадением нулевых делений реек с их пятками (смещение пяток),

— ошибками делений метровых интервалов реек,

— ошибками из-за изменения длин реек при изменении температуры воздуха и его влажности.

Систематические личные ошибки наблюдателя включают:

— ошибку округления отсчета по рейке при визировании через трубу,

— ошибку в отсчете по рейке из-за неточной установки визирной оси в горизонтальное положение.

Случайные ошибки обусловлены действием следующих факторов:

— ошибками (случайными) нанесения дециметровых делений реек,

— влиянием конвекционных потоков воздуха.

Кроме этого на определяемое превышение оказывают влияние ошибки, вызванные:

— гидротермическим движением земной коры (оседание грунта в весенне — летний период и его поднятие при замерзании в осенне  зимний),

— изменением величины уклонения отвесной линии под действием Луны и Солнца.

В нивелировании III и IV классов влияние последних двух источников не учитывается.

2.2 Систематические ошибки, обусловленные влиянием внешних факторов

2.2.1 Влияние кривизны Земли на определяемое превышение.

Рисунок 2. 1 – Влияние кривизны Земли на определяемые превышения

          При определении превышения h между точками А и В (рис.2.1); как уже отмечалось в 1.4, уровенные поверхности UA, UB ,UN в точках А, В, N можно считать дугами концентрических окружностей.

Уровенной поверхности нивелира соответствуют отсчеты по рейкам аи и bи.Тогда превышение h будет вычислено по формуле (1.2). Горизонтальному лучу визирования соответствуют отсчеты по рейкам а и bПоправки за кривизну Земли cA ,cB вычисляются как разности соотвествующих отсчетов согласно формулам (1.3), из которых можно записать

 (2.1)

Подставим значения аи и bи из формул (2.1) в формулу (1.2). 

                        (2.2)

Для определения сA из треугольника ОNа запишем

ON=R+H,

где Н – высота визирного луча относительно отсчетной уровенной поверхности UH; R-радиус земного шара.

; аN = da,

где da – расстояние вдоль горизонтального визирного луча от нивелира до рейки.

откуда получаем

ca — величина малая, а  — малая второго порядка, и ею можно пренебречь. Поэтому

H — абсолютная отметка мала по сравнению с радиусом Земли. Ее в знаменателе можно не учитывать, тогда

 (2.3)

Аналогично из треугольника ОNb найдем

 (2.4)

Вычислим величину учетом формул (2.3) и (2.4)

 (2.5)

Введем обозначения: da + db =S; и da — db =d.

Тогда формула (2.5) примет вид

 (2.6)

Суммарная поправка по ходу нивелирования (считая da + db постоянным) будет равна

 (2.7)

При установке нивелира посредине между точками А и В величина d равна нулю, следовательно  и как следует из формулы (2.2, т. е. кривизна Земли не вызывает ошибки в превышении, если выдерживается равенство расстояний от нивелира до реек на станции.

Инструкцией [5] требуется чтобы неравенство плеч на станции при нивелировании III кл. не превышало 2 м, а при нивелировании IV класса — 5 м.

При длине визирного луча 75 м и неравенстве плеч 2 м, как следует из (2.6) ошибка в превышении будет равна

Поскольку ошибка накапливается с увеличением длины хода по формуле (2.7), то рекомендуется чередовать знак d и не допускать накопления неравенств по ходу более 5 м при нивелировании III класса и 10 м — при нивелировании IV класса.

2.2.2 Ошибка в превышении из-за влияния рефракции.

Под влиянием рефракции подразумевается преломление визирного луча (луча света) в земной атмосфере при прохождении его в слоях различной плотности воздуха (армосферы).

Из рисунка 1.7 видно, что влияние рефракции на отсчет по рейке аналогично влиянию кривизны Земли, но рефракционная кривая имеет радиус в 6 — 7 раз больше земного, поэтому

 , (2.8)

где R1 –радиус рефракционнй кривой.

При вычислении величин rА и rВ вводится понятие «Коэффициент рефракции» как отношение

 (2.9)

Так как преломление луча, строго подходя, будет разное у задней и передней реек, то

(2.10)

где R1, R2 радиусы рефракционных кривых у точек A и соответственно; К1K2 – коэффициенты рефракции для тех же точек.

Формулы (2.8) с учетом формул (2.10) преобразуются к виду

 , (2.11)

и

 (2.12)

Допуская что К1 = К2 = К получим по аналогии с формулой (2.6)

 (2.13)

Очевидно если нивелировать из середины, то влияние рефракции исключается, но это справедливо только для равнинных районов.

Для более полного исключения рефракции необходимо еще соблюдать следующее:

— не допускать прохождения визирного луча непосредственно у земной поверхности (инструкцией [5] требуется, чтобы при нивелировании III класса отсчеты по рейке были не менне 0.3 м, а при нивелировании IV класса — 0.2 м),

— в летние ясные, солнечные дни нивелирование начинать спустя 1 — 2 часа после восхода солнца (когда прогреется воздух) и заканчивать за 1 — 2 часа до захода солнца.


Добро пожаловать!

Войдите или зарегистрируйтесь сейчас!

Войти

Погрешность геометрического нивелирования. Допуски, нормативы и литературные источники

Тема в разделе «Общие вопросы», создана пользователем StudentX, 21 ноя 2020.

  1. Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.766
    Симпатии:
    1.219
    Адрес:

    Пермь

    Хорошо. Приглашаю вас вот сюды.
    @ВЯЗ, вы по обыкновению игнорируете аргументы своего оппонента. Попробуйте ответить на один простой вопрос. III класс. По вашей таблице допустимая СКП 1.68 мм на километр хода. Как оно может так быть, если приборная погрешность нивелира Н-3, предназначенного в том числе и для III класса, могла достигать 3 мм на километр двойного хода? Методикой здесь ничего не компенсируется, потому как погрешность указывается для двойного хода, то есть в двух направлениях. Вопрос на самом деле риторический. Деление приборной погрешности на 2 или на 3 не проканает, не получится у вас из этой «трубы с уровнем» сделать погрешность 1.5 — 1.0 мм.

    Если вы считаете, что слово «предельная» в шапке таблицы — принципиальное отличие, то это не так. Если где-либо в нормативах пишут про СКП, то и подразумевается предельно допустимое её значение. Это называется допуском.

    Насчёт справочников геодезиста. Посмотрел, почитал… Стр. 721-722:

    upload_2020-11-21_14-3-29.png

    Допуски невязок в полигонах сильно отличаются от регламента инструкции по нивелированию. За исключением IV класса.

    upload_2020-11-21_15-20-39.png

    Тоже ошибка в нормативах?

    Дальше… Смотрим заявленные ошибки на станции и на километр хода, к примеру, для I класса. Стр. 719.

    upload_2020-11-21_14-13-2.png

    Ошибка на станции 0.15 мм и ошибка на километр хода (не более!) 0.5 мм. Проверяем. Длина визирного луча 50 м. Значит, при нивелировании 1 км строго по прямой линии у нас выйдет 1000 м / (50 м ⋅ 2) = 10 станций. Вычисляем ошибку на километр хода из 10 станций. 0.15 мм ⋅ √10 = 0.5 мм. Значит, можно сделать вывод о том, что 0.5 мм мы можем получить лишь в том случае, когда нивелирование идёт строго по прямой, что, естественно, бывает не всегда. Возьмём число станций побольше, например, 15. Тогда получим ошибку на километр хода 0.15 мм ⋅ √15 = 0.6 мм. Аналогичный расчёт можно выполнить и для других классов. Цифры, как видим, несколько приукрашены.

    Что ещё… Ну, например… Техническое нивелирование. Стр. 727 справочника геодезиста.

    upload_2020-11-21_14-29-11.png

    Из руководства по техническому нивелированию и высотным теодолитным ходам:

    upload_2020-11-21_14-33-28.png

    Цифры из руководства получаются достаточно просто. Из допустимой невязки получаем допустимую СКП на километр хода. 50 мм / 2 = 25 мм. Получаем число станций в километре хода при длинах плеч 25, 75 и 150 м:
    1000/(25⋅2) = 20;
    1000/(75⋅2) = 6.67 (в среднем при многокилометровых ходах);
    1000/(150⋅2) = 3.33 (в среднем при многокилометровых ходах).
    Из предельных ошибок 10, 20 и 30 мм получаем СКП делением на 2. Итого 5, 10 и 15 мм соответственно.
    Тогда получим ошибки на километр хода:
    5 мм ⋅ √20 = 22 мм
    10 мм ⋅ √6.67 = 26 мм
    15 мм ⋅ √3.33 = 27 мм
    Есть отклонения от 25 мм, но для технички приближённо такие цифры можно принять. А что такое 15 мм и 8 мм из справочника геодезиста, этого я так и не смог понять.

    Подытожим. Что написано в справочнике геодезиста касательно нивелировок — непонятно. Поэтому ссылки на него — аргумент так себе.

    #1

    Последнее редактирование: 21 ноя 2020

  2. Форумчанин

    Регистрация:
    23 июн 2013
    Сообщения:
    1.485
    Симпатии:
    763

    Собственно если уж пошла такая пьянка… Нивелир Н-3, насколько я с этим знаком в РФ не производится, да и на производстве экземпляров остающихся в рабочем состоянии всё меньше и меньше Так что пример не актуален. Я конечно понимаю, что в «современных» учебниках по геодезии до сих пор встречается и мензульная съёмка, но это уже перебор. Никто не пошлёт исполнителя с оптикой выполнять геометрическое нивелирование скажем так 10, или 15 км с оптическим нивелиром. А если Вы посмотрите характеристики современных цифровых нивелиров, то сами всё поймёте.

    #2

  3. Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.766
    Симпатии:
    1.219
    Адрес:

    Пермь

    Это теоретический вопрос, относящийся к разбору допусков и технических характеристик геометрического нивелирования различных классов. Нивелир Н-3 приведён здесь в качестве свидетельства того, что не может III класс быть с погрешностью 1.68 мм на километр хода, как это утверждает ВЯЗ. Конечно сейчас этот прибор неактуален, но не об том речь. Смысл в том, что данная характеристика III класса, взятая из старых источников (а значит, для старых же приборов) сильно завышена.

    Современные ходы III класса точнее за счёт использования цифровых нивелиров, вне всякого сомнения. Однако, это в настоящее время ничем не регламентируется, имеем лишь методики и соответственно допуски и характеристики, принятые для старой оптики.

    #3

  4. Форумчанин

    Регистрация:
    27 июн 2014
    Сообщения:
    5.298
    Симпатии:
    1.852
    Адрес:

    г. Москва

    «Длина хода» вычисляется не «по прямой», а как сумма плеч. Опять попытка раскрутить воображаемый глобус?

    PS: Мы так по студачке делали: накручивали по 2км на 100м. Крутили ход вокруг ТП.

    #4

  5. Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.766
    Симпатии:
    1.219
    Адрес:

    Пермь

    Да, намудрил, согласен. Но смысл, я думаю, понятен. При увеличении числа станции более 10-11 ошибку 0.5 мм на километр хода уже не получить при заданной ошибке на станции в 0.15 мм. В то время как в справочнике геодезиста утверждается, цитирую: «Нивелирование I класса … , характеризующееся средней квадратической случайной ошибкой в ходе длиной 1 км не более +-0.5 мм …»

    #5

  6. Форумчанин

    Регистрация:
    23 июн 2013
    Сообщения:
    1.485
    Симпатии:
    763

    К сожалению новой вменяемой нормативной документации нет, и уже не будет. Организации, в которых работали профессионалы, и которые занимались разработкой НТД были окончательно развалены в начале нулевых. Восстанавливать это никто не собирается (не для того разваливали). А если посмотреть на редакции СП и ГОСТов, то это либо тупое переписывание СНИПов 70-80х годов прошлого столетия, либо вообще похоже на бред наркоманов. Хуже всего становиться от осознания, что эти наркоманы как будто почкованием размножаются, с каждым годом их всё больше и больше, а адекватных людей всё меньше…..

    #6

  7. Форумчанин

    Регистрация:
    27 июн 2014
    Сообщения:
    5.298
    Симпатии:
    1.852
    Адрес:

    г. Москва

    В 60-80х годах инструкции писали технари, имеющие огромный полевой опыт. Где вы сейчас найдёте доктора наук с полевым опытом? «Кадры решают всё».

    #7

  8. Команда форума
    Форумчанин

    Регистрация:
    10 дек 2008
    Сообщения:
    16.734
    Симпатии:
    4.648

    Господа, все эти плачи о том, что и вода была мокрее, не в этой теме. Здесь строго по оценке точности.

    #8


    zvezdochiot нравится это.

  9. Форумчанин

    Регистрация:
    1 янв 2009
    Сообщения:
    5.958
    Симпатии:
    2.151
    Адрес:

    Москва

    По вашей таблице допустимая СКП 1.68 мм на километр хода. Как оно может так быть, если приборная погрешность нивелира Н-3, предназначенного в том числе и для III класса, могла достигать 3 мм на километр двойного хода?

    А ход 3 класса опирается на пункты 2 или 1 класса которые для третьего принято считать непогрешимыми. Рас читайте погрешность в середине секции между реперами. Из практики я Н3к делал ход от Коломны до Рязани. С трудом но в допуски влезал. Правда для упрощения на производстве было принято делать 3 класс инструментом для второго но мне с уровнем лень было возиться….

    #9

  10. Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.766
    Симпатии:
    1.219
    Адрес:

    Пермь

    Погрешность положения наиболее слабого репера? Вопрос был не об этом.

    А не помните ли вы, какую невязку в итоге получили? Хотя бы примерно, ориентировочно.

    Кстати, ещё один аргумент в пользу того, что в справочнике геодезиста написано не пойми что. СКП, вычисляемая по невязкам в линиях или полигонах III класса может доходить до 10 мм на километр. Пример: длина полигона 15 км, невязка +38 мм (допустимая, вычислена как 10 км на корень из 15). СКП по невязке в полигоне: m = √ ( (+47 мм)2 / 15 км ) = 9.8 мм. Где там какие 1.6 мм по справочнику? Это какую невязку получить надо, чтобы по оценке вышло 1.6 мм? Около 6 мм невязки на 15 км. Чушь.

    #10

  11. Форумчанин

    Регистрация:
    1 янв 2009
    Сообщения:
    5.958
    Симпатии:
    2.151
    Адрес:

    Москва

    Примерно на уровне допустимой. Чуть получше или чуть похуже. Где то треть секций невязка половина от допустимой. Но мы тоже шли по железке, вместо башмаков — рельс.
    Так что условия не идеальные.

    #11

  12. Форумчанин

    StudentX : @ВЯЗ, вы по обыкновению игнорируете аргументы своего оппонента. Попробуйте ответить на один простой вопрос. III класс. По вашей таблице допустимая СКП 1.68 мм на километр хода. Как оно может так быть, если приборная погрешность нивелира Н-3, предназначенного в том числе и для III класса, могла достигать 3 мм на километр двойного хода?

    Ответ весьма прост. Он лежит на поверхности и соответствует логике применения вами данных из Таблицы 1 Инструкции по нивелированию. Вот только данные этой таблички необходимо привести к правильному виду.
    Вот к такому.

    Точность нивелирования по расчетам ЗВТ.JPG

    Здесь значения СКП превышения километрового хода взяты из таблицы 28 на стр.118 Справочного пособия по прикладной геодезии. М.: Недра, 1987. Или могут быть взяты из отмеченных мною ранее Справочников геодезиста.
    Предельные СКП рассчитаны для доверительной вероятности 95% с коэффициентом 1.96 увеличения величин mh 1км.
    Можно заметить, что допустимые невязки поддаются расчету по формуле

    где L-длина хода в км, значение n -соответствует числу ходов нивелирования «прямо/обратно»(n=2 для нивелирования I-III классов и n =1 для IV класса). Также замечу, что все характеристики точности нивелирования из отмеченных мною источников внутренне согласованы и логичны. В ваших расчетах есть ошибки, если их устранить, то вы также сможет убедиться в этом факте.

    Таким образом получается, что на основании данных приведенной мною таблицы нивелир Н-3 может использоваться для нивелирования III класса. Нивелиры DiNi 03 и 07 формально могут использоваться для нивелирования I класса, а вот DiNi 12 — для IV класса.

    Подытоживать не буду, а то мне захочется сказать что-нибудь едкое, соответствующее вашей провакативной манере общения. Типа: я задаю любые вопросы (даже глупые и риторические) ляпаю, чего хочу — пусть «форумисты» пояснят и поправят, при неблагоприятном стечении обстоятельств я прикроюсь тем, что я всего лишь студент.

    #12


    Андрей_К1973 нравится это.

  13. Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.766
    Симпатии:
    1.219
    Адрес:

    Пермь

    Не может он использоваться по вашим данным. Если 3.3 мм — предельная СКП, а приборная 3 мм, то практически не остаётся »места» для других источников ошибок. Или по-вашему все ошибки сводятся лишь к приборной погрешности? Об этом уже было написано. Но аргументы бессильны там, где они игнорируются.

    #13

  14. Форумчанин

    Регистрация:
    27 июн 2014
    Сообщения:
    5.298
    Симпатии:
    1.852
    Адрес:

    г. Москва

    Может. Увеличив кол-во измерений.

    #14

  15. Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.766
    Симпатии:
    1.219
    Адрес:

    Пермь

    Мы говорим о стандартной методике, принятой для III класса. Способ средней нити, один горизонт, в двух направлениях. Если на одной станции делать по 3-4 горизонта — другой разговор. Но сейчас не об этом.

    Вот ещё. Допустим, вспоминая производственный опыт…

    …примем для III класса нивелир, по характеристикам проходящий для II класса.

    upload_2020-11-22_13-54-22.png

    Выберем некий абстрактный прибор с погрешностью 1.5 мм на километр двойного хода, которую он давал бы и то только при полном соблюдении методики II класса. Как мы тогда получим с его помощью «не предельную» СКП в 1.68 мм в III классе? Да тоже места на погрешность кроме приборной практически не остаётся. ВЯЗ, не согласуются ваши цифры с приборными погрешностями. Ну никак не лезет.

    #15

    Последнее редактирование: 22 ноя 2020

  16. Форумчанин

    StudentX говорит: Не может он использоваться по вашим данным.

    Ну, во-первых, данные не мои, а нормативные. Я их просто систематизировал.
    Во-вторых, так на минутку вспомним, что III класс это точное нивелирование. Чему вы удивляетесь? А вам доводилось его выполнять? Вот моей организации доводилось выполнять 1300км такой нивелировки. Использовали Н-3(примерно 5% объема), SET DSZ3(30%), DiNi12+DiNi22(65%). Все нормально сдали комиссии с тогдашним Госгеонадзором.
    В-третьих, принципиальным требованием является не ошибка километрового хода, а СКП значений высот пунктов сети. Именно это требование является наиболее важным по ТЗ. Вот вам еще примерчик из СП 317.13258000

    Точность нивелирования по СП 137.1325800.JPG

    Успокойтесь и не нагнетайте обстановку своими выкриками «не верю».

    #16

  17. Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.766
    Симпатии:
    1.219
    Адрес:

    Пермь

    Нет, они именно ваши. Вот нормативные.

    upload_2020-11-22_16-57-23.png

    Безусловно. Но точное — это лишь красивое слово, принятое в рамках классификации. У инженеров как-то числа приняты в первую очередь, а не словесные описания.

    Тому, какой бардак творится в числах. Что в нормативах, что в литературе.

    Формально — да, в рамках летней практики в конце 2 курса. По факту же — нет, потому что студент на 2 курсе вообще не понимает, что он делает. Исключений в настоящее время нет и быть не может. Возможно, раньше учебный процесс мог обеспечить это понимание, но только не теперь.

    Согласен. И всё же мы говорили о другой характеристике.

    А вот вам паспорт Н-3.

    upload_2020-11-22_17-8-42.png

    И ещё из руководства по техническому нивелированию и высотным теодолитным ходам.

    upload_2020-11-22_17-10-30.png

    Тут 4 мм на километр хода. Видимо потому, что не двойного хода, а в одном направлении как для технического нивелирования. 4 мм / √ 2 ≈ 3 мм.
    Ну и на станции 1.5 мм при расстоянии до реек 75 м (нормальная длина луча для III класса). Даже если в двух направлениях: 1.5 / √ 2 = 1 мм; 1 мм > 0.65 мм. Опять не лезет в табличные значения.

    Ладно, хватит. Уже повторяюсь. В общем, вы меня поняли. Делайте выводы, коль сочтёте нужным. ИМХО — для предрасчёта точности (собственно, та тема, откуда мы сюда перешли) лучше выбирать… «более правдоподобные» цифры что ли… а не кем-то когда-то высосанные из пальца заниженные СКП.

    #17

  18. Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.766
    Симпатии:
    1.219
    Адрес:

    Пермь

    По ходу учёбы вновь пришлось вернуться к рассмотрению данного вопроса. Всё также с целью выполнения предрасчёта нивелирных сетей. А конкретно мне бы хотелось рассмотреть вот эту формулу:

    Преобразуем её к виду для вычисления ошибки на километр хода:

    mкм = Wдоп / ( 3 * n * √ L )

    И вот что мне представляется странным. Возникает вопрос. А почему, собственно, ошибка на километр хода будет уменьшена в 2 раза при ходе в двух направлениях? Почему не в 2, как это происходит со случайной ошибкой при двойном измерении? А если число ходов в методике увеличить до n = 10, то по этой формуле получается, что ошибка уменьшается аж в 10 раз. Непорядок.::dry.gif:: Также изменим коэффициент 3 на 2 (понизим доверительную вероятность с 99.7% до 95.45%), чтобы избежать в будущем несоответствия ошибок на километр хода инструментальным СКП (об этом будет сказано ниже). Попробуем изменить формулу с учётом этих соображений:

    mкм = Wдоп / ( 2 * √ n * √ L )

    Теперь перевычислим таблицу, применительно к которой и была написана первая (неизменённая) формула. Для удобства представим эту таблицу здесь:

    upload_2020-12-19_0-11-39.png

    Примечание: в данной таблице представлены две колонки с ошибками на станции. Крайняя правая колонка — ошибка на станции без учёта числа ходов (в прямом и обратном направлении или только в прямом направлении) и линий (по одной или двум парам костылей). Справа слева от неё — ошибка на станции с учётом числа ходов и линий. В дальнейшем речь пойдёт только об ошибке на станции с учётом числа ходов и линий.

    Исходными данными для вычислений ошибок на километр хода также остаются число ходов и допустимая невязка на 1 км хода.

    Также вычислим ошибку на станции следующим образом: 1) Определим число станций на километр хода по нормальным длинам плеч D (Пример для I класса: 1000 м / (50 м * 2) = 10 станций); 2) Разделим ошибку на 1 км хода на корень из числа станций.

    Результаты вычислений:

    upload_2020-12-19_0-19-13.png

    Теперь сверим ошибки на километр хода с допустимыми инструментальными СКП для соответствующих классов согласно инструкции по нивелированию:

    upload_2020-12-19_0-21-39.png

    Заметим, что все полученные значения ошибок на километр хода в полной мере вписываются в инструментальные СКП.

    Для IV класса хотелось бы отметить — ввиду того, что нивелирование выполняется в одном направлении, приведённую инструментальную СКП на км двойного хода следует умножить на 2:
    6 мм * √2 = 8.5 мм. Таким образом, инструментальная СКП также хорошо вписывается в ошибку на километр хода (10 мм).

    Также отмечу кое-что и по техническому нивелированию — если вспомнить старый советский нивелир с наклонным лучом НЛ-3 (самый грубый нивелир из тех, что попадались мне в литературе), имевший инструментальную СКП порядка 25 мм на километр хода (в одном направлении), то можно заметить, что в табличное значение ошибки на километр хода 25 мм этот прибор вписывается без запаса. Однако, на фоне такой величины инструментальной СКП другие источники ошибок окажутся пренебрежимо малы.

    Таким образом, получена оценка погрешности нивелирования, хорошо согласующаяся со старой приборной базой, под которую в настоящее время расписана большая часть нормативов и методик по нивелирным сетям. Выглядит всё это, конечно, как некая «подгонка под решение», но лично мне такие числа кажутся вполне логичными, и их целесообразно использовать для предрасчёта нивелирных сетей.

    По аналогичной схеме можно составить таблицу и для нивелирных сетей в наблюдениях за осадками.

    Вычисления выполнены по формуле
    mст = Wпред / ( 2 * √n ),

    upload_2020-12-19_1-29-38.png

    где Wпред — предельная СКП на станции; n — число ходов

    Предельные СКП на станции взяты из таблицы 3 ГОСТ 23846-2012.

    upload_2020-12-19_1-30-57.png

    #18

    Последнее редактирование: 18 дек 2020

  19. Форумчанин

    Регистрация:
    27 июн 2014
    Сообщения:
    5.298
    Симпатии:
    1.852
    Адрес:

    г. Москва

    Ошибка — нет, оценка ошибки — да!

    #19

  20. Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.766
    Симпатии:
    1.219
    Адрес:

    Пермь

    Также в дополнение к предыдущему сообщению. Выдержки из «Основных положений построения государственной опорной геодезической сети» 1939 г. (полностью можно ознакомиться в разделе Ресурсы).

    upload_2020-12-20_23-12-45.png

    Под средней случайной ошибкой здесь имеется в виду средняя квадратическая. Это с одной стороны как историческая справка, а с другой — требования к геометрическому нивелированию кардинально не менялись, наверное, около столетия, если не больше. Так что вполне можно сопоставить эти циферки со всеми предыдущими.

    #20

Поделиться этой страницей

нструментальные погрешности нивелиров.

осуществлении геодезической и картографической деятельности; | етрологические службы федеральных органов исполнительной власти и юридических лиц | осударственный метрологический контроль и надзор | диницы физических величин применяемые в геодезии. | талоны единиц и установки высшей точности | ведения о поверочных схемах | етоды передачи размера единиц величин | окальные поверочные схемы для основных видов | лассификация средств измерений | сновные конструктивные элементы и |

Читайте также:

  1. VI. Лабораторные и инструментальные исследования.
  2. вокально-инструментальные коллективы.
  3. Дополнительные температурные погрешности
  4. етоды определения основной метрологической погрешности теодолитов, нивелиров и дальномеров
  5. Инструментальные методы исследования
  6. Инструментальные системы технологии программирования.
  7. Инструментальные среды программирования.

Составляющие инструментальных погрешностей нивелирования целесообразно выделить в две группы: одна из них представляет погрешности нивелиров, другая — рабочей меры, т. е. нивелирной рейки, а в нивелирных ходах — пары реек. В свою очередь, в зависимости от устройства стабилизации линии визирования, среди погрешностей нивелиров выделяют составляющие, связанные с работой уровней или компенсаторов.

Погрешность отсчитывания по рейкеσо зависит от оптических качеств зрительной трубы, ее увеличения Г и расстояния S до рейки.

Погрешность отсчета по шкале рейки, зависит от способа отсчитывания, для нивелиров без оптического микрометра при S < 100 м по шкале с сантиметровыми делениями не превышает 1 мм.

Погрешность из-за непараллельности визирной оси и оси уровня при трубе (у нивелиров с компенсаторами — погрешность из-за негоризонтальности визирной оси) обуславливает появление угла i.

Влияние угла i исключается в ходах при строгом равенстве плеч на станциях нивелирования. Поэтому в нивелирных ходах следует избегать систематического накопления неравенства плеч на станциях сверх допустимого предела.

Погрешности нанесения шкал реек подразделяются на случайные и систематические. В качестве случайных погрешностей выступают неточности нанесения дециметровых и сантиметровых делений шкал реек; погрешности метровых интервалов носят систематический характер, т. к. средняя длина метра реек предопределяет масштаб измеряемых превышений в нивелировании. Отклонение средней длины метровых интервалов пары реек вносит систематическую погрешность в измеряемое превышение.

Погрешность в длине метровых интервалов реек подлежит нормированию в технической документации и обязательному контролю при поверке реек.

При наличии прогиба рабочей поверхности (стрелки прогиба g) изменяется длина рейки.

Для шкаловых реек стрелка прогиба не должна быть более 10 мм, для инварных — 5 мм. Значение стрелки прогиба g должно нормироваться в НД и контролироваться при выпуске реек из производства и в эксплуатации.

Несовпадение нулевого штриха (начала) шкалы с плоскостью пятки рейки приводит к систематическим погрешностям при измерении превышений; при работе с парой реек это вызывает разность высот нулей пары реек. В нивелирных ходах, чтобы избежать влияния указанных погрешностей, нужно использовать четное число станций в каждом ходе.


Дата добавления: 2015-08-03; просмотров: 234 | Нарушение авторских прав



mybiblioteka.su — 2015-2023 год. (0.006 сек.)

Условия 2, 4, 5 не всегда точно гарантируются заводом. Поэтому нередко трубу закрепляют в подставках, производят поверки как глухого нивелира и работают им, как НГ.

Поверки нивелира НЛ-3 1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси нивелира.

2.Горизонтальная нить сетки долэюна бить перпендикулярна оси нивелира.

Эти поверки производятся так же, как у нпвелпра НГ.

3.При горизонтальном положении визирной оси высотный штрих должен совпадать со средней горизонтальной нитью сетки.

Поверка производится двойным нивелированпем одной и той же линии. В результате определяется величина

—На

Ь1 +

*>2

2

2

где 1Х и 12 — высоты нивелира; Ъг и Ь2 — отсчеты по высотному

штриху

прп наведении средней горизонтальной нити сетки на отсчеты,

равные

высотам нивелиров. Если х окажется более 2 мм, то вращением

микро-

метренного винта цилиндрического уровня устанавливают высотный штрих на отсчет Ь’0 Ъ2—х, а действуя исправительными винтами цилиндрического уровня, приводят его пузырек в нульпункт.

Коэффициент высотомера при изготовлении инструмента подбирают равным 5, юстировка величины коэффициента производится в .мастерской.

Поверки нивелира НСМ-2А

Основное условие, которому должен удовлетворять нивелир, следующее. При наклонах трубы, не превышающих расчетные, линия визирования должна быть горизонтальна.

В полевых условиях должны быть выполнены следующие поверки

IIюстировки.

1.Оси цилиндрических уровней должны быть перпендикулярны к оси нивелира.

2.Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна к оси нивелира.

Эти две поверки производятся так же, как у нивелира НГ.

3.Линия визирования должна быть горизонтальна.

Поверка производится аналогично поверке главного условпя у глухого нивелира.

На точность нивелирования влияют главным образом ошибки:

а) визирования зрительной трубой гав,

т п ,

б) установки пузырька уровня на нульпункт

в) делений рейки тД,

инструментам ту1

г) несоблюдения условий, предъявляемых к

д) округления при отсчете по рейке

т 0 ,

е) внешних условий /тгвн.

к ошибке т0 Т

отсчета

Влияние

перечисленных ошибок приводит

по рейке. Полагая, что ошибки действуют независимо друг от друга,

получим

т о? = V т 1 -г т 1 + т +

+ пь1 + пгн.

(IX.14)

Ошибка визирования для труб с увеличением 30х

равна оО

= 2″.

При расстоянии 5 от нивелира

до реек,

равном 100 м,

ошибка

отсчета

будет 20(Г265

100 000

мм.

Ошибка

установки пузырька уровня в

нульпункт равна

0,10т,

что для уровней с ценою деления т=30″ составит 3″. Для расстояния 5

о»

от нивелира до реек, равного 100 му ошибка отсчета будет равна

100 000= 1,5 мм.

Допустимая ошибка дециметровых делений рейки не должна превышать ± 1 лш, тогда средняя квадратическая ошибка будет ±0,33 мм. Ошибку округления при отсчете по рейке можно принять равной ±0,5 мм.

Ошибками в отсчетах, вызванными неточным соблюдением главного условия и влиянием внешних условий, можно пренебречь при равных

расстояниях от нивелира до реек.

согласно

С учетом приведенных числовых значений ошибок получим

формуле

(IX. 14)

ошибку

отсчета по рейке, равную т о т = ± 1 , 9 лш.

Предельная

ошибка превышения, получаемого по разности двух

отсчетов,

будет

равна Д7/

= 3 — 1 , 9 | / 2 ^ ± 8 мм. По известной

ошибке

в превышении можно рассчитать ошибку нивелирования в ходе. Действующие инструкции дают величину допустимых ошибок нивели-

рования с учетом самых неблагоприятных условий, потому они обычно выше приведенных значений.

При создании высотного съемочного обоснования и решении многих задач инженерно-строительной практики находит широкое применение нивелирование IV класса и техническое нивелирование.

Эти вопросы рассмотрены подробно. О нивелировании III класса приводятся лишь основные сведения.

§ 59. НИВЕЛИРОВАНИЕ IV КЛАССА

Общая схема и последовательность работ при нивелировании таковы:

1)проектирование по карте расположения нивелирных ходов;

2)рекогносцировка на местности, в результате которой уточняется

предварительный

проект и выбираются

места для

установки

реперов

и марок;

знаков — реперов

и марок;

3)

закладка

установки

знаков);

4)

нивелирование (через несколько дней после

5)

окончательное вычисление

высот

пунктов,

при необходимости

составление профиля.

Если ходы IV класса образуют замкнутые полигоны или опираются

на пункты нивелирования высшего

класса, то нивелирование

произво-

дится в

однсш

направлении.

Если нивелирный ход

опирается только

на один

пункт

(висячий ход),

то

он нивелируется

в прямом и обрат-

ном направлениях или дважды

в одном направлении двумя нивели-

рами.

Нивелирование производят из середины при нормальной длине визирного луча, равной 100 м, в часы спокойного изображения. Расстояние от нивелира до реек определяют при помощи дальномера, тросового канатика или просмоленной бечевы. Разность расстояний от нивелира до задней н передней реек не должна быть более 5 м.

Работа л контроль нивелирования на стаищш. Последовательность работы на станции такова:

1. При работе с двусторонними рейками:

а) отсчет по средней п одной из крайних нитей сетки по черной стороне задней рейки;

б) то же по черной стороне передней репкп; в) отсчет по средней нити по красной стороне передней рейки;

г) то же по красной

стороне задней рейкп.

2.

При работе с односторонними рейками:

по задней рейке;

а)

отсчет по

средней

и одной из крайних нитей

б) то же при наведении на переднюю рейку;

з)

изменение

высоты

инструмента;

т) отсчет по

средней

нити по передней рейке;

д) то же при наведении на заднюю рейку.

для определения

•Отсчет по одной из

крайних нитей производится

расстояния. Перед каждым отсчетом пузырек уровня приводят в нульпункт.

Основными способами контроля отсчетов по рейкам являются:

а) применение двусторонних

реек;

инструмента

(при работе

б) нивелирование

при

двух

горизонтах

с односторонними рейками). Превышения,

полученные

при разных

горизонтах, не доляхны различаться более чем на 4 лш.

Привязка нивелирных

ходов

к имеющиеся на местности реперам

п маркам производится

с целью

включения точек хода в

общегосудар-

ственную нивелирную сеть, а также для контроля нивелирования. При привязке хода к грунтовым и стенным реперам рейку устанавливают на полочку репера (рис. IX.24, а), а при привязке к марке, находящейся обычно выше горизонта инструмента, используется специальная подвесная двусторонняя реечка (рис. IX.24, б), отсчету по которой приписывается знак минус.

По мере прокладки нивелирных ходов составляют их схему, на которой показывают все реперы и марки, местные предметы, на которые были переданы отметки, превышения по основным и привязочным ходам, длины ходов, число станций.

Обработка результатов нивелирования включает проверку вычислений, произведенных в я^урналах нивелирования, составление ведомости превышений и определение невязки в ходе, увязку превышений и вычисление отаеток точек.

Невязка Д в зависимости от вида хода определяется следующим образом.

1. Х о д

з а м к н у т ы й . Теоретическая сумма превышений должна

быть равна

нулю

Следовательно,

2 > т

= 0.

(IX. 15)

/Л «

2

^пр —

2. Х о д о п и р а е т с я н а т о ч к и с и з в е с т н ы м и от-

м е т к а м и .

Теоретическая

сумма

превышений

должна быть равна

разности отметок конечной

Нк и

начальной

Н0

точек хода. Поэтому

/ л =

2 й п р

( Н к # 0

) .

(IX. 16);

Рейна-

Марна-

Горизонт

Реечка-

инструмента

Репер

а

Рис. IX.24. Привязка нивелирных ходов к реперам и маркам

3. В и с я ч и й х о д . Невязка

определяется как

разность сумм

превышений, полученных по прямому

И обратному

ходам (или

результатам нивелирования первым и вторым нивелирами), т. е.

/л = 2 й о — 2 V

(IX. 17)

Согласно инструкции невязка в превышениях в замкнутым и разомкнутом нивелирных ходах IV класса не должна цревышать

и

= ± 20 мм

У

уг.

(IX.18)

‘ ДОП

В случае висячего хода допустимая невязка определяется по формуле

//!доп = ± 3 0 1 / 2 ^ ,

(IX.18′)

где Ь — число километров в ходе.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

8

1. Общие сведения о нивелировании.

1.1. Сущность и методы нивелирования.

Нивелированием называют определение превышений между отдельными точками земной поверхности с последующим вычислением их высот над принятой отсчетной уровенной поверхностью.

Расстояние по отвесной линии от уровенной поверхности точки до уровенной поверхности, принятой за начальную, называется высотой точки, обозначается Н. Числовое значение высоты называется отметкой.

Если высоты точек вычислены относительно основной уровенной поверхности, их называют абсолютными высотами, альтитудами. Если они вычислены относительно любой другой, условно взятой поверхности, их называют условными.

Превышение – это разность абсолютных или условных отметок двух точек. Зная отметку одной и превышение между ними, можно вычислить отметку другой точки.

Нивелирование производят для изучения рельефа, определения высот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Результаты нивелирования имеют большое значение для решения научных задач как самой геодезии, так и для других наук о Земле.

В зависимости от применяемых приборов и измеряемых величин различают следующие методы нивелирования:

1. Геометрическое нивелирование выполняют горизонтальным лучом визирования. Осуществляют его обычно с помощью нивелиров, но можно использовать и другие приборы, позволяющие получать горизонтальный луч.

Рис. 1. Способы нивелирования

При нивелировании из середины нивелир располагают между двумя точками примерно на одинаковых расстояниях (рис.1, а). В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль, так как рейка под собственной тяжестью будет давить на землю и отсчет по ней будет меняться. Визирный луч зрительной трубы нивелира последовательно наводят на рейки и берут отсчеты З и П, которые записывают в миллиметрах в журнал нивелирования. Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира, т.е. по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Превышение между точками определяют по формуле

h = З – П

где З – отсчет назад на заднюю точку А; 

П – отсчет вперед на переднюю точку B.

При нивелировании вперед прибор устанавливают над точкой А (рис. 1, б), измеряют его высоту i и берут отсчет П по рейке в точке В. Превышение определяют вычитанием из высоты прибора i отсчета П.

h = i – П.

Высоту передней точки В вычисляется по формуле:

Высоту визирного луча на уровенной поверхностью называют горизонтом инструмента HГИ (рис. 1) и вычисляют

НГИ = НА + З = НА + i.

 Место установки нивелира называется станцией. Если для определения превышения между точками А и В достаточно установить прибор один раз, то такой случай называется простым нивелированием.

Если же превышение между точками определяют только после нескольких установок нивелира, такое нивелирование называют сложным или последовательным (рис. 2).

Рис. 2. Последовательное нивелирование.

В этом случае точки С и D называют связующими. Превышение между ними определяют как при простом нивелировании:

;   ;   

h = ∑З – ∑П

Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом.

Превышение при нивелировании вперед равно высоте прибора ми­нус отсчет по рейке. Превышение при нивелировании из середины равно отсчету на заднюю рейку минус отсчет на переднюю рейку.

2. Тригонометрическое нивелирование выполняют на­клонным лучом визирования, приборами которые имеют вертикальный круг (тахеометр, кипрегель). При этом измеряют угол наклона визирной оси v и расстоя­ние d до рейки установленной в нивелируемой точке. Превышение вычисляют по тригонометрическим формулам.

dо*соs v

h=d*tg v

где dгоризонтальное проложение линии,

Д— расстояние до рейки,

v угол наклона.

Оба метода примерно равноточны и называются техническими методами.

Физических методов нивелирования несколько. При этом исполь­зуют определенные закономерности природных явлений. Сюда от­носят барометрическое, гидростатическое, радио- и звуковое нивели­рование.

3. Барометрическое нивелирование основано на том, что с изменением высоты точек над уровенной поверхностью изменяется атмосферное давление. Измеряя давление барометрами, анероидами и другими приборами, получают данные для вычисления высот точек. Барометрическая ступень для Крыма 9,5-12,5м.

4. Гидростатическое нивелирование – определение превышений основывается на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых установлены сосуды.

5. Аэрорадионивелирование — превышения определяются путем измерения высот полета летательного аппарата радиовысотомером.

6. Механическое нивелирование — выполняется с помощью приборов, устанавливаемых в путеизмерительных вагонах, тележках, автомобилях, которые при движении вычерчивают профиль пройденного пути. Такие приборы называются профилографы.

К раме велосипеда или автомобиля подвешен маятник. Системой передач маятник связан с карандашом, который на миллиметровой бумаге вычерчивает профиль пройденного пути.

Масштаб профиля для горизонтальных линий 1 : 2000 или 1 : 5000, для вертикальных линий — в 10 раз крупнее.

7. Стереофотограмметрическое нивелирование основано на определении превышения по паре фотоснимков одной и той же местности, полученных из двух точек базиса фотографирования.

8. Определение превышений по результатам спутниковых измерений. Использование спутниковой системы ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система позволяет определять пространственные координаты точек.

1.2.  Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты нивелирования

При выводе формул для способов нивелирования из середины и вперед принято, что уровенная поверхность является плоскостью, визирный луч прямолинеен и горизонтален, рейки, установленные в точках, параллельны между собой.

На самом деле уровенная поверхность не является плоскостью и рейки, установленные в точках А и В перпендикулярно поверхности, непараллельны между собой (рис. 3), следовательно отсчеты З и П преувеличены на величину поправок за кривизну Земли СМ = К1 и DN = К2.

Рис. 3. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты геометрического нивелирования

Поправки за кривизну Земли равны:

,

 где 

S1,  S2 — расстояние от нивелира до реек; 

R – радиус Земли.

Кроме того известно, что луч света распространяется прямолинейно лишь в однородной среде. В реальной атмосфере, плотность которой увеличивается по мере приближения к поверхности Земли, луч света идет по некоторой кривой, которая называется рефракционной кривой. Вследствие этого визирный луч имеет форму рефракционной кривой (обращенной выпуклостью к верху) радиуса R1 и пересекает рейки в точках C’ и D’. Поэтому отчеты по рейкам уменьшаются на величину поправок за рефракцию: СC’ = r1  и  DD’= r2, которые определяются по формуле

Радиус рефракционной кривой зависит от температуры, плотности, влажности воздуха и др. Отношение радиуса Земли R к радиусу рефракционной кривой R1 называют коэффициентом земной рефракции, среднее значение которого принимают

Обозначим

,

где f1 и f2 – поправки за кривизну Земли и рефракцию равны

Следовательно превышение между точками А и В с учётом поправок за кривизну Земли и рефракцию равно

Необходимость учета поправки зависит от требуемой точности измерений.

Из формулы следует, что  при равенстве расстояний от нивелира до реек и примерно одинаковых условиях можно считать, что  f1 = f2  и  h = З – П. Таким образом, при нивелировании из середины с соблюдением равенства плеч влияние кривизны Земли и рефракции практически устраняется.

1.3. Марки и реперы.

Геодезические знаки служат для обозначения и сохранения точек местности, координаты которых определены.

Нивелирные знаки в основном служат для обозначения и сохранения на местности точек с известными высотами. Их делят на фундаментальные, постоянные и временные.

На линиях нивелирования I и II классов через 50—60 км вблизи уровнемерных станций, основных речных и озерных водомерных постов ставят фундаментальные реперы. В 50—150 м от фундаментального репера закладывают репер-спутник для лучшего отыскания и использования фундаментального репера.

Постоянные нивелирные знаки устанавливают через 5—6 км на нивелирных линиях всех классов, их делят на грунтовые, скальные, стенные. При строительстве сооружений ставят строительные постоянные реперы. Стенные реперы и марки закладывают в стены массивных сооружении, в устои мостов и гидротехнических сооружений: плотины, шлюзы, насосные станции, оголовки каналов, заложенные на глубину полтора метра и более в грунт и т. д.

Марка (металлическая) бетонируется в стену здания или сооружения. На лицевой стороне марки есть отверстие, куда передается отметка нивелированием I и II класса.

Реперы бывают стенные и грунтовые.

Стенной репер бетонируется в стену сооружения. Выступающая из стены часть имеет трехгранную форму. На верхнее ребро передается отметка.

Грунтовый репер из металла (рельс) бетонируется в яме, а деревянный закапывается в яму. В верхней части выделяется точка для передачи отметки.

Около постоянных реперов, устанавливаемых в северной зоне сезонного промерзания, ставят столбы — опознавательные знаки, а сам репер заглублен под почву для лучшей сохранности. На репер или на опознавательный знак устанавливают металлическую охранную плиту. Она обращена в сторону репера. Основание постоянного репера должно быть заложено ниже границы промерзания, чтобы репер не выпучивало в период замерзания и оттаивания грунта.

Нельзя устанавливать реперы около обрывов, на оползнях, в рыхлый грунт или плывуны, в местах, где их может повредить транспорт или сельскохозяйственная машина.

На площади, занятой мелиоративной системой, надо поставить столько постоянных реперов, чтобы наибольшее, расстояние от любой точки системы до ближайшего репера было не более 700 м, т. е. на каждые 100 га надо устанавливать по реперу. В городах реперы устанавливают на каждом перекрёстке.

При изысканиях вдоль рек и каналов реперы ставят около водомерных постов, у сужений русла, у перепадов и порогов, около островов, при устьях впадающих рек и суходолов, около существующих и в местах проектируемых сооружений, предусматривая его будущую сохранность.

Временные знаки устанавливают на период топографических съемок. В качестве временных знаков используют колья длиной около 0,5—1,0 м; гвозди—дюбели, забитые в строения, деревянные опоры линий связи, в деревья, мосты и т.п.; камни, валуны и т. д.

2. Приборы, применяемые при нивелировании.

2.1. Классификация нивелиров и их устройство.

Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот двух точек при помощи горизонтального луча и нивелирных реек, вертикально установленных в этих точках.

По классу точности нивелиры разделяют на:

-высокоточные Н-05;

-точные Н-3 

— технические Н-10.

Числа в шифре нивелира означают допустимую среднюю квадратическую погрешность, получаемую при нивелировании на 1 км двойного хода.

Кроме того, числа, стоящие впереди Н, – номера последующих моделей (3Н-3КЛ).

Нивелиры всех типов в зависимости от устройства, применяемого для приведения луча визирования в горизонтальное положение, выпускают в двух исполнениях: с уровнем при зрительной трубе (уровенные) и с компенсатором углов наклона (компенсационные). При наличии компенсатора к шифру нивелира добавляется индекс К, например Н-3К. Нивелиры типов Н-3 и Н-10 допускается изготовлять с лимбом для измерения горизонтальных углов с точностью до 5′. При наличии лимба к шифру нивелира добавляется индекс Л, например 2Н-10КЛ.

Нивелир Н-3 (рис. 4) относится к точным нивелирам, увеличение зрительной трубы – 31,5х, наименьшее расстояние визирования – 1 м, цена деления уровней: круглого — 10′, контактного цилиндрического — 15». Прибор предназначен для нивелирования III и IV классов, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и в строительстве.

Рис.4. Точный нивелир Н-3:

а – вид со стороны круглого уровня; б – вид со стороны цилиндрического уровня; в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка: 1 – подъемные винты; 2 – элевационный винт; 3 – круглый уровень; 4 – кремальера; 5 – корпус зрительной трубы; 6 – наводящий винт; 7 – трегер; 8 – закрепительный винт; 9 – объектив; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом; 11 – контактный цилиндрический уровень; 12 – юстировочные винты цилиндрического уровня; 13 – крышка; 14 – сетка нитей; 15 – металлическая пластина; 16 – крепежные винты сетки нитей

Нивелир крепят к штативу с помощью станового винта и пружинящей пластины. В отвесное положение ось вращения нивелира устанавливают по круглому уровню с помощью подъемных винтов, винтовая нарезка которых входит в гнезда подставки (трегера). Для приближенного наведения трубы на рейку служит мушка над объективом зрительной трубы нивелира, для точного — наводящий винт, который работает, когда труба зафиксирована закрепительным винтом. Винт кремальеры служит для фокусировки трубы, а резкость изображения сетки нитей достигается вращением диоптрийного кольца окуляра. Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира устанавливают в горизонтальное положение элевационным винтом. Изображения половинок концов пузырька контактного цилиндрического уровня через систему призм передаются в поле зрения трубы (рис.5). Если центр пузырька уровня совместить с нуль-пунктом ампулы, то произойдет оптический контакт — изображения половинок концов пузырька уровня будут равными по длине и образуют в верхней части один овал (рис.5,в). При наклоне оси уровня контакт нарушается (рис.5,а,б).

Рис.5. Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне нуль-пункта (а,б) и в нуль-пункте (в)

У нивелира Н-3К (рис.6) основные параметры те же, что и у нивелира Н-3. Предварительное наведение луча визирования нивелира на рейку осуществляется от руки, а точное — вращением бесконечного наводящего винта.

Рис.6. Точный нивелир Н-3К (а) и поперечный разрез окулярной части трубы (б):

1 – винт наводящего устройства бесконечной наводки; 2 – кремальера; 3 – окуляр с диоптрийным кольцом; 4 – предохранительный колпачок; 5 – откидное зеркальце; 6 – круглый уровень с тремя юстировочными винтами; 7 – подъемный винт; 8 – юстировочные винты сетки нитей; 9 – оправа окуляра; 10 – диафрагма сетки нитей

Предел работы компенсатора не менее 15′, время затухания колебаний подвесной системы не более 2 с. Основные части компенсатора, обеспечивающие постоянство фокусировки и повышение точности его работы, — верхняя неподвижно закрепленная призма и нижняя, подвешенная на четырех стальных нитях; она придает визирному лучу горизонтальное положение.

2.2.  Нивелирные рейки

Нивелирные рейки для нивелирования III – IV класса и технического изготавливают из деревянных брусьев двутаврового сечения шириной 8 – 10 и толщиной 2 – 3 см.

Рейка РН-3 (рис. 7) имеет длину 3 м. Деления нанесены через 1 см. Нижняя часть рейки заключена в металлическую оковку и называется пяткой.

Основная шкала имеет деления черного и белого цвета, ноль совмещен с пяткой рейки. Дополнительная шкала на другой стороне рейки имеет чередующиеся красные и белые деления. С пяткой рейки совмещен отсчет больше 4000 мм. Часто встречаются комплекты реек, у которых с пятками красных сторон совпадают отсчеты 4687 и 4787 мм. Поэтому превышения, измеренные по красным сторонам реек, будут больше или меньше на 100 мм измеренных по черным сторонам реек.

Рис. 7. Нивелирная рейка (а) и поле зрения зрительной трубы нивелира с цилиндрическим уровнем (б)

Для установки рейки в вертикальное положение к ней прикрепляют круглый уровень или небольшие кронштейны, на которые подвешивают отвес.

Перед началом рабочего сезона и по его окончании рейки компарируют специальной контрольной линейкой. Ошибка в длине дециметровых делений рейки, предназначенной для нивелирования линий IV класса, не должна превышать 0,3 мм, а для нивелирования линий III класса 0,2мм.

Для нивелирования I и II классов применяют рейки, полотно которых изготовлено из инвара и натянуто на деревянную раму с силой 20 кгс. Деления таких реек равны 5 мм и обозначены тонкими штрихами, поэтому рейки называют штриховыми. При работе рейки надо оберегать от механических повреждений. На длительное хранение их устанавливают в отвесное положение в сухом помещении.

Могут быть изготовлены рейки с обратным и прямым изображением цифр. Могут быть цельные и складные рейки, тогда они имеют марку РН-3П-3000С — рейка нивелирная с ошибкой нивелирования 3 мм на 1 км хода, с прямой шкалой длиною 3000 мм, складная.

2.3. Нивелирные башмаки и костыли

При нивелировании для передачи высоты — при государственных нивелировках или привязках трасс к реперам государственного нивелирования — рейки устанавливают на металлические башмаки или костыли, которые забивают в грунт. Чтобы головка, на которую ставят рейку, не портилась, при забивке костыля на нее надевают колпак.

Реечники в месте установки рейки снимают дерн и прочно забивают костыль или башмак в грунт и следят за тем, чтобы положение их при наблюдении как на переднюю точку, так и на заднюю оставалось постоянным. После того как наблюдения на станции закончены, задний реечник вытаскивает костыль, переходит вперед и устанавливает в конце следующего нивелируемого отрезка переднюю рейку; передний костыль нельзя смещать, так как в этом случае будет нарушена последовательность в передаче высот и работы надо начинать снова от твердо закрепленной точки — репера.

3. Поверки точных и технических нивелиров

Чтобы ослабить накопление систематических ошибок, перед началом, а иногда и в процессе работы с нивелиром поверяют его исправность на выполнение определенных требований.

3.1 . Поверки нивелиров с цилиндрическим уровнем.

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Нивелир устанавливают на штатив, зрительную трубу располагают по направ­лению двух подъемных винтов. Вращением подъемных винтов пузырек уровня вы­водят в центр окружности на стекле оправы. Нивелир поворачивают на 180°.

Если пузырек остался в центре окружности, условие выполнено. Если пузырек ушел из центра, то его возвращают в центр на половину отклонения исправительными вин­тами уровня, а полностью — подъемными винтами Поверку повторяют.

  1. Горизонтальный основной штрих сетки должен быть перпендикулярным к оси вращения нивелира.

При пузырьке круглого уровня на середине наводят зрительную трубу на рейку, установленную вертикально в 20—30 м от нивелира так, чтобы изображение рейки оказалось у края поля зрения трубы. Замечают отсчет на рейке по основному горизонтальному штриху сетки. Наводящим винтом трубу поворачивают так, чтобы изоб­ражение рейки переместилось в другой край поля зрения. Если отсчет по рейке не изменится — условие выполнено. В противном случае у нивелира Н-3 со зрительной трубы снимают окуляр и сетку поворачивают до нужного положения за счет эллиптичности отверстий для винтов, скрепляющих сетку с корпусом трубы.

У нивелиров Н-10Л и НС-4 снимают только колпачок, ослабляют винты и поворачивают окуляр вместе с сеткой до нужного положения

  1. Ось цилиндрического уровня и визирная ось трубы должны находиться в па­раллельных вертикальных плоскостях. Нивелир устанавливают в рабочее положе­ние. Зрительную трубу располагают по направлению одного подъемного винта. Метра в 50 от нивелира устанавливают рейку и, выведя пузырек уровня на середину элевационным винтом, берут отсчет. Вращением одного бокового винта на 2—3 оборота наклоняют трубу, например, влево и, удерживая элевационным винтом основной горизонтальный штрих сетки на прочитанном отсчете, наблюдают в окуляр за половинками пузырька уровня. То же самое делают при наклоне трубы вправо. Если половинки пузырька не расходились или расходились в обоих случаях в одну сторону, условие выполнено.

Рис. 8 Поверка параллельности оси цилиндрического уровня и визирной линии нивелира

При расхождении половинок пузырька в разные стороны более 2 мм уровень смещают в нужное положение боковыми исправительными винтами.

4. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы. Колышками закрепляют линию АВ длиной 60—80 м (рис. 8).
Лентой находят середину линии, где устанавливают в рабочее положение нивелир
(станция 1). На колышках устанавливают рейки. Элевационным винтом соединяют концы половинок пузырька цилиндрического уровня и беру отсчеты по задней рейке а1, и по передней b1. При не параллельности осей уровня и визирной эти отсчеты будут ошибочны практически на одну и ту же величину, например δ. Вычисляют превышение между точками В и А, свободное от этих ошибок:

h=a1b1=(a+ δ)-(b+ δ)=ab

Нивелир устанавливают в 2—3 м за передней рейкой (станция 2) и берут отсчеты по дальней рейке а2 и ближней b2 Считая по малости расстояния от нивелира до рейки отсчет b2 практически безошибочным, вычисляют отсчет по дальней рейке, который должен быть при горизонтальном положении визирной линии:

а3 = b 2 + h.

Вычисляют ошибку за не параллельность осей уровня и визирной

х = а.2 — а.3 .

Если она не более 4 мм, условие выполнено.

В противном случае исправляют положение цилиндрического уровня. Элевационным винтом устанавливают основной горизонтальный штрих сетки по дальней рейке на отсчет а3. Пузырек цилиндрического уровня уйдет из середины. Вскрывают исправительные винты этого уровня, боковые ослабляют, а вертикальными, глядя в окуляр, соединяют концы половинок пузырька. Винты закрепляют. Убеждаются, что отсчет по рейке равен а3.

3.2. Поверки нивелиров с компенсаторами (Н-ЗК, Н-10К).

  1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. По­веряют и исправляют так же, как нивелиры с цилиндрическим уровнем.

  2. Горизонтальный основной штрих сетки должен быть перпендикулярен к оси вращения нивелира. Поверяют так же, как нивелиры с цилиндрическими уровнями. Для исправления снимают колпачок и, ослабив закрепительные винты окуляра, поворачивают его вместе с сеткой до нужного положения.

  3. Компенсатор должен быть исправным. Трубу устанавливают по направлению одного подъемного винта. Метрах в 40—50 от нивелира по направлению линии визирования на колышек устанавливают рейку и по основному штриху сетки замечают отсчет. Затем, наблюдая в трубу, резко поворачивают на четверть оборота подъем­ный винт, расположенный вдоль трубы. Если средняя нить сначала колеблется, а потом установится на тот же отсчет по рейке, компенсатор работает. В противном случае нивелир следует сдать в мастерскую для исправления компенсатора.

  4. При взятии отсчета по рейке визирный луч нивелира должен быть в горизонтальном положении. Выполняют поверку этого условия так же, как третью поверку нивелиров с цилиндрическим уровнем. Для исправления вращают испра­вительные винты сетки нитей и смещают основной штрих сетки на правильный от­счет а3 по дальней рейке.

4. Поверки нивелирных реек

Полученные для работы нивелирные рейки поверяют на выпол­нение следующих требований.

  1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси рейки. Для поверки на крючок рейки, установленной вертикально, цеп­ляют нить отвеса и добиваются, чтобы острие грузика отвеса оказа­лось над острием штифта. Если пузырек уровня окажется не в центре, то его выводят в центр вращением исправительных винтов.

Можно поверить уровень при помощи вертикального штриха сетки нитей нивелира. Для этого нивелир устанавливают в рабочее положение, а метрах в 30 от него — рейку так, чтобы одно ребро ее совпало с вертикальным штрихом сетки, и юстировочными вин­тами выводят пузырек уровня рейки в центр. Затем рейку повора­чивают на 90° и аналогично юстируют уровень.

  1. Деления рейки должны быть верны. Для поверки рейку кла­дут на ровный стол и специальной контрольной линейкой, имеющей миллиметровые деления и лупу (см. рис. 103, в), измеряют длину каждого метрового и дециметрового деления, с округлением до0,1 мм. Погрешность в делениях реек РН3 не должна превышать дециметровых — 0,2 мм; метровых — 0,8 мм.

3. Разность нулей по красной и черной сторонам реек должна
быть постоянна.

На черной стороне реек подписи делений начинаются от нуля, а на красной — от условного числа, например 4687. Разность нулей по красной и черной сторонам — величина постоянная, называемая «пяткой», используется для контроля отсчетов при нивелировании.

Метрах в 20—30 от нивелира забивают в грунт 3—4 колышка. На них поочередно устанавливают рейку, берут отсчеты. Из отсче­тов по красной стороне вычитают соответствующие отсчеты по чер­ной стороне и получают «пятки».

Расхождения должны быть не более 2 мм, за окончательное при­нимают среднее значение «пятки». Поверяют обе рейки комплекта, их «пятки» могут отличаться на 100 мм, что следует учитывать при нивелировании.

Разность нулей черных сторон реек должна быть постоянна.
При поверке этого условия рейки поочередно ставят на одни и те же колышки и берут отсчеты по черной стороне. Отсчеты у исправ­ных реек должны быть одинаковые. В противном случае, во избе­жание накопления систематических погрешностей, рейки при ни­велировании чередуют местами

5. Производство технического нивелирования и нивелирования 4 класса

5.1. Техническое нивелирование.

Техническое нивелирование производится с целью создания высотного обоснования топографических съемок масштабов 1:500 – 1:5 000, а также при изысканиях, проектировании и строительстве различного рода инженерных сооружений.

Нивелирные ходы, прокладываемые для определения высот пунктов съемочного обоснования, должны опираться на пункты высшего класса. В исключительных случаях разрешается прокладывать висячие ходы, опирающиеся на твердую точку; при этом ходы прокладываются в прямом и обратном направлениях. Максимальная длина хода принимается в зависимости от характера рельефа местности, масштаба съемки и высоты сечения рельефа; так, например, предельная длина хода между двумя пунктами высшего класса при высоте сечения рельефа h ≥1м составляет 16 км, висячего хода – 4 км.

Техническое нивелирование для создания высотного обоснования съемок выполняется способом из середины техническими нивелирами с использованием двухсторонних шашечных реек. Расстояние от нивелира до реек допускается до 150 м, неравенство плеч – не более 10 м, а их накопление в секции – до 50 м. Отсчеты по рейкам берутся только по средней нити. Разность значений превышения на станции, определенных по черной и красным сторонам реек, не должна превышать 5 мм.

Допустимая высотная невязка ходов и полигонов технического нивелирования определяется по формулам:

или

,

где n – число станций.

Формула применяется при нивелировании в гористой местности, когда число станций n ≥ 25 на 1 км хода.

Техническое нивелирование, выполняемое с целью обеспечения строительства сооружений линейного типа (железных или шоссейных дорог, трубопроводов, линий электропередач, каналов и т.д.), называется продольным. Для получения детального топографического плана на участке строительства крупных объектов при решении вопросов, связанных с вертикальной планировкой территории и подсчетом объемов земляных масс, выполняют нивелирование поверхности (площади). В случае, когда техническое нивелирование предназначается для решения конкретных инженерных задач, его точность регламентируется ведомственными инструкциями.

Техническое нивелирование применяется для построения высотного съемочного обоснования топографических съемок, при изысканиях линейных сооружений, при вертикальной планировке топографической поверхности. Производится нивелирами Н-10 или Н-3 или их модификациями и рейками РН-10 или РН-3. Основной способ нивелирования – способ из середины.

Порядок работы на станции следующий (используют либо двусторонние рейки, либо изменяют высоту прибора).

1. между рейками устанавливают нивелир. Неравенство расстояний от нивелира до реек (разность плеч) допускается 10 м. Нормальное расстояние между рейками по СНиП 120 м. Минимальный отсчет по рейке 300 мм. Нивелир приводят в рабочее положение по круглому уровню.

2. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по черной стороне а ч.

3. Визируют на переднюю рейку и берут отсчет по черной стороне b ч, а затем по красной стороне b к.

4. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по красной стороне а к.

5. Если со станции необходимо определить отметки дополнительных точек (промежуточных) С1, С2 и т.д., то рейку поочередно устанавливают на них и берут отсчеты по черной стороне с1, с2 и т.д. При использовании уровенных нивелиров перед каждым отсчетом (как на связующих точках, так и на промежуточных) пузырек цилиндрического уровня приводят в нуль-пункт элевационным винтом.

6. Для контроля вычисляют разности нулей красных и черных сторон реек. Расхождения в разностях не должны превышать 5 мм.

7. Вычисляют превышения по черным и красным сторонам реек. Расхождения в превышениях не должны превышать 5 мм.

8. При выполнении условий вычисляют среднее превышение с округлением до 1 мм. Если разность нулей красных сторон реек 100 мм, то это необходимо учитывать при выводе среднего превышения.

Отметки передних точек вычисляют через превышение по формуле:

HB = HA+ h,

а отметки промежуточных точек – через горизонт прибора:

ГН=НА

или

ГН=НВ

где ГН – вычисляется для черных сторон реек.

5.2. Нивелирование 1У класса

Нивелирование IV класса является государственным. Отметки точек, определенные нивелированием IV класса, служат высотным обоснованием топографических съемок и инженерных работ.

-нивелирные ходы IV класса прокладываются в одном направлении. Длина линий нивелирования IV класса не должна превышать 50 км;

— нивелирование IV класса выполняется нивелирами, имеющими увеличение трубы не менее 25х, цену деления уровня не более 25” на 2 мм;

— перед началом полевых работ должны выполняться полевые поверки и исследования нивелиров, а также компарирование реек;

— рейки для нивелирования IV класса применяются двусторонние шашечные, отсчеты по черным и красным сторонам реек производят по средней нити. Для определения расстояний от нивелира до реек производятся отсчеты по дальномерным нитям по черным сторонам реек;

— значений превышения на станции, определенного по черным и красным сторонам реек, допускается расхождение до 5 мм;

— невязки в ходах между исходными пунктами и в полигонах должны быть не более 20 (мм) при числе станций менее 15 на 1 км хода и 5 (мм) при числе станций более 15 на 1 км хода, где L — длина хода (полигона) в км; n — число станций в ходе (полигоне).

Порядок работы на станции, как в техническом нивелировании. Но неравенство плеч не должно превышать 5 м. Для контроля неравенства плеч измеряют расстояния от нивелира до задней и передней реек нитяным дальномером (или шнуром). Нормальное расстояние между рейками 100 м. Расхождения между превышениями на станции — 5 мм.

Нивелирование 1У класса в два раза точнее технического. Применение того или иного класса нивелирования регламентировано СНиПми.

5.3. Ведение журнала технического нивелирования.

При нивелировании ведется полевой журнал. Нивелирные журналы могут быть разными в зависимости от способа нивелирования и применяемых при этом реек, способов контроля на станции и обработки результатов наблюдений.

В журнал записываются номера станций, пикеты и плюсовые точки; отсчеты по рейкам, их разность, а так же промежуточные отсчеты, в результате вычисляются отметки (высоты) всех нивелируемых точек.

Кроме полевого журнала нивелирования в процессе работы ведется пикетажная книжка, в которой дается подробный план трассы (вид сверху). Книжка ведется в масштабе 1:1000; 1:2000.

8


Добро пожаловать!

Войдите или зарегистрируйтесь сейчас!

Войти

Погрешность геометрического нивелирования. Допуски, нормативы и литературные источники

Тема в разделе «Общие вопросы», создана пользователем StudentX, 21 ноя 2020.


  1. StudentX

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.915
    Симпатии:
    1.274
    Адрес:

    Пермь

    Хорошо. Приглашаю вас вот сюды.
    @ВЯЗ, вы по обыкновению игнорируете аргументы своего оппонента. Попробуйте ответить на один простой вопрос. III класс. По вашей таблице допустимая СКП 1.68 мм на километр хода. Как оно может так быть, если приборная погрешность нивелира Н-3, предназначенного в том числе и для III класса, могла достигать 3 мм на километр двойного хода? Методикой здесь ничего не компенсируется, потому как погрешность указывается для двойного хода, то есть в двух направлениях. Вопрос на самом деле риторический. Деление приборной погрешности на 2 или на 3 не проканает, не получится у вас из этой «трубы с уровнем» сделать погрешность 1.5 — 1.0 мм.

    Если вы считаете, что слово «предельная» в шапке таблицы — принципиальное отличие, то это не так. Если где-либо в нормативах пишут про СКП, то и подразумевается предельно допустимое её значение. Это называется допуском.

    Насчёт справочников геодезиста. Посмотрел, почитал… Стр. 721-722:

    upload_2020-11-21_14-3-29.png

    Допуски невязок в полигонах сильно отличаются от регламента инструкции по нивелированию. За исключением IV класса.

    upload_2020-11-21_15-20-39.png

    Тоже ошибка в нормативах?

    Дальше… Смотрим заявленные ошибки на станции и на километр хода, к примеру, для I класса. Стр. 719.

    upload_2020-11-21_14-13-2.png

    Ошибка на станции 0.15 мм и ошибка на километр хода (не более!) 0.5 мм. Проверяем. Длина визирного луча 50 м. Значит, при нивелировании 1 км строго по прямой линии у нас выйдет 1000 м / (50 м ⋅ 2) = 10 станций. Вычисляем ошибку на километр хода из 10 станций. 0.15 мм ⋅ √10 = 0.5 мм. Значит, можно сделать вывод о том, что 0.5 мм мы можем получить лишь в том случае, когда нивелирование идёт строго по прямой, что, естественно, бывает не всегда. Возьмём число станций побольше, например, 15. Тогда получим ошибку на километр хода 0.15 мм ⋅ √15 = 0.6 мм. Аналогичный расчёт можно выполнить и для других классов. Цифры, как видим, несколько приукрашены.

    Что ещё… Ну, например… Техническое нивелирование. Стр. 727 справочника геодезиста.

    upload_2020-11-21_14-29-11.png

    Из руководства по техническому нивелированию и высотным теодолитным ходам:

    upload_2020-11-21_14-33-28.png

    Цифры из руководства получаются достаточно просто. Из допустимой невязки получаем допустимую СКП на километр хода. 50 мм / 2 = 25 мм. Получаем число станций в километре хода при длинах плеч 25, 75 и 150 м:
    1000/(25⋅2) = 20;
    1000/(75⋅2) = 6.67 (в среднем при многокилометровых ходах);
    1000/(150⋅2) = 3.33 (в среднем при многокилометровых ходах).
    Из предельных ошибок 10, 20 и 30 мм получаем СКП делением на 2. Итого 5, 10 и 15 мм соответственно.
    Тогда получим ошибки на километр хода:
    5 мм ⋅ √20 = 22 мм
    10 мм ⋅ √6.67 = 26 мм
    15 мм ⋅ √3.33 = 27 мм
    Есть отклонения от 25 мм, но для технички приближённо такие цифры можно принять. А что такое 15 мм и 8 мм из справочника геодезиста, этого я так и не смог понять.

    Подытожим. Что написано в справочнике геодезиста касательно нивелировок — непонятно. Поэтому ссылки на него — аргумент так себе.

    #1

    Последнее редактирование: 21 ноя 2020


  2. Андрей_К1973

    Форумчанин

    Регистрация:
    23 июн 2013
    Сообщения:
    1.498
    Симпатии:
    778

    Собственно если уж пошла такая пьянка… Нивелир Н-3, насколько я с этим знаком в РФ не производится, да и на производстве экземпляров остающихся в рабочем состоянии всё меньше и меньше Так что пример не актуален. Я конечно понимаю, что в «современных» учебниках по геодезии до сих пор встречается и мензульная съёмка, но это уже перебор. Никто не пошлёт исполнителя с оптикой выполнять геометрическое нивелирование скажем так 10, или 15 км с оптическим нивелиром. А если Вы посмотрите характеристики современных цифровых нивелиров, то сами всё поймёте.

    #2


  3. StudentX

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.915
    Симпатии:
    1.274
    Адрес:

    Пермь

    Это теоретический вопрос, относящийся к разбору допусков и технических характеристик геометрического нивелирования различных классов. Нивелир Н-3 приведён здесь в качестве свидетельства того, что не может III класс быть с погрешностью 1.68 мм на километр хода, как это утверждает ВЯЗ. Конечно сейчас этот прибор неактуален, но не об том речь. Смысл в том, что данная характеристика III класса, взятая из старых источников (а значит, для старых же приборов) сильно завышена.

    Современные ходы III класса точнее за счёт использования цифровых нивелиров, вне всякого сомнения. Однако, это в настоящее время ничем не регламентируется, имеем лишь методики и соответственно допуски и характеристики, принятые для старой оптики.

    #3


  4. zvezdochiot

    Форумчанин

    Регистрация:
    27 июн 2014
    Сообщения:
    5.668
    Симпатии:
    1.969
    Адрес:

    г. Москва

    «Длина хода» вычисляется не «по прямой», а как сумма плеч. Опять попытка раскрутить воображаемый глобус?

    PS: Мы так по студачке делали: накручивали по 2км на 100м. Крутили ход вокруг ТП.

    #4


  5. StudentX

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.915
    Симпатии:
    1.274
    Адрес:

    Пермь

    Да, намудрил, согласен. Но смысл, я думаю, понятен. При увеличении числа станции более 10-11 ошибку 0.5 мм на километр хода уже не получить при заданной ошибке на станции в 0.15 мм. В то время как в справочнике геодезиста утверждается, цитирую: «Нивелирование I класса … , характеризующееся средней квадратической случайной ошибкой в ходе длиной 1 км не более +-0.5 мм …»

    #5


  6. Андрей_К1973

    Форумчанин

    Регистрация:
    23 июн 2013
    Сообщения:
    1.498
    Симпатии:
    778

    К сожалению новой вменяемой нормативной документации нет, и уже не будет. Организации, в которых работали профессионалы, и которые занимались разработкой НТД были окончательно развалены в начале нулевых. Восстанавливать это никто не собирается (не для того разваливали). А если посмотреть на редакции СП и ГОСТов, то это либо тупое переписывание СНИПов 70-80х годов прошлого столетия, либо вообще похоже на бред наркоманов. Хуже всего становиться от осознания, что эти наркоманы как будто почкованием размножаются, с каждым годом их всё больше и больше, а адекватных людей всё меньше…..

    #6


  7. zvezdochiot

    Форумчанин

    Регистрация:
    27 июн 2014
    Сообщения:
    5.668
    Симпатии:
    1.969
    Адрес:

    г. Москва

    В 60-80х годах инструкции писали технари, имеющие огромный полевой опыт. Где вы сейчас найдёте доктора наук с полевым опытом? «Кадры решают всё».

    #7


  8. В.Шуфотинский

    Команда форума
    Форумчанин

    Регистрация:
    10 дек 2008
    Сообщения:
    16.923
    Симпатии:
    4.789

    Господа, все эти плачи о том, что и вода была мокрее, не в этой теме. Здесь строго по оценке точности.

    #8


    zvezdochiot нравится это.


  9. wolodya

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 янв 2009
    Сообщения:
    6.306
    Симпатии:
    2.292
    Адрес:

    Москва

    По вашей таблице допустимая СКП 1.68 мм на километр хода. Как оно может так быть, если приборная погрешность нивелира Н-3, предназначенного в том числе и для III класса, могла достигать 3 мм на километр двойного хода?

    А ход 3 класса опирается на пункты 2 или 1 класса которые для третьего принято считать непогрешимыми. Рас читайте погрешность в середине секции между реперами. Из практики я Н3к делал ход от Коломны до Рязани. С трудом но в допуски влезал. Правда для упрощения на производстве было принято делать 3 класс инструментом для второго но мне с уровнем лень было возиться….

    #9


  10. StudentX

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.915
    Симпатии:
    1.274
    Адрес:

    Пермь

    Погрешность положения наиболее слабого репера? Вопрос был не об этом.

    А не помните ли вы, какую невязку в итоге получили? Хотя бы примерно, ориентировочно.

    Кстати, ещё один аргумент в пользу того, что в справочнике геодезиста написано не пойми что. СКП, вычисляемая по невязкам в линиях или полигонах III класса может доходить до 10 мм на километр. Пример: длина полигона 15 км, невязка +38 мм (допустимая, вычислена как 10 км на корень из 15). СКП по невязке в полигоне: m = √ ( (+47 мм)2 / 15 км ) = 9.8 мм. Где там какие 1.6 мм по справочнику? Это какую невязку получить надо, чтобы по оценке вышло 1.6 мм? Около 6 мм невязки на 15 км. Чушь.

    #10


  11. wolodya

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 янв 2009
    Сообщения:
    6.306
    Симпатии:
    2.292
    Адрес:

    Москва

    Примерно на уровне допустимой. Чуть получше или чуть похуже. Где то треть секций невязка половина от допустимой. Но мы тоже шли по железке, вместо башмаков — рельс.
    Так что условия не идеальные.

    #11


  12. ВЯЗ

    Форумчанин

    StudentX : @ВЯЗ, вы по обыкновению игнорируете аргументы своего оппонента. Попробуйте ответить на один простой вопрос. III класс. По вашей таблице допустимая СКП 1.68 мм на километр хода. Как оно может так быть, если приборная погрешность нивелира Н-3, предназначенного в том числе и для III класса, могла достигать 3 мм на километр двойного хода?

    Ответ весьма прост. Он лежит на поверхности и соответствует логике применения вами данных из Таблицы 1 Инструкции по нивелированию. Вот только данные этой таблички необходимо привести к правильному виду.
    Вот к такому.

    Точность нивелирования по расчетам ЗВТ.JPG

    Здесь значения СКП превышения километрового хода взяты из таблицы 28 на стр.118 Справочного пособия по прикладной геодезии. М.: Недра, 1987. Или могут быть взяты из отмеченных мною ранее Справочников геодезиста.
    Предельные СКП рассчитаны для доверительной вероятности 95% с коэффициентом 1.96 увеличения величин mh 1км.
    Можно заметить, что допустимые невязки поддаются расчету по формуле

    где L-длина хода в км, значение n -соответствует числу ходов нивелирования «прямо/обратно»(n=2 для нивелирования I-III классов и n =1 для IV класса). Также замечу, что все характеристики точности нивелирования из отмеченных мною источников внутренне согласованы и логичны. В ваших расчетах есть ошибки, если их устранить, то вы также сможет убедиться в этом факте.

    Таким образом получается, что на основании данных приведенной мною таблицы нивелир Н-3 может использоваться для нивелирования III класса. Нивелиры DiNi 03 и 07 формально могут использоваться для нивелирования I класса, а вот DiNi 12 — для IV класса.

    Подытоживать не буду, а то мне захочется сказать что-нибудь едкое, соответствующее вашей провакативной манере общения. Типа: я задаю любые вопросы (даже глупые и риторические) ляпаю, чего хочу — пусть «форумисты» пояснят и поправят, при неблагоприятном стечении обстоятельств я прикроюсь тем, что я всего лишь студент.

    #12


    Андрей_К1973 нравится это.


  13. StudentX

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.915
    Симпатии:
    1.274
    Адрес:

    Пермь

    Не может он использоваться по вашим данным. Если 3.3 мм — предельная СКП, а приборная 3 мм, то практически не остаётся »места» для других источников ошибок. Или по-вашему все ошибки сводятся лишь к приборной погрешности? Об этом уже было написано. Но аргументы бессильны там, где они игнорируются.

    #13


  14. zvezdochiot

    Форумчанин

    Регистрация:
    27 июн 2014
    Сообщения:
    5.668
    Симпатии:
    1.969
    Адрес:

    г. Москва

    Может. Увеличив кол-во измерений.

    #14


  15. StudentX

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.915
    Симпатии:
    1.274
    Адрес:

    Пермь

    Мы говорим о стандартной методике, принятой для III класса. Способ средней нити, один горизонт, в двух направлениях. Если на одной станции делать по 3-4 горизонта — другой разговор. Но сейчас не об этом.

    Вот ещё. Допустим, вспоминая производственный опыт…

    …примем для III класса нивелир, по характеристикам проходящий для II класса.

    upload_2020-11-22_13-54-22.png

    Выберем некий абстрактный прибор с погрешностью 1.5 мм на километр двойного хода, которую он давал бы и то только при полном соблюдении методики II класса. Как мы тогда получим с его помощью «не предельную» СКП в 1.68 мм в III классе? Да тоже места на погрешность кроме приборной практически не остаётся. ВЯЗ, не согласуются ваши цифры с приборными погрешностями. Ну никак не лезет.

    #15

    Последнее редактирование: 22 ноя 2020


  16. ВЯЗ

    Форумчанин

    StudentX говорит: Не может он использоваться по вашим данным.

    Ну, во-первых, данные не мои, а нормативные. Я их просто систематизировал.
    Во-вторых, так на минутку вспомним, что III класс это точное нивелирование. Чему вы удивляетесь? А вам доводилось его выполнять? Вот моей организации доводилось выполнять 1300км такой нивелировки. Использовали Н-3(примерно 5% объема), SET DSZ3(30%), DiNi12+DiNi22(65%). Все нормально сдали комиссии с тогдашним Госгеонадзором.
    В-третьих, принципиальным требованием является не ошибка километрового хода, а СКП значений высот пунктов сети. Именно это требование является наиболее важным по ТЗ. Вот вам еще примерчик из СП 317.13258000

    Точность нивелирования по СП 137.1325800.JPG

    Успокойтесь и не нагнетайте обстановку своими выкриками «не верю».

    #16


  17. StudentX

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.915
    Симпатии:
    1.274
    Адрес:

    Пермь

    Нет, они именно ваши. Вот нормативные.

    upload_2020-11-22_16-57-23.png

    Безусловно. Но точное — это лишь красивое слово, принятое в рамках классификации. У инженеров как-то числа приняты в первую очередь, а не словесные описания.

    Тому, какой бардак творится в числах. Что в нормативах, что в литературе.

    Формально — да, в рамках летней практики в конце 2 курса. По факту же — нет, потому что студент на 2 курсе вообще не понимает, что он делает. Исключений в настоящее время нет и быть не может. Возможно, раньше учебный процесс мог обеспечить это понимание, но только не теперь.

    Согласен. И всё же мы говорили о другой характеристике.

    А вот вам паспорт Н-3.

    upload_2020-11-22_17-8-42.png

    И ещё из руководства по техническому нивелированию и высотным теодолитным ходам.

    upload_2020-11-22_17-10-30.png

    Тут 4 мм на километр хода. Видимо потому, что не двойного хода, а в одном направлении как для технического нивелирования. 4 мм / √ 2 ≈ 3 мм.
    Ну и на станции 1.5 мм при расстоянии до реек 75 м (нормальная длина луча для III класса). Даже если в двух направлениях: 1.5 / √ 2 = 1 мм; 1 мм > 0.65 мм. Опять не лезет в табличные значения.

    Ладно, хватит. Уже повторяюсь. В общем, вы меня поняли. Делайте выводы, коль сочтёте нужным. ИМХО — для предрасчёта точности (собственно, та тема, откуда мы сюда перешли) лучше выбирать… «более правдоподобные» цифры что ли… а не кем-то когда-то высосанные из пальца заниженные СКП.

    #17


  18. StudentX

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.915
    Симпатии:
    1.274
    Адрес:

    Пермь

    По ходу учёбы вновь пришлось вернуться к рассмотрению данного вопроса. Всё также с целью выполнения предрасчёта нивелирных сетей. А конкретно мне бы хотелось рассмотреть вот эту формулу:

    Преобразуем её к виду для вычисления ошибки на километр хода:

    mкм = Wдоп / ( 3 * n * √ L )

    И вот что мне представляется странным. Возникает вопрос. А почему, собственно, ошибка на километр хода будет уменьшена в 2 раза при ходе в двух направлениях? Почему не в 2, как это происходит со случайной ошибкой при двойном измерении? А если число ходов в методике увеличить до n = 10, то по этой формуле получается, что ошибка уменьшается аж в 10 раз. Непорядок.::dry.gif:: Также изменим коэффициент 3 на 2 (понизим доверительную вероятность с 99.7% до 95.45%), чтобы избежать в будущем несоответствия ошибок на километр хода инструментальным СКП (об этом будет сказано ниже). Попробуем изменить формулу с учётом этих соображений:

    mкм = Wдоп / ( 2 * √ n * √ L )

    Теперь перевычислим таблицу, применительно к которой и была написана первая (неизменённая) формула. Для удобства представим эту таблицу здесь:

    upload_2020-12-19_0-11-39.png

    Примечание: в данной таблице представлены две колонки с ошибками на станции. Крайняя правая колонка — ошибка на станции без учёта числа ходов (в прямом и обратном направлении или только в прямом направлении) и линий (по одной или двум парам костылей). Справа слева от неё — ошибка на станции с учётом числа ходов и линий. В дальнейшем речь пойдёт только об ошибке на станции с учётом числа ходов и линий.

    Исходными данными для вычислений ошибок на километр хода также остаются число ходов и допустимая невязка на 1 км хода.

    Также вычислим ошибку на станции следующим образом: 1) Определим число станций на километр хода по нормальным длинам плеч D (Пример для I класса: 1000 м / (50 м * 2) = 10 станций); 2) Разделим ошибку на 1 км хода на корень из числа станций.

    Результаты вычислений:

    upload_2020-12-19_0-19-13.png

    Теперь сверим ошибки на километр хода с допустимыми инструментальными СКП для соответствующих классов согласно инструкции по нивелированию:

    upload_2020-12-19_0-21-39.png

    Заметим, что все полученные значения ошибок на километр хода в полной мере вписываются в инструментальные СКП.

    Для IV класса хотелось бы отметить — ввиду того, что нивелирование выполняется в одном направлении, приведённую инструментальную СКП на км двойного хода следует умножить на 2:
    6 мм * √2 = 8.5 мм. Таким образом, инструментальная СКП также хорошо вписывается в ошибку на километр хода (10 мм).

    Также отмечу кое-что и по техническому нивелированию — если вспомнить старый советский нивелир с наклонным лучом НЛ-3 (самый грубый нивелир из тех, что попадались мне в литературе), имевший инструментальную СКП порядка 25 мм на километр хода (в одном направлении), то можно заметить, что в табличное значение ошибки на километр хода 25 мм этот прибор вписывается без запаса. Однако, на фоне такой величины инструментальной СКП другие источники ошибок окажутся пренебрежимо малы.

    Таким образом, получена оценка погрешности нивелирования, хорошо согласующаяся со старой приборной базой, под которую в настоящее время расписана большая часть нормативов и методик по нивелирным сетям. Выглядит всё это, конечно, как некая «подгонка под решение», но лично мне такие числа кажутся вполне логичными, и их целесообразно использовать для предрасчёта нивелирных сетей.

    По аналогичной схеме можно составить таблицу и для нивелирных сетей в наблюдениях за осадками.

    Вычисления выполнены по формуле
    mст = Wпред / ( 2 * √n ),

    upload_2020-12-19_1-29-38.png

    где Wпред — предельная СКП на станции; n — число ходов

    Предельные СКП на станции взяты из таблицы 3 ГОСТ 23846-2012.

    upload_2020-12-19_1-30-57.png

    #18

    Последнее редактирование: 18 дек 2020


  19. zvezdochiot

    Форумчанин

    Регистрация:
    27 июн 2014
    Сообщения:
    5.668
    Симпатии:
    1.969
    Адрес:

    г. Москва

    Ошибка — нет, оценка ошибки — да!

    #19


  20. StudentX

    Форумчанин

    Регистрация:
    1 июн 2019
    Сообщения:
    3.915
    Симпатии:
    1.274
    Адрес:

    Пермь

    Также в дополнение к предыдущему сообщению. Выдержки из «Основных положений построения государственной опорной геодезической сети» 1939 г. (полностью можно ознакомиться в разделе Ресурсы).

    upload_2020-12-20_23-12-45.png

    Под средней случайной ошибкой здесь имеется в виду средняя квадратическая. Это с одной стороны как историческая справка, а с другой — требования к геометрическому нивелированию кардинально не менялись, наверное, около столетия, если не больше. Так что вполне можно сопоставить эти циферки со всеми предыдущими.

    #20

Поделиться этой страницей

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Инструмент для исправления ошибок dll windows 10
  • Инструмент выбора 9 код ошибки 1609629695
  • Институт организовывает подготовительные курсы речевая ошибка
  • Инстал виндовс 10 ошибка при загрузке
  • Инстаграмм ошибка сегодня