Практикум по инженерной геодезии./ Б. Б. Данилевич, В. Ф. Лукьянов, Б. С. Хейфиц и др. Под ред. В. Е. Новака. М.: Недра, 1987. 334 с

3.17. Тригонометрическое нивелирование.

Тригонометрическое нивелирование – это метод определения превышений между (·) земной поверхностью при помощи наклонного луча визирования теодолита (тодолита – тахеометра, кипрегиля).

Данный метод применяют в тех случаях, когда выполнение геометрического нивелирования затруднено или невозможно.
Тригонометрическое нивелирование делят на:
- одностороннее;
- из середины.
Для производства одностороннего тригонометрического ниелирования над одной из нивелирных точек устанавливают теодолит, на другой – визирную цель (вешку, нивелирную рейку). На станции измеряют высоту прибора і – расстояние по отвесной линии от (·) земной поверхности до горизонтальной оси вращения зрительной трубы – рулеткой с точностью до 0,01м, а нивелируемой (·) – высоту визирования υ
Из рис. видно, что
h + υ =h'+i
где h – превышение,
v – высота визирования,
i – высота прибора,
h' – предварительное привышение
h'=d·tg v,
Окончательно превышение находят по выражению
h=d·tg v +i – υ
где d – длина горизонтального проложения, измеренная мерной лентой, м.
если расстояние до нивелируемой точки измерялось при помощи нитяного дальномера, то
d=D·cos2 v,
а следовательно
i – υ
________________
В процессе нивелирования на открытой местности при измерении v удобно визировать на метку на рейке, расположенную на высоте прибора на станции. Для этого на отсчете по рейке равном і повязывают яркую ленту и тогда при i=υ (см. рис.)
h=d·tg v' – при измерении d лентой
– при измерении D нитяным дальномером
__________

Углы наклона на определенную (·) измеряют одним полным приемом при двух положениях вертикального круга теодолита КЛ и КП.

Исследованиями установлено, что для повышения точности определения превышений при измерении углов наклона этим полным приемом с целью уменьшения влияния эксцентриситета алидада вертикального круга теодолита выполняют измерения углов близких к 90°, т.е. так называемые зенитные расстояния z используя при этом разные способы нивелирования:
z=90° - v


3.17.1. Одностороннее тригономертическое нивелирование с применением вертикального базиса.

При данном способе применяют визирную цель, оборудованную вертикальным базисом (например нивелирную рейку с метками). На нивелируемых точках устанавливают теодолит и визирную цель соответственно.

На станции измеряют высоту прибора і и зенитное расстояние z на марки базиса.
Измеренные значения превышений получают дважды при визировании на марки базиса, т.е.
h₁=d·ctgz₁+i-υ
h₂=d·ctgz₂+i-υ+b
h_cp=

Величину горизонтального проложения d можно рассчитать по измеренным зенитным расстояниям

d=


3.17.2. Тригонометрическое нивелирование из середины по вертикальным базисам.

При данном способе на нивелируемых (·) устанавливают визирные цели, оборудованные вертикальными базисами, а теодолит примерно посередине, из которой наиболее выгодно и удобно производить измерения. Расстояние до (·)-к контролируют при помощи нитяного дальномера.

При одинаковой длине b и υ и d₁=d₂

В том случае, если расстояния от теодолита до нивелируемых (·) измерены непосредственным методом мерной лентой превышение определяют дважды:
h₁=d₂·ctgz₂ – d₁·ctgz₁
и
h₂=d₂·ctgz₄ – d₃·ctgz₃
, если
Критерием оценки точности при тригонометрическом нивелировании может быть среднеквадратическая погрешность определения превышения, которую можно записать следующим образом

ρ=206265¹¹ – центр. угол, соответствующий единице центрального при r=l.
При определении превышений теодолитами технической точности и расстояниях в пределах 100 м предельная погрешность определения превышений должна быть не более 4см на каждые 100м длины линии.


3.18. Гидростатическое нивелирование

Гидростатическое нивелирование основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одном уровне. Гидростатическое нивелирование широко применяется в инженерной геодезии при пракладке подземных коммуникаций, установке и монтаже технологического оборудования, изучении динамики смещения пород для наблюдений за осадками зданий и сооружений при гидротехническом строительстве и др.

Гидростатическое нивелирование по сравнению с геометрическим и тригонометрическом обладает следующими преимуществами:
- более широкий доступ и большая возможность нивелирования тех частей сооружения, к которым затруднен или вовсе невозможен подход при геометрическом и тригонометрическом нивелировании;
- производство измерений и обращение с приборами при гидростатическом нивелировании не требует высокой квалификации;
- возможность применения автоматизации производства измерений и обоаботки информации;
- более экономично при многоразовом получении необходимых данных приизмерении осадок сооружений и т.д.
Гидростатические нивелиры, предназначенные для определения превышений, представляют собой два измерительных сосуда, заполненные жидкеостью и соединенные гибкими шлангами. Для измерения превышений устанавливают сосуды опорами на нивелируемые (·), прибор горизонтируют и открывают краны. При положении равновесия жидкости в сосудах берут отсчеты. Сосуды меняют местами и повторяют измерения.
Найденное превышение вычисляют по выражению
h=[(П₁ – З₁) + (П₂ – З₂)]/2
где П₁, П₂, З₁, З₂ – отсчеты по передним и задним сосудам соответственно.
Методика двойного нивелирования с взаимной перестановкой сосудов повышает точность определения превышения, но увеличивает трудозатраты, поэтому техническое нивелтрование при помощи гидротехнических нивелиров выполняют обычно без перестановок сосудов.
Наибольшее распространение в практике гидростатического нивелирования нашли следующие типы гидростатических нивелиров:
- гидростатическая система конструкции Гидропроекта;
- нивелир НШТ-1 (нивелир шланговый технический);
- УГС-115 (уровень гидростатический);
- гидростатический нивелир МИИГА и К;
- нивелир проф. О.Мейссера.
Очевидно, что точность определения превышений будет зависеть главным образом, отточности записи отсчетов по шкалам сосудов. В связи с этим изменение уровня жидкости в сосудах определяют по изменениямэлектрических сигналов, после их соответствующего преобразования.
Так,
Лекция 13.