Нивелир. Устройство и работа

ГЕОДЕЗИЯ
Методическое пособие
к лабораторным и практическим занятиям
«Теодолит. Устройство и работа»
«Нивелир. Устройство и работа»
для студентов направления подготовки 270800.62 «Строительство»,
190100.62 «Архитектура», 190700.62 «Технология транспортных процессов»,
130101.65 «Прикладная геология»,130400.65 «Горное дело».
Владикавказ 2014
1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Северо-Кавказский горно-металлургический
институт(государственный технологический университет)»
Кафедра региональной геологии и геодезии
ГЕОДЕЗИЯ
Методическое пособие
к лабораторным и практическим занятиям
«Теодолит. Устройство и работа»
«Нивелир. Устройство и работа»
для студентов направления 270800.62 «Строительство»,
направления 190100.62 «Архитектура», направления 190700.62 «Технология транспортных
процессов»,направления 130101.65 «Прикладная геология»,направления 130400.65 «Горное дело».
Владикавказ 2014
2
Даны сведения об устройстве и технических характеристиках теодолита в соответствии с паспортом 2Т30, изложены правила обращения, методика
выполнения поверок и юстировок прибора теодолита.
Предназначены для лабораторных и практических работ для студентов направления
270800 «Строительство»,направления 190100 «Архитектура», направления 190700
«Технология транспортных процессов»,направления 130101 «Прикладная
геология»,направления 130400 «Горное дело».
Составил: ст.преп. Еналдиева М.А.
Рецензент:д.т.н. Келоев Т.А.
Содержание
Раздел 1.Теодолит.Устройство и работа.
Цель и содержание работы……………………………………………………………………………………5
3
Теоретические положения…………………………………………………………………………………….5
Описание оборудования. Устройство теодолита……………………………………………………………6
Комментарии: цилиндрический уровень, круглый уровень……………………………………………….7
Подготовка зрительной трубы для наблюдений…………………………………………………………….8
Установка зрительной трубы "по глазу"…………………………………………………………………….8
Установка зрительной трубы по предмету (визирной цели)………………………………………………8
Поле зрения …………………………………………………………………………………………………...8
Горизонтальный круг………………………………………………………………………………………….9
Алидада………………………………………………………………………………………………………...9
Вертикальный круг……………………………………………………………………………………………9
Подъемные винты……………………………………………………………………………………………..9
Основные геометрические оси теодолита…………………………………………………………………...9
Геометрические требования, предъявляемые к осям………………………………………………………..9
Ориентир-буссоль…………………………………………………………………………………………….11
Хранение и переноска прибора в процессе эксплуатации…………………………………………………11
ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКА ТЕОДОЛИТА………………………………………………………………..13
Приведение теодолита в рабочее положение :центрирование, горизонтирование………………………14
Первая поверка: ось цилиндрического уровня u-u1 горизонтального круга должна быть
перпендикулярна к вертикальной оси I-I1 прибора………………………………………………………...14
Вторая поверка: визирная ось зрительной трубы V-V1 должна быть перпендикулярна к оси вращения
трубы H-H1…………………………………………………………………………………………………....15
Третья поверка: ось вращения зрительной трубы H-H1 должна быть перпендикулярна к вертикальной
оси I-I1 теодолита……………………………………………………………………………………………..16
Четвертая поверка: вертикальный штрих сетки нитей должен быть параллелен вертикальной оси I-I1
теодолита……………………………………………………………………………………………………...17
Пятая поверка: ось оптического центрира должна быть параллельна вертикальной оси теодолита…..17
Оформление отчета по лабораторной работе «Теодолит. Устройство и работа»………………………..18
Вопросы для самопроверки………………………………………………………………………………….19
Тестовый контроль……………………………………………………………………………………………22
Оформление отчета по практической «Теодолит. Устройство и работа»………………………………..22
Способы измерения горизонтальных углов: способы приемов, способы круговых приемов,
способы повторений………………………………………………………………………………………….23
Оформление отчета по практической работе «Теодолит. Устройство и работа»………………………..24
Вопросы для самопроверки………………………………………………………………………………….27
Раздел 2.Нивелир. Устройство и работа.
Нивелир. Устройство и работа……………………………………………………………………………....28
Цель и содержание работы…………………………………………………………………………………..28
Теоретические положения……………………………………………………………………………………28
Описание оборудования. Устройство нивелира……………………………………………………………29
Комментарии: круглый уровень, цилиндрический уровень, нульпунктом, осью цилиндрического
уровня, осью круглого уровня, наблюдатель……………………………………………………………….29
ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКА НИВЕЛИРА………………………………………………………………….30
Первая поверка: ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения
нивелира. ……………………………………………………………………………………………………..30
Вторая поверка: горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира,
а вертикальная ей параллельна………………………………………………………………………………30
Третья поверка: визирная ось зрительной трубы должна быть параллельна оси
цилиндрического уровня (главное условие нивелира)………………………………………………….. 31
Поверки и исследования нивелирных реек РН-3 и РН-10………………………………………………..31
4
Первая поверка: ось круглого уровня должна быть параллельна геометрической оси рейки………..31
Вторая поверка: определение средней длины метра комплекта реек……………………………………32
Третья поверка: поверка правильности нанесения дециметровых делений шкал рейки……………….32
Определение разности высот нулей красной и черной сторон реек……………………………………..32
Оформление отчета по лабораторной работе«Нивелир. Устройство и работа»…………………………33
Нивелирование, высота точки, превышение, визирование, визирный луч………………………………35
Способы геометрического нивелирования и вычисления высот точек…………………………………..37
Порядок снятия отсчётов…………………………………………………………………………………….41
Оформление отчета по практической работе«Нивелир. Устройство и работа»…………………………42
Контрольные вопросы……………………………………………………………………………………….42
Литература……………………………………………………………………………………………………43
Раздел 1.Теодолит.Устройство и работа.
5
Цель и содержание работы.
Студент должен знать:
 Устройство прибора 2Т30.
 Последовательность приведения прибора в рабочее положение.
 Основные поверки и юстировки теодолита 2Т30 и реек РН-3 и РН-10.
Студент должен уметь:
 Называть и показывать на приборе основные его части, необходимые для приведения
теодолита 2Т30 в рабочее положение.

Приводить прибор в рабочее положение.

Измерять горизонтальные и вертикальные углы.
Теоретические положения.
Угловые измерения необходимы для определения взаимного положения точек в
пространстве и используются при развитии триангуляционных сетей, проложений
полигонометрических и теодолитных ходов, выполнении топографических съемок,
решении многих геодезических задач при строительстве различных объектов.
Необходимая точность измерений и построений горизонтальных и вертикальных углов
на местности составляет от десятых долей секунды до одной минуты.
Основным угломерным прибором на местности является теодолит - оптикомеханический прибор, с помощью которого измеряют горизонтальные и вертикальные
углы, расстояния и магнитные азимуты.
По точности теодолиты различают трех типов: высокоточные - ТО5,Т1; точные Т2, Т5 и технические - Т15, Т30, 2Т30. В перечисленных типах теодолитов цифры
соответствуют точности (средней квадратической погрешности) измерения
горизонтального угла одним приемом в секундах.
Основные узлы и принадлежности технического теодолита 2Т30(рис.1):
Описание оборудования.
Устройство теодолита.
6
Рис.1 Общая схема основных частей и осей теодолита
1. Кремальера. 2. Диоптрийное кольцо. 3. Колпачок, под которым расположены
исправительные винты сетки нитей. 4. Оптический визир. 5. Вертикальный круг. 6.
Подставка зрительной трубы. 7. Закрепительный винт лимба. 8. Основание футляра.
9. Становой винт. 10. Исправительный винт уровня. 11. Закрепительный винт
алидады. 12. Цилиндрический уровень. 13. Закрепительный винт зрительной трубы.
14. Зрительная труба. 15. Наводящий винт зрительной трубы. 16. Наводящий винт
алидады. 17. Подставка. 18. Подъемный винт. 19. Наводящий винт лимба. 20. Окуляр
шкалового микроскопа. 21. Зеркало.
Комментарии:

Цилиндрический уровень - предназначен для приведения плоскости лимба
горизонтального круга в положение перпендикулярное относительно отвесной
7
линии (горизонтальное положение). Цилиндрический уровень — стеклянная
трубка (ампула), внутренняя поверхность которой в вертикальном продольном
разрезе имеет вид дуги круга радиуса от 3,5 до 200 м. При изготовлении уровня
ампулу заполняют легкоподвижной жидкостью (серным эфиром или спиртом),
нагревают и запаивают. После охлаждения внутри ампулы образуется небольшое
пространство, заполненное парами жидкости, которое называют пузырьком
уровня. Нуль-пункт уровня – точка в середине шкалы ампулы.






В геодезических приборах используются цилиндрические и круглые уровни,
различающиеся между собой ценой деления,
чувствительностью и
конструктивными особенностями.
Цилиндрический уровень представляет стеклянную трубку, верхняя внутренняя
поверхность которой отшлифована по дуге определенного радиуса (от 3,5 до 80
м). Трубка помещается в металлическую оправу. Для регулировки уровень
снабжен исправительным винтом. На наружной поверхности трубки нанесены
штрихи. Расстояние между штрихами должно быть 2 мм. Точка в средней части
ампулы называется нульпунктом уровня.
Линия касательная к внутренней поверхности уровня в его нультпункте
называется осью уровня.
Круглый уровень представляет собой стеклянную ампулу, отшлифованную по
внутренней сферической поверхности определенного радиуса. За нуль-пункт
круглого уровня принимается центр окружности. Осью кругового уровня
является нормаль проходящая через нульпункт, перпендикулярно к плоскости,
касательной к внутренней поверхности уровня в его центре.
Для более точного приведения пузырька в нуль-пункт применяются контактные
уровни. В них над цилиндрическим уровнем устанавливается призменное
оптическое устройство, которое передает изображение концов пузырька в поле
зрения трубы. Пузырек находиться в нуль-пункте, если его концы видны
совмещенными.
Ценой деления уровня  называется угол, на который наклонится ось уровня,
если пузырек сместиться на одно деление ампулы, т.е.  = l / R или "=(l/R) ",
где "=206265".
В геодезических приборах применяют цилиндрические уровни с ценой деления
от 5до60",круглые - от 5до20'.
Под чувствительностью уровня понимают минимальное линейное
перемещение пузырька, которое можно заметить невооруженным глазом,
обычно принимаемое в 0.1 деления, т.е. 0.2 мм.
8

Зрительная труба - предназначена для высокоточного наведения на
удаленные предметы и точки (визирные цели) при работе с теодолитом. Состоит
из следующих основных частей: объектива, окуляра, фокусирующей линзы,
сетки нитей, кремальеры (винта, перемещающего фокусирующую линзу внутри
трубы). В зрительной трубе различают две оси: визирную и оптическую. Прямая
соединяющая оптический центр объектива с центром сетки нитей называется
визирной осью. Прямая соединяющая оптический центр объектива и окуляр оптической осью трубы.
 Кремальера - винт, перемещающий фокусирующую линзу внутри трубы.
Подготовка зрительной трубы для наблюдений.
 Установка зрительной трубы "по глазу" - вращением окуляра (от –5 до +5
диоптрий) до получения четкого изображения сетки нитей.
 Установка
зрительной трубы по предмету (визирной цели) - вращением
кремальеры до четкого изображения визирной цели. Точное наведение
зрительной трубы на предмет в горизонтальной плоскости осуществляется
наводящим винтом 14 после закрепления алидады винтом 9, в вертикальной
плоскости – наводящим винтом 15 после закрепления винтом 2.
 Полем зрения называется пространство, видимое в трубу при неподвижном ее
положении. Изображение штрихов и цифр обоих кругов передаются в поле
зрения микроскопа, который устанавливают вращением диоптрийного кольца по
глазу до появления четкого изображения шкал окуляра 3. Отсчеты производят по
соответствующим шкалам микроскопа (рис. 3).
Поворотом и наклоном зеркала 5 достигают оптимального освещения
поля зрения.
 Горизонтальный круг, состоящий из лимба - оцифрованной по ходу часовой
стрелки
круговой
полосы
с
градусными
делениям.
Горизонтальный
и
вертикальный круги проградуированы через 1°. Горизонтальный круг имеет
круговую оцифровку от 0 до 359°, а вертикальный – секторную от 0 до 75° и от –0
до –75°(рис.2)
9
 Алидада - часть, расположенная соосно с лимбом и несущая элементы
отсчетного устройства.
 Вертикальный круг - устроен аналогично горизонтальному и предназначен для
измерения углов наклона.
 Подъемные винты - служат для приведения пузырька цилиндрического уровня
на середину;




Основные геометрические оси теодолита:
ОО1 - ось вращения прибора (вертикальная ось теодолита);
UU1 - ось цилиндрического уровня (касательная к внутренней поверхности
ампулы в нульпункте);
WW1– визирная ось зрительной трубы(прямая, соединяющая оптический
центр объектива и крест сетки нитей),
VV1 - ось вращения зрительной трубы.
Геометрические требования, предъявляемые к осям:
UU1  OO1
WW1  VV1
VV1 ОО1
10
Рис. 2.Схематический чертеж осей теодолита.
Рис. 3. Поле зрения отсчетного микроскопа:
 показание лимба горизонтального круга 125° 05,5';
 показания лимбы вертикального круга –0° 26'
 Индексом для отсчитывания служат штрих лимба, отсчет берут с точностью до
0,5'. Если в пределах шкалы вертикального круга находится штрих лимба со
знаком "–", отсчет берут по нижнему ряду цифр шкалы со знаками "–" (–6…–0,
справа – налево).
 Ориентир-буссоль служит для измерения магнитных азимутов и устанавливается
в паз, расположенный на боковой крышке вертикального круга теодолита (рис. 4).
Ориентир –буссоль служит для измерения магнитных азимутов и устанавливается
в паз, расположенный на боковой крышке вертикального круга. Винт арретира (винт смещения шкалы для установки на нуль...).
11
Рис. 4. Ориентир-буссоль:
1 – закрепительный винт; 2 – винт арретира
 Положение магнитной стрелки наблюдают в зеркале, которому придают нужный
наклон. Магнитную стрелку в нерабочем состоянии ориентируют вращением
винта, расположенного в нижней части корпуса буссоли.
Хранение и переноска прибора в процессе эксплуатации.
 Для хранения и переноски прибора в процессе эксплуатации теодолит и
принадлежности укладывают в футляр в соответствующие гнезда (рис. 5).
 При упаковке наводящие винты устанавливают в среднее положение, зрительную
трубу – в горизонтальное; закрепляют все вращающиеся части, завинчивают до
ограничения подъемные винты, окуляры зрительной трубы и отсчетного
устройства.
12
Рис. 5. Теодолит в футляре
 Штатив и оптический центрир - служат для установки теодолита над точкой,
закрепленной на местности (вершиной угла). Раздвижные ножки штатива
шарнирно соединены с оголовком, на который крепится теодолит становым
винтом. На одной из ножек имеется пенал для нитяного отвеса.Оптический
центрир встроен в подставку теодолита. При центрировании подставку
передвигают по оголовку штатива, добиваясь совмещения центра сетки центрира
с точкой на местности. Если теодолит не оборудован оптическим центриром, то
центрирование выполняется с помощью нитяного отвеса.
 Становой (закрепительный) винт - закрепляет теодолит на штативе и позволяет
подвесить нитяной отвес.
Рис. 6. Штатив
ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКА ТЕОДОЛИТА
Основные оси теодолита:
13
Рис. 7. Схема основных осей теодолита:
Основные условия, которые должны быть соблюдены в теодолите при измерении углов:
вертикальная ось прибора должна быть отвесна, а визирная плоскость вертикальна.
Соблюдение этих условий имеет существенное значение для точности угловых
измерений. В процессе работы и транспортировки теодолита правильное расположение
основных осей может быть нарушено, что вызывает необходимость производства
регулярных поверок и при необходимости юстировок (регулировок) теодолита,
выполняемых в определенной последовательности.
Приведение теодолита в рабочее положение :
Приведение теодолита в рабочее положение предусматривает:
1) центрирование - установка центра горизонтального круга над вершиной
измеряемого угла. Выполняется с помощью нитяного отвеса или оптического
центрира, перемещением ножек штатива и с последующим передвижением
прибора на головке штатива. Погрешность центрирования зависит от требуемой
точности выполняемых работ и не должна превышать 3 мм при измерении
горизонтальных углов для решения большинства инженерных задач;
2) горизонтирование - приведение плоскости лимба горизонтального круга в
горизонтальное положение, т.е. установка вертикальной оси вращения теодолита
в отвесное положение. Для этого устанавливают цилиндрический уровень
параллельно двум подъемным винтам и вращая их одновременно в
14
противоположные стороны выводят пузырек уровня на середину ампулы. Затем
поворачивают цилиндрический уровень на 90
по направлению третьего
подъемного винта и, вращая его, опять выводят пузырек в нульпункт. Эти
действия повторяют до тех пор пока пузырек не будет отклоняться от центра
ампулы более чем на одно деление. При измерении вертикальных углов
отклонение пузырька от середины не должно превышать полделения;
3) подготовку зрительной трубы для наблюдений по глазу – вращением окуляра
(от -5 до +5 диоптрий) до получения четкого изображения сетки нитей на
светлом фоне - и по предмету - вращением кремальеры до четкого изображения
визирной цели. Если изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки
нитей, то при перемещении глаза относительно окуляра очка пересечения нитей
будет проецироваться на различные точки наблюдаемого предмета. Возникает
параллакс, который устраняется небольшим поворотом кремальеры.
Первая поверка:
 Ось цилиндрического уровня u-u1 горизонтального круга должна быть
перпендикулярна к вертикальной оси I-I1 прибора.
Располагают алидаду таким образом, чтобы ось поверяемого уровня была
параллельна двум подъемным винтам, и приводят этими винтами пузырек уровня в
нуль-пункт. Вращают алидаду (при закрепленном лимбе),а вместе с ней и поверяемый
уровень на 180°. Схема поверки приведена на рис. 8, а.
Если пузырек уровня остался в нуль-пункте или отклонился от него не более, чем
на одно деление – условие выполнено. В противном случае исправительными винтами
уровня перемещают пузырек на половину ве-личины отклонения, вторую половину
отклонения устраняют подъемными винтами. Эти действия повторяют до тех пор, пока
не будет выполнено поверяемое условие.
15
Рис. 8. Схема поверок:
а – уровня; б – визирной оси; в – горизонтальной оси
В отвесное положение вертикальную ось теодолита приводят следующим образом.
Устанавливают уровень по направлению двух подъемных винтов и пузырек
уровня приводят в нуль-пункт. Алидаду поворачивают на 90°, и пузырек снова
приводят на середину третьим подъемным винтом. Такие действия повторяют до тех
пор, пока пузырек не будет уходить от середины более чем на одно деление.
Вторая поверка:
 Визирная ось зрительной трубы V-V1 должна быть перпендикулярна к оси
вращения трубы H-H1.
Угол отклонения визирной оси трубы от перпендикуляра к горизонтальной оси HH1 теодолита называется коллимационной погрешностью с.
Для проверки данного условия выбирают удаленную, ясно видимую точку М,
находящуюся примерно на одном уровне с осью вращения трубы. Визируют на точку
М; после взятия отсчета (R) по лимбу горизонтального круга зрительную трубу
16
переводят через зенит, наводят ее на ту же точку и вновь берут отсчет (L). При
отсутствии коллимационной погрешности
L – R ± 180° = 0, где L и R – отсчеты при положениях вертикального круга слева (КЛ) и
справа от наблюдателя (КП).
Если коллимационная погрешность имеет место, то при первом наведении визирная ось
займет положение V-V ', а при втором – V1-V1' (рис. 7. б).
В этом случае
L – R ± 180° = 2с,
отсюда
с = (L – R ± 180°) / 2.
Коллимационная погрешность не должна превышать двойной точности отсчетного
устройства теодолита (1′).
Для устранения недопустимой коллимационной погрешности алидаду устанавливают
на один из отсчетов, вычисленных по формулам:
NR = R + c (при КП);
или
NL= L – с (при КЛ).
После такой установки центр сетки нитей сместится с наблюдаемой точки на угол с.
Для исправления погрешности, действуя исправительными винтами сетки, совмещают
ее центр с изображением точки М. Для контроля поверку повторяют при других
отсчетах по лимбу.
Третья поверка:
 Ось вращения зрительной трубы H-H1 должна быть перпендикулярна к
вертикальной оси I-I1 теодолита.
Устанавливают теодолит в 20…30 м от стены какого-либо здания и, приведя
вертикальную ось в отвесное положение, наводят центр сетки нитей на некоторую
высоко расположенную точку А стены (рис. 6, в). При закрепленной алидаде наклоняют
17
зрительную трубу примерно до горизонтального положения ее визирной оси и
отмечают карандашом на стене точку а1, в которую проектируется центр сетки.
Переведя трубу через зенит, вновь визируют на ту же точку А и аналогично отмечают
точку а2. Если обе точки а1 и а2 совпадают или находятся в пределах биссектора сетки
нитей – условие выполнено. Исправление недопустимой погрешности возможно только
в специальной мастерской.
Четвертая поверка:
 Вертикальный штрих сетки нитей должен быть параллелен вертикальной
оси I-I1 теодолита.
Приводят вертикальную ось теодолита в отвесное положение и наводят центр сетки на
нить отвеса, закрепленного в 5…10 м от прибора. Если при вращении зрительной трубы
вертикальный штрих сетки совпадает с нитью отвеса – условие выполнено. В
противном случае производят исправление положения сетки нитей путем ее поворота,
предварительно ослабив исправительные винты. После выполнения юстировки
необходимо повторить проверку перпендикулярности визирной оси к оси вращения
зрительной трубы.
Пятая поверка:
 Ось оптического центрира должна быть параллельна вертикальной оси
теодолита.
Установив теодолит на штативе в рабочее положение, отмечают проекцию центра
сетки оптического центрира на листе бумаги, положенном под штатив. Отпустив
закрепительный винт алидады, вращают теодолит.
Если смещение центра сетки центрира относительно отмеченной точки
превышает допустимое значение (0,5мм), юстировочными винтами сетки исправляют
половину смещения и повторяют поверку.
Выводы:
Необходимо, чтобы у теодолита в рабочем положении выполнялись следующие
условия:
 вертикальная ось прибора должна быть отвесна;
 плоскость лимба должна быть горизонтальна;
 визирная (коллимационная) плоскость должна быть вертикальна.

18
Оформление отчета по лабораторной работе
«Теодолит. Устройство и работа».
Оформление отчета по лабораторной работе поясняют в школьной тетради.
Пример №1: Дать определение понятия «коллимационная погрешность».
Вычислить коллимационную погрешность теодолита 4Т30П
и написать свое мнение о техническом состоянии прибора,
если при выполнении поверки получены следующие отсчеты по
лимбу горизонтального круга:
КЛ = 1˚ 00´ , КП = 181˚ 17´.
Формула для вычислений С = 0,5(КЛ-КП ± 180˚).
Пример вычислений:
С = 0,5(1˚ 00´ - 181˚ 17´) = -0˚ 08,5´.
Вывод:
Техническое
состояние
теодолита
неудовлетворительное,
так
как
коллимационная ошибка превышает допустимую величину (С)доп = ± 2´. Этот прибор
требует юстировки или ремонта.
Допустимость коллимационной ошибки определяется двойной точностью
отсчитывания по шкале отсчетного микроскопа. Заводской паспорт этого типа
теодолитов определяет точность отсчитывания в 1´
Пример №2.
На две точки, находящиеся на разно высоте, при помощи
теодолита 4Т30П взяты отсчеты по вертикальному кругу.
Получились следующие величины:
На нижнюю точку КЛ = - 5˚ 37´, КП = +5˚ 27´;
На верхнюю точку КП = +12˚ 15´, КП = - 12˚ 22´.
Определение значение МО вертикального круга и обосновать свое мнение о
техническом состоянии теодолита.
Рабочая формула МО = 0,5(КЛ+КП)
19
Пример вычислений:
МОверх.точка= 0,5(12˚ 15´ - 12˚ 22´)= -0˚ 03,5´
МОниж.точка = 0,5(- 5˚ 37´+ 5˚ 27´)= -0˚ 05,0´
Вывод:
 Измерения сделаны правильно, поскольку ∆МО = МОверх.точка - МОниж.точка
не превышает 2´, двойной точности отсчитывания по отсчетному микроскопу;
 Желательно выполнить юстировку МО вертикального круга, сделав его меньше ±
2´.
Вопросы для самопроверки.
 Продолжите фразы:
Теодолит – это
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
 Теодолит состоит из частей:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
 При помощи чего ось вращения теодолита приводится в отвесное положение
_________________________________________________
 Для чего используется цилиндрический уровень на алидаде
горизонтального круга:
__________________________________________________
 Для предварительного наведения зрительной трубы на цель на трубе закреплен:
______________________________________________________
 Во что передаются изображения отсчетов по вертикальному (В) и
горизонтальному (Г) кругам:
_______________________________________________________
 Для получения отсчетов по ГК и ВК нужно выполнить следующие действия:
_______________________________________________________
20
 Для верного измерения углов необходимо, чтобы у теодолита в рабочем
положении выполнялись следующие условия: опишите.
UU  ОО
VV  GG
YY ║OO
GG  OO
 Опишите части прибора под следующими номерами:
1.___________________________
2.___________________________
17.__________________________
18.__________________________
5.___________________________
6.___________________________
19.__________________________
21.__________________________
9.___________________________
21
 Опишите нити сетки нитей:
 Отсчетный микроскоп зрительной трубы. Опишите шкалу микроскопа.
 Юстировка цилиндрического уровня. Опишите:
Тестовый контроль.
Выберите правильный ответ:
Осью круглого уровня называют
1. нормаль к внутренней сферической поверхности ампулы в нуль
пункте, когда пузырек круглого уровня находится в нуль пункте,
ось его занимает отвесное положение.
22
2. нормаль к внутренней сферической поверхности ампулы в нуль
пункте, когда пузырек круглого уровня находится в нуль пункте,
ось его занимает горизонтальное положение.
Сделайте обозначения к рисункам:
ТЕОДОЛИТ 2Т30
ОРИЕНТИР – БУССОЛЬ. ОПИШИТЕ ВИНТЫ.
Способы измерения горизонтальных углов.
Для измерения горизонтальных углов в геодезии применяют:
 способы приемов
 способы круговых приемов
 способы повторений.
23
 Способ приемов.Над вершиной В измеряемого угла =АВС центрируют и
горизонтируют теодолит, а на точках А и С устанавливают визирные цели. Один и
тот же угол измеряется дважды, при двух положениях вертикального круга
относительно зрительной трубы: при круге слева (КЛ) и при круге справа (КП).
Журнал измерения углов и длин линий
№ стан
Круг
№ точки
набл
Отсчет по
ГК
Горизонтальный круг
Измерения
Среднее значение
4705 
А
КП
4706
С
4705,5
17710
В
А
22415
4705
КЛ
С
17710
Лимб оцифрован по ходу часовой стрелки. Поэтому наведение зрительной трубы
принято выполнять сначала на правую точку, а затем на левую точку.
 Cпособ
круговых
приемов
применяется
при
измерении
нескольких
горизонтальных углов с общей вершиной М и выполняется двумя полуприемами,
при двух положениях вертикального круга КЛ и КП. При визировании
на
начальную точку 1 отсчет по горизонтальному кругу при КЛ устанавливают чуть
больше нуля, в нашем примере 0 01.5'. Затем наводят трубу последовательно по
ходу часовой стрелки на точки 2, 3, 4, 1 и берут отсчеты. Разность начального и
конечного отсчетов на точку 1 не должна превышать двойную точность
отсчетного устройства. Второй полуприем
против хода
наблюдений
при КП выполняют
часовой стрелки при первоначальной установке горизонтального
круга в последовательности 1, 4, 3, 2, 1. Убедившись в допустимости начального
и конечного отсчетов,
погрешности
вычисляют:
значения двойной коллимационной
2с = КЛ-КП+180 , средние
отсчеты
по
направлениям а =
24
(КЛi+КПi)/2-180, среднее направление на начальную точку 1 из четырех
отсчетов, приведенные направления. Для повышения
точности
измерений
делают несколько круговых приемов, а перед каждым приемом горизонтальный
круг переставляют.
 Способ повторений позволяет несколько повысить точность измерений
отдельного горизонтального угла за счет уменьшения погрешностей отсчетов на
результат измерений. Сущность способа заключается в
многократном (n)
откладывании на лимбе величины измеряемого угла. Отсчеты берут только в
начале (a) и в конце (b) наблюдений, а значение угла  вычисляют по формуле: 
= (b-a)/n .
Измерение вертикальных углов.
Измерение углов наклона  производится при помощи вертикального круга после
приведения теодолита в рабочее положение. Наведение на визирную цель выполняют
средним горизонтальным штрихом сетки зрительной трубы, при этом следят, чтобы
пузырек цилиндрического уровня находился в нульпункте.
Чтобы получить , необходимо определить место нуля (МО) вертикального круга (ВК)
- отсчет по ВК, когда визирная ось зрительной трубы горизонтальна, а пузырек
цилиндрического уровня находится на середине - необходимо навести среднюю нить
на
четко
видимую
точку
и снять отсчеты КП и КЛ
по вертикальному кругу
соответственно при КП и КЛ

горизонт прибора
МО
А
Рис.9 . Измерение вертикального угла
25
МО и  применительно к различным теодолитам вычисляются по следующим
формулам:
МО= (КЛ+КП) / 2 – для 2Т30
 = КЛ –МО,
 = МО –КП
При измерениях вертикальных углов величина МО не должна превышать
двойной точности отсчетного устройства. На заводе при сборке теодолитов величину
МО устанавливают близкой 0 00' при этом стремятся чтобы визирная ось совпадала
с оптической. Поэтому изменять величину МО больше чем на 2' не рекомендуется,
так как отклонение визирной оси от оптической будет значительным при
перефокусировке трубы.
Оформление отчета по практической работе
«Теодолит. Устройство и работа».
Оформление отчета по практической работе поясняют в школьной тетради.
Пример №1:
Обработка журнала измерения углов и длин линий. Измерение углов проводится
теодолитом 2Т30 методом приемов с точностью отсчетов по шкаловому микроскопу
0,5. Значение измеряемого горизонтального угла как среднее значение результатов
измерений в полуприемах.
Теодолит 2Т30 № 6053
№
точки
стояния
№
точки
визироания
При
круге
ПЗ8
1
2
2
Горизонтальные углы
из полуприемов
сред
ний
173˚30,5´
КП
ПЗ8
β1
Отсчеты
по
лимбу
ГК
93˚14,5´
Lпз-1=263,06м
80˚16,0´
350˚55,5´
КЛ
Длины
Линий
L1, L2
d= Lсрcosv
270˚40,0´ 80˚15,8´
L1-пз=263,06м
80˚15,8´
Lср=263,06
d=263,02м
26
Лента Л320№2113
При
круге
Отсчеты
лимбу ВК
Дата 14.08.2013
по
Место нуля
МО= (КЛ+КП)/2
Угол
наклона
Форма №1
Высота
вехи
V=КЛ-МО
V=(КЛ-КП)/2
V
Превышения
Һ́= d tg V
Һ= Һ́+ί- V
-4,17
-4,17
КП
+0˚53,5´
КЛ
-0˚56,0´
-0˚01,5´
-0˚54,5
V=
ί
Вывод:
Измерения сделаны правильно:
 Значение измеряемого угла вычислено как среднее значение результатов
измерений в полуприемах (не превышает точности отсчетов по шкаловому
микроскопу 0,5´).
 МО не превышает 2´, двойной точности отсчитывания по отсчетному
микроскопу;
Вопросы для самопроверки.
1) Основные поверки теодолита 2Т30
2) Приведение МО к нулю.
3) Сущность измерения горизонтальных углов.
4) Способы измерения горизонтальных углов.
5) Способ «приемов».
6) Способ « круговых приемов».
27
Раздел 2.Нивелир. Устройство и работа.
Цель и содержание работы.
Студент должен знать:
 Устройство прибора Н3 и рейки РН3 .
 Последовательность приведения прибора в рабочее положение.
 Основные поверки и юстировки нивелира Н3.
Студент должен уметь:
 Называть и показывать на приборе основные его части, необходимые для
приведения нивелира Н3 в рабочее положение.
 Приводить прибор в рабочее положение.
 Выполнять техническое нивелирования (наблюдения, заполнение журнала
нивелирования и его обработка).
Теоретические положения.
Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот
двух точек местности (превышений) посредством горизонтального визирного луча.
По точности (согласно ГОСТ 10528-76 «Нивелиры. Общие технические условия»)
оптические нивелиры делятся на три группы: высокоточные – Н-0,5, точные – Н-3 и
технические – Н-10.
По способу приведения визирного луча горизонтальное положение различают
нивелиры с уровнем и с компенсатором.
По конструктивным особенностям нивелиры выпускают с лимбом для измерения
горизонтальных углов и без него.
Шифр, обозначающий тип прибора, состоит из буквы Н- нивелир и стоящих перед ней
и после нее цифр и букв. Цифра перед буквой Н обозначает номер модели, цифры после
нее обозначают среднюю квадратическую ошибку измерения превышения на 1 км
двойного нивелирного хода в миллиметрах, а буквы, стоящие после цифр указывают на
наличие компенсатора и лимба; у лазерных нивелиров ставятся буквы НЛ. Например,
шифр нивелира 3Н2КЛ означает – третья модель нивелира точности 2 мм на 1 км
двойного хода с компенсатором и лимбом; шифр Н-0,5 означает нивелир с уровнем
точности 0,5 мм на 1 км хода.
28
Описание оборудования.
Устройство нивелира.
Рис.10 Нивелир Н3: а-общий вид; б-поле зрения трубы
пружинящая пластина 1, три подъемных винта 2, подставки 3, цилиндрический уровень
4, объектив 5, мушка 6 ,корпус зрительной трубы 7, окуляр 8, круглый уровень 9,
элевационный винт 10, сетка нитей имеет четыре исправительных винта, закрытые
навинчиваемой на окулярную часть крышкой 12, кремальера 13, закрепительные винты
15 ,16, исправительные винты 17.
Комментарии:
 Круглый уровень служит для приближенной установки оси вращения прибора в
отвесное положение подъемными винтами;
 Цилиндрический уровень нивелира Н-3 контактный, положению пузырька уровня
в нульпункте соответствует оптический контакт изображений концов его
половинок;
 Нульпунктом называют среднюю точку шкалы цилиндрического уровня. При
наклоне нивелира изображения концов пузырька расходятся. После приведения
пузырька круглого уровня в нульпункте – центр концентрических колец – в поле
зрения трубы появляется изображение концов половинок пузырька
цилиндрического уровня, совмещение которых достигается вращением
элевационного винта. Благодаря тому, что шаг элевационного винта мал,
29
выведение им пузырька уровня в нульпункт происходит плавно и точно. Если
визирная ось параллельно оси цилиндрического уровня, то после совмещения
концов пузырька уровня визирная ось устанавливается в горизонтальное
положение. Это выполняется непосредственно перед взятием отсчета по рейке;
 Осью цилиндрического уровня называют мнимую линию, касательную к дуге
продольного сечения внутренней сферической поверхности ампулы уровня в
нульпункте;
 Осью круглого уровня называют нормаль к внутренней сферической
поверхности ампулы в нульпункте. Когда пузырек круглого уровня находится в
нульпункте, ось его занимает отвесное положение;
 Наблюдателем называют специалиста, выполняющего измерения с помощью
зрительной трубы прибора.
ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКА НИВЕЛИРА.
1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.
Вращая подъемные винты, приводят пузырек круглого уровня в нульпункт, а
затем поворачивают верхнюю часть нивелира на 180°. Условие считается
выполненным, если пузырек уровня остался в нульпункте. В противном случае
выполняют юстировку следующим образом: исправительными винтами уровня
перемещают пузырек на половину отклонения и подъемными винтами
окончательно приводят его в нульпункт. Для контроля поверку повторяют. Эту
поверку выполняют ежедневно перед началом работ.
2. Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения
нивелира, а вертикальная – ей параллельна.
Взаимная перпендикулярность нитей сетки обеспечивается заводом –
изготовителем. Поверку выполняют после исправления круглого уровня и
приведения прибора в рабочее положение, которое заключается в приведении оси
вращения в отвесное положение с помощью круглого уровня и установки сетки
нитей на резкость «по глазу» вращением окулярного (диоптрийного) кольца. На
расстоянии 20-25 м от нивелира подвешивают отвес, наводят на него трубу и
фокусируют его изображение вращением фокусирующего винта – кремальеры,
добиваясь четкого изображения наблюдаемого предмета (отвеса). Совмещают
один из концов вертикальной нити сетки с нитью отвесом наводящим винтом.
Если другой конец нити сетки отклоняется от нити отвеса меньше, чем на
двойную толщину нити, то условие выполнено. Либо наводят зрительную трубу
на рейку и берут отсчет по краю горизонтальной нити сетки, затем, вращая
наводящий винт, перемещают трубу в горизонтальной плоскости и берут отсчет
30
по другому краю горизонтальной нити сетки. Если отсчет изменился меньше чем
на 1 мм, условие считается выполненным. В случае несоблюдения условия
выполняют юстировку. Ослабив крепежные винты, пластинку с сеткой
поворачивают до совпадения вертикальной нити сетки с нитью отвеса. После
юстировки крепежные винты закрепляют.
3. Визирная ось зрительной трубы должна быть параллельна оси
цилиндрического уровня (главное условие нивелира).
Поверку можно производить разными методами. Наиболее часто поверку
выполняют двойным нивелированием «вперед» следующим образом. На
местности с небольшим уклоном закрепляют колышками две точки на
расстоянии 50-70 м одна от другой.
Устанавливают нивелир так, чтобы окуляр находился на расстоянии 1-2 см от
вертикали точки А, и измеряют высоту прибора i1 от верха колышка до центра
окуляра рулеткой или рейкой. На точке В устанавливают рейку, наводят на нее
трубу, совмещают элевационным винтом концы пузырька уровня в поле зрения
трубы и берут отсчет b1 по рейке. При не параллельности оси отсчет по рейке
будет содержать ошибку х. Далее меняют местами нивелир и рейку, измеряют
высоту прибора i2 и берут отсчет b2. Превышение между точками получится из
следующих выражений:
h= i1-x-b1
h= b2+x- i2
Так как правые части этих равенств выражают одно и то же превышение, то
приравняв их, находят величину не параллельности визирной оси и оси
цилиндрического уровня по формуле
X=
Если величина х не превышает + 4 мм, то считают, что условие выполнено.
При большем значении делают юстировку. Для этого вычисляют правильный
отсчет по рейке, соответствующий горизонтальному положению нить сетки на
этот отсчет. Изображения концов пузырька уровня разойдутся. Вертикальными
исправительными винтами цилиндрического уровня точно совмещают
изображения концов пузырька уровня, следя за тем, чтобы отсчет по рейке не
изменился. После юстировки поверку повторяют.
31
Поверки и исследования нивелирных реек РН-3 и РН-10.
1)
Ось круглого уровня должна быть параллельна геометрической оси
рейки.
Поверку выполняют с помощью отвеса, кронштейна (крючка) и штифта с
острием, укрепленных на боковой стороне рейки. На кронштейн подвешивают
отвес, о которому устанавливают рейку вертикально. Если пузырек круглого
уровня в нульпункте, то условие выполнено. В противном случае
исправительными винтами круглого уровня пузырек его приводят в нульпункт.
2)
Определение средней длины метра комплекта реек.
Рейки исследуют в помещении с помощью контрольной линейки, которая
имеет длину 1050 мм. На одном конце ее имеется шкала с делениями по 1 мм, а
0,02 мм. Линейка снабжена термометром. Перед началом исследования края
шашечных делений, по которым предстоит отсчитывать, то есть начала
шашечных делений 01, 10, 20 и 29 черной стороны и 48, 57, 67 и 76 красной
стороны, отмечают тонкими штрихами остро заточенным карандашом по
металлической линейке. На рейку, уложенную горизонтально, укладывают
контрольную линейку на метровые интервалы 1-10, 10-20 и 20-30 дм и берут
отсчеты по концевым шкалам ее. Длины интервалов получают как разности
отсчетов по правому и левому концам контрольной линейки. Измерения
выполняют в прямом и обратном направлениях. Допустимая разность между
средней длиной метра пары реек комплекта установлена ГОСТ 11158-83 для реек
РН-3 и РН-10 соответственно 0,8 мм и 1,5 мм. Поверку выполняют раз в год перед
началом работ.
3) Поверка правильности нанесения дециметровых делений шкал рейки.
Поверку выполняют с помощью контрольной линейки. Сначала отмечают
края дециметровых шашек, кА указано выше. Затем укладывают рейку
горизонтально, на нее кладут контрольную линейку, нуль которой совмещают с
нулевым делением рейки и отсчитывают напротив дециметровых делений в
пределах каждого метра рейки. Измерения каждого метрового интервала
выполняют дважды, немного сдвигая контрольную линейку перед вторым
измерением. Проверяют сначала черную, затем красную стороны рейки. Перед
началом и в конце исследований записывают температуру контрольной линейки.
Ошибки дециметровых делений рейки, предназначенной для нивелирования III
класса, не должны превышать 0,4 мм, для IV класса – 0,6 мм и для технического –
1,0 мм.
Определение разности высот нулей красной и черной сторон реек.
Нивелир приводят в рабочее положение, на расстоянии 15-20 м от него на
костыль или гвоздь со сферической головкой устанавливают отвесно рейку и
32
отсчитывают по черной и красной сторонам ее. Разность отсчетов по красной и
черной сторонам дает разность высот нулей рейки. Таких определений делают
четыре и за окончательный результат принимают среднее значение. Затем
исследуют другую рейку комплекта.
Оформление отчета по лабораторной работе
«Нивелир. Устройство и работа».
Оформление отчета по лабораторной работе «Нивелир. Устройство и работа»
поясняют в школьной тетради.
Пример №1:
Прибор сначала подвергается внешнему осмотру. При этом обращается внимание на
плавность вращения подъемных винтов, элевационного и наводящего винтов, на
плавность и легкость вращения верхней части нивелира. Перемещение фокусирующей
линзы, чистоту оптики, четкость изображения сетки нитей и концов пузырька уровня и
т.д.
В точных нивелирах испытанию подлежат следующие механические условия.
1.Ход подъемных винтов нивелира должен быть плавным, размеренным, без качки и
заеданий. Регулировку хода каждого винта выполняют вращением его регулировочной
гайки с помощью шпильки в ту или иную сторону до тех пор, пока не будет достигнут
равномерный
ход.
2.Положение нивелира на штативе должно быть устойчивым. Закрепляют нивелир на
штативе и наводят трубу на рейку. Слегка нажимают на нивелир сверху и сбоку. Отсчет
по рейке
не
должен
меняться.
3.Вращение верхней части нивелира должно быть плавным. При тугом вращении
верхней части необходимо произвести чистку и смазку его осей в
оптикомеханической
мастерской.
4.Компенсатор нивелира с самоустанавливающейся линией визирования должен быть
исправен. Приводят ось нивелира в отвесное положение по круглому уровню.
Устанавливают рейку на расстоянии 40-50 метров от нивелира и производят отсчет. Не
отнимая глаз от окуляра, слегка постукивают по штативу. Изображение рейки при этом
становится нерезким из-за дрожания компенсатора. Если компенсатор исправен.
Изображение рейки восстанавливается через 1-2 секунды и отсчет по рейке остается
неизменным.
33
Пример №2:
Разность высот нулей реек.
Для этого на расстоянии 20 метров от нивелира забили два кола различной длины. На
каждый кол помещаем одну рейку и делаем отсчеты по красной и черным сторонам.
№ реек
Ч.с.
К.с.
разность
Ч.с
К.с.
Разность
1
1620
6743
5123
1618
6744
5126
2
1689
6809
5120
1690
6811
5121
Сумма
3309
13552
10243
3308
13555
10247
среднее
1654,5
6776
5121,5
1654
6777,5
5123,5
Теперь сравниваем разность высот нулей реек
Ч.с. от среднего отсчета по ч.с. с первого кола ” - ” средний отсчет по ч.с. второго кола:
1654,5-1654=0,5
К.с. 6776-6775,5= -1,5
затем 0,5-(-1,5)=2,0 (1-2)
-1,5+(-0,5)= -2,0 (2-1)
и сравниваем их.
Нивелированием называются измерения, в результате которых определяются
превышения между точками местности и их отметки.
Нивелирование производят для изучения форм рельефа, определения высот точек
при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных
сооружений.
Расстояние по отвесной линии от уровенной поверхности точки до уровенной
поверхности, принятой за начальную, называется высотой точки, обозначается Н.
Числовое значение высоты называется отметкой.
Высоты различают абсолютные, условные, и относительные(или превышения).Счет
абсолютных высот Н ведется от среднего уровня океана или моря, а условных Н´ - от
34
произвольной уровенной поверхности. В нашей стране абсолютные высоты
отсчитываются от среднего уровня Балтийского моря, определенного из многолетних
наблюдений на водомерном посту в г. Кронштадте. Расстояние между уровенными
поверхностями двух точек называется относительной высотой или превышением,
обозначающим h(рис1).
Превышение равно разности абсолютных или условных отметок двух точек. Зная
отметку одной и превышение между ними, можно вычислить отметку другой точки.
hАВ=Нв – НА;
НВ= НА- hАВ
(1)
В зависимости от принципа, положенного в основу метода определения превышений, и
используемых приборов различают следующие методы нивелирования:







геометрическое
тригонометрическое
барометрическое
гидростатическое
механическое(автоматическое)
стереофотограмметрическое
аэронивелирование.
Наиболее простым и самым распространенным является геометрическое
нивелирование. Оно является основным методом при изысканиях и
строительстве транспортных и гидротехнических сооружений.
Принцип геометрического нивелирования заключается в установлении над земной
поверхностью горизонтальной линии и измерению расстояний а и d по отвесным
направлениям от нее до точек земной поверхности. Разность этих расстояний и будет
превышением h одной точки над другой:
h=Нв – НА = а – d
(2)
Так как расстояние между нивелируемыми точками невелико, обычно не превышает
100-150 м, то кривизну Земли можно не учитывать и уровенные поверхности заменить
горизонтальными плоскостями. Этот принцип воплощен в геодезических приборах –
нивелирах, в которых горизонтальную линию образуется ось зрительной трубы (мнимая
линия, соединяющая оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей) либо
лазерный луч, а вертикальные расстояния измеряют с помощью нивелирных рек.
35
Процесс наведения зрительной трубы на наблюдаемую точку называют визированием,
а линию, соединяющую глаз наблюдателя и наблюдаемую точку – визирным лучом
(линией визирования, либо визирной линией).
Рис.11. Принцип геометрического нивелирования
НА и НВ – абсолютные высоты точек А и В местности
Способы геометрического нивелирования и вычисления высот точек.
Геометрическое нивелирование сводится к установке визирной оси прибора в
горизонтальное положение и взятию отсчетов по рейкам, стоящим вертикально на
точках, между которыми определяется превышение. Взять отсчет по рейке – значит
определить расстояние от нуля рейки (пятки) до проекции визирной оси на рейку.
Отсчеты берут по средней горизонтальной нити сетки нитей зрительной трубы с
точностью до 0,1 деление рейки. Превышением этим методом измеряют
непосредственно. Различают два способа геометрического нивелирования:
 «из середины»
 «вперед»
36
Нивелирование «из середины»
Для определения превышение между точками А и В геометрическим нивелированием
способом из середины на них устанавливают в отвесном положение рейки, а между
ними, по возможности на одинаковом расстоянии от реек, - нивелир и приводят его в
рабочее положение, при котором визирная ось зрительной трубы займет горизонтальное
положение. Зрительную трубу нивелира наводят последовательно на рейки R1 и R2 и
берут по ним отсчеты а и b, затем вычисляют величину превышения (рис12).
Точка В, превышение которой определяют, называется передней, а точка А,
относительно которой определяют превышение, называется задней. Такие же названия
имеют и устанавливаемые на них рейки. Исходя из этого, можно сказать, что
превышение равно разности отсчетов по задней и передней рейками, т.е.
h= З-П
(3)
Превышение будет положительным при a>b и отрицательным при a<b, в зависимости
от того передняя точка выше или задней.
Место постановки нивелира называется станцией. Она выбирается не обязательно в
створе линии, так как превышение, между точками не зависит от высоты нивелира над
землей.
Рис.12 Способы геометрического нивелирования: а) из середины; б) вперед.
37
Нивелирование «вперед».
При определении превышений геометрическим нивелированием вперед нивелир
устанавливают так, чтобы окуляр зрительной трубы находился над задней точкой А, а в
передней точке В устанавливают рейку R. После приведения визирной оси в
горизонтальное положение берут отсчет b по рейке и измеряют рулеткой или с
помощью рейки вертикальное расстояние i от центра окуляра до точки А, называемое
высотой прибора. Из рис.17 следует, что
hAB= i –b,
(4)
т.е. превышение равно разности высоты прибора и отсчета по передней рейке.
Способы вычисления высот точек
Существует два способа вычисления высот точек через:
 превышение
 горизонт прибора
1. Из выражения (1) видно, что для вычисления высоты нивелируемой точки В
необходимо знать высоту точки А и превышение между этими точками
Нв=Нреп + hAB,
(5)
т.е. отметка последующей точки равна отметке предыдущей точки плюс
превышение между ними.
в точке В … b=2878 мм
Нреп=129,129 м
b=2878
а=1454
В
Нгп
Нреп
Уровенная поверхность
НВ-?
129,129 м
Рис. 13 Схема вычисления высот точек через превышение
38
2.
Подставим формулу (5) значение h из(2), тогда получим
Нв=Нреп+а-в=Нгп-в;
(6)
Нгп=Нреп+а,
(7)
где Нгп – горизонт прибора, т.е. абсолютная отметка горизонтального визирного луча.
обноска
а=1045м
м
b
В
ГП
РП=25,375м
НП=24,375м
Уровенная поверхность
Рис.14 Схема вычисления высот точек через горизонт прибора
На каждой станции горизонт прибора равен отметке точки плюс отсчет по рейке,
установленной на этой точке, а отметка любой точки равна горизонту прибора минус
отсчет по рейке, установленный на каждой из этих точек.
Нi=Нгп-bi
(9)
Способ вычисления отметок точек через горизонт прибора широко применяется в
инженерно-строительной практике для определения отметок нескольких точек с одной
установки нивелира.
Если превышение между точками можно определить с одной станции, то такой случай
называется простым нивелированием.
В случаях, когда требуется определить превышение между точками, находящими на
значительном расстоянии, а также для составления профиля местности производят
последовательное нивелирование.
Нивелирный ход
В случаях, когда требуется определить превышение между точками, находящими на
значительном расстоянии, а также для составления профиля местности производят
39
последовательное нивелирование. Для этого нивелируемую линию разбивают на части,
каждая из которых нивелируется с одной станции. После того как взяты отсчеты а1 и
в1 по рейкам R1 и R2 на первой станции, заднюю рейку R1 переносят вперед в точку 2,
а нивелир устанавливают на второй станции между точками 1 и 2 и берут отсчеты а2 и
в2 по рейкам. Аналогично определяют превышение между смежными точками на всех
участках линии, при этом передняя рейка остается на месте, а задняя перемещается
вперед. Так образуется нивелирный ход. Точки 1,2,3 и т.д., являющиеся одновременно
задними и передними, называются связующими. Через них происходит передача
отметок от начальной точки по всему ходу.
Порядок снятия отсчётов
Отчеты по рейкам записывают в журнал нивелирования. Последовательность записи
отсчётов и вычислений обозначены в таблице числами в скобках.
Порядок измерений на станции следующий:
1. нивелир наводят на заднюю рейку 1 и снимают отсчёт по чёрной стороне
рейки;
2. рейку 1 разворачивают красной стороной и снимают отсчёт по красной
стороне;
3. открепляют закрепительный винт нивелира, наводят прибор на переднюю
рейку 2 и берут отсчёт по чёрной стороне рейки;
4. рейку 2 разворачивают красной стороной и снимают отсчёт по красной
стороне.
Оформление отчета по практической работе
«Нивелир. Устройство и работа».
Оформление отчета по практической работе «Нивелир. Устройство и работа»
поясняют в школьной тетради.
 Выполнять техническое нивелирования (наблюдения, заполнение журнала
нивелирования и его обработка).
40
Пример №1:
Журнал нивелирования
Станция Точка
Отсчеты по
наведения рейкам
Превышение Среднее
Отметка,
(З-П), мм
превышение, м
мм
Задняя Передняя
1
2
Нреп
1045
В
3
4
5
6
7
129,129
2878
-1833
127,23
Решение:
Нв=Нреп + hAB=129,129 +(-1,833)=127,23м
Контрольные вопросы:
1. Что такое геометрическое нивелирование?
2. Работа с нивелиром на станции.
3. Как контролируется правильность отсчётов по рейке? Какие допускаются
расхождения?
Литература.
Основная литература
1. Инженерная геодезия. Учебник для вузов под ред. Михелева Д.Ш.
Министерство образования Р Ф, 6-е изд, исправленное , 2013г. ОУЛ- /528.48 /И-62
2. Инженерная геодезия. Учебник для вузов под ред. Михелева Д.Ш.
Министерство образования Р Ф, 6-е изд, исправленное , 2008г., /528.48/
Учебно-практическое пособие по геодезии. Куштин И.Ф. 2009г /528/К-96
6.2. Дополнительная литература
1. Инженерная геодезия. Учебник для вузов под ред. Михелева Д.Ш.
41
2. Министерство образования Р Ф, 6-е изд, исправленное , 2002г., /528.48/
3. Инженерная геодезия. Учеб. для вузов. Допущено МО РФ Федотов Григорий Афанасьевич ,
2007г
4. Геодезия. Учебное пособие. Парамонов А.Г. /528/ П-18 2008г.
5. Геодезия. Учебник для вузов/ Под редакцией В.Н.Попова, С.И. Чекалина-«Мир горной книги»,
Издательство МГГУ, издательство «Горная книга», 2007.
6. Инженерная геодезия: Учеб. Для вузов / Е.Б. Клюшин, М.И. Киселев, Д.Ш. Михелев, В.Д.
Фельдман; Под ред. Д.Ш. Михелева. – М.: высшая школа, 2000
7. Геодезия. Геодезические и фотограмметрические приборы: Справочное пособие/Н.Н.
Воронков, В.С.Плотников, Е.И.Калантаров и др.-М.:Недра,1991.-429с.
8. Инструкция по нивелированию1,2,3и4-го классов Главное управление геодезии и картографии
при Совете Министров СССР.-М.:Недра,1990.-167с.
9. Курс инженерной геодезии: Учебник для вузов/Под редакцией В.Е.Новака.-М.:Недра,1989.430с4.Гиршберг М.А.Геодезия, ч.1.-М.:Недра,1967.-484с.
Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
1. Научная электронная библиотека http://www.eLibrary.ru/
2. Официальный сайт НТБ СКГМИ (ГТУ) http://lib.skgmi-gtu.ru/
3. Поисковые системы:
http://www.google.ru/; http://www.yandex.ru/; http://www.rambler.ru/
4. Российская государственная библиотека http://www.rsl.ru
5. Российская национальная библиотека http://www.nlr.ru
6. Геодезия: http://160768.umi.ru/
42