Нивелирная съемка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Факультет дополнительного и дистанционного образования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по предмету: ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ

Вариант 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 2-ФДДО-17(131000-4)

Попенко В.С.

____________

(подпись)

 

Проверил: Федосов С.А.

______________

(подпись)

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Исходные данные

Таблица 1 – Исходные данные для проведения расчета

	Вопрос	Значение
1	Какой масштаб является более мелким?	1:50 1:100
	Ответ	1:100
2	Расстояние между двумя пунктами на местности, м	20
	Масштаб плана	1:10 000
	Каково соответствующее расстояние на плане, см?	0,2
3	Масштаб карты	1:1000
	Расстояние между двумя пунктами на карте, см	2,6
	Каково соответствующее расстояние на местности, м?	26
4	Абсолютная высота точки А, м	370
	Отсчет по рейке, установленной в точке A, м	1,3
	Отсчет по рейке, установленной в точке B, м	0,4
	Какова абсолютная высота точки В, м, определяемая путем нивелирования из «середины»?	370,9
5	Дать письменное определение понятию	Геоид
6	Дать развернутый письменный ответ на следующий вопрос из перечня вопросов к зачету:	21

 

 

1. Пояснения к ответам

1. Численный масштаб 1:100, указывает, что одной единице длины на карте или плане соответствует 100 единиц на местности, т.е. знаменатель дроби показывает, во сколько раз горизонтальные линии на местности уменьшены при их изображении на плане или карте. Причем чем мельче будет изображение одного и того же объекта на бумаге, тем масштаб называют более мелким.

Таким образом, более мелким масштаб будет тогда, когда число в знаменателе масштаба будет больше.

Отсюда правильный ответ в этом вопросе 1:100.

2. Если расстояние между двумя пунктами на местности 20 м, а масштаб плана 1:10 000, то соответствующее расстояние на плане будет 0,002 м (уменьшено в 10 000 раз). Или, в сантиметрах, 0,2 см.

3. Отрезок в 2,6 см на карте масштаба 1:1000 на местности будет в 1000 раз больше, т.е. 2600 см или 26 м.

4. При нивелировании «из середины», превышение передней точки над задней равно «отсчету назад» минус «отсчет вперед». Таким образом, абсолютная высота точки B определяется по формуле:

где HA - абсолютная высота точки A,

hA и hB – отсчеты по рейкам, установленным в точках A и B соответственно. Отсюда абсолютная высота точки B:

HB=370+(1,3-0,4)=370,9 м

 

5. Геоид – это (греч. geoeides, от ge — Земля и eidos — вид), фигура, которую образовала бы поверхность Мирового океана и сообщающихся с ним морей при некотором среднем уровне воды, свободной от возмущений приливами, течениями, разностями атмосферного давления и т.д.

 

Поверхность Геоида является одной из уровенных поверхностей потенциала силы тяжести. Эта поверхность, мысленно продолженная под материками, образует замкнутую фигуру, которую принимают за сглаженную фигуру Земли.

 

Часто под Геоидом понимают уровенную поверхность, проходящую через некоторую фиксированную точку земной поверхности у берега моря.

 

Надобность в таком определении понятия о Геоиде возникла из-за трудностей установления связи реальной Земли и невозмущённого среднего уровня моря.

 

Понятие о Геоиде сложилось в результате длительного развития представлений о фигуре Земли как планеты, а самый термин "Геоид" предложен И. Листингом в 1873.

 

От Геоида отсчитывают нивелирные высоты. По современным данным, средняя величина отступления Геоида от наиболее удачно подобранного земного сфероида составляет около ±50 м, а максимальное отступление не превышает ±100 м. Высота Геоида в сумме с ортометрической высотой (см. Нивелирование) определяет высоту Н-соответственной точки над земным эллипсоидом. Поскольку распределение плотности внутри Земли с необходимой точностью неизвестно, высоту Н в геодезической гравиметрии и геодезии, согласно предложению М. С.Молоденского, определяют как сумму нормальной высоты и высоты квазигеоида (высота Н необходима для вывода координат точек земной поверхности околоземного пространства в единой декартовой системе). Поверхность квазигеоида ("почти Геоида") определена значениями потенциала силы тяжести на земной поверхности, и для изучения квазигеоида результаты измерений не нужно редуцировать внутрь притягивающей массы. Квазигеоид отступает от Г. в высоких горах на 2—3 м, на низменных равнинах — на 2—3см, на морях и океанах поверхности Геоида и квазигеоида совпадают. Фигуру квазигеоида определяют методом астрономо-гравиметрического нивелирования или через предварительное определение возмущающего потенциала по материалам наземных гравиметрических съёмок и наблюдений за движением искусственных спутников Земли. Последние данные необходимы в связи с недостаточной гравиметрической изученностью некоторых областей Земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Теоретический вопрос

Вопрос 21. Нивелирная съемка.

 

Нивелирование - вид геодезических измерений (вертикальная съемка), в процессе которых определяют превышения одних точек местности над другими, а также сами высоты этих точек относительно принятой исходной (отсчетной) уровенной.

 

По методам измерений и применяемым приборам нивелирование делится на геометрическое, тригонометрическое (геодезическое), физическое, стереофотограмметрическое, механическое и спутниковое. 

 

Геометрическое нивелирование - определение превышения между двумя смежными точками с помощью горизонтально установленного визирного луча, относительно которого производятся отсчеты по отвесно стоящим рейкам с делениями. Горизонтальное положение визирного луча может быть задано приборами: нивелирами, теодолитами с уровнем при зрительной трубе и кипрегелями. Из всех видов нивелирования геометрическое самое точное. Его недостаток - низкая производительность, вызванная небольшой длиной визирного луча от прибора до рейки. 

 

Тригонометрическое нивелирование основано на использовании тригонометрической зависимости между превышением, углом наклона визирного луча и расстоянием между нивелируемыми точками. По сравнению с геометрическим оно удобно при больших расстояниях и превышениях между точками, но значительно уступает ему в точности. Оно является основным видом определения высот реечных (пикетных) точек при топографических съемках местности. 

 

Физическое нивелирование бывает барометрическим, гидростатическим, радиолокационным и спутниковым. 

 

Барометрическое нивелирование выполняется с помощью барометров. При этом нивелировании по величинам атмосферного давления в двух точках определяется превышение между ними с учетом влияния температуры окружающего воздуха, а также других факторов. По точности барометрическое нивелирование ниже геометрического и тригонометрического.

 

Гидростатическое нивелирование базируется на фиксации разности уровней жидкости в двух сообщающихся сосудах. Применяется при монтаже технологического оборудования, определении осадок зданий и сооружений и в случаях, когда присутствие наблюдателя невозможно. Радиолокационное нивелирование основано на получении абсолютных высот с самолета при помощи специальных высотомеров. 

 

По результатам спутниковых измерений (спутниковое нивелирование) можно определить пространственные координаты точек местности в автономном режиме с точностью около 1 м и в дифференциальном, т. е. относительно точек с известными координатами, с точностью до сантиметров и точнее. Для этого используются спутниковые системы ГЛОНАСС, GPS и NAVSTAR (Navigation Sattelite providing Time and Range - навигационная спутниковая система, США). 

 

Стереофотограмметрическое нивелирование базируется на определении высотного положения точек местности с летательных аппаратов и последующей обработки стереомоделей местности. Оно является основным методом съемки выраженного рельефа при составлении планов и карт обширных территорий. 

 

Механическое нивелирование производится приборами, установленными на движущихся по земной поверхности механизмах (велосипедах, автомашинах и т. д.). При этом профиль местности вычерчивается автоматически для линии движения механизма. 

 

Основным видом нивелирования является геометрическое, которое производится при помощи геодезических приборов - нивелиров. 
 
Проведение нивелирной съемки

 

Геометрическое нивелирование выполняют при помощи нивелира и нивелирных реек.

 

Нивелир - геодезический прибор, обеспечивающий при работе горизонтальность линии визирования. Он представляет собой сочетание зрительной трубы с цилиндрическим уровнем или с компенсатором. Уровень и компенсатор служат для приведения визирной оси в горизонтальное положение. 

 

Нивелирные рейки - это деревянные или металлические бруски длиной 1,5; 3; 4 или 5 м.

 

Существуют два способа геометрического нивелирования: вперед и из середины. 

 

Нивелирование из середины. Если в процессе измерения превышения между двумя точками А и В посередине между ними установить нивелир, задающий горизонтальный визирный луч, а на точках поставить отвесно рейки, то нивелирование при таком расположении нивелира называется нивелированием «из середины». Место установки нивелира для работы называют станцией. Если нивелирование производят в направлении от точки А к точке В, то рейка, стоящая на точке А, называется задней, а на точке В- передней. Высота горизонтального визирного луча над точкой А определяется отсчетом «а» по задней рейке, полученным по средней горизонтальной нити сетки, видимой в поле зрения зрительной трубы нивелира. Высота горизонтального визирного луча над точкой В определяется отсчетом вперед «b» по передней рейке. Превышение между точками : HAB=a- b, т. е. при нивелировании из середины превышение равно отсчету по задней рейке «а» минус отсчет по передней рейке «b».

 

Нивелирование вперед. Если же нивелир установить над точкой А на одной отвесной линии с ней, а в точке В - отвесно рейку, то превышение определим способом «вперед», тогда HAB=i- b т. е. при нивелировании вперед превышение равно высоте нивелира «i» минус отсчет по передней рейке «b».

 

Нивелирование «из середины» обладает следующими преимуществами перед нивелированием «вперед»:  
 
- при одном и том же числе установок прибора скорость выполнения работ увеличивается примерно в два раза;  
 
- погрешности прибора и влияние внешней среды, отклоняющие визирный луч от горизонтального положения, примерно одинаковы по знаку и размеру в заднем и переднем отсчетах и почти не входят в превышение HAB. 
 
 

 

 

Устройство нивелиров.

 

Для определения отметок точек земной поверхности при проведении тонких съемок местности, строительных и геодезических работ, выносе проектов в натуру по высоте применяют нивелиры.

 

Нивелир – геодезический инструмент для измерения превышений точек земной поверхности нивелирования, а также для задания направлений при монтажных и подобных работах.

 

Наибольшее распространение имеют оптико-механические нивелиры, снабженные зрительной трубой, при помощи которой проводят отсчет по рейке.

 

Перед отсчетом визирную линию зрительной трубы устанавливают горизонтально при помощи уровня. В нивелирах с самоустанавливающейся линией визирования это происходит автоматически. Основные части нивелира: зрительная труба, цилиндрический уровень (или автоматический компенсатор) для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение и подставка.

 

Оптический нивелир FOIF DSZ-3 устанавливаемый обычно на треножник (штатив), оборудован зрительной трубой, приспособленной к вращению в горизонтальной плоскости, и чувствительным уровнем.

 

Основные части нивелира: зрительная труба, цилиндрический уровень для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение и подставка.

 

Нивелиры бывают с уровнем (типов Н3, Н4, Н7), самоустанавливающейся линией визирования (НС3, НС4, НТС) и с компенсаторами (Н3К, 2Н10КЛ).

 

Согласно ГОСТ 10528- 90 нивелиры, как и теодолиты, разделяют на высокоточные, точные и технические.

 

К высокоточным относят нивелир Н-0,5, предназначенный для нивелирования I и II классов, с погрешностью не более 0,5 мм на 1 км двойного хода.

 

К точным относят нивелиры Н-3, Н-3К и Н-3КЛ, предназначенные для нивелирования III и IV классов и технического нивелирования, с погрешностью не более 3 мм на 1 км двойного хода.

 

Технические нивелиры Н-10, Н-10К, Н-10КЛ применяют при техническом нивелировании с погрешностью не более 10 мм на 1 км двойного хода.

 

По способу приведения визирной оси в горизонтальное положение различают нивелиры с уровнем (Н-0,5, Н-3, Н-10) и с компенсатором (Н-3К, Н-10К), автоматически приводящим визирную ось в горизонтальное положение. Последние в свою очередь, в основном применяют преимущественно на зыбких неустойчивых поверхностях. Некоторые нивелиры снабжены горизонтальным кругом с лимбом (Н-3КЛ, Н-10КЛ) для измерения горизонтальных углов.

 

При использовании цифровых нивелиров значительно повышается производительность труда и точность нивелирования, так как исключаются личные погрешности наблюдателя, а все измерения и вычисления производятся в автоматическом режиме по специальной программе. Нивелир может быть укомплектован программным пакетом.  
 
 
Рисунок 3. Оптический нивелир FOIF DSZ-3