Нівелювання

НІВЕЛЮВА́ННЯ (від франц. nivèllement — буквально «приводити до рівня») — вимірюва­н­ня пере­вищень між точками на земній поверх­ні та обчисле­н­ня їхніх висот від­носно за­даної початкової площини або точки від­ліку із за­стосува­н­ням різних геометричних принципів, фізичних методів і приладів. Найдавніші згадки про Н. сягають Стародав. світу: 6 ст. до н. е. — побудова зрошув. системи в долині Нілу; бл. 5 ст. до н. е. — трасува­н­ня ка­налу, що мав зʼ­єд­нати Серед­земне і Червоне моря. Вони повʼязані з викори­ста­н­ням водного рівня (варіація гідро­стат. методу Н.) — пере­нос. витягнутого жолоба, наповненого водою, спокійна поверх­ня якого використовувалася для побудови горизонтал. візир. площини. У Стародав. Римі при буд-ві акведуків для Н. за­стосовували інструмент хоробат (описаний Вітрувієм). Усі на­ступні методи Н. вина­йдені з роз­витком тех. про­гресу і повʼязані з конкрет. винаходами та їх практич. за­стосува­н­ням. Вина­йде­н­ня зорової труби, сітки ниток, барометра, циліндр. рівня у 18 ст. до­зволили роз­винути методи геом., тригонометр. та барометр. Н. Найбільш точним, ві­домим і затребуваним у сучас. інж. геодезії, топо­графії, буд-ві та ін. галузях вважають метод геом. Н., що полягає у вимірюван­ні пере­вищень між точками земної поверх­ні за допомогою горизонтал. візир. променя. Виконується із за­стосува­н­ням оптич. та цифр. нівелірів із комплектами нівелір. рейок та ін. оснаще­н­ням. Н. може бути простим і складним. Просте Н. полягає у ви­значен­ні пере­вище­н­ня між двома точками місцевості з однієї станції (місце по­становки нівеліра в процесі вимірювань). Н. між сут­тєво від­даленими або роз­таш. на схилі точками проводять з кількох послідовно роз­міщених станцій, що утворюють нівелір. хід. Таке Н. називають складним, або послідовним. Нівелірні ходи можуть бути за­мкнутими і ро­зі­мкнутими. Різновидом за­мкнутого нівелір. ходу є хід за однією лінією Н., виконаний у прямому і зворот. напрямках. За від­сутності похибок, виміряні пере­вище­н­ня у прямому і зворот. ходах повин­ні бути рівні між собою за абсолют. величиною, але з оберненими знаками. Тригонометр. Н. базується на ви­значен­ні пере­вищень між точками земної поверх­ні за допомогою вимірювань нахиленим візир. променем. Значе­н­ня величини пере­вище­н­ня отримують на основі роз­вʼяза­н­ня прямокут. трикутника, катети якого утворені від­різками рівневої поверх­ні і прямовис. лінії, що проходить через від­повід­ні вершини, а гіпотенузою є лінія схилу. Пере­вище­н­ня h обчислюється за виміряними електрон. тахеометром (теодолітом, дещо раніше кі­прегелем або екліметром) кутом нахилу лінії візува­н­ня (спо­стереже­н­ня) v з однієї точки на іншу, нахиленою від­стан­ню між цими точками S, або її горизонтал. прокла­да­н­ням d за формулою h = Ssinv = dtgv. Тригонометр. Н. до­зволяє ви­значити з однієї станції практично будь-які пере­вище­н­ня між точками, які мають взаємну видимість, однак точність цього методу обмежена через недо­статньо точне врахува­н­ня впливу оптич. заломле­н­ня візир. променя, точність наведе­н­ня і вимірюва­н­ня вертикал. кутів. Тригонометр. Н. за­стосовують на погорбов. та гори­стій місцевостях, ін. поверх­нях, де викори­ста­н­ня геом. Н. недоцільне у звʼязку зі значними фіз. та екон. затратами. Сучасні електрон­но-оптичні прилади (електрон­ні тахеометри та наземні сканери) до­зволяють використовувати тригонометр. метод Н. при вирішен­ні різноманіт. топогр. та приклад. зав­дань ви­значе­н­ня та пере­дачі від­міток на значні від­стані та висоти. Ін. методи Н. можна за­стосовувати за умов їх макс. ефективності та доцільності. Барометр. Н. полягає у ви­значен­ні різниці висоти двох точок за результатами одночас. вимірюва­н­ня атмо­сфер. тиску, з урахува­н­ням метеорол. умов під час вимірювань в цих точках, з на­ступним обчисле­н­ням висоти за повною або спрощеною барометр. формулою. Для вимірюва­н­ня атмо­сфер. тиску за­стосовують барометри різної кон­струкції. Барометр. Н. проводять способами за­мкнутих ходів (полігонів) з опорою і без опори на тимчас. барометр. станцію; пере­сув. станції; кількох опорниx станцій тощо. Вибір способу залежить від обсягу роботи, наявності приладів, кількості спо­стережень і потріб. точності, за­стосовується обмежено. В авіації використовують висотомір, або барометр. альтиметр (показує висоту, на якій знаходиться літал. апарат над р. м.). Гідро­стат. Н. ґрунтується на фіз. властивостях поверх­ні рідин знаходитися на одному рівні в зʼєд­наних ємностях. Цей метод має високу точність (до 0,01 мм), до­зволяє ви­значати різницю висот між точками при від­сутності взаєм. видимості між ними, але обмежений в за­стосуван­ні складністю обладна­н­ня та довжиною трубок (шлангів), які зʼ­єд­нують елементи системи. Радіолокац. Н. (аерорадіонівелюва­н­ня). В основу методу покладений принцип вимірюва­н­ня різниці часу пошире­н­ня електромагніт. хвилі, що ви­промінюється з літака, ін. повітр. судна або супутника та від­бивається від поверх­ні землі. За отриманими даними обчислюють від­стань від літака до поверх­ні, що по суті і є пере­вище­н­ням. Похибка у ви­значен­ні висот залежить від умов вимірювань та рельєфу місцевості і коливається від 0,5 м. У гідро­графії за­стосовують подіб. принцип пошире­н­ня звук. хвилі — ехолокація. Супутник.-наземне Н. В остан­ні десятилі­т­тя, після на­да­н­ня до­ступу цивіл. користувачам до сигналів Глобал. навігац. супутник. систем (ГНСС), виникли тех. та технол. можливості викона­н­ня Н. між точками земної поверх­ні за результатами «супутникових спо­стережень» з фіксацією радіосигналів від­повід. довжин назем. ГНСС-при­ймачами. Точність обчисле­н­ня просторових координат точок земної поверх­ні коливається в межах 1–5 см (залежно від обраного способу спо­стереже­н­ня), що робить такий метод Н. одним із основних у сучас. геодезії. Лазерні методи Н. В остан­ні роки широкого за­стосува­н­ня в інженерії набув метод побудови горизонтал. площин за допомогою лазер. ротац. нівелірів та крослайнерів — будівників площин. Висотні від­мітки проектують на поверх­ні предметів місцевості з викори­ста­н­ням принципу оберта­н­ня лазер. променя або оптич. системи, яка до­зволяє роз­горнути лазер. промінь у площину. Осн. пере­вага такого методу — простота в роботі, що не вимагає спец. навичок поводже­н­ня з геодез. приладами. Такі прилади широко за­стосовують в буд-ві та ін. подіб. діяльності. Ві­домі й ін. методи викона­н­ня Н., зокрема стереофото­грам­метр., вертикал. і механічний.

Завантажити статтю