Нівелювання

Визначення і загальна характеристика

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 з’єднати Середземне і Червоне моря. Вони пов’язані 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 пов’язані 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 розв’язання 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 зв’язку 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 з’єд­наних 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 з’єднують 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