Геометрическая схема измерения превышений

При рассмотрении физических величин, измеряемых в геодезии, было показано, что превышение между двумя точками относится к линейным величинам, и является расстоянием между двумя уровенными поверхностями, проходящими через рассматриваемые точки. Из геометрической схемы (рис. 15.1) следует, что указанное расстояние может быть определено двумя способами:

1 – аналитическим способом по измеренной длине радиус-вектора и измеренному углу наклона по формулам тригонометрии, как

, (1)

2 – в результате непосредственного измерения расстояния вдоль отвесной линии между указанными уровенными поверхностями, т.е. фактически между линиями и .

Процесс определения превышения между двумя точками называется нивелированием. Соответственно, указанные выше способы нивелирования называются:

- тригонометрическое нивелирование, если превышение определяется по формуле (1),

- геометрическое нивелирование, если превышение определяется путем непосредственного измерения расстояния между уровенными поверхностями.

В обоих случаях для определения превышения необходимы специальные геодезические приборы.

В случае тригонометрического нивелирования для этого используется теодолит, с помощью которого измеряются угол наклона, и инструмент или прибор для линейных измерений, например, землемерная лента, рулетка, светодальномер, с помощью которого измеряется длина радиус-вектора.

В случае геометрического нивелирования для этого используется специальный геодезический прибор, который называется нивелир.

Методика измерения теодолитом угла наклона и длины линии прибором для проведения линейных измерений разбирается при изучении тригонометрического нивелирования. Здесь же мы остановимся только на геометрическом нивелировании.

Как было отмечено выше для определения превышения геометрическим методом необходимо через каждую точку условно провести свою уровенную поверхность, а затем измерить вдоль отвесной линии расстояние между этими поверхностями. Однако на самом деле эти поверхности всего лишь мнимые поверхности, которые физически не осязаемы. К тому же, если даже попробовать их построить с помощью какого-либо специального прибора, то этот прибор и наблюдателя придется размещать на уровне земли, поскольку большинство точек находится на уровне земли. Поэтому на практике при геометрическом нивелировании с помощью нивелира строят третью, вспомогательную, уровенную поверхность, от которой затем отсчитывают расстояния до соответствующих точек (рис. 1).

Рис. 2 – Схема геометрического нивелирования

Роль третьей, вспомогательной уровенной поверхности в этом случае выполняет визирная ось нивелира, которая должна быть приведена в строго горизонтальное положение. Если теперь на точках и , между которыми надо определить превышение, установить специальные рейки, на которых имеется линейная шкала, а затем измерить соответствующие расстояния и от точек и до вспомогательной уровенной поверхности, которую строит визирная ось нивелира, то превышение между точками может быть определено как

(2)

Построение такой вспомогательной горизонтальной плоскости, а также взятие отсчетов по рейкам, установленным на точках, является главным предназначением нивелира. Рейки, устанавливаемые на точках, называются нивелирными рейками.