Geometrisk nivellering

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 6. maj 2020; checks kræver 6 redigeringer .

Geometrisk nivellering er en metode til at bestemme højder ved at sigte med en vandret stråle. Essensen af geometrisk nivellering kommer ned til at bestemme overskud mellem punkter med en vandret stråle. Ved udførelse af geometrisk nivellering bruges et niveau og skinner. Værktøjets sigteakse bringes til en vandret position, hvorefter der foretages aflæsninger på skalaen af lodret installerede nivelleringsskinner. [1] [2] [3] [4] .

Simpel nivellering

Nivellering kaldes simpel, når overskuddet fra de indledende til de bestemte punkter måles fra en installation af instrumentet. [5] .

Teknologiske skemaer for enkel nivellering

Der er 3 hovedteknologiske skemaer med simpel geometrisk nivellering "nivellering fra midten", "nivellering fremad" og en kombineret metode

Udjævning "fra midten"

Metoden "nivellering fra midten" bruges ved lægning af nivelleringsbevægelser. Den vigtigste metode til geometrisk nivellering er nivellering "fra midten".

Denne metode er baseret på vertikalvinkelsætningen. Det giver dig mulighed for at kompensere for hovedfejlen i niveauets geometriske tilstand (ikke-parallelisme mellem det cylindriske niveaus akse og sigteaksen).

Niveauets spotting-omfang peger mod skinnen, installeres på punktet med starthøjden ( benchmark ), og der tages en aflæsning . Ved sigt på 2. skinne på punktet med den ønskede højde, er 2. aflæsningen . Beregn derefter det nødvendige overskud ( ) i henhold til formlen: $-en$ $b$ $h$

$h=ab.$

Derefter kan du beregne højden af det ønskede punkt:

$H_{1}=H_{0}+h.$ [6] [4]

Rækkefølgen af arbejdet på stationen

Ved nivellering "fra midten" overholdes følgende arbejdsordre på stationen:

- aflæsninger på den sorte og røde side af bagskinnen ( ) $-en$

- aflæsninger på de sorte og røde sider af frontskinnen ( ) $b$

- aflæsninger registreres i loggen for den etablerede formular

- beregning og kontrol af højdeforskelle på stationen, bestemt af de sorte og røde sider af bag- og forskinner. [7] .

Udjævning "fremad"

Metoden "nivellering fremad" bruges ved nedbrydning af højder fra vægbenchmarks.

Ved nivellering fremad indstilles niveauet nær startpunktet, så okularet er over det, sigteaksen bringes til vandret position og ved hjælp af en skinne eller et målebånd, højden af enheden (enhedens horisont) i over starten punkt måles. Tag derefter en aflæsning langs skinnen (a) på det ønskede punkt og beregn overskuddet i henhold til formlen: [6] [4]

$h=i_{1}-a_{1}.$

Derefter kan du beregne højden af det ønskede punkt:

$H_{1}=H_{0}+h.$

Denne metode tillader ikke at kompensere for hovedfejlen i niveauets geometriske tilstand ved måling af højden. Hvorfor bruge en gentagen måling (anden modtagelse). Ændre sigtehøjden ( ) dvs. værktøjet hæves eller sænkes, vil aflæsningen ændre sig med samme mængde, effekten af parallelle linjer ( ). $jeg$ ${\displaystyle i_{1}-i_{2}=a_{1}-a_{2))$

$h=i_{2}-a_{2}.$

Rækkefølgen af arbejdet på stationen

Ved nivellering "fremad" overholdes følgende arbejdsordre på stationen:

- Værktøjshøjdemåling( ) $i_{1}$

- Aflæsninger på de sorte og røde sider af frontskinnen ( ) $a_{1}$

- aflæsninger registreres i loggen for den etablerede formular

- Repositionering af værktøj

- Måling af den "nye" instrumenthøjde ( ) $i_{2}$

- Aflæsninger på de sorte og røde sider af frontskinnen ( ) $a_{2}$

- aflæsninger registreres i loggen for den etablerede formular

- beregning og kontrol af højdeforskelle på stationen, bestemt af de sorte og røde sider af forskinnen med forskellige værktøjshøjder

Kombineret metode

Den kombinerede metode bruges til højhøjdeundersøgelser.

Den kombinerede metode er en kombination af metoderne "fremad" og "fra midten" Den består i en enkelt måling til startpunktet, beregning af instrumenthøjden og flere målinger til de ønskede punkter uden at ændre instrumenthorisonten. Med den efterfølgende beregning af højderne af punkterne gennem instrumenthøjden i henhold til formlen:

værktøjshøjde - $i=H_{0}+a_{0}.$

Højden af de ønskede punkter - $\left\{{\begin{matrix}H_{1}=i+a_{1}\\H_{2}=i+a_{2}\\\ldots \\H_{n}=i+ a_ {n}\end{matrix}}\right.$

Rækkefølgen af arbejdet på stationen

Ved nivellering efter "Kombineret metode" overholdes følgende arbejdsordre på stationen:

- Værktøjshøjdemåling ( ) $jeg$

- Aflæsninger på de sorte og røde sider af rygskinnen ( ) $a_{1}$

- Flere aflæsninger (på forskellige punkter) på de sorte og røde sider af frontskinnen ( ) ${\displaystyle a_{1}a_{2}...a_{n))$

- aflæsninger registreres i loggen for den etablerede formular

- beregning og kontrol af højdeforskelle på stationen, bestemt af de sorte og røde sider af bag- og forskinner

Sekventiel nivellering

Sekventiel nivellering er nivellering udført i flere på hinanden følgende instrumentopsætninger. Og hvor det bestemte (ønskede) overskud findes som den algebraiske sum af alle overskridelserne målt ved hver af disse installationer. [5] .

Konjugeringen af tilstødende stationer udføres gennem punkter, der er fælles for to tilstødende parkeringspladser (stationer), de kaldes forbindelsespunkter (parringspunkter), og resten er mellemliggende. Krydspunkterne nivelleres på begge sider af skinnen fra to tilstødende stationer, og mellempunkter - en ad gangen. Overskuddet på hver station er lig med forskellen i aflæsninger på skinnen ved forbindelsespunkterne. [8] .

$\sum h_{n}=\sum a_{n}-\sum b_{n}.$

Teknologiske skemaer for sekventiel nivellering

Med sekventiel nivellering (læggende nivelleringsbevægelser) bruges 2 hovedkonfigurationer Line og Polygon. Nivelleringstræk (linje) - konstruktioner baseret på benchmarks i begyndelsen og slutningen af lægningen (linjen). Konstruktioner i form af lukkede passager kaldes polygoner. [9] . Til kontrol udføres målinger også i én (fremad) eller i 2 (fremad og baglæns) retninger.

Hængende træk

Hængende træk - Et nivelleringstræk fra et fast punkt (benchmark).

Freewheeling

Friløbet har ingen kendte absolutte mærker og involverer ikke bestemmelse af højder.

Linje

"nivelleringslinje" - en imaginær linje opnået som et resultat af nivelleringsarbejde, der forbinder tilstødende nivelleringspunkter. [ti]

Nivelleringslinje - En nivelleringsbevægelse fra et fast punkt (benchmark) til et andet fast punkt.

Den vigtigste matematiske karakteristik af nivelleringslinjen er: Summen af alle overskridelser er lig med forskellen i højderne af start- og slutpunkterne.

$\sum h_{i}=H_{0}-H_{n}.$

Polygon

En nivelleringspolygon er en lukket nivelleringsbevægelse fra et fast punkt (benchmark).

"nivelleringspolygon" - et sæt nivelleringslinjer, der går gennem nivelleringspunkter, hvor mere end 2 nivelleringslinjer begynder eller slutter, og danner en geometrisk konstruktion i form af en lukket polygon. [ti]

Den væsentligste matematiske egenskab ved nivelleringsområdet er: Summen af alle overskridelser er lig med 0.

$\sum h_{i}=0.$

Bilateral nivellering

Udjævningsforløbet af målinger blev udført to gange (lige og bagud), ikke sjældent på de samme punkter. Det kan ligne en streg eller en polygon, enten være fri eller hængende.

Den vigtigste matematiske egenskab ved bilateral nivellering: Summen af alle højder, i "fremad" og "tilbage" retning, er lig med 0.

$\sum h_{i}+\sum -h_{i}=0.$

Sekventielle nivelleringsklasser

Geometrisk nivellering i henhold til teknologi og nøjagtighed af arbejdet er opdelt i klasser I, II, III og IV og teknisk nivellering. [11] I forskellige klasser bruges værktøjer med forskellig nøjagtighed. Princippet er at skabe konstruktioner fra netværk med højere nøjagtighed til netværk med mindre nøjagtighed. binding "over hovedet" er forbudt.

klasse	Formål	Tilladte afvigelser, mm	Metode	Linjeretning	Fastgørelsesmetode	Længde km	Værktøj (SKP)	normal længde sigtestråle (m)	Gyldig tilfældig UPC-værdi pr. 1 km kørsel, mm	Tilladt værdi af systematisk SCP pr. 1 km kørsel, mm
I klasse	Servicenetværk	3 √ L (5 √ L ) [1]	"Fra midten"	Frem og tilbage	Konstant	omkreds 500—600	±0,5 mm	halvtreds	0,8	0,08
II klasse	Servicenetværk	5√ L	"Fra midten"	Frem og tilbage	Midlertidig	mindst 100 i én retning	±1 mm	80	2	0,2
III klasse	Anvendte opgaver	10√ L	"Fra midten"	Frem og tilbage	Midlertidig	20-30	±3 mm	75 - 100	5
IV klasse	Anvendte opgaver	20√L	"Fra midten"	Direkte	Midlertidig	5-7	±3 mm	100	ti
Teknisk	Teknisk	50√L	"fra midten" "frem", "kombineret"	Direkte	Midlertidig	ikke mere end 2 (metode "Fra midten")	±10 mm	100 - 150

[12] .

Tabelnoter:

1 Dekret fra Den Russiske Føderations regering af 9. april 2016 nr. 289 "Om godkendelse af reglerne om det statslige geodætiske netværk og reglerne om det statslige nivelleringsnetværk"

Nivelleringsnetværk af klasse I og II bruges til at løse følgende videnskabelige problemer:

undersøgelse af jordens figur og dens ydre gravitationsfelt;

bestemmelse af forskelle i normale højder og hældninger af den gennemsnitlige niveauoverflade af havene og oceanerne omkring Den Russiske Føderations territorium;

undersøgelse af moderne lodrette bevægelser af jordens overflade;

forudsigelse af produktionens indvirkning på miljøet, især ved udvinding af olie, gas og andre mineraler;

seismisk zoneinddeling af Den Russiske Føderations territorium, påvisning af jordskælvsforstadier;

at studere jordskorpens struktur, indhente data om hastigheder og retninger af bevægelser af individuelle blokke, identificere aktive fejl og brud i jordskorpen.

Klasse III og IV nivelleringsnetværk er skabt til at fortykke statens nivelleringsnetværk og bruges til at udføre topografiske undersøgelser, løse tekniske og geodætiske opgaver, geologiske undersøgelser og løse andre specielle opgaver. [ti]

Vigtigste fejlkilder

Jordens brydning og krumning

Jordens krumning - sigtelinjen, som er vandret på instrumentet, vil gå højere og højere over sfæroidens overflade ved større afstande. Effekten af jordens krumning er ubetydelig ved afstande op til 2000 meter.

Brydning - Effekten af brydning er krumningen af sigtelinjen på grund af ændringer i atmosfærens tæthed. Ændringen i lufttæthed med højden får sigtelinjen til at vippe mod Jorden. Effekten af brydning er ubetydelig ved afstande op til 100 meter.

Den kombinerede korrektion for brydning og krumning er ca

{\displaystyle \Delta h_{meter}=0,067D_{km}^{2))

eller

\Delta h_{feet}=0,021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

For præcist arbejde skal disse effekter elimineres. Effekten af jordens krumning elimineres ved "fra midten" metoden. Brydning er normalt den største kilde til fejl. For korte linjer er effekten af atmosfærisk temperatur og tryk normalt ubetydelig, men effekten af temperaturgradienten dT / dh kan føre til fejl.

Jordens gravitationsfelt

Ideelt set er Jordens gravitationsfelt fuldstændig regelmæssigt og konstant. I virkeligheden er Jordens gravitationsfelt ujævnt. Dette resulterer i forvrængning over lange afstande. På små "skuldre" typisk for ingeniørprojekter er effekten ubetydelig. Korrektioner for tyngdekraftens afvigelse skal anvendes i alle beregninger og målinger ved opbygning af GGS (State Geodetic Networks).

Tilfældig root mean square error (RMS)

μ [10] $={\sqrt[{2}]{{\frac {1}{4n}}\sum {\frac {d^{2}}{r}}}}$

Systematisk root mean square error (RMS)

σ [10] $={\sqrt[{2}]{{\frac {1}{4\sum L}}\sum {\frac {S^{2}}{L}}}}$

Noter

↑ slovar.cc/rus/bse/483932.html
↑ Geometrisk nivellering . Hentet 1. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 24. september 2019. (ubestemt)
↑ Geometrisk nivellering. | Den tekniske geodæsi. Del 1. | Træningsgrundlag . Hentet 1. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 1. oktober 2019. (ubestemt)
↑ 1 2 3 p²p╦p╡p╣p╩p╦я─p╬p╡p╟p╫p╦p╣ p╡p©p╣ya─p╣p╢ p╦ p╦p╣ i╦ p╦p╣ i─p╣p╢p╦p╫ya▀ B─■ p°p╣pЁp╟p╬p╠ya┐i┤p╟p╩p╨p╟ . Hentet 1. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 1. oktober 2019. (ubestemt)
↑ 1 2 Enkel og konsekvent nivellering. Forløbet af geometrisk nivellering - Engineering geodesy. Abstrakter
↑ 1 2 Nivellering fra midten . Hentet 1. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 1. oktober 2019. (ubestemt)
↑ Geometrisk nivellering . Hentet 1. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 8. oktober 2019. (ubestemt)
↑ Hvad er et nivelleringstræk? - Teknisk geodesi i spørgsmål og svar . Hentet 2. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 23. september 2020. (ubestemt)
↑ Geometrisk nivellering, nivellering . Hentet 1. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 30. september 2019. (ubestemt)
↑ 1 2 3 4 5 Dekret fra Den Russiske Føderations regering af 9. april 2016 nr. 289 "Om godkendelse af reglerne om det statslige geodætiske netværk og reglerne om det statslige nivelleringsnetværk" . Hentet 28. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 28. oktober 2019. (ubestemt)
↑ Unavngivet dokument . Hentet 1. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 6. oktober 2019. (ubestemt)
↑ GKINP (GNTA) -03-010-03 Instruktioner for nivellering I, II, III og IV klasser, GKINP dateret 25. december 2003 nr. 03-010-03 . Hentet 1. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 1. oktober 2019. (ubestemt)