НИВЕЛИРОВАНИЕ

НИВЕЛИРОВАНИЕ, или вертикальная съёмка, способ определения высот различных точек земной поверхности или разности высот между этими точками.

Высоты точек отсчитываются по вертикали от уровня поверхности океанов или морей в спокойном состоянии, мысленно продолженной под материками (см. Геодезическая опорная сеть). По точности, инструментам и приёмам нивелирование подразделяется на след. способы: 1) нивелирование горизонтальным лучом нивелира, или геометрическое нивелирование; 2) наклонным лучом угломера с вертикальным кругом, или т. н. тригонометрическое нивелирование; 3) по давлению воздуха, барометром - физическое, или барометрическое, нивелирование.

Наибольшую точность в определении превышений между точками даёт геометрическое нивелирование. Ошибка в этом случае м. б. не более 1 мм по высоте при расстоянии между точками в 1 км. При тригономегрическом Н. ошибка в разности высот точек, отстоящих в плане на 1 км, может достигать десятых долей метра, а при барометрическом нивелировании - даже метров. В связи с такой точностью для каждого вида геодезических и др. работ, связанных с нивелированием, подбирается соответствующий способ Н., по к-рому и производится определение высот. Геометрическое Н. выполняется при помощи приборов - нивелиров. Нивелиры (рис. 1) делаются различных видов и конструкций; основные части след.: цилиндрический уровень 1, зрительная труба 2, с увеличением в 25 - 40 раз, штатив-тренога 3, подставка 4, окуляр 5, объектив 6. Уровень служит для получения горизонтальной линии, а зрительная труба - для визирования горизонтальным лучом. Нивелирование ведётся так: в нивелируемых точках, отстоящих друг от друга на 100 - 150 м, ставятся вертикально рейки (см.), посредине между ними устанавливается нивелир; ось его уровня и визирная ось трубы приводятся в горизонтальное положение, после чего труба наводится сначала на заднюю рейку, а потом на переднюю; по горизонтальной нити трубы, по рейкам, делаются отсчёты от низа рейки, где стоит нуль, до горизонта инструмента; разность двух отсчётов по двум рейкам даёт превышение одной точки над другой (рис. 2). Такой способ Н. называется "нивелированием из середины". Этим способом можно пронивелировать неопределённо большое количество точек, лежащих последовательно друг за другом по к.-л. линии (дороге, каналу и пр.), устанавливая нивелир между соседними точками.

Рис. 1. Нивелир с перекладывающейся трубой

При нивелировании к.-л. длинной линии (при продольном Н.) с инженерными целями, по этой линии стальной лентой отмеряются отрезки (пикеты) в 100 м и на концах их забиваются деревянные колышки (пикетные), на к-рых и ставятся рейки. Кроме пикетных точек, на линии нужно отмечать точки перелома местности или промежуточные точки. Все записи размеров линий, номеров точек, схематический чертёж направления линии и пр. заносятся в особую пикетажную книжку, а вся работа по подготовке линии к Н. называется разбивкой пикетажа. После того как продольное нивелирование выполнено, в нивелирном журнале вычислены по превышениям высоты всех пикетных и промежуточных точек, следует приступить к составлению профиля (см.). В тех случаях инженерной практики, когда по линии продольного Н. предполагается производство земляных работ (строительство дорог, каналов и пр.), необходимо выяснить и поперечный рельеф местности. С этой целью одновременно с продольным Н., или отдельно от него, нужно на нек-рых пикетных точках произвести поперечное нивелирование, вправо и влево от оси нивелирования на 25 - 50 м и более, и составить поперечные профили. Для выяснения рельефа нек-рой определённой местности, напр. участка, отведённого для строительства посёлка, города, или участка, подлежащего осушению или орошению и пр., необходимо произвести полное (сплошное) Н. этой местности (см. План). Проще всего такое Н. производится, если предварительно вся местность разбита на квадраты со сторонами в 50 - 100 м и вершины квадратов закреплены пикетными кольями. При таком Н. по квадратам нивелир становится поочерёдно, примерно в центре каждого квадрата, а в вершинах его - четыре рейки.

Рис. 2. Продольное нивелирование: Н - высота точки А; Н - высота точки D; h1, h2, h3 и h - превышение между точка-D ми, соответственно: А и В, В и С, С и D, А и D

Рис. 2. Продольное нивелирование: Н - высота точки А; Н - высота точки D; h₁, h₂, h₃ и h - превышение между точка-D ми, соответственно: А и В, В и С, С и D, А и D

Тригонометрическое, или нивелирование наклонным лучом, выполняется теодолитом (см. Теодолитная съёмка) с вертикальным кругом, тахиметром или при мензульной съёмке (см.) кипрегелем. При этом способе Н. получается возможность по горизонтальным расстояниям и углам наклона вычислять превышения от стоянки инструмента до окружающих точек. Расстояние чаще всего определяется по дальномеру, а углы наклона по вертикальному кругу инструмента (рис. 3). Для съёмки небольших участков и определения их рельефа, напр. для проектирования и устройства водоёмов, возможно применение теодолита - тахиметра или мензулы с кипрегелем; для съёмки больших пространств применяются или мензула или аэрофотосъёмка, причём после составления фотоплана топограф наносит на нём рельеф горизонталями мензулой и кипрегелем. При тахеометрической съёмке (см.) в поле делаются все необходимые наблюдения, а дома составляется план. Чтобы облегчить и уточнить эту последнюю часть работы, также в поле составляются "кроки" - наброски местности от руки, с показанием всех характерных форм рельефа и направлений скатов воды.

Рис. 3. Тригонометрическое нивелирование: h - превышение между точками стояния инструмента и рейки; d - горизонтальное расстояние между инструментом и рейкой; а - угол наклона

Барометрическое, или физическое, Н. выполняется барометрами, анероидами, термобарометрами (см. Барометр) и др. приборами с учётом физ. свойств земной атмосферы и др. физических условий. При поднятии барометра на 10 м по высоте столб ртути будет последовательно уменьшаться, примерно на 1 мм. Так как ртутный барометр очень неудобен для полевых наблюдений, то вместо него применяют анероиды. С анероидом Н. линий или местности начинают с точки, высота к-рой уже известна, или условную высоту к-рой принимают за исходную. В этой точке делается отсчёт по анероиду до ОД мм, определяется темп-pa самого анероида по внутреннему термометру, темп-pa воздуха - при помощи термометра - праща и записывается время до минуты. После этого наблюдатель переходит с анероидом в те точки, превышение к-рых требуется последовательно определить, и там производит те же самые наблюдения. Во время производства работ на исходном пункте организуют систематическое наблюдение по др. анероиду или барометру. Если давление будет изменяться, то в полевые наблюдения надо внести соответствующие поправки. Перед полевыми работами анероид выверяют на метеорологической станции и определяют его поправочные коэффициенты. Работа с анероидом требует знания теории вопроса и внимания в поле.

См. также Геодезическая опорная сеть, Геодезия.

Литература: Орлов П., Курс геодезии, 3 изд., М., 1947; Чеботарев А., Геодезия, ч. 1, М., 1948.