7.3. Класифікація нівелірів
Згідно з діючими ГОСТами нівеліри виготовляють трьох типів: високоточні – Н-05; точні – Н-3; технічні – Н-10.
У назві нівеліра числом праворуч від літери Н цифрою позначають припустиму середню квадратичну помилку виміру перевищення на 1 км подвійного нівелірного ходу.
Залежно від того, яким способом візирний промінь встановлюється в горизонтальне положення, нівеліри виготовляють у двох виконаннях: - з циліндричним рівнем при зоровій трубі, за допомогою якого здійснюється горизонтування візирного променя (рис. 63); - з компенсатором – вільно підвішена оптико-механічна система, яка наводить візирний промінь у горизонтальне положення. У назві нівеліру буква К означає компенсатор (Н-3К, Н-3КЛ), де Л – лімб (рис. 64). На рис. 65 наведено технічний нівелір другого покоління з компенсатором та лімбом 2Н-10КЛ
Мал. 63. Точний нівелір Н-3 з циліндричним рівнем при зоровій трубі: 1 - підйомні гвинти; 2 – круглий рівень; 3 – елеваційний гвинт; 4 – окуляр зорової труби з діоптрійним кільцем; 5 – візир; 6 – кремальєра; 7 – об'єктив зорової труби; 8 – закріплювальний гвинт; 9 - навідний гвинт; 10 – контактний циліндричний рівень; 11 – юстирувальні гвинти циліндричного рівня
Мал. 64. Точний нівелір ЗН-3КЛ з компенсатором та лімбом: 1 – лімб; 2 – гвинт, що наводить; 3 – кремальєра; 4 – візир. ЗН-3КЛ
Мал. 65. Технічний нівелір 2Н-10КЛ
Нівеліри іноземного виробництва
Електронний нівелір Trimble
7.4. Нівелірні рейки
Нівелірні рейки для нівелювання III – IV класу та технічного виготовляють із дерев'яних брусів двотаврового.перерізу шириною 8 – 10 та товщиною 2 – 3 см.
Рейка РН-3 (рис. 66) має довжину 3 м. Поділу нанесені через 1 см. Нижня частина рейки укладена в металеве кування і називається п'ятою.
Основна шкала має поділки чорного та білого кольору, нуль поєднаний із п'ятою рейки. Додаткова шкала з іншого боку рейки має червоні і білі поділки, що чергуються. З п'ятою рейки поєднано відлік більше 4000 мм. Часто зустрічаються комплекти рейок, у яких із п'ятами червоних сторін збігаються відліки 4687 та 4787 мм. Тому перевищення, виміряні по червоним сторонам рейок, будуть більшими або меншими на 100 мм виміряних по чорних сторонах рейок.
Мал. 66. Нівелірна рейка (а) та поле зору зорової труби нівеліра з циліндричним рівнем (б)
7.5. Вплив кривизни Землі та рефракції на результати нівелювання
При виведенні формул для способів нівелювання з середини і вперед прийнято, що рівнена поверхня є площиною, візирний промінь прямолінійний і горизонтальний, рейки, встановлені в точках, паралельні між собою.
Насправді рівнена поверхня не є площиною і рейки, встановлені в точках А і В перпендикулярно поверхні, непаралельні між собою (мал. 67), отже відлікиЗіПперебільшені на величину поправок за кривизну ЗемліСМ = К1іDN = К2.
Мал. 67. Вплив кривизни Землі та рефракції на результати геометричного нівелювання
Виправлення за кривизну Землі рівні:
,
деS1,S2 - відстань від нівеліра до рейок;R- радіус Землі.
Крім того, відомо, що промінь світла поширюється прямолінійно лише в однорідному середовищі. У реальній атмосфері, густина якої збільшуєтьсяу міру наближення до поверхні Землі, промінь світла йде деякою кривою, яка називається рефракційною кривою. Внаслідок цього візирний промінь має форму кривої рефракційної радіусаR1 і перетинає рейки в точках C' і D'. Тому звіти з рейок зменшуються на величину поправок за рефракцію:СC' = r1 іDD'= r2, які визначаються за формулою
Радіус кривої рефракційної залежить від температури, щільності, вологості повітря та ін.
,
деf1 іf2 – поправки за кривизну Землі та рефракцію рівні
Отже перевищення між точками А і В з урахуванням поправок за кривизну Землі та рефракцію одно
Необхідність обліку виправлення залежить від необхідної точності вимірювань.
З формули випливає, що при рівності відстаней від нівеліру до рейок і приблизно однакових умов можна вважати, щоf1 =f2 іh= З-П. Таким чином, при нівелюванні із середини з дотриманням рівності плечей вплив кривизни Землі та рефракції практично усувається.