Съемки местности. Нивелирование: барометрическое, механическое и гидростатическое

Новосибирский Государственный Педагогический Университет Институт естественных и социально-экономических наук Съемки местности. Нивелирование барометрическое, механическое и гидростатическое. Доклад по картографии выполнил студент группы ГА 181 Аксенов Олег Новосибирск, 2005 г. Содержание доклада

Съемки местности. Виды съемок 2 Высотные съемки. Нивелирование. 2 Механическое и гидростатическое нивелирования. 4 Барометрическое нивелирование. 5 Нивелирование. Историческая справка 6 Список использованных материалов. 6 СЪЕМКИ МЕСТНОСТИ. ВИДЫ СЪЕМОК. Под съемкой местности понимают совокупность работ, выполняемых с целью создания планов

и карт. Выделяют съемки наземные, включающие геометрические измерения непосредственно на местности, и дистанционные аэрокосмические, проводимые путем регистрации электромагнитного излучения земной поверхности или отраженного ею, обработку полученных материалов и графические построения. При дистанционных съемках съемочные системы, принимающие информацию, удалены от земной поверхности на значительные расстояния от сотен метров до тысяч километров.

Приемниками информации служат фотографические и телевизионные камеры и другие приборы, установленные на летательных аппаратах. Съемка, производимая с самолета вертолета, называется аэросъемкой. Съемка аппаратурой, находящейся за пределами земной атмосферы на искусственном спутнике Земли, орбитальной станции, космическом корабле, называется космической съемкой. Материалы космической съемки используют в целях изучения природных ресурсов

Земли, а также для создания карт малоизученных и труднодоступных районов и при обновлении обзорно-топографических карт. Для картографирования земной поверхности широко применяется фотосъемка, материалы которой содержат большой объем информации и по ряду свойств близки к картам обзорность, наглядность, наличие масштаба и др Наземными методами ныне создаются лишь планы и карты небольших участков местности, когда проведение аэрофотосъемки нерентабельно и при осуществлении инженерных задач строительство крупных сооружений,

каналов, сетей мелиорации и т. п ВЫСОТНЫЕ СЪЕМКИ. НИВЕЛИРОВАНИЕ. Высотная отметка любой точки земной поверхности является ее третьей координатой помимо двух плановых, определяемых в системе географических или прямоугольных координат. На картах, как известно, приводятся абсолютные высоты точек, т. е. высоты, определяемые относительно поверхности геоида уровня моря. При высотных съемках местности невозможно каждый раз привязываться к

уровню моря, поэтому за начальные исходные высоты принимают известные абсолютные высоты точек. Определение отметок высот точек сводится к установлению превышений и между известной высотой исходной точки и точкой, высоту которой требуется определить. Комплекс измерительных работ по определению высотных характеристик топографической поверхности изучаемой местности называется нивелированием. Нивелирование - определение высот точек земной поверхности относительно

исходной точки нуля высот или над уровнем моря. Нивелирование - один из видов геодезических измерений, которые производятся при топографической съмке, а также в целях проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений, железных и шоссейных дорог и т.д. Результаты используются в научных исследованиях по изучению фигуры Земли, колебаний уровней морей и океанов, вертикальных движений земной коры и т.п.

Исходя из изложенного выше принципа нивелирования, при этой работе измеряют разность высот определяемой точки В и опорного пункта А, высота которого известна, т. е. превышение. Искомая абсолютная высота точки В определяется алгебраическим суммированием высоты исходной точки А с найденным превышением. Если точка В выше точки А, то превышение положительное, в обратном случае оно отрицательное.

Чаще всего на снимаемом участке нет пункта с известной абсолютной высотой репера. В этом случае высоты точек аналогично определяют от условной уровненной поверхности и их называют условными отметками. По методу выполнения нивелирования различают геометрическое, тригонометрическое, физическое и его разновидность барометрическое, механическое, гидростатическое. МЕХАНИЧЕСКОЕ И ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЯ. Механическое нивелирование выполняют установленным на

велосипеде или автомашине нивелир-автоматом, позволяющим автоматически вычерчивать профиль местности и измерять расстояние по пройденному пути. В нивелир-автоматах вертикаль задатся тяжлым отвесом, а расстояние фиксируется фрикционным диском, связанным с колесом велосипеда. Электромеханический нивелир-автомат монтируется на автомашине и позволяет определять не только разность высот смежных точек и расстояние между ними на соответствующих счтчиках, но и профиль местности на фотоленте.

Гидростатическое нивелирование основано на том, что свободная поверхность жидкости в сообщающихся сосудах находится на одном уровне. Гидростатический нивелир состоит из двух стеклянных трубок, вставленных в рейки с делениями, соединнных резиновым или металлическим шлангом и заполненных жидкостью вода, диметилфталат и т.п Разность высот определяют по разности уровней жидкости в стеклянных трубках, причм учитывают различие температуры и давления в различных частях жидкости гидростатического нивелира.

Погрешности определения разности высот этим методом составляют 1-2 мм. Гидростатическое Н. применяют для непрерывного изучения деформаций инженерных сооружений, высокоточного определения разности высот точек, разделнных широкими водными преградами, и др. БАРОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ. Физическое нивелирование основано на закономерности изменения атмосферного давления с изменением абсолютной высоты места с подъемом над уровнем моря давление падает, со спуском

повышается. Нивелирование, при котором определяется разность высот двух точек превышения, по данным изменения атмосферного давления, измеренного в этих точках, называется барометрическим. Барометрическое нивелирование - один из методов нивелирования, основанный на установленной Б. Паскалем в 1647 связи давления воздуха с высотой точки над уровнем моря. Барометрическое нивелирование дает возможность быстро определять абсолютные высоты точек местности,

оно также используется для съемки рельефа высокогорной и сильно пересеченной территории. По разности давления, как отмечалось выше, с учетом метеорологических условий, можно вычислить и разность высот двух не очень удаленных друг от друга точек. для этой цели применяют понятие барической ступени высот, или расстояния по вертикали в метрах, на котором атмосферное давление меняется на 1 мм ртутного столба. По формуле Бабине составлены таблицы барических ступеней высот.

Так, например, для средней полосы европейской части СССР барическая ступень составляет 10,5 ммм. Атмосферное давление меняется не только с высотой, оно зависит также от ряда метеорологических факторов, в частности от температуры воздуха. Широкое применение при барометрическом нивелировании получили пружинные барометры-анероиды безжидкостные. Барометр-анероид БАММ, например, обеспечивает определение давления с точностью 0,2 0,3 мм ртутного

столба. Определение температуры воздуха осуществляется с помощью термометра-праща. Таким образом, на станциях определяется давление и температура воздуха, а в журнале фиксируется время наблюдения. Так как показания барометра-анероида отличаются от показаний ртутного барометра, то для приведения измеренного анероидом атмосферного давления к показаниям ртутного барометра на каждой станции маршрута в показания анероида вводят три поправки а шкаловую с 760

А для учета нелинейности шкалы, вызываемой изменением угла между передаточными рычагами б температурную поправку, в добавочную поправку, которая возникает из-за неточного учета шкаловой и температурной поправок, а также наличия механических погрешностей прибора. Шкаловые и температурные поправки перед каждым полевым сезоном вносят в паспорт анероида после сравнения показаний анероида с эталоном в баро- и термокамерах.

Правильность показаний анероида не обеспечивается без паспорта. Показания ртутного барометра получают алгебраическим суммированием показаний анероида и поправок. Давление воздуха меняется в течение дня, поэтому барометрическое нивелирование осуществляется способом замкнутого хода. Его проводят при устойчивом состоянии атмосферы в дни без гроз, сильного ветра и т. п Съемщик, измерив атмосферное давление и температуру воздуха на исходной точке, обходит все точки

маршрута, где последовательно делает те же наблюдения, отмечая в журнале время измерений. Возвратясь в исходную точку, вновь определяет давление и температуру, отмечает время. Полученная разность давлений на исходной точке в итоге двух измерений представляет невязку результат суточного хода атмосферного давления и ошибок приборов. Ее распределяют пропорционально затраченному на наблюдения времени.

Вычислив средние значения давления и температуры воздуха между соседними точками хода, находят из таблиц значения барических ступеней. По формуле определяют превышения между ними. Зная абсолютную высоту одной точки и превышения, находят высотные отметки всех точек. Точность определения высот барометрическим нивелированием 2 2,5 м. Историческая справка. Н. возникло в глубокой древности в связи со строительством оросительных каналов,

водопроводов и т.п. Первые сведения о водяном нивелире связывают с именами римского архитектора Марка Витрувия 1 в. до н. э. и древнегреческого учного Герона Александрийского 1 в. н. э Дальнейшее развитие методов Н. связано с изобретением зрительной трубы конец 16 в барометра - Э. Торричелли 1648, сетки нитей в зрительных трубах -

Ж. Пикаром 1669, цилиндрического уровня - английским оптиком Дж. Рамсденом 1768. В созданной Петром I оптической мастерской в 1715-25 И. Е. Беляев изготовлял различные приборы, включая и ватерпасы с трубой, т. е. нивелиры. В 18 в. высоты пунктов в России определяли барометром, а с начала 19 в. стали применять тригонометрическое Н. Под руководством В. Я. Струве в 1836-37 тригонометрическим

Н. были определены разность уровней Азовского и Чрного морей и высота г. Эльбрус. Метод геометрического Н. впервые был широко использован в 1847 при инженерных изысканиях Суэцкого канала. Первые применения геометрического Н. в России в 19 в. также были связаны со строительством водных и сухопутных путей сообщения. В 1871 Военно-топографический отдел Главного штаба

России начал работы по созданию нивелирной сети страны, а в 1913 приступил к выполнению Н. высокой точности. Русские геодезисты С. Д. Рыльке, Н. Я. Цингер, И. И. Померанцев и др. своими исследованиями внесли большой вклад в развитие теорий и методов нивелирных работ. В СССР нивелирные работы интенсивно развивались в связи с решением различных народнохозяйственных и инженерно-технических задач.

По результатам повторных нивелировок определены скорости современных вертикальных движений земной коры в пределах почти всей Европейской части территории СССР. В Центральном научно-исследовательском институте геодезии, аэросъмки и картографии выполнены широкие исследования по теоретическим и методическим проблемам Н которое является одним из основных и важнейших видов современных геодезических работ.

При подготовке доклада использованы материалы 1. Г.Ю. Грюнберг, Н.А. Лапкина, Н.В. Малахов, Е.С. Фельдман. Картография с основами топографии. Москва, Просвещение, 1991. 2. Большая Советская Энциклопедия httpencycl.yandex.ru