Особенности применения тригонометрического нивелирования для определения осадок

Способ тригонометрического нивелирования позволяет определять осадки точек, расположенных на существенно различных высотах в труднодоступных местах. Такие случаи возникают при наблюдениях за высокими зданиями, башнями, плотинами, при выполнении измерений через препятствия.

Точность тригонометрического нивелирования определяется в основном влиянием рефракции (десятки секунд) и приборными погрешностями – для теодолитов Т1, Т2 достигают 5 − 6′′. В тригонометрическом нивелировании применяются точные и высокоточные теодолиты, используются марки со специальными горизонтальными штрихами.

Наиболее высокая точность порядка 0,1 мм обеспечивается при коротких (до 100 м) лучах визирования с применением высокоточных теодолитов типа ЗТ2 и специальной методики измерений, позволяющей измерять зенитные расстояния с ошибкой порядка 5′′. Расстояния до определяемых точек должны измеряться с погрешностью 3 – 5 мм.

По сравнению с геометрическим нивелированием этот способ позволяет измерять с одной станции значительные превышения, отпадает необходимость в рейках, в качестве осадочных марок можно использовать различные облегченные знаки и откраски на конструкциях.

Превышение между главной осью вращения трубы теодолита и осью штриха марки определяется:

h = S ⋅ ctgZ

где S – горизонтальное проложение расстояния от теодолита до марки.

Можно использовать и подвесные рейки, где расстояние между штрихами известно (определено при компарировании реек).

Рассмотрим методику тригонометрического нивелирования коротким лучом. Методика используется при углах наклона до 5 ͦ. На фундаментах намечают риски (закладывают марки) и с помощью теодолита определяют углы наклона относительно условного горизонта (ГИ), проходящего через ось вращения трубы. Высоты марок от условного горизонта при малых углах наклона: Н=lv/ρ Превышения между марками получают как разность их отметок.

При условии равноточности измерения углов наклона и расстояний, при приблизительно равных величинах расстояний до марок и углов наклона и одинаковом влиянии на точность превышения погрешностей ml и mν можно записать:

Значения этих погрешностей определяют исходя из предвычисленной средней квадратической погрешности превышения, измеренного на станции:

где mS – средняя квадратическая погрешность определения осадки;

π – величина, обратная весу уравненного превышения от исходного репера до наиболее удаленной марки.

Расстояния от теодолита до марок необходимо измерять с точностью порядка 1 см, а углы наклона – со средней квадратической погрешностью ±1 ′′, что вполне достижимо при использовании стальной рулетки и оптических теодолитов Т1, Т2 и Theo010.

Наблюдения состоят из следующих этапов:

1) определение средней квадратической погрешности mν измеренного угла наклона на коротких расстояниях одним приемом для теодолита, который будет использоваться при наблюдениях за осадками;

2) определение расстояния от точки пересечения оси зрительной трубы с осью вращения прибора до наблюдаемой марки;

3) определение средней квадратической погрешности превышения на станции;

4) измерение углов наклона в замкнутом полигоне;

5) вычисление отметок, наблюдаемых марок, и превышений между ними.

15. Геодезические методы определения кренов башенных сооружений6