• А
  • Б
  • В
  • Г
  • Д
  • Е
  • Ж
  • З
  • И
  • Й
  • К
  • Л
  • М
  • Н
  • О
  • П
  • Р
  • С
  • Т
  • У
  • Ф
  • Х
  • Ц
  • Ч
  • Ш
  • Щ
  • Ф
  • Э
  • Ю
  • Я
  • Нивальный пояс

    Нивальный пояс, пояс вечных снегов, самый верхний природный высотный пояс гор, расположенный обычно выше снеговой границы. Характеризуется нивальным климатом. В полярных и субполярных областях нередко…



    Нивация

    Нивация (от лат. nix, родительный падеж nivis - снег), рельефообразующий процесс, протекающий под действием снега главным образом в полярных, субполярных и высокогорных районах. Необходимыми условиями…



    Нивелир

    Нивелир (от франц. niveler - выравнивать, niveau - уровень), геодезический инструмент для измерения превышения точек земной поверхности - нивелирования, а также для задания горизонтальных направлений…



    Нивелирная высота

    Нивелирная высота, высота точки земной поверхности, определяемая методами нивелирования относительно начала отсчёта (точка О), выбираемого на геоиде. Из геометрического нивелирования непосредственно…



    Нивелирная сеть

    Нивелирная сеть, сеть пунктов земной поверхности, высоты которых над уровнем моря определены из нивелирования, т. е. высотная опорная геодезическая сеть. Пункты Н. с. закрепляют на местности марками…



    Нивелирование

    Нивелирование, определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки ("нуля высот") или над уровнем моря. Н. — один из видов геодезических измерений, которые производятся для создания высотной опорной геодезической сети (т. е. нивелирной сети) и при топографической съёмке (см. Топография), а также в целях проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений, железных и шоссейных дорог и т.д. Результаты Н. используются в научных исследованиях по изучению фигуры Земли, колебаний уровней морей и океанов, вертикальных движений земной коры и т.п.

    По методу выполнения Н. различают: геометрическое, тригонометрическое, барометрическое, механическое и гидростатическое Н. При изучении фигуры Земли высоты точек земной поверхности определяют не над уровнем моря, а относительно поверхности референц-эллипсоида и применяют методы астрономического или астрономо-гравиметрического нивелирования.

    Геометрическое Н. выполняют путём визирования горизонтальным лучом трубой нивелира и отсчитывания высоты визирного луча над земной поверхностью в некоторой её точке по отвесно поставленной в этой точке рейке с нанесёнными на ней делениями или штрихами (см. Геодезические инструменты). Обычно применяют метод Н. из середины, устанавливая рейки на башмаках или колышках в двух точках, а нивелир — на штативе между ними (рис. 1). Расстояния от нивелира до реек зависят от требуемой точности Н. и условий местности, но должны быть примерно равны и не более 100—150 м. Превышение h одной точки над другой определяется разностью отсчётов а и b по рейкам, так что h = a - b. Так как точки, в которых установлены рейки, близки друг к другу, то измеренное превышение одной из них относительно другой можно принять за расстояние между проходящими через них уровенными поверхностями. Если геометрическим Н. определены последовательно превышения между точками А и В, В и С, С и D и т.д. до любой удалённой точки К, то путём суммирования можно получить измеренное превышение точки К относительно точки А или исходной точки О, принятой за начало счёта высот. Уровенные поверхности Земли, проведённые на различных высотах или в различных точках земной поверхности, не параллельны между собой. Поэтому для определения нивелирной высоты точки К необходимо измеренное превышение относительно исходной точки О исправить поправкой, учитывающей непараллельность уровенных поверхностей Земли.

    Физический смысл геометрического Н. состоит в том, что на перемещение единицы массы на бесконечно малую высоту dh затрачивается работа dW = — gdh, где g — ускорение силы тяжести. Применительно к Н. от исходной точки О до текущей точки К можно написать

    где WO и Wk — потенциалы силы тяжести в этих точках, а интеграл вычисляется по пути Н. между ними (полученную по этой формуле величину называют геопотенциальной отметкой). Т. о., Н. можно рассматривать как один из способов измерения разности потенциалов силы тяжести в данной и исходной точках.

    Исходную точку Н., или начало счёта нивелирных высот, выбирают на уровне моря. Нивелирную высоту h над уровнем моря определяют по формуле

    где gm — некоторое значение ускорения силы тяжести, от выбора которого зависит система нивелирных высот. В СССР принята система нормальных высот, отсчитываемых от среднего уровня Балтийского моря, определённого из многолетних наблюдений относительно нуля футштока в Кронштадте.

    В зависимости от точности и последовательности выполнения работы по геометрическому Н. подразделяются на классы. Государственная нивелирная сеть СССР строится по особой программе и делится на 4 класса. Н. I класса выполняют высокоточными нивелирами и штриховыми инварными рейками по особо выбранным линиям вдоль железных и шоссейных дорог, берегов морей и рек, а также по др. трассам, важным в том или ином отношении. По линиям Н. I класса средняя квадратичная случайная ошибка определения высот не превышает ±0,5 мм, а систематическая ошибка всегда менее ±0,1 мм на 1 км хода. В СССР Н. I класса повторяют не реже, чем через 25 лет, а в отдельных районах значительно чаще, чтобы получить данные о возможных вертикальных движениях земной коры. Между пунктами Н. I класса прокладывают линии Н. II класса, которые образуют полигоны с периметром 500—600 км и характеризуются средней квадратичной случайной ошибкой около ±1 мм и систематической ошибкой ±0,2 мм на 1 км хода. Нивелирные линии III и IV классов прокладываются на основе линий высших классов и служат для дальнейшего сгущения пунктов нивелирной сети. Для долговременной сохранности нивелирные пункты, выбираемые через каждые 5—7 км, закрепляются на местности реперами или марками нивелирными, закладываемыми в грунт, стены каменных зданий, устои мостов и т.д.

    Тригонометрическое Н., часто называемое геодезическим Н., основано на простой связи угла наклона визирного луча, проходящего через две точки местности, с разностью высот этих точек и расстоянием между ними. Измерив теодолитом в точке А угол наклона n визирного луча, проходящего через визирную цель в точке В, и зная горизонтальное расстояние s между этими точками, высоту инструмента l и высоту цели а (рис. 2), разность высот h этих точек вычисляют по формуле:

    h = stgn + l - a.

    Эта формула точна только для малых расстояний, когда можно не считаться с влиянием кривизны Земли и искривлением светового луча в атмосфере (см. Рефракция). Более полная формула имеет вид:

    h = s tgn + l - a + (1 - k) s2/2R,

    где R — радиус Земли как шара и kкоэффициент рефракции.

    Тригонометрическим Н. определяют высоты пунктов триангуляции и полигонометрии. Оно широко применяется в топографической съёмке. Тригонометрическое Н. позволяет определять разности высот двух значительно удалённых друг от друга пунктов, между которыми имеется оптическая видимость, но менее точно, чем геометрическое Н. Точность его результатов в основном зависит от трудно учитываемого влияния земной рефракции.

    Барометрическое Н. основано на зависимости давления воздуха от высоты точки над уровнем моря (см. Барометрическая формула). Давление воздуха измеряют барометром. Для вычисления высоты в измеренное давление вводят поправки на влияние температуры и влажности воздуха. Барометрическое Н. широко применяют в географических и геологических экспедициях, а также при топографической съёмке труднодоступных районов. При благоприятных метеорологических условиях погрешности определения высоты не превышают 2—3 м.

    Механическое Н. выполняют установленным на велосипеде или автомашине нивелир-автоматом, позволяющим автоматически вычерчивать профиль местности и измерять расстояние по пройденному пути. В нивелир-автоматах вертикаль задаётся тяжёлым 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 счётчиках, но и профиль местности на фотоленте.

    Гидростатическое Н. 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, соединённых резиновым или металлическим шлангом и заполненных жидкостью (вода, диметилфталат и т.п.). Разность высот определяют по разности уровней жидкости в стеклянных трубках, причём 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, разделённых широкими водными преградами, и др.

    Астрономическое и астрономо-гравиметрическое Н. применяют для определения высот геоида или квазигеоида над референц-эллипсоидом. Путём сравнения астрономических широт и долгот точек земной поверхности с их геодезическими широтами и долготами сначала находят составляющие отклонения отвеса в плоскостях меридиана и первого вертикала в каждой из этих точек. По этим составляющим вычисляют отклонения отвеса q в вертикальных плоскостях, проходящих через точки А и В, В и С и т.д., и тем самым получают углы наклона геоида относительно референц-эллипсоида в этих плоскостях. Выбирая точки А и В, В и С и т.д. настолько близко друг к другу (рис. 3), чтобы изменение отклонений отвеса между ними можно было считать линейным, разность высот Dz в смежных точках вычисляют по формуле

    Зная высоту геоида в исходном пункте Н. и суммируя найденные приращения высот, получают высоту геоида в любом исследуемом пункте. Складывая же высоту геоида с ортометрической высотой, получают высоту точек земной поверхности над референц-эллипсоидом. Отклонения отвеса меняются от пункта к пункту линейно только при малых расстояниях между ними, так что астрономическое Н, требует густой сети астрономо-геодезических пунктов и поэтому невыгодно.

    В СССР влияние нелинейной части уклонений отвеса учитывается по гравиметрическим данным. В этом случае астрономическое Н. превращается в астрономо-гравиметрическое Н., которое позволяет определять высоты квазигеоида и широко применяется в исследованиях фигуры и гравитационного поля Земли.

    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 учёного 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 Чёрного 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, аэросъёмки и картографии выполнены широкие исследования по теоретическим и методическим проблемам Н., которое является одним из основных и важнейших видов современных геодезических работ.

    Лит.: Красовский Ф. Н., Данилов В. В., Руководство по высшей геодезии, ч. 1, в. 2, М., 1939; Закатов П. С., Курс высшей геодезии, 3 изд., М., 1964; Чеботарев А. С., Геодезия, 2 изд., ч. 1—2, М., 1955—62; Еремеев В. Ф. и Юркина М. И., Теория высот в гравитационном поле Земли, М., 1972; Изотов А. А. и Пеллинен Л. П., Исследования земной рефракции и методов геодезического нивелирования, М., 1955 (Тр. Центрального н.-и. института геодезии, аэросъёмки и картографии, в. 102); Энтин И. И., Высокоточное нивелирование, М., 1956 (там же, в. Ill); Инженерная геодезия, М., 1967; Прихода А. Г., Барометрическое нивелирование, 2 изд., М., 1972.

    А. А. Изотов, А. В. Буткевич.

     

    Опорная геодезическая сеть

    Опорная геодезическая сеть,сеть или система определённым образом выбранных и закрепленных на местности точек, служащих опорными пунктами при топографической съёмке и геодезических измерениях на…

    Нивелирная сеть

    Нивелирная сеть, сеть пунктов земной поверхности, высоты которых над уровнем моря определены из нивелирования, т. е. высотная опорная геодезическая сеть. Пункты Н. с. закрепляют на местности марками…

    Топография

    Топография (от греч. tоpos - место и 1графия), научно-техническая дисциплина, занимающаяся географическим и геометрическим изучением местности путём создания топографических карт на основе съёмочных…

    Референц-эллипсоид

    Референц-эллипсоид (от лат. referens - сообщающий, вспомогательный), земной эллипсоид с определёнными размерами и положением в теле Земли, служащий вспомогательной математической поверхностью, к…

    Астрономо-гравиметрическое нивелирование

    Астрономо-гравиметрическое нивелирование, метод определения высот x вспомогательных поверхностей квазигеоида или геоида над референц-эллипсоидом. Разработан М. С. Молоденским в 1937. Высота x, в сумме…

    Нивелир

    Нивелир (от франц. niveler - выравнивать, niveau - уровень), геодезический инструмент для измерения превышения точек земной поверхности - нивелирования, а также для задания горизонтальных направлений…

    Геодезические инструменты

    Геодезические инструменты, геодезические приборы, механические, оптико-механические, электрооптические и радиоэлектронные устройства для измерения длин линий, углов, превышений при построении…

    Уровенная поверхность

    Уровенная поверхность в геодезии, поверхность, во всех точках которой потенциал силы тяжести имеет одинаковую величину. Направление нормали к У. п. совпадает с направлением силы тяжести, т. е. с…

    Нивелирная высота

    Нивелирная высота, высота точки земной поверхности, определяемая методами нивелирования относительно начала отсчёта (точка О), выбираемого на геоиде. Из геометрического нивелирования непосредственно…

    Репер (в геодезии)

    Репер (франц. repere - метка, знак, исходная точка) в геодезии, знак, закрепляющий точку земной поверхности, высота которой относительно исходной уровенной поверхности определена путём нивелирования…

    Марка нивелирная

    Марка нивелирная, металлический диск диаметром 8-10 см с отверстием в его центре около 2 мм, вделанный снаружи в стену каменного сооружения (здания, башни, моста и т. п.) и служащий для закрепления…

    Теодолит

    Теодолит, геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т…

    Рефракция (геодезич.)

    Рефракция геодезическая, собирательный термин, которым иногда объединяют различные виды и проявления Р. электромагнитных волн, обусловленные искривлением траектории распространения этих волн и…

    Триангуляция (в геодезии)

    Триангуляция (от лат. triangulum - треугольник), один из методов создания сети опорных геодезических пунктов и сама сеть, созданная этим методом; состоит в построении рядов или сетей примыкающих друг…

    Полигонометрия

    Полигонометрия (от греч. polygonos - многоугольный и... метрия) - один из методов определения взаимного положения точек земной поверхности для построения опорной геодезической сети, служащей основой…

    Барометрическая формула

    Барометрическая формула определяет зависимость давления или плотности газа от высоты в поле тяжести. Для идеального газа, имеющего постоянную температуру Т и находящегося в однородном поле тяжести (во…

    Барометр

    Барометр (от греч. baros - тяжесть, вес и metreo - измеряю), прибор для измерения атмосферного давления. Наиболее распространены: жидкостные Б., основанные на уравновешивании атмосферного давления…

    Отвес

    Отвес, приспособление, служащее для центрирования теодолита над соответствующим образом отмеченными точками установки инструмента или для выноса вверх точек при измерении длин линий и углов…

    Геоид

    Геоид (греч. geoeides, от ge - Земля и eidos - вид), фигура, которую образовала бы поверхность Мирового океана и сообщающихся с ним морей при некотором среднем уровне воды, свободной от возмущений…

    Отклонение отвеса

    Отклонение отвеса, уклонение отвеса, угол, образованный отвесной линией в данной точке земной поверхности и проведённой в той же точке нормалью к поверхности некоторой матем фигуры с которой…

    Торричелли Эванджелиста

    Торричелли (Torricelli) Эванджелиста (15.10.1608, Фаэнца,-25.10.1647, Флоренция), итальянский математик и физик. Получил математическое образование в Риме под руководством ученика Г. Галилея - Б…

    Пикар Жан

    Пикар (Picard) Жан (21.7.1620, Ла-Флеш, Анжу,- 12.7.1682, Париж), французский астроном, член Парижской АН (1666). Ученик французского философа-материалиста П. Гассенди. Профессор астрономии в Коллеж…

    Струве Василий Яковлевич

    Струве Василий Яковлевич [4(15).4.1793, Альтона (Германия), - 11(23).11.1864, Петербург], русский астроном и геодезист, академик Петербургский АН (1832; член-корреспондент 1822). В 1810 окончил…