Нивелирование I класса¶

Нивелирование I класса — высшая по точности категория геометрического нивелирования, применяемая для создания государственной высотной основы России и других стран. Оно характеризуется минимальными допустимыми невязками ходов (не более 0,8 мм на 1 км двойного хода) и используется для определения разности высот пунктов с предельными ошибками порядка десятых долей миллиметра.

¶Назначение и область применения

Нивелирование I класса служит главным образом для решения следующих задач:

• построение главной высотной основы страны (Государственной нивелирной сети);
• изучение современных вертикальных движений земной коры (скорости поднятий и опусканий);
• обеспечение научных исследований, связанных с определением формы и размеров Земли;
• контроль высотных деформаций крупных инженерных сооружений (плотин, ускорителей, телескопов).

Сети I класса прокладываются по специально выбранным линиям вдоль железных и шоссейных дорог, по берегам крупных рек и каналов, что обеспечивает сохранность знаков и удобство измерений.

¶Особенности методики измерений

Нивелирование I класса выполняется строго регламентированным способом, который исключает или сводит к минимуму систематические ошибки.

¶Приборы и оборудование

Для измерений применяются только высокоточные нивелиры с уровнем или компенсатором, обеспечивающие среднюю квадратическую ошибку измерения превышения на 1 км хода не более 0,5 мм. Используются инварные рейки с двумя шкалами (основной и дополнительной). Инвар — сплав с крайне низким температурным коэффициентом расширения, что исключает влияние температуры на длину рейки.

¶Правила наблюдений

• Наблюдения выполняются только при благоприятных условиях освещения и рефракции (обычно в утренние и вечерние часы, при спокойных изображениях).
• Длина плеч (расстояние от нивелира до реек) ограничивается 50 метрами, а неравенство плеч на станции — 0,5 метра.
• Накопление неравенства плеч по секции не должно превышать 1 метра.
• Высота луча визирования над земной поверхностью должна быть не менее 0,8 метра.
• Измерения ведутся по способу «вперед» с перестановкой прибора (две станции) или с переменой горизонта прибора на каждой станции.
• Прямой и обратный ходы выполняются в разное время суток (один — утром, другой — вечером) для исключения влияния рефракции.

¶Обработка результатов

Превышения вычисляются раздельно по черной и красной сторонам реек. Расхождения между ними не должны превышать 0,5 мм. Вводится ряд поправок: за температуру реек, за среднюю длину метра комплекта реек (определяется на компараторе), за непараллельность осей уровня и трубы, поправка за нормальное давление (при вычислении нормальных высот).

¶Основные нормативы

¶Создание государственной высотной основы

В России нивелирные сети I класса образуют замкнутые полигоны периметром 800–1500 км. Линии I класса связывают между собой все морские уровенные посты (Кронштадтский футшток, Владивосток, Новороссийск и др.), что позволяет определять разности средних уровней морей, омывающих страну.

Исходным пунктом высотной сети России является нуль Кронштадтского футштока — горизонтальная черта на медной пластине, закрепленной на устое моста через Обводной канал в Кронштадте. От него ведется отсчет Балтийской системы высот, принятой в 1977 году.

¶Современное состояние

С 2010-х годов в России ведутся работы по модернизации государственной нивелирной сети. Внедряются цифровые нивелиры (например, Leica DNA03, Trimble DiNi) с автоматической регистрацией отсчетов, что снижает влияние человеческого фактора. Однако классические оптико-механические нивелиры Н-05 и Ni002 по-прежнему используются при полевых работах. Спутниковые методы (ГНСС) не могут полностью заменить нивелирование I класса из-за недостаточной точности определения высот квазигеоида, поэтому классическое геометрическое нивелирование остается основным методом построения высотной основы.