Нивелирование

Совокупность действий, посредством которых определяют разность высот двух или многих точек земной поверхности. Высота точки считается по отвесной линии между уровенными поверхностями; если счет ведется от среднего уровня океана, то высота называется абсолютной (причем для точек выше уровня океана принимается со знаком +, а для точек ниже уровня океана со знаком —), если же счет ведется от уровенной поверхности, проходящей через другую точку, то высота называется относительной; понятно, что относительные высоты представляют разности абсолютных высот соответствующих точек. Н. служит вообще для определения высот относительных, но если в числе избранных одна точка лежит у берега океана, то последовательным сложением разностей высот легко вывести и абсолютные высоты. Существует три способа Н.: 1) нивелиром и рейками, по которым высоты отсчитывают непосредственно (топографическое, или геометрическое, Н.), 2) угломерным инструментом, посредством измерения углов наклонения визирных линий с одной точки на другую (геодезическое, или тригонометрическое, Н.) и 3) при помощи барометра (см. Барометрическое Н.). Простейшее Н. при помощи ватерпаса описано в статье Ватерпас. Более точное достигается нивелиром — прибором, посредством которого можно визировать по горизонтальному направлении. Нивелиры делаются весьма разнообразного устройства, но в сущности, состоят всегда из трех главных частей: зрительной трубы, уровня и штатива с треногой. На прилагаемом чертеже изображен нивелир, служащий у нас в России для точного Н.

Зрительная труба с увеличением около 25 раз имеет на теле два равных и тщательно выточенных кольца, называемых цапфами; обе цапфы должны составлять поверхность одного кругового цилиндра. Труба этими цапфами лежит в углублениях двух вертикальных стоек, или лагеров, привинченных к подставке, снабженной вертикальной осью, которая свободно вращается в коническом отверстии треножки (треножника) с тремя подъемными винтами. Треножка ставится на головку штатива. Зрительная труба может свободно вращаться в лагерах около своей геометрической оси и перекладываться в них противоположными цапфами; вращая же подставку около вертикальной оси, трубу легко наводить по разным направлениям. Уровень в прочной медной оправе привинчен непосредственно к телу трубы при помощи особых кольцеобразных обоймиц. Перед употреблением надо убедиться: 1) что оптическая ось трубы (прямая, проходящая через оптический центр объектива и пересечение средних нитей в окуляре) совпадает с ее геометрической осью (прямой, соединяющей центры цапф), 2) что ось уровня параллельна геометрической оси трубы и 3) что ось уровня перпендикулярна вертикальной оси вращения инструмента. Эти три условия достигаются небольшими перемещениями составных частей нивелира, при помощи так называемых исправительных винтов. При каждом нивелире имеются рейки, т. е. деревянные бруски, длиной от 2 до 4 метров, с поперечным сечением в 3—5 стм. Одна или две противоположные стороны рейки представляют шкалу, разделенную на мелкие части, окрашенные в яркие цвета, так чтобы их легко было отсчитывать издали в зрительную трубу; деления подписываются цифрами, начиная от 0, располагаемого внизу. Для прочности установки рейки над любой точкой местности под нее кладется чугунный или железный башмак, снабженный шипами и шаровидной головкой; шипы углубляются в землю, а на головку ставится рейка своим нижним концом, имеющим полушаровое углубление. Самое Н. заключается в следующем: нивелир ставится на штатив посередине между двумя избранными точками, на которых держат в отвесном положении рейки. После приведения трубы в горизонтальное положение наблюдатель визирует последовательно на заднюю и переднюю рейки и отсчитывает деления, приходящиеся против горизонтальной нити в окуляре; разность отсчетов дает разность высот или относительное превышение одной точки над другой. Такой прием называется простым H. и применяется только на близких расстояниях. Если же данные точки находятся в столь значительном удалении, что они не видны с одной промежуточной, то применяют сложное Н., состоящее в последовательном повторении простого от одной точки к другой. Все отсчеты записываются в полевой журнал, по которому легко затем вычислить относительное превышение любых точек, на которых стояли рейки. Скорость и точность Н. зависят от устройства прибора, оптической силы зрительной трубы и достоинства реек. Новейшими нивелирами проходят в один рабочий день до 10 км (устанавливая рейки через 100 м) и определяют разность высот с точностью до ± 0,002 м на 1 км. Но такая точность требуется только для научных работ и для определения высот основных точек, закладываемых в долговечные каменные сооружения (нивелирные парки). Для практических же целей, при изыскании дорог, проведении каналов, осушки болот и т. п., Н. производится с меньшей точностью, но зато с большей скоростью. В цивилизованных государствах стараются определить абсолютные высоты сети точек, расположенных более или менее равномерно по всему пространству территории, с тем, чтобы для всех практических требований можно было начинать от них другие Н. Основные точки избираются по течению главных рек и по жел. дорогам. Вопрос о точных Н. возбужден впервые в 1864 г. на первой конференции среднеевропейского градусного измерения (ныне международный геодезический союз), и теперь вся Европа покрыта уже сетью нивелирных линии, общая длина которых достигает 100000 км. Точное определение высот в России началось с 1871 г. и производится чинами корпуса военных топографов. В настоящее время в Европейской России определено более 1000 точек, и длина нивелирных линий составляет около 12000 верст. См. "Каталог высот русской нивелирной сети" полк. Рыльке (СПб., 1894). Если точки земной поверхности недоступны или очень удалены, то высоты их определяются по наблюдениями вертикальных углов из других точек по способу, известному в геометрии под названием определения неприступных высот. Это геодезическое Н. применяется на съемках, на триангуляциях и при определении высот неприступных горных вершин; оно менее точно, чем выше объясненный способ топографического нивелирования, но зато производится гораздо скорее.

В. Витковский.