§ 16. Як визначають висоту точок місцевості

Я щаслива людина. У мене була мрія, і вона здійснилася, а це не часто трапляється з людиною. Зійти на Еверест – мій народ називає його Чомолунгма – було потаємним бажанням усього мого життя. Сім разів я брався за справу; я зазнавав невдачі й починав спочатку, знову і знову, не з почуттям запеклості, яке веде солдата на ворога, а з любов’ю, немов дитя, що підіймається на коліна своєї матері.

Тенцинг Норгей, непальський альпініст

Як розрізнити абсолютну та відносну висоту. Ще в далекому минулому людям доводилося визначати висоту однієї ділянки місцевості щодо іншої. Відомо, що це робили ще в Давньому Єгипті для створення зрошувальної системи в нижній течії Нілу.

Особливості рельєфу враховують під час проєктування й будівництва каналів, підприємств, газопроводів, аеродромів, використання сільськогосподарських угідь.

Висоту точок на місцевості визначають від рівня Балтійського моря, який прийнято за 0 метрів.

Щоб порівняти положення будь-якої точки місцевості з рівнем Балтійського моря, топографи проводять нівелювання, тобто визначають перевищення однієї точки місцевості над іншою.

Отже, кожна точка земної поверхні має свою висоту.

Абсолютна висота – це перевищення точки земної поверхні над рівнем моря, позначається на картах у метрах.

Відносна висота – це перевищення однієї точки земної поверхні над іншою, обраховане по вертикалі.

Горизонталі – це лінії на плані або карті, що з’єднують точки земної поверхні з однаковою абсолютною висотою (мал. 1, 2).

На малюнку 2 зображено пагорб з двома вершинами, на яких ростуть дуб та ялина. Підніжжя пагорба знаходиться на рівні моря.

• абсолютну висоту обох дерев на вершинах;
• відносну висоту вищої з точок, на яких ростуть дерева.

Мал. 1. Горизонталі

Maл. 2. Пагорб з вершинами

Найпростішою та найдоступнішою для дослідження формою рельєфу є горб. На його прикладі ми спробуємо дослідити один зі способів вимірювання висоти рельєфу. Як же виміряти висоту горба?

Спочатку виникає бажання виміряти рулеткою чи метром довжину схилу від підошви горба до його вершини і вважати це висотою горба. Але справжня висота горба – це прямовисна лінія, опущена з вершини горба до підошви. Тепер зрозуміло, що ця уявна лінія (відрізок) – усередині горба й прикласти до неї рулетку чи виміряти її метром не вдасться. Щоб виміряти висоту горба, потрібні спеціальні прилади. Найпростішим таким приладом є шкільний нівелір (мал. 3).

Мал. 3. Нівелір

Знайомимося з принципом роботи нівеліра.

Мета: навчитися визначати висоту форм рельєфу на місцевості за допомогою нівеліра.

Обладнання: саморобний нівелір, що складається з двох рейок, з’єднаних під прямим кутом, та важка на нитці для можливості виставити нівелір вертикально. Висота – 1 м.

1. Установіть нівелір вертикально в нижній точці біля підніжжя пагорба (мал. 4).

Мал. 4. Визначення відносної висоти пагорба

2. Подивіться вздовж верхньої рейки, а однокласник/ однокласниця позначить кілочком точку на пагорбі, що знаходиться на лінії спостереження.

3. Якщо висота нівеліра дорівнює 1 м, то точка, де розміщений кілочок, буде на 1 м вище від того місця, на якому стоїть нівелір.

4. Перенесіть нівелір у позначену кілочком точку.

5. Повторіть дії пунктів 1 і 2. Тепер нівелір буде вже на 2 м вище від підніжжя.

6. Повторіть ці дії, поки кілочок не буде на вершині пагорба.

7. Пройшовши весь схил, визначимо відносну висоту пагорба.

Аналогічно можна вимірювати глибину западин (знижених форм рельєфу). Зрозуміло, що відносних висот у кожного об’єкта може бути багато. Тому на топографічних планах і картах позначають не відносну, а абсолютну висоту, відлік якої здійснюють для всіх форм рельєфу від рівня моря чи океану.

Усі моря з’єднані з океанами й тому повинні мати однаковий рівень. Проте насправді це не так. З певних причин рівень водної поверхні в морях – різний.

Сьогодні для визначення висот точок поверхні використовують електронні прилади. Таким, наприклад, є альтиметр (висотомір) – інструмент, що використовується для вимірювання висоти підйому або висоти над рівнем моря (мал. 5). Він працює за принципом визначення різниці тиску атмосферного повітря на різній висоті.

Мал. 5. Альтиметр

Визначити висоту місцевості ви можете навіть використавши свій смартфон. У Google Play або App Store є окремий додаток «Альтиметр – висотомір», який дозволить вам провести невелике дослідження без використання складних приладів і технологій.

Скористайтеся додатком «Альтиметр».

Цей додаток зручно використовувати для вимірювання висоти. Він зацікавить тих, хто любить піші прогулянки, катання на лижах і гірських велосипедах та інші види активного відпочинку. У будь-який час з високою точністю ви можете перевірити висоту певної точки. Додаток працює в інтернеті та в автономному режимі.

Визначте абсолютну висоту точки, що знаходиться у класі, та порівняйте її з висотою будь-якої точки у вашій домівці. Визначте відносну висоту.

Найглибшою точкою земної поверхні є Маріанська западина в Тихому океані. Найвища вершина – гора Еверест (Джомолунгма), що розташована в Гімалаях.

Якщо умовно розмістити Еверест у Маріанській западині, чи буде видно вершину над поверхнею води? Відповідь аргументуйте цифрами.

Як позначають висоти та глибини на картах. Шкала висот і глибин – це шкала кольорових тонів, яку використовують для фарбування висотних і глибинних щаблів. Шкали побудовані за принципом: що глибше або вище, то темніше. Для позначення висот суходолу використовують зелені, жовті та коричневі кольори. Для позначення морських глибин – блакитні й сині. Що більша глибина океану, то темніший відтінок синього кольору використовують для її зображення. Цю шкалу застосовують на навчальних, загальногеографічних і фізичних картах. Шкалу з вказівкою глибини дають на полях карти.

Шкала висот і глибин – поєднання різних кольорових тонів, які використовуються для відображення на картах різних за абсолютною висотою форм рельєфу.

Розгляньте на картах атласу шкалу висот і глибин та дайте відповіді на запитання:

1. Який колір використовують для позначення низовин (висотою від 0 до 200 м)?

2. Як змінюється колір відображення при зменшенні абсолютної висоти низовини?

3. Чи відрізняються кольори відображення височини і плоскогір’я?

4. За яким принципом ця шкала побудована для гір та океанів?

5. Як змінюється колір в океані з глибиною?

6. З якою метою застосовують шкалу висот і глибин на навчальних картах?

Використовуючи фізичну карту півкуль шкільного атласу, за шкалою висот і глибин визначте найвищі гори планети й найглибші місця в океані.

Коротко про головне

Абсолютна висота – це перевищення точки земної поверхні над рівнем моря. Відносна висота – це перевищення однієї точки земної поверхні над іншою, обраховане по вертикалі.

Горизонталі – це лінії на плані або карті, що з’єднують точки земної поверхні з однаковою абсолютною висотою.

Перевіряємо себе

1. Визначте за географічною картою абсолютну висоту місцевості, на якій розташований населений пункт, у якому ви проживаєте.

2. Як ви можете розрізнити на географічній карті нерівності суходолу або морського дна?

3. Оцініть, яким є практичне значення вміння визначати відносну висоту місцевості. Наведіть життєвий приклад застосування цього вміння.

4. Коротко висловіть свої відчуття та емоції на уроці. Що найкраще вам вдалося? У чому виникали труднощі? Чого ви навчилися? Де це можна застосувати?

Ви знаєте, що найвищою горою Землі є Еверест. Проте на Гавайських островах у Тихому океані є вулкан Мауна-Кеа. Місцевою гавайською мовою назва гори перекладається як «Біла гора». Деякі дослідники вважають його найвищою горою на планеті. Використавши додаткові джерела інформації та підібравши відповідні цифри висот, запропонуйте свою відповідь на запитання: «Найвища точка Землі: Еверест чи Мауна-Кеа?».

Що таке нівелір і для чого він потрібен?

Одне з найважливіших умов, яка повинна дотримуватися під час будівництва найретельнішим чином – бездоганна горизонтальність і вертикальність відповідних площин.

Без цього зведена конструкція вийде нетривкою і не дуже надійною навіть зовні. Вертикальність зводяться стін легко перевірити, використовуючи схил – звичайну мотузку з прив’язаним вантажем. Для перевірки горизонтальних площин сьогодні використовується особливий прилад, званий нівеліром.

Що таке нівелір?

Прилади з такою назвою широко використовуються в будівництві і в геодезії. З їх допомогою визначається величина відхилення точок від умовно заданої площині, в якості якої, як правило, виступає або строго горизонтальна, або вертикальна поверхню.

Сьогодні існує кілька типів нівелірів, функціонування яких базується на різних принципах, проте всі вони володіють двома основними елементами – ригеля трубою при рівні і компенсаційним механізмом нахилу. Щоб коректувати положення труби в горизонтальній площині, використовується спеціальний гвинт, званий елеваціонним.

Класи точності нівелірів

Важливим параметром нівеліра є точність його вимірювань. Всі прилади за цією ознакою поділяються на три класи:

• технічні, допускають квадратичну помилку в межах від 2 мм до 10 мм на кожен кілометр подвійного ходу;
• точні, що допускають квадратичну помилку в межах від 0,5 мм до 2 мм на кожен кілометр подвійного ходу;
• високоточні, що допускають квадратичну помилку в межах від 0,2 мм до 0,5 мм на кожен кілометр подвійного ходу.

Як правило, технічні нівеліри використовуються для попередньої геодезичної зйомки, прив’язки плану будівництва до місцевості і початковоїрозмітки будмайданчика. Надалі, особливо при зведенні масштабних і відповідальних об’єктів, використовуються тільки точні і високоточні прилади.

Види нівелірів за принципом роботи

Залежно від конструкції, розрізняють наступні види нівелірів:

• геометричні, що випускають візує промінь, якому повідомляється горизонтальна орієнтація, а відмітка точок на місцевості проводиться за допомогою спеціальних рейок;
• тригонометричні, або теодоліти, використовують похилий промінь для виміру тиску, причому після зняття вимірів необхідно виконати складні обчислення;
• гідростатичні, найбільш прості за конструкцією, які використовують властивість рідини встановлювати один і той же рівень в сполучених посудинах;
• оптикомеханічні, в яких застосовується світловий промінь і рейки з нанесеними поділками, а також оптична труба для зняття замірів;
• лазерні, використовують для позначки точок лазерний промінь, чим досягається простота і наочність зняття замірів, а також з’являється можливість роботи з площинами, а не тільки з точками;
• цифрові, побудовані на оптичному або лазерному принципі, в яких розрахункова частина виконується мікроелектронним процесором на основі отриманих результатів вимірів.

В окремих випадках для нівелювання можуть використовуватися барометри, радіолокатори, ехолоти та інші специфічні прилади.

Для чого потрібен нівелір?

Нівеліри різних типів повсюдно використовуються в будівництві і в геодезичних роботах. Сучасні лазерні та цифрові моделі не вимагають складних обчислень, а робота з ними не представляє складності навіть для непрофесіонала. За допомогою нівеліра на відкритій місцевості:

• розмічають будівельний майданчик під фундамент майбутньої будівлі;
• виконують розбивку саду або парку, проводячи рівні паралельні лінії для висадки кущів і дерев, монтажу огорожі, будівництва альтанки або парника;
• здійснюють распланіровку садових доріжок, тротуарів, майданчиків;
• виконують землевпорядні роботи та ін.

Під час будівництва або ремонту будинку з нівеліром:

• розмічають лінії прокладки комунікацій;
• контролюють горизонтальність підлоги, вертикальне положення стін і перегородок;
• перевіряють правильність монтажу плінтусів, підвісних і натяжних стель;
• встановлюють віконні та дверні блоки;
• монтують вбудовані меблі і т.д.

Використання нівеліра, особливо сучасних лазерних і цифрових моделей, істотно полегшує виконання багатьох будівельних і оздоблювальних робіт.

Для чого потрібен нівелір?

Необхідність в нівелюванні виникає при виконанні геодезичних робіт в самих різних напрямках. Ці прилади застосовуються в будівництві, при виконанні дорожніх робіт, геологорозвідці, геодезії, картографії та топографії, при веденні монтажних робіт в будь-яких галузях промисловості. Практично завжди при виконанні подібних завдань необхідно забезпечити горизонтальну площину або певний рівень ухилу, в чому і допомагає геодезичний нівелір. Цим обумовлюється значна затребуваність даних приладів на сучасному ринку.

Нівелір – прилад високого рівня точності.

Нівелір є одним з найстаріших видів геодезичних приладів, застосовуваних людиною. Його принцип дії залишився незмінним практично з часів Стародавнього Єгипту. Однак сьогодні все більш високі вимоги пред’являються до класу точності і функціональності даних приладів. Тому технології виробництва нівелірів стають все більш досконалими та ефективними.
Сучасні прилади для нівелювання повинні забезпечувати максимально точне, просте і швидке визначення різниці висот. Крім цього, вони повинні бути простими і зручними в експлуатації. Основні вимоги, що пред’являються сьогодні до нівелірам:
• максимальна точність вимірювання;
• невелика вага і компактна конструкція;
• простота в експлуатації;
• можливість збереження даних на різних носіях;
• висока надійність і стійкість до зовнішніх впливів;
• вигідна вартість.

Залежно від різних класифікаційних ознак нівеліри поділяються на кілька різновидів. Так за класом точності поділяють такі види нівелірів:
• високоточні – точність менше 1 мм;
• технічні – точність від 1мм до 2.5 мм.

У нас можна купити нівелір Trimble Dini в двох виконаннях: 0,3 і 0,7 (середнє квадратичне відхилення на 1 км подвійного ходу: 0.3 мм і 0,7 мм відповідно для різних нівелірів)

У нівелір Trimble Dini кращим чином враховані вимоги до приладів для сучасного топографо-геодезичного виробництва: економічна ефективність при високій точності, зручність в роботі, надійність і цифровий вид надання даних. Нівелір Dini має низку технічних нововведень: поліпшена система автоматичного зчитування по рейці зі спеціальним штрих-кодом, точне вимірювання відстаней, пам’ять на 30000 рядків для зберігання даних, нескінченний гвинт тонкої наводки і компенсатор.

Завдяки високій точності, а так само компенсатора і автоматичного вводу атмосферних і інструментальних поправок в результати вимірювань, цифрові нівеліри серії Dini дозволяють проводити роботи по нівелюванню 2 класу точності. Можливість вимірювання відстаней дозволяє швидко вирівнювати плечі в нівелірних ходах вперед і назад, забезпечуючи високу надійність результатів, і оптимізуючи розподіл помилок. Простий технологічний процес і зручний інтерфейс меню, дозволять вам швидко освоїти роботу з приладом і ефективно його використовувати. Працюючи з нівеліром Dini, Ви можете заощадити до 50 відсотків тимчасових і матеріальних витрат, завдяки тому, що використання нівеліра Dini виключає особисті помилки людини (помилки при зчитуванні, помилки записи, помилки розрахунків); всі виміри й обчислення здійснюються автоматично і швидко.

Програмне забезпечення нівеліра Trimble Dini має різні функції вимірювань: передача висот, геодезичні роботи, нівелювання пікетів, контроль при прокладанні нівелірних ходів. Цифровий нівелір Dini для збереження даних використовує внутрішню пам’ять, а для обміну даними з комп’ютером – RS232С порт. Для зрівнювання окремих ходів і нівелірних мереж дані можуть бути завантажені в спеціальну програмного забезпечення: Trimble Geomatics Office, CREDO. Ви можете забути про проблеми передачі даних і їх перетворенні в різні формати. Також прилад може бути укомплектований програмним пакетом Terramodel Field Data, який дозволяє робити імпорт і експорт даних, робити обчислення, будувати поверхні і плани, проектувати дороги, обчислювати обсяги та створювати моделі місцевості у вигляді цифрового відео-фільму для робіт з ландшафтного проектування.