応用科学
レベリング
レベリング （イギリス英語）またはレベリング （アメリカ英語、スペルの違いを参照）は測量のブランチであり、その目的は、データムに対する指定ポイントの高さを確立、検証、または測定することです。これは、測地学的な高さを測定するための地図作成や、建築物の高さの違いを測定するための建設で広く使用されています。
光学レベリング
光学レベリングでは、十字線とスタディアマークを備えた精密望遠鏡で構成される光学レベルを採用しています。十字線は、ターゲット上のレベルポイントを確立するために使用され、スタディアは範囲検出を可能にします。スタジアムは通常100：1の比率で、この場合、レベリングスタッフのスタジアムマーク間の1メートルは目標から100メートルを表します。通常、ユニット全体は三脚に取り付けられ、望遠鏡は水平面内で360°自由に回転できます。測量士は、三脚の脚の粗調整と機器の3つの精密レベリングネジを使用した微調整によって機器のレベルを調整し、回転面を水平にします。測量士はこれを、機器のマウントに組み込まれたブルズアイレベルを使用して行います。測量士は望遠鏡の接眼レンズを覗き、アシスタントはインチまたはセンチメートルで卒業した垂直レベルのスタッフを保持します。レベルスタッフは、レベルを使用して垂直に配置され、足はレベル測定が必要なポイントに置かれます。レベルスタッフが十字線ではっきりと見えるようになるまで、望遠鏡を回転させて焦点を合わせます。高精度の手動レベルの場合、望遠鏡に固定された高精度の気泡レベルを使用して、高度ねじによってレベルの微調整が行われます。これは調整中に鏡で見ることができ、またはバブルの端を望遠鏡内に表示することができます。これにより、視界が撮影されている間に望遠鏡の正確なレベルを保証することもできます。ただし、自動レベルの場合、粗いレベリングが特定の制限内で正確である限り、重力により吊り下げられたプリズムによって高度調整が自動的に行われます。水平になると、十字線でのスタッフの目盛りの読みが記録され、レベルスタッフが調査対象のオブジェクトまたは位置に置かれた場所に識別マークまたはマーカーが配置されます。
リニアレベリング手順
既知のデータからのレベルの線形トラックの一般的な手順は次のとおりです。既知または想定される高度の地点から100メートル（110ヤード）以内に機器を設置します。ロッドまたはスタッフがそのポイントで垂直に保持され、器具が手動または自動で使用されてロッドスケールが読み取られます。これにより、開始点（後視点）より上の機器の高さが得られ、データムより上の機器の高さ（HI）を計算できます。次に、ロッドは未知のポイントに保持され、同じ方法で読み取り値が取得され、新しい（予測）ポイントの標高を計算できます。手順は、宛先ポイントに到達するまで繰り返されます。通常は、開始点に戻る完全なループを実行するか、標高が既知の2番目の点でトラバースを閉じます。閉鎖チェックは、操作中の失態を防ぎ、最も可能性の高い方法でステーション間で残留エラーを分散させます。
一部の機器には、3つの十字線があり、前方視距離と後方視距離のスタディア測定が可能です。これらはまた、3つの読み取り値の平均（3線式レベリング）を失態のチェックとして使用し、ロッドスケールのマーク間の補間誤差を平均化することを可能にします。
レベリングの主な2つのタイプは、すでに説明したシングルレベリングとダブルレベリング（ダブルロッディング）です。ダブルレベリングでは、測量士は2つの先見と2つの後視を取り、先見の差と後視の差が等しくなるようにし、それによってエラーの量を減らします。ダブルレベリングは、シングルレベリングの2倍の費用がかかります。
レベルを変える
光学式レベルを使用する場合、エンドポイントが機器の有効範囲外にある可能性があります。エンドポイント間で障害物や高度の大きな変化がある場合があります。これらの状況では、追加のセットアップが必要です。ターニングは、レベルを移動して別の場所から標高ショットを撮影することを指すときに使用される用語です。
レベルを「回す」ためには、最初に測定値を取得し、ロッドが置かれているポイントの標高を記録する必要があります。ロッドがまったく同じ場所に保持されている間、レベルはロッドがまだ見える新しい場所に移動します。水準器の新しい場所から読み取り値が取得され、高さの差を使用して水準器の新しい標高が検出されます。これは、一連の測定が完了するまで繰り返されます。
有効な測定値を取得するには、レベルが水平でなければなりません。このため、機器の水平十字線がロッドの基部よりも低い場合、測量士はロッドを確認して測定値を取得できません。ロッドは通常、最大25フィートの高さまで上げることができ、レベルをロッドのベースよりもはるかに高く設定できます。
屈折と曲率
地球の曲率は、計器で水平な視線が、より長い距離で回転楕円体の上にますます高くなることを意味します。 100メートル未満の距離での一部の作業では、この効果はわずかです。
視線は計器では水平ですが、大気の屈折のために直線ではありません。高度に伴う空気密度の変化により、視線が地球に向かって曲がります。
屈折と曲率の補正の組み合わせは、およそ次のとおりです。
Δhmeters= 0.067Dkm2 {\ displaystyle \ Delta h_ {meters} = 0.067D_ {km} ^ {2}}またはΔhfeet= 0.021（Dft1000）2 {\ displaystyle \ Delta h_ {feet} = 0.021 \ left（{\ frac { D_ {ft}} {1000}} \ right）^ {2}}正確な作業を行うには、これらの効果を計算し、修正を適用する必要があります。ほとんどの作業では、屈折と曲率の効果が相殺されるように、前視距離と後視距離をほぼ同じに保つだけで十分です。一般に、屈折はレベリングの最大のエラー原因です。短いレベルの線の場合、温度と圧力の影響は一般に重要ではありませんが、温度勾配dT / dhの影響はエラーにつながる可能性があります。
レベリングループと重力変動
誤差のない測定を想定して、地球の重力場が完全に規則的で重力が一定であれば、レベリングループは常に正確に閉じます。
∑i =0nΔhi= 0 {\ displaystyle \ sum _ {i = 0} ^ {n} \ Delta h_ {i} = 0}ループの周り。地球の実際の重力場では、これはおおよそ発生します。エンジニアリングプロジェクトに典型的な小さなループでは、ループの閉鎖は無視できますが、地域や大陸をカバーする大きなループではそうではありません。
高さの違いの代わりに、 ジオポテンシャルの違いはループの周りで閉じます：
= 0i =0nΔhigi、{\ displaystyle \ sum _ {i = 0} ^ {n} \ Delta h_ {i} g_ {i}、}ここで、gi {\ displaystyle g_ {i}}はレベリング間隔iでの重力を表します。全国規模の正確なレベリングネットワークでは、後者の式を常に使用する必要があります。
ΔWi=Δhigi{\ displaystyle \ Delta W_ {i} = \ Delta h_ {i} g_ {i} \}すべての計算で使用し、ネットワークのベンチマーク用にジオポテンシャル値Wi {\ displaystyle W_ {i}}を生成する必要があります。
楽器
古い楽器
ダンピーレベルは、英国の土木技師ウィリアムグラバットによって開発され、ロンドンからドーバーまでの鉄道線のルートを調査しました。よりコンパクトで、したがって堅牢で輸送が容易なため、ダンプレベリングは他のタイプのレベリングよりも精度が低いと一般に考えられていますが、そうではありません。ダンピーレベリングはより短い、したがってより多くのサイトを必要としますが、この障害は、先見と後視を等しくするという実践によって補われます。
正確なレベルの設計は、最大限の精度が要求される大規模なレベリングプロジェクトによく使用されました。非常に正確なスピリットレベルチューブと照準線を上下させるマイクロメーター調整を備えている点で他のレベルとは異なり、十字線をロッドスケールの線と一致させることができ、補間は不要です。
自動レベル
自動レベルは、オペレーターが機器をおおまかに水平にした（0.05度以内）ように視線が水平に保たれるようにする補償器を使用します。測量士は機器をすばやくセットアップし、別のポイントのロッドを見るたびに慎重にレベルを調整する必要はありません。また、視距離にわたってチルトを活用するのではなく、三脚のわずかな沈下の影響を実際の動きの量に減らします。 3本の水平ネジを使用して、機器を水平にします。
レーザーレベル
レーザーレベルは、レベリングロッド上のセンサーで可視および/または検出可能なビームを投射します。このスタイルは建設作業で広く使用されていますが、より正確な制御作業には使用されていません。利点は、一人が独立してレベリングを実行できるのに対して、他のタイプでは楽器に一人とロッドを保持する人が必要なことです。
センサーは土工機械に取り付けて、自動グレーディングを行うことができます。
