Eine Ebene ist ein optisches Instrument, mit dem Punkte in derselben horizontalen Ebene in einem als Nivellierung bezeichneten Prozess ermittelt oder verifiziert werden mit einer Nivellierlatte, um die relativen Höhenniveaus von Objekten oder Marken festzulegen. In Vermessung und Bauwesen wird es häufig verwendet, um Höhenunterschiede zu messen und Höhen bekannter Objekte oder Marken zu übertragen, zu messen und einzustellen.
Es ist auch als Vermessungsstufe, Bauarbeiterebene, Dumpy-Ebene oder historische "Y" -Ebene bekannt. Es basiert auf dem Prinzip, eine visuelle Ebenenbeziehung zwischen zwei oder mehr Punkten herzustellen, für die ein eingebautes Teleskop und eine hochgenaue Wasserwaage verwendet werden, um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen. Traditionell wurde das Instrument vollständig manuell eingestellt, um eine horizontale Sichtlinie zu gewährleisten. Moderne automatische Versionen gleichen jedoch geringfügige Fehler in der Grobnivellierung des Instruments selbst aus und sind dadurch schneller in der Anwendung.
Die optische Ebene sollte nicht mit einem Theodolit verwechselt werden, der auch Winkel in der vertikalen Ebene messen kann.
Beschreibung [ edit ]
Eine optische Ebene besteht aus einem Präzisionsfernrohr mit Fadenkreuz und Stadia-Markierungen. Die Fadenkreuze werden verwendet, um den Höhenpunkt auf dem Ziel festzulegen, und die Stadien ermöglichen die Entfernungsmessung. Stadien haben normalerweise ein Verhältnis von 100: 1, wobei ein Meter zwischen den Stadienmarkierungen auf der Nivellierlatte 100 Meter vom Ziel entfernt liegt.
Die komplette Einheit ist normalerweise auf einem Stativ montiert und das Teleskop kann in einer horizontalen Ebene um 360 ° frei gedreht werden. Der Vermesser stellt den Pegel des Instruments ein, indem er die Stativbeine grob einstellt und die Feinjustierung mit drei Präzisionsnivellierungsschrauben am Instrument macht, um die Rotationsebene horizontal zu machen. Der Vermesser tut dies mit der Verwendung einer Bullaugenebene, die in die Instrumentenhalterung eingebaut ist.
Der Vermesser schaut durch das Okular des Teleskops, während ein Assistent einen vertikalen Stab hält, der in Zoll oder Zentimeter abgestuft ist. Der Füllstandstab wird mit dem Fuß auf die Stelle gesetzt, für die die Füllstandmessung erforderlich ist. Das Teleskop wird so lange gedreht und fokussiert, bis der Ebenenstab im Fadenkreuz deutlich sichtbar ist. Im Falle eines Neigungsniveaus wird die Feineinstellung durch eine Höhenschraube vorgenommen, wobei ein hochpräziser Blasenpegel verwendet wird, der am Teleskop befestigt ist. Dies kann von einem Spiegel während der Einstellung betrachtet werden, oder die Enden der Blase in einer "Split Bubble" -Anzeige können innerhalb des Teleskops betrachtet werden. Dies ermöglicht auch die Sicherstellung des genauen Niveaus des Teleskops während der Visierung. Im Falle eines automatischen Niveaus wird die Höheneinstellung jedoch automatisch durch ein schwebendes Prisma aufgrund der Schwerkraft ausgeführt, solange das Grobnivellieren der Instrumentenbasis innerhalb bestimmter Grenzen genau ist.
Wenn der Füllstand erfasst wird, wird die Ablesung des Staffelgrads am Fadenkreuz aufgezeichnet, und eine Erkennungsmarke oder -markierung wird an der Stelle platziert, an der der Levelstab auf dem Objekt oder der Position, die gerade vermessen wird, ruht.
Erfindung des Dumpy-Levels [ edit ]
Im Jahr 1832 erhielt der englische Zivilingenieur und Erfinder William Gravatt den Auftrag, die Route der South Eastern Railway von London nach London zu untersuchen Dover war frustriert über die langsame und umständliche Bedienung des "Y" -Pegels während der Vermessungsarbeiten und entwarf die transportabelere und leichter zu verwendende Abwurfebene. [1] [2] ]
Das Teleskop der historischen "y" -Ebene wird in zwei Messingarmen gehalten, die Teil der Montierung sind, und das Teleskop könnte leicht entfernt werden, um eine Richtungsumkehr um 180 Grad oder eine axiale Drehung des Teleskops zu ermöglichen. beide zum Kompensieren von optischen Kollimationsfehlern. Da das Teleskop nicht am Höhenverstellmechanismus befestigt ist, wird das Y-Instrument für jede Visierstation zusammengebaut und demontiert. Die Dump-Höhe ist jedoch dauerhaft an den beiden Stützarmen und dem Nivelliermechanismus befestigt, wodurch die Messunsicherheit verringert und die Zeit für die Einrichtung des Instruments erheblich reduziert wird. Der Dumpy verwendet das gleiche Grundprinzip der Niveausichtung.
Vermessungsbetrieb [ edit ]
Nach Vorsicht Beim Einstellen der Ebene wird die Höhe des Fadenkreuzes bestimmt, indem entweder von einem bekannten Benchmark mit bekannter Höhe, die durch eine vorherige Vermessung bestimmt wird, gesichtet wird oder ein beliebiger Punkt mit einer angenommenen Höhe verwendet wird.
Die Sichtung wird mit einem Vermessungsassistenten durchgeführt, der an der zu messenden Stelle eine abgestufte Stabsposition besitzt. Der Vermesser dreht das Teleskop, bis sich der abgestufte Stab im Fadenkreuz befindet und den Messwert aufzeichnet. Dies wird für alle Sichtungen von diesem Datum aus wiederholt. Wenn das Instrument in eine andere Position innerhalb des Sichtabstandes bewegt wird, wird es neu ausgerichtet und in der vorherigen Vermessung eine Sichtweite eines bekannten Niveaus vorgenommen. Dies bezieht sich auf alle neuen Ebenen mit den vorherigen Ebenen.
Varianten [ edit ]
Der Begriff Dumpy Level (auch Builder-Ebene ) hält trotz der Entwicklung im Entwurf an. Sie können manuell oder automatisch sein, wobei letzteres schneller einzurichten ist.
Eine Neigungsebene ist eine Variante, die eine Präzisions-Vertikaleinstellschraube aufweist, die sowohl das Teleskop als auch die daran angebrachte hochgenaue Wasserwaage neigt, um sie waagerecht zu machen. Dies verringert die vollständige Abhängigkeit von der Nivelliergenauigkeit der unteren Halterung des Instruments, und die "Split Bubble" -Anzeige gibt Ihnen zusätzliche Sicherheit, dass das Teleskop waagerecht ausgerichtet ist, während Sie das Visier nehmen. Dies ermöglicht einen schnelleren Betrieb, da die untere Halterung nicht wirklich eben sein muss, obwohl dies einen geringfügigen Fehler verursachen wird, da die vertikale Achse der Halterung nicht vollständig mit der Teleskopmitte zusammenfällt. Die aufgeteilte Blase zeigt die Hälfte der beiden Enden der Blase nebeneinander im Teleskop an, und wenn die gekrümmten Enden ausgerichtet sind, ist sie waagerecht ausgerichtet.
Ein automatisches Niveau Selbstnivellierendes Niveau oder des automatischen Fahrzeugniveaus enthält einen internen Kompensatormechanismus (ein schwingendes Prisma), der bei Annäherung an entfernt automatisch alle verbleibenden Schwankungen. Dies verringert die Notwendigkeit, die Instrumentenbasis wie bei einem Dump-Level auf einen echten Pegel zu setzen. Selbstnivellierende Instrumente sind auf Baustellen, im Bauwesen und bei Vermessungen aufgrund ihrer einfachen Handhabung und der kurzen Einrichtzeit das bevorzugte Instrument.
Ein digitaler elektronischer Füllstand wird ebenfalls auf einem Stativ eingestellt und liest einen Strichcode mit Hilfe elektronischer Laserverfahren. Die Höhe des Stabes, auf dem der Nivellierstrahl den Stab durchquert, wird auf einer digitalen Anzeige angezeigt. Diese Art von Pegel entfernt die Interpolation der Staffelung durch eine Person, wodurch eine Fehlerquelle entfernt und die Genauigkeit erhöht wird. In der Nacht wird der Dump-Pegel in Verbindung mit einem automatischen Kreuzlaser für genaue Skalenablesungen verwendet.
Ein Transit Level kann auch den Azimut eines Zielobjekts in Bezug auf eine Referenz in der horizontalen Ebene messen. Das Instrument wird gedreht, um das Ziel anzuvisieren, und der Winkel wird an einer kalibrierten Skala abgelesen. [3]
Eine moderne automatische optische Ebene mit horizontaler Transitanzeige.
Der interne Prismenmechanismus eines automatisch ausrichtbaren Teleskops.
Ein "Y" -Pegel. Das Teleskop kann entfernt und umgekehrt werden oder axial gedreht werden, um Kollimationsfehler zu beseitigen.
Der Azimut ist der Winkel, der zwischen zwei interessierenden Punkten in der horizontalen Ebene gebildet wird
Nivelliergerät mit niedriger Genauigkeit für den Handgebrauch
In der populären Kultur [ edit ]
Im ersten Kapitel von Thomas Hardys 1887er Roman Die Woodlanders [4] sagt der Erzähler: "Er wusste alles Der zehn Kilometer lange Boden zwischen Abbot's Cernel und Sherton - der Marktstadt, zu der er reiste - ist so fein, wie jeder Vermesser es auf einer dumpigen Ebene hätte erkennen können. "
In dem Online-Spiel World of Warcraft gibt Surveyor Thurdan eine Quest in Wetlands, um sein verlorenes Dumplevel zu holen. Er kommentierte sogar den Namen und sagte: "Ich habe das verdammte Ding nicht benannt, in Ordnung? Gehen Sie nach!"
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