レベル（光学機器）

レベルは、水平出しと呼ばれるプロセスで、同じ水平面上の点を確立または検証するために使用される光学機器です。レベル出しのスタッフと組み合わせて、物体またはマークの相対的な高さまたはレベル (垂直方向の分離) を確立するために使用されます。測量や建設の分野では、高低差を測定したり、既知の物体またはマークの高さを転送、測定、設定したりするために広く使用されています。

測量士のレベル、建築士のレベル、ダンピー レベル、または歴史的な「Y」レベルとしても知られています。2 つ以上のポイント間の視覚的なレベル関係を確立するという原理に基づいて動作し、内蔵の光学望遠鏡と高精度の気泡レベルを使用して必要な精度を実現します。伝統的に、この機器は水平な視線を確保するために完全に手動で調整されていましたが、最新の自動バージョンは、機器の粗いレベル調整におけるわずかな誤差を自動補正するため、より迅速に使用できます。

光学レベルは、垂直面の角度も測定できる セオドライトと混同しないでください。

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 度自由に回転できます。測量士は、三脚の脚を粗調整し、回転面が水平になるように機器の 3 つの精密水準器を使用して微調整することで機器のレベルを調整します。測量士は、機器マウントに組み込まれたブルズアイ レベルを使用してこれを行います。

測量士は望遠鏡の接眼レンズをのぞき、アシスタントはインチまたはセンチメートルの目盛りが付いた垂直水準器を持ちます。水準器は、レベル測定が必要なポイントに足がくるように置きます。望遠鏡を回転させて焦点を合わせ、水準器が十字線にはっきりと見えるようにします。傾斜水準器の場合、微調整は、望遠鏡に固定された高精度の気泡水準器を使用して高度調整ネジで行います。調整中にこれを鏡で確認したり、「スプリット バブル」ディスプレイの気泡の端を望遠鏡内で確認したりできます。これにより、視認中に望遠鏡の正確なレベルを確認することもできます。ただし、自動水準器の場合、機器ベースの粗調整が一定の範囲内で正確である限り、高度調整は重力により吊り下げられたプリズムによって自動的に行われます。

水平になると、十字線とスタジア マークのスタッフ目盛りの読み取りが記録され、調査対象のオブジェクトまたは位置にレベル スタッフが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。

1832年、ロンドンからドーバーまでのサウス・イースタン鉄道の路線計画の調査を委託されたイギリスの土木技師で発明家のウィリアム・グラヴァットは、測量作業中に「Y」型の水準器の操作が遅く扱いにくいことに不満を抱き、より持ち運びやすく使いやすい「ダンピー」水準器を考案した。^{[1] [2]}見た目が短いことからこの名が付けられた。^[3]

歴史的な「Y」レベルの望遠鏡は、マウントの一部である 2 本の真鍮製アームに保持されており、望遠鏡は簡単に取り外すことができ、180 度反転して照準を反転したり、望遠鏡の軸を回転させたりすることができます。どちらも光学コリメーションエラーを補正します。望遠鏡はレベル調整機構に固定されていないため、「Y」計器は照準ステーションごとに組み立てたり分解したりします。ただし、ダンピー レベルは 2 本のサポート アームとレベリング機構に永久的に固定されているため、測定の不確実性が減少し、計器のセットアップにかかる時間が大幅に短縮されます。ダンピーは、レベル照準と同じ基本原理を使用しています。

レベルを慎重に設定した後、以前の調査で決定された既知の高さを持つ既知のベンチマークから照準を合わせるか、または想定される高さを持つ任意のポイントを使用して、十字線の高さを決定します。

視準は、測定対象地点で垂直に目盛り棒を保持する補助測量士によって行われます。測量士は、目盛り棒が十字線に収まるまで望遠鏡を回転させ、その値を記録します。この操作は、その基準点からのすべての視準に対して繰り返されます。機器が視準距離内の別の位置に移動された場合は、再度水平調整され、前回の調査で既知のレベルで視準が行われます。これにより、新しいレベルが以前のレベルに関連付けられます。

Y レベルまたはYレベルは、古いタイプの光学機器の中で最も古く、最もかさばるものです。低倍率の望遠鏡を一対のクランプ マウントに配置し、主望遠鏡と平行に取り付けられた水準器を使用して機器を水平にします。

ダンピー レベル(ビルダー レベルとも呼ばれる)という用語は、設計が進化したにもかかわらず、今でも使われています。ダンピー レベルは手動または自動で、自動の方がセットアップがはるかに迅速です。

傾斜レベルは、精密な垂直調整ネジを備えた変種で、望遠鏡とそれに取り付けられた高精度水準器の両方を傾けて水平にします。これにより、機器の底部マウントの水平精度に完全に依存する必要が減り、「スプリット バブル」表示により、視認中に望遠鏡が水平になっていることがさらに保証されます。これにより、底部マウントが完全に水平である必要がないため、操作が速くなりますが、マウントの垂直軸が望遠鏡の中心と完全に一致しないため、わずかな誤差が生じます。スプリット バブルは、望遠鏡内でバブルの両端の半分を並べて表示することで機能し、湾曲した端が揃うと水平になります。

自動レベル、セルフレベリング レベル、またはビルダー オート レベルには、内部補正機構 (スイングプリズム) が組み込まれており、水平に近い位置に設定すると、残りの変動が自動的に除去されます。これにより、ダンピー レベルの場合のように、機器のベースを真に水平に設定する必要性が減ります。セルフレベリング機器は、使いやすさとセットアップ時間の短さから、建築現場、建設現場、測量で好まれる機器です。

デジタル電子水準器も三脚に水平に設置され、電子レーザー方式でバーコード付き標尺を読み取ります。水準器ビームが標尺と交差する標尺の高さがデジタル ディスプレイに表示されます。このタイプの水準器は、人による目盛りの補間を排除し、誤差の原因を排除して精度を高めます。夜間は、正確なスケール読み取りのために、ダンピー水準器を自動クロス レーザーと組み合わせて使用​​します。

トランジットレベルは、水平面内の基準に対する目標物体の高度と方位の両方を測定する機能も備えている。機器を回転させて目標を視認し、垂直角度と水平角度を校正されたスケールから読み取る^[4]

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  水平トランジット読み取り機能を備えた最新の自動光学レベル。
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  自動水平調整望遠鏡の内部プリズム機構。
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  「Y」レベル。望遠鏡を取り外して反転させたり、軸方向に回転させたりして、視準誤差を除去することができます。
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  方位角は、水平面上の2点間の角度である。
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  手作業用低精度チェックレベラー

トーマス・ハーディの1887年の小説『森の民たち』^[5]の第1章で、語り手は「彼は、アボット・セルネルと、彼が旅した市場の町であるシャートンの間の10マイルの土地の微妙な傾斜をすべて、どんな測量士でもダンピーレベルで知ることができるのと同じくらい正確に知っていた」と述べています。

オンライン ゲームWorld of Warcraftには、ウェットランドで Surveyor Thurdan から、失われたずんぐりしたレベルを取り戻すためのクエストがあります。彼は名前についてコメントし、「このクソみたいなものに名前を付けたのは私じゃないんだ、いいかい? 自分で調べてみろ!」と言っています。

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