Loading article…
水準器は、水平測量と呼ばれる工程において、同一水平面上の点の位置を確定または確認するために使用される光学機器です。水準標尺と併用して、物体や標点の相対的な高さ（垂直方向の分離）を確定するために使用されます。測量や建設において、高さの差を測定したり、既知の物体や標点の高さを転写、測定、設定したりするために広く用いられています。
これは測量水準器、建築水準器、ダンプレベル、あるいは歴史的な「Yレベル」とも呼ばれます。2点以上の点間の視覚的な水平関係を確立するという原理に基づいており、必要な精度を得るために内蔵の光学望遠鏡と高精度の気泡水準器が使用されます。従来は水平な視線を確保するために機器の調整はすべて手動で行われていましたが、現代の自動式バージョンは機器の粗い水平調整におけるわずかな誤差を自動的に補正するため、より迅速に使用できます。
光学水準器は、垂直面内の角度も測定できる経緯儀と混同してはならない。
装置全体は通常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、三脚の脚を粗調整し、装置本体の3つの精密水平調整ネジを使用して回転面を水平にすることで、装置の水平を調整します。測量士は、装置マウントに組み込まれた水準器を使用してこの調整を行います。
測量士は望遠鏡の接眼レンズを覗き込み、助手はインチまたはセンチメートル単位で目盛りの付いた垂直水準器を持ちます。水準器の脚は、水平測定が必要な地点に置きます。水準器が十字線にはっきりと見えるまで、望遠鏡を回転させて焦点を合わせます。傾斜式水準器の場合、微調整は望遠鏡に固定された高精度気泡水準器を使用して高度調整ネジで行います。調整中は鏡で気泡水準器を見ることができます。また、「スプリットバブル」表示では、気泡の両端を望遠鏡内で見ることができます。これにより、観測中に望遠鏡の水平が正確に保たれていることも確認できます。一方、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れば、重力によって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。
水平が取れたら、十字線とスタジアマークにおける標尺の目盛り値を記録し、測量対象物または位置上で標尺が置かれた場所に識別マークまたはマーカーを配置する。
1832年、ロンドンからドーバーまでのサウス・イースタン鉄道のルート計画を調査するよう依頼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」レベルの操作が遅くて扱いにくいことに不満を感じ、より持ち運びやすく使いやすい「ダンプ」レベルを考案した。[ 1 ] [ 2 ]これは、その短い外観からそう呼ばれた。[ 3 ]
歴史的な「Y」水準器の望遠鏡は、マウントの一部である2本の真鍮製アームで支えられており、望遠鏡は簡単に取り外すことができ、180度回転させて視準を反転させたり、望遠鏡を軸回転させたりすることで、光学的なコリメーション誤差を補正できます。望遠鏡は水準器調整機構に固定されていないため、「Y」水準器は視準ステーションごとに組み立てと分解が必要です。一方、ダンプ水準器は2本の支持アームと水準器機構に恒久的に固定されているため、測定の不確実性を低減し、機器のセットアップにかかる時間を大幅に短縮できます。ダンプ水準器は、水準器の視準と同じ基本原理を使用しています。
水準器を慎重に設置した後、十字線の高さは、以前の測量で高さが既知の基準点から照準を合わせるか、または高さが想定される任意の点を使用して決定されます。
視準は、測定対象地点に目盛付きの垂直標尺を構えた測量助手によって行われます。測量助手は、目盛付きの標尺が十字線に合うまで望遠鏡を回転させ、その目盛を記録します。この手順は、その基準点からのすべての視準について繰り返されます。測量機器が視準距離内の別の位置に移動された場合は、機器を再水平に調整し、前回の測量で既知の水準を視準します。これにより、新しい水準が以前の水準と関連付けられます。
Y型水準器（またはY字型水準器）は、旧式の光学機器の中で最も古く、最もかさばるものです。低倍率の望遠鏡をクランプ式架台に取り付け、主望遠鏡と平行に設置した水準器を使って水平に調整します。
ダンプレベル（またはビルダーズレベル）という用語は、デザインの進化にもかかわらず、今もなお使われ続けている。手動式と自動式があり、後者の方が設置がはるかに速い。
傾斜式水準器は、精密な垂直調整ネジを備え、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するタイプの水準器です。これにより、機器の底部マウントの水平精度への依存度が軽減され、「スプリットバブル」表示によって、観測中に望遠鏡が水平であることを確認できます。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、望遠鏡内で気泡管の両端の半分を並べて表示することで機能し、湾曲した両端が揃ったときに水平になります。
自動レベル、セルフレベリングレベル、または建築用自動レベルには、水平に近い位置に設定したときに残りの変動を自動的に除去する内部補正機構（スイングプリズム）が含まれています。これにより、ダンプレベルのように機器のベースを完全に水平に設定する必要性が軽減されます。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速さから、建築現場、建設、および測量中に好まれる機器です。世界初の自動レベルは、1950 年 3 月 8 日に発表されました。これは、ドイツの企業Zeiss-Optonがオーバーコッヘンで製造しました。[ 4 ]自動レベルの主な構成要素には、三脚にハートネジで取り付けられた、調整ネジ（またはウェッジリング）用の 3 つのソケットを備えた下部の固定された三角形または円形の要素である三脚台と、可動（回転可能）部分であるアリダードが含まれます。[ 5 ]自動レベルでは、多くの場合、水準器は補正器と呼ばれる振り子ベースの光機械装置に置き換えられます。[ 6 ]
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。水準器のビームが標尺を横切る地点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、目盛りの補間を人で行う必要がないため、誤差の原因が排除され、精度が向上します。夜間は、正確な目盛り読み取りのために、ダンプレベルをオートクロスレーザーと併用します。
トランジットレベルは、水平面内の基準点に対する対象物の高度と方位角の両方を測定する機能も備えています。機器を回転させて対象物を視準し、垂直角と水平角を校正済みの目盛りから読み取ります[ 7 ]。
トーマス・ハーディの1887年の小説『森の人々』[ 8 ]の第一章で、語り手は「彼はアボッツ・サーネルと、彼が旅した市場町シャーートンの間の10マイルの土地のあらゆる微妙な傾斜を、測量士がダンプレベルを使って知り得るのと同じくらい正確に知っていた」と述べている。
オンラインゲーム「ワールド・オブ・ウォークラフト」では、ウェットランドで測量士サーダンから、失くしたダンプレベルを取り戻すクエストを受けることができます。彼はその名前について、「私がつけた名前じゃないんだぞ？自分で調べろ！」とコメントしています。
グラヴァット改良水準器、一般に（その外観から）ダンピー水準器と呼ばれる。