레벨링

운영 해양 제품 및 서비스 센터 직원은 메인주 리치몬드에 있는 미군 엔지니어 부대를 지원하기 위해 조수 관측소 레벨링을 수행합니다.

레벨링 또는 레벨링(미국 영어, 철자 차이 참조)은 측량 분야로, 그 목적은 기준점에 대해 지정된 점의 높이를 설정 또는 확인하거나 측정하는 것입니다.측지학 및 지도 제작에서 측지학 높이를 측정하기 위해, 건축 유물의 높이 차이를 측정하기 위해 건설에서 널리 사용됩니다.스피릿 레벨링과 차분 레벨링으로도 알려져 있습니다.

광학 레벨링

Stadia는 미터법 레벨링 로드를 보면서 십자선에 표시합니다.상단 마크는 1,500mm이고 하단 마크는 1,345mm이다. 두 마크 사이의 거리는 155mm로 로드와의 거리는 15.5m이다.

광학 레벨링은 십자형 및 스타디아 마크가 있는 정밀 망원경으로 구성된 광학 레벨을 사용합니다.십자선은 목표물의 레벨 포인트를 설정하는 데 사용되며, 경기장은 거리 찾기를 허용한다. 경기장은 보통 100:1의 비율로, 이 경우 레벨링 스태프의 경기장 표시 사이의 1m는 목표물로부터 100m를 나타낸다.전체 장치는 보통 삼각대에 장착되며, 망원경은 수평면에서 360° 자유롭게 회전할 수 있습니다.검사자는 삼각대 다리를 거칠게 조정하고 회전 평면을 수평으로 만들기 위해 계측기의 정밀 레벨링 나사 3개를 사용하여 미세 조정하여 계측기 레벨을 조정합니다.평가관은 계기 마운트에 내장된 황소 눈높이를 사용하여 이 작업을 수행합니다.평가관은 보조자가 인치 또는 센티미터 단위로 눈금이 매겨진 수직 수준의 직원을 잡고 있는 동안 망원경의 접안경을 통해 관찰합니다.레벨 스태프는 레벨 측정이 필요한 지점에 발을 올려놓고 레벨을 사용하여 수직으로 배치됩니다.수평 스태프가 십자형 포인터에 선명하게 보일 때까지 망원경을 회전시키고 초점을 맞춥니다.고정밀 수동레벨의 경우 망원경에 고정된 고정밀 버블레벨을 사용하여 고도나사로 미세레벨을 조정합니다.이는 조정 중에 거울로 볼 수도 있고, 망원경 내에 버블의 끝을 표시할 수도 있으며, 이를 통해 조준 중에 망원경의 정확한 레벨을 확인할 수도 있습니다.단, 자동레벨의 경우 조평이 일정 범위 내에서 정확하면 중력에 의한 현수 프리즘에 의해 자동으로 고도조정이 이루어진다.수평이 되면 십자형 포인터의 직원 눈금 판독치가 기록되고, 레벨 직원이 조사 대상 물체 또는 위치에서 휴식을 취한 위치에 식별 마크 또는 마커가 배치됩니다.

선형 레벨링 절차

1과 3으로 표시된 두 레벨의 스태프 또는 로드 사이의 관계를 나타내는 다이어그램.수평 시선은 2입니다.

알려진 기준에서 레벨의 선형 추적을 위한 일반적인 절차는 다음과 같습니다.알려진 또는 예상되는 고도에서 100m(110야드) 이내에 기기를 설정합니다.로드 또는 스태프가 해당 지점에 수직으로 고정되고 계측기는 로드 스케일을 수동으로 또는 자동으로 판독하는 데 사용됩니다.이렇게 하면 시작점(후시점) 위의 계측기 높이를 알 수 있으며 기준점 위의 계측기 높이(H.I.)를 계산할 수 있습니다.그런 다음 로드를 알 수 없는 점에 고정하고 동일한 방식으로 판독을 수행하므로 새(선견지명) 지점의 고도를 계산할 수 있습니다.이 두 판독치의 차이는 표고 변화와 같기 때문에 이 방법을 차등 레벨링이라고도 합니다.목적지에 도달할 때까지 이 절차를 반복합니다.일반적으로 시작점으로 전체 루프를 다시 수행하거나 표고가 이미 알려진 두 번째 점에서 다각측량을 닫는 것이 일반적입니다.폐쇄 체크를 통해 작동 중 오류가 발생하는 것을 방지하고 스테이션 간에 잔류 오차를 가장 가능성이 높은 방법으로 분산할 수 있습니다.

일부 계측기는 3개의 십자형 포인터를 제공하여 선시 및 후시 거리를 스타디아로 측정할 수 있다.이를 통해 세 가지 판독치의 평균(3와이어 레벨링)을 사용하여 실수 방지 및 로드 스케일의 표시 간 보간 오차의 평균을 산출할 수 있습니다.

레벨링의 두 가지 주요 유형은 이미 설명한 바와 같이 싱글 레벨링과 더블 레벨링(더블 로드)입니다.이중 레벨링의 경우, 조사관은 두 개의 선견지명과 두 개의 후견지명을 취하여 선견지명의 차이와 후견의 차이가 동일한지 확인하므로 오차가 ^[1]감소합니다.더블레벨링은 ^[2]싱글레벨링보다 비용이 두 배 더 든다.

레벨 전환

광학 레벨을 사용할 때 엔드포인트가 계측기의 유효 범위를 벗어날 수 있습니다.끝점 사이에 장애물이 있거나 표고가 크게 변경될 수 있습니다.이러한 상황에서는 추가 설정이 필요합니다.회전은 다른 위치에서 상승 샷을 찍기 위해 레벨을 이동할 때 사용하는 용어입니다.

레벨을 "회전"하려면 먼저 판독을 하고 로드가 위치한 지점의 고도를 기록해야 합니다.로드가 정확히 동일한 위치에 유지되는 동안 레벨은 로드가 여전히 보이는 새 위치로 이동됩니다.레벨의 새로운 위치에서 판독을 하고 높이 차이를 사용하여 레벨건의 새로운 레벨을 구합니다.일련의 측정이 완료될 때까지 이 과정이 반복됩니다.

유효한 측정을 얻으려면 레벨이 수평이어야 합니다.따라서 계측기의 수평 십자선이 로드의 베이스보다 낮으면 검사자는 로드를 볼 수 없고 판독치를 얻을 수 없습니다.일반적으로 로드는 최대 25피트 높이까지 올릴 수 있으므로 로드의 베이스보다 훨씬 높게 레벨을 설정할 수 있습니다.

삼각 레벨링

건설 및 측량에서의 다른 표준 레벨링 방법은 삼각 레벨링이라고 불리며, 한 정지점에서 여러 점으로 "아웃" 레벨링할 때 선호됩니다.이는 토탈 스테이션 또는 기타 기기를 사용하여 로드에 대한 수직 또는 천정 각도를 읽어내고, 고도 변화는 삼각 함수를 사용하여 계산됩니다(아래 예 참조).거리가 더 먼 경우(일반적으로 1,000피트 이상), 지구의 곡률 및 공기를 통한 계측기 파형의 굴절도 측정 시 고려해야 합니다(아래 섹션 참조).

예: 점 A의 계측기가 점 B의 로드에 판독하는 천정각은 88°15'22" 미만(도, 분, 초호)이며 경사 거리는 로드 또는 계측기 높이를 고려하지 않고 다음과 같이 계산됩니다.

cos (88°15'22") (305.5) 9.30피트,

A 지점과 B 지점 사이의 약 9.30피트 표고 변화를 의미한다.따라서 점 A가 고도 1,000피트인 경우 점 B는 기준선(0°)과 같이 고도 약 1,009.30피트입니다.천정 각도는 시계 방향으로 한 바퀴를 완전히 위쪽으로 돌기 때문에, 90도 미만의 각도 판독치는 아래가 아니라 오르막(수평 또는 평탄)을 바라보므로(90도 이상의 각도의 경우 반대) 상승합니다.

굴절 및 곡률

지구의 곡률은 계측기에서 수평인 시선이 더 멀리 있는 구형 위에서 점점 더 높아짐을 의미합니다.100m 미만의 거리에서 작업하는 경우에는 효과가 미미할 수 있습니다.

시선은 계측기에서 수평이지만 대기 굴절 때문에 직선이 아닙니다.고도에 따른 공기 밀도의 변화로 인해 시야가 지구 쪽으로 휘어지게 됩니다.

굴절 및 곡률에 대한 보정은 ^[3]대략 다음과 같습니다.

\Delta h_{meters}=0.067D_{km}^{2}

h

\Delta h_{meters}=0.067D_{km}^{2}

e

\Delta h_{meters}=0.067D_{km}^{2}

=

\Delta h_{meters}=0.067D_{km}^{2}

.

\Delta h_{meters}=0.067D_{km}^{2}

\Delta h_{meters}=0.067D_{km}^{2}

m

2

( \

displaystyle

\

Delta

h _ {

meters

} = 0.

067

D _ { km

}^

2

\Delta h_{meters}=0.067D_{km}^{2}

} ) 또는

\Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

\Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

f e

\Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

=

\Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

(

\Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

\Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

1000

\Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

)

2

( \

displaystyle

\

Delta h _ fets

=

\Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

0 .

21

\ d

frefault

{

\Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}

.

21 }

)

정확한 작업을 위해 이러한 효과를 계산하고 보정을 적용해야 합니다.대부분의 작업에서는 굴절과 곡률 효과가 상쇄되도록 선견지명과 후견거리를 거의 동일하게 유지하는 것으로 충분하다.굴절은 일반적으로 레벨링에서 가장 큰 오차의 원인입니다.쇼트 레벨 라인의 경우 온도와 압력의 영향은 일반적으로 미미하지만 온도 구배 dT / dh의 영향은 ^[4]오차를 초래할 수 있다.

레벨링 루프 및 중력 변화

오류가 없는 측정을 가정할 때, 지구의 중력장이 완전히 규칙적이고 중력이 일정하다면 레벨링 루프는 항상 정확하게 닫힙니다.

\displaystyle \sum _{i=0}^{n}\Delta h_{i}=0}

루프를 돌고 있습니다.지구의 실제 중력장에서는 이러한 현상이 거의 발생하지 않습니다. 엔지니어링 프로젝트의 전형적인 작은 루프에서는 루프 폐쇄는 무시할 수 있지만 지역이나 대륙을 덮는 큰 루프에서는 그렇지 않습니다.

높이차 대신 지오포텐셜차는 루프에 근접합니다.

\sum _{i=0}^{n}\Delta h_{i}g_{i}

$g_{i}$ 서 g $g_{i}$ 는 $g_{i}$ 수평 조정 간격 i에서의 $g_{i}$ 중력을 나타냅니다 $.$ 전국 규모의 정밀 레벨링 네트워크에서는 항상 후자의 공식을 사용해야 합니다.

\displaystyle \Delta W_{i}=\Delta h_{i}g_{i}\}

네트워크의 벤치마크에 대한 지오포텐셜 $W_{i}$ Wi $(\$ })를 $W_{i}$ 생성하는 모든 계산에 사용해야 합니다.

인스트루먼트

클래식 악기

덤피 레벨은 영국 토목 기술자 윌리엄 그라바트가 런던에서 도버로 가는 철도 노선의 경로를 조사하는 동안 개발되었습니다.더 콤팩트하고, 따라서 더 견고하고 운반하기 쉬운 덤프 레벨링은 다른 유형의 레벨링보다 정확도가 낮다고 일반적으로 믿지만, 그렇지 않다.덤프 레벨링은 더 짧고 따라서 더 많은 시야를 필요로 하지만, 이 단점은 선견지명과 후견을 동일하게 하는 관행으로 보완된다.

정밀도가 가장 높은 대규모 레벨링 프로젝트에는 종종 정밀도 설계가 사용되었습니다.이들은 매우 정밀한 스피릿 레벨 튜브 및 마이크로미터 조정을 통해 로드 스케일 상의 라인과 교차선이 일치하도록 하고 보간 작업이 필요하지 않도록 합니다.

자동 레벨

자동 레벨은 사용자가 기기를 대략적으로 레벨링한 후(약 0.05도 이내) 시선이 수평으로 유지되도록 하는 보정기를 사용합니다.평가관은 계측기를 빠르게 설정하므로 다른 지점에서 로드를 볼 때마다 조심스럽게 분리할 필요가 없습니다.또한 시야 거리에 대한 기울기를 활용하는 대신 삼각대가 실제 운동 양에 약간 안착하는 효과를 줄여줍니다.3개의 레벨 나사를 사용하여 계측기를 레벨링합니다.

레이저 레벨

레이저^[5] 레벨은 레벨링 로드의 센서에 의해 보이거나 검출 가능한 빔을 투사합니다.이 스타일은 건설 작업에서는 널리 사용되지만 보다 정밀한 제어 작업에서는 사용되지 않습니다.장점은 한 사람이 독립적으로 레벨링을 수행할 수 있는 반면, 다른 유형은 계측기에 한 사람이 있고 한 사람이 로드를 잡고 있어야 한다는 것입니다.

이 센서는 자동 그레이딩이 가능하도록 토공 기계에 장착할 수 있습니다.

「」를 참조해 주세요.

레퍼런스

^ Ira Osborn Baker (1887). Leveling: Barometric, Trigonometric and Spirit. D. Van Nostrand. p. 126. single leveling.
^ Guy Bomford (1980). Geodesy (4th ed.). Clarendon Press. p. 204. ISBN 0-19-851946-X.
^ 데이비스, 푸트, 켈리, 측량 이론 및 실천, 1966년 페이지 152
^ Guy Bomford (1980). Geodesy (4th ed.). Oxford: Clarendon Press. p. 222. ISBN 0-19-851946-X.
^ John S. Scott (1992). Dictionary of Civil Engineering. Springer Science+Business Media. p. 252. ISBN 0-412-98421-0.

외부 링크

[1] Ira Osborn Baker (1887). Leveling: Barometric, Trigonometric and Spirit. D. Van Nostrand. p. 126. single leveling.

[2] Guy Bomford (1980). Geodesy (4th ed.). Clarendon Press. p. 204. ISBN 0-19-851946-X.

[3] 데이비스, 푸트, 켈리, 측량 이론 및 실천, 1966년 페이지 152

[4] Guy Bomford (1980). Geodesy (4th ed.). Oxford: Clarendon Press. p. 222. ISBN 0-19-851946-X.

[5] John S. Scott (1992). Dictionary of Civil Engineering. Springer Science+Business Media. p. 252. ISBN 0-412-98421-0.

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