برای اندازه‌­گیـری اختلاف ارتفـاع بیـن دو و یا چنـد نقطه از عملیات ترازیابی استفاده می‌شود. ترازیابی، لِوِلینگ یا نیوِلمان شاخه ای از نقشه برداری در مهندسی عمران برای اندازه گیری ارتفاع نقاط متفاوت نسبت به یک نقطه ثابت، نظیر ارتفاع یک ساختمان، و یا ارتفاع یک نقطه از سطح زمین است. در این مطلب میخواهیم با روش «ترازیابی مستقیم» که پرکاربردترین تکنیک استفاده شده در ترازیابی است آشنا شویم. در این روش، اندازه گیری ها به طور مستقیم توسط ابزارآلات ترازیابی انجام می شوند

تجهیزات ترازیابی

برای انجام ترازیابی تجهیزات خاصی مورد نیاز است: ۱ -دوربین ترازیاب ۲ -شاخص (میر) ۳ –سه ­پایه

۱ -دوربین ترازیاب: وسیله ای اپتیکی است که جهت تعیین اختلاف ارتفاع بین دو یا چند نقطه نسبت به هم و یا نسبت به یک سطح مبنا در نقشه برداری و یا ساخت و ساز استفاده میگردد.  ترازیاب بر روی سه پایه نصب و با سه پیچ تنظیم محور نشانه روی دوربین به صورت افقی قرار میگرفت و با حرکت سمتی دوربین صفحه ای افقی در فضا ساخته میشد.

۲ –شاخص(میر)

شـاخص عبـارت اسـت از یـک چـوب مـدرج شـبیه بـه یـک خط ­کـش بلنـد کـه البتـه نـوع فلـزی آن هم موجـود اسـت. مطابـق شـکل زیر ایـن خط کـش بلنـد بـه تقسـیمات سـانتى متر مـدرج شده و برای سهولت خواندن آن سانتی­مترها غالبا یک در میان به رنگ سـفید و سـیاه اسـت و هـر ده سـانتى متر نیز بـا خـط بزرگتـر یـا بـا عدد نشـان داده شـده اسـت.

بـرای سـهولت در جابجایـی شـاخص­ها معمـولا  به صـورت چنـد تکه یـک متری طراحی شـده و توسـط بسـتهای فلـزی بـه هـم متصل میشـوند بـه طوریکـه قابلیـت تـا شـدن و یـا جمـع شـدن بـه صـورت کشـویی را داراسـت. هنـگام قرائـت، شـاخص بایـد در نقطـه مـورد نظـر بـه صـورت قائـم نگهداشـته شـود، بـرای اینـکار لازم اسـت بـه وسـیله یـک تـراز نبشـی آنرا تـراز کـرد. در شـکل زیر یـک تـراز نبشـی نشـان داده شـده اسـت.

۳ – سه پایه

 به منظور استقرار دوربین به صورت کاملا شاغولی و بی­حرکت از سه ­پایه استفاده میشود که انواع مختلف چوبی و آلومینیومی آن موجود است. مطابق شکل روبه ­رو در قسمت فوقانی سه پایه صفحه‌ای برای قرار گرفتن دوربین ترازیاب قرار دارد که در زیر آن یک پیچ جهت اتصال دوربین به سه پایه تعبیه شده است. به منظور تنظیم ارتفاع سه ­پایه پیچ­‌هیی در قسمت میانی پایه‌­ها تعبیه شده که میتوان به صورت کشویی ارتفاع پایه­‌ها را کم و زیاد کرد. در قسمت انتهای پایه‌­ها پدالهایی وجود دارد که برای فروبردن نوک پایه­‌ها در زمین از این پدالها استفاده میشود. انتهای پایه‌­ها هم به صورت نوک تیز طراحی میشود به طوری که به راحتی در زمین فرو رود.

اصول ترازیابی هندسی

فـرض کنیـد یـک دوربیـن ترازیـاب در نقطه P مطابق شـکل زیر مسـتقر شـده اسـت. همچنیـن در دو نقطه A و B کـه تقریبـا در فاصلـه مسـاوی بـا ترازیـاب قرار دارند دو شـاخص به صورت کاملا قائم مسـتقر شـده اسـت.

پـس از قرائـت تـار وسـط روی شـاخص نقـاط A و B اختلاف ارتفـاع بیـن دو نقطـه A و B از رابطـۀ (۱)  قابل محاسـبه می­باشد:

ΔH_AB = B.S – F.S               رابطه (۱)

که در این رابطه منظور از B.S قرائت رقم روی شاخص A و F.S قرائت روی شاخص B است. این قرائت ها در شکل زیر نشان داده شده است.

بدیهـی اسـت کـه چنانچـه ارتفـاع یکـی از نقـاط A و یـا B معلـوم باشـد میتـوان ارتفـاع نقطـه مجهـول را با استفاده از رابطه (۲) محاسبه کرد:

H_B = H_A+ ΔH_AB رابطه (۲)

در این رابطه منظور از H_A و H_B ارتفاع نقاط A و B است.

مثال: مطابـق شـکل زیر اگـر قرائـت شـاخص در نقـاط A و B به ترتیـب برابـر ۱۲۹۰ =B.S و ۱۸۷۳=F.S باشـد مطلـوب اسـت محاسـبه اختلاف ارتفـاع بین دو نقطـه A و B.

مطابق رابطه (۱) می­توان نوشت:

ΔH_AB = B.S – F.S=1290-1873=-583mm

در مثال قبل اگر ارتفاع نقطه A برابر با ۱۲۰ متر باشد ارتفاع نقطه B را محاسبه کنید.

H_B = H_A+ ΔH_AB=۱۲۰+(-۵۸۳/۱۰۰۰)=۱۱۹.۴۱۷ m

این نوع ترازیابی یک فرم ساده و ابتدایی ترازیابی است که در آن دستگاه ترازیاب بین دو نقطه ای که می خواهیم ارتفاعشان را تعیین کنیم مستقر می شود. شاخص در دو نقطه استقرار یافته و دستگاه ترازیاب به آنها نشانه روی می کند. این روش تنها زمانی بکار گرفته می شود که نقاط بدون هیچ مانعی در دید، در نزدیکی یکدیگر هستند.