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Nivellieren
(franz.), eine Operation der Feldmeßkunst zum Zweck, die Höhenlage von Punkten im Terrain unter sich oder in Bezug auf einen bestimmten Punkt zu bestimmen. Zur Ausführung dienen die Nivellierinstrumente, deren Konstruktionsprinzip auf die Anzeigung einer Horizontalen in jedem Aufstellungspunkt zurückzuführen ist, wobei noch senkrecht aufgestellte Maßstäbe, Nivellierlatten, als Hilfsinstrumente dienen. Das einfachste Nivellierinstrument [* 2] ist die Kanalwage, eine etwa 1 m lange blecherne Röhre von 3 cm Weite, deren Enden in einer Ebene im rechten Winkel [* 3] aufwärts gebogen sind.
Auf dieselben werden oben offene Glascylinder gesteckt. Diese Röhre wird mit einer in ihrer Mitte nach unten stehenden Tülle auf ein Stativ gesteckt und bis zur Hälfte der Glascylinder mit gefärbtem Wasser gefüllt, über dessen Oberfläche in den beiden Glasröhren, da sie die horizontale Ebene angibt, man visiert. Die Kanalwage ist nur auf kurze Strecken von höchstens 50 m zu gebrauchen und liefert auch hier keine genauen Resultate; sie wird daher, wie auch die genauer arbeitenden Niveau- und Nivellierdiopter, immer mehr durch das Nivellierfernrohr verdrängt.
Dies ist ein Fernrohr [* 4] mit 25-30 mm Objektivweite, unter, über oder neben welchem, parallel zu seiner Achse, eine Röhrenlibelle angebracht ist, und welches auf einem Tellerstativ, wie das der Meßtische, aufgestellt wird. Um dem Fernrohr eine feine Horizontaldrehung geben zu können, wird es mittels einer Hülse [* 5] auf den Zapfen [* 6] eines Dreifußes gesteckt, welcher mit drei senkrechten Schrauben [* 7] in konischen Lagern auf dem Teller des Stativs steht. Um den in der Hülse steckenden Zapfen ist das Fernrohr horizontal drehbar.
Breithaupt hat das Nivellierfernrohr noch mit einer Tangentialschraube, Stampfer mit einer Elevationsschraube für Distanzmessungen
versehen. Die Nivellierlatten sind 4-5 m lange, 10
cm breite, 2-3
cm dicke hölzerne Latten, welche auf
der einen Seite
eine schwarz und weiße Zentimetereinteilung, auf der andern Seite für genaue Messungen zum Senkrechtstellen
ein
Dosenniveau haben. Diese Skalenlatten können nur dann in Anwendung kommen, wenn der
Nivellierende noch die Maßeinteilung
vom Beobachtungspunkt aus ablesen kann.
Ist dies nicht möglich, so wird eine Tableaulatte verwendet, auf welcher eine quadratische
Platte verschiebbar ist, deren
Vorderseite in vier gleiche quadratische
Felder von mehrfarbigem
Anstrich geteilt ist, und nach deren durch den gemeinsamen
Eckpunkt der vier kleinen
Quadrate bezeichnetem
Mittelpunkt visiert wird. Die
Höhe des
Tableaus vom
Fußpunkt
der Latte wird von dem Lattenhalter an der Maßeinteilung abgelesen. Das
Nivellieren selbst wird nach zwei
Methoden ausgeführt: aus
den Endpunkten (Perimetermethode) oder aus der Mitte (Zentralmethode).
Beim
Nivellieren aus dem Endpunkt wird das
Instrument im Endpunkt der Nivellementslinie stationiert und die
Höhe der wagerecht gestellten
Fernrohrachse über dem
Boden gemessen, dann nach der vorwärts angestellten Latte visiert. Bei Steigungen
des
Terrains erhält man die wirkliche
Höhe der Latten über dem Stationspunkt, wenn von der gemessenen Instrumenthöhe das
an der Latte abgelesene
Maß subtrahiert, beim Terrainfall, wenn von der Lattenablesung die Instrumenthöhe abgezogen wird.
Bei dem
Nivellieren aus der Mitte wird das Nivellierfernrohr vorwärts der im Endpunkt der Nivellementslinie
aufgestellten Latte stationiert. Nachdem durch den Rückblick die Latte anvisiert ist, wird dieselbe vorwärts vom
Instrument
aufgestellt, das
Fernrohr herumgedreht und die Latte durch den Vorblick anvisiert. Man erhält die Höhendifferenz der Lattenpunkte,
indem man die an der Latte in den beiden
Stellungen abgelesenen
Maße voneinander subtrahiert, wobei selbstredend
die Fernrohrhöhe ganz außer Betracht bleibt.
Das
Nivellieren aus der Mitte ist einfacher, geht schneller und gibt genauere
Resultate als das
Nivellieren aus dem Endpunkt und ist jetzt das
gebräuchlichere.
Hat das
Nivellieren den
Zweck, die
Höhe einer Anzahl
Punkte, welche durch topographische
Aufnahmen
festgelegt sind, zu bestimmen, so ist der
Abstand der einzelnen Stationspunkte unter sich gleichgültig; soll aber aus dem
Nivellement die Gestaltung des
Terrains in einem senkrechten
Schnitt (Nivellementsprofil) ersichtlich sein, so muß die ganze
Nivellementslinie durch Längenmeßinstrumente
(Meßkette,
Meßband etc.) gemessen werden, und es kommen hierbei
die distanzmessenden Nivellierfernrohre von
Breithaupt und Stampfer mit Vorteil in Anwendung. Die Einflüsse der Erdkrümmung
und
Refraktion werden bei dem
Nivellieren aus der Mitte dann vollständig paralysiert, wenn das
Instrument genau in der Mitte zwischen
zwei Lattenpunkten aufgestellt wird.
Zur Ermittelung der Niveauverhältnisse in dem europäischen Festland beschloß bei ihrer Bildung die »europäische Gradmessung« [* 8] besonders genaue Nivellements, Präzisionsnivellements; für Deutschland [* 9] hatte schon früher General Baeyer gefordert, daß alle Gemarkungsgrenzsteine nivellitische Marken sein sollten, um auf diese Weise eine breiteste Grundlage für alle Detailhöhenmessungen im Land zu besitzen und auch dadurch viele sonst nötige lokale Nivellierarbeiten ersparen zu können. Die ersten Präzisionsnivellements durch Beschluß der Gradmessung wurden 1867 begonnen, nachdem die Schweiz [* 10] 1864 und Sachsen [* 11] 1865 vorangegangen waren. Auch die trigonometrische Abteilung der preußischen Landesaufnahme (s. d.) begann um ¶
mehr
diese Zeit unter Benutzung der Landstraßenzüge ein großartiges Nivellement, während das geodätische Institut längs der Eisenbahnen nivellierte. Die Höhen wurden gewöhnlich auf den Pegel zu Amsterdam [* 13] bezogen. Seit 1879 ist nunmehr ein einheitlicher Normalnullpunkt für Preußen, [* 14] in Zukunft wohl für ganz Deutschland, geodätisch berechnet und amtlich bestimmt (s. Normalnull).
Die wichtigsten nivellitischen Arbeiten der Landesaufnahme sind wohl die Ermittelungen der Niveauunterschiede zwischen den Meeresspiegeln: bei Neufahrwasser, Pillau, Memel, [* 15] Kuxhaven, Kiel, [* 16] und ein Chausseenivellement im Innern des Landes. Das geodätische Institut hat gleicherweise die Mittelwasserhöhen der Ostsee und des Mittelmeers [* 17] zwischen Swinemünde und Marseille [* 18] verglichen und auf +1,09 m für ersteres über letzterm festgestellt. Die Ostsee bei Memel ist hiernach 0,5 m höher als bei Kiel.
Vgl. Gehrmann, Über Präzisionsnivellements (in der »Zeitschrift für Vermessungswesen«, 1880).
Die permanenten Marken für die Nivellementspunkte der Landesaufnahme sind Quadersteine, die etwa 0,3 m hoch über der Erde erscheinen und einen metallenen Nivellementsbolzen mit Nummer an der Vorderfläche zeigen. Aus einem Verzeichnis der Höhenpunkte ist unter der entsprechenden Nummer die Höhe zu ersehen.
Vgl. v. Schlieben, Feldmeßkunst (8. Aufl., Quedlinb. 1879);
v. Rüdgisch, Instrumente und Operationen der niedern Vermessungskunst (Kassel [* 19] 1875);
Bauernfeind, Elemente der Vermessungskunde (6. Aufl., Stuttg. 1879, 2 Bde.);
Pietsch, Katechismus der Nivellierkunst (3. Aufl., Leipz. 1887);
Doll, Die Nivellierinstrumente und deren Anwendung (Stuttg. 1877);
Börsch, Die Nivellierinstrumente des mathematisch-mechanischen Instituts von F. Breithaupt in Kassel (Kassel 1871).