Principe de Fonctionnement du Nivellement avec Viseur

Introduction au Nivellement

Le nivellement est un ensemble d'opérations qui aboutissent à la mesure de la dénivelée entre deux positions consécutives de la mire. Il existe plusieurs méthodes de nivellement, notamment le nivellement direct et le nivellement indirect.

Nivellement Direct

Le nivellement direct consiste à placer entre deux points A et B un niveau, constitué essentiellement d'une nivelle et d'une lunette. Le niveau est réglé lorsque la directrice de la nivelle est parallèle à l'axe optique de la lunette ; autrement dit, lorsqu'on cale la nivelle du niveau on matérialise une visée optique horizontale. Dans ces conditions, il suffit de placer, en A et en B, deux mires verticales graduées et de lire les graduations lA et lB sur le fil niveleur du niveau. La dénivelée entre A et B s'obtient par la simple différence : lA − lB.

En nivellement direct, une nivelée comprend deux visées : une visée arrière et une visée avant, en principe de longueurs égales. L'opérateur qui exécute un nivellement direct est appelé niveleur.

Cheminement de Nivellement Direct

Un cheminement de nivellement est observé par nivellement direct. Un cheminement de nivellement direct consiste à mener simultanément deux cheminements distincts en plaçant la mire de nivellement successivement en deux points situés à l’arrière, mais distincts puis en deux points situés à l’avant et ainsi de suite permettant un contrôle de marche lors de chaque station.

La méthode due au Commandant Cholesky consiste à effectuer un cheminement double de nivellement direct de précision.

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Lectures et Visées

Une lecture est faite d’une station de niveau sur une mire placée vers l’arrière ou vers l’avant, dans le sens de marche du cheminement. Les lectures sur graduations I et II sur mires de gauche comprennent un coup avant puis un coup arrière. Les lectures sur graduations II comprennent le trait stadimétrique supérieur et le trait niveleur.

Instruments et Accessoires

Plusieurs instruments et accessoires sont utilisés dans le nivellement :

Mire de Nivellement: Une mire parlante est posée verticalement sur les points dont on veut déterminer l’altitude. La mire de nivellement comporte en général deux graduations centimétriques décalées, gravées sur un ruban en INVAR enchâssé dans une monture et maintenu sous tension. La mire de nivellement est généralement en bois, pliante, de 3 ou 4 mètres, munie d’un talon de mire de nivellement.
Niveau: Un instrument composé essentiellement d’une lunette topographique pivotant autour de l’axe principal de l’instrument et d’une nivelle de niveau et servant à définir une visée horizontale. Il existe différents types de niveaux, comme le niveau à double visée ou le niveau automatique.
Repère: Un repère, généralement en fonte, comportant une patte d’ancrage pour fixation sur la face verticale d’un support stable (pont, bâtiment …). Il est destiné à supporter la mire de nivellement. Les repères de type 1 et 2 comportent à la partie supérieure une calotte sphérique sur laquelle on pose la mire.

Types de Niveaux

On distingue plusieurs types de niveaux, chacun adapté à un niveau de précision spécifique :

Niveau Bloc: Permet d’effectuer un « nivellement ordinaire » selon les spécifications de la réglementation concernant les tolérances. Il peut être à bulle.
Niveau Bloc de Haute Précision: Permet d’effectuer un « nivellement de haute précision » selon les spécifications de la réglementation concernant les tolérances. Il comporte, devant l’objectif, un dispositif de lecture à lame à faces parallèles.
Niveau Automatique: Permet l’enregistrement des mesures saisies sur une mire de nivellement à code-barres sans que l’opérateur ait à effectuer lui-même ces mesures.
Niveau Laser: Appareil doté d’une tête rotative, émettant une radiation laser visible ou infrarouge qui, lorsqu’il est en station, décrit un plan horizontal. Dans le cas du visible la lecture sur mire est directe; dans le cas de l’infrarouge on décèle l’intersection de ce plan avec une règle verticale grâce à un détecteur pouvant coulisser le long de la règle graduée.

Ajustement des Cheminements de Nivellement

L'ajustement des cheminements est crucial pour obtenir des résultats précis :

Cheminement Encadré: On répartit l’écart de fermeture altimétrique entre les différentes nivelées.
Réseau de Nivellement: On choisit un nœud aussi central que possible, on calcule son altitude pondérée en le considérant comme point d’arrivée des différents cheminements de nivellement en antenne y aboutissant. On calcule ensuite les altitudes compensées des autres nœuds et on ajuste les différents tronçons.

Erreurs et Précautions

Plusieurs facteurs peuvent affecter la précision du nivellement :

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Erreur de Collimation: Erreur causée par le non parallélisme de l’axe de visée du niveau et de la directrice de la nivelle. Cette erreur est éliminée par visée arrière et visée avant d’égales longueurs.
Lecture Estimée: Sur une mire de nivellement ordinaire, on effectue directement une lecture estimée au millimètre.

Tableau Récapitulatif des Types de Nivellement

Type de Nivellement	Description	Instruments Utilisés	Précision
Nivellement Direct	Mesure de la dénivelée par visées horizontales	Niveau, mire de nivellement	Haute précision
Nivellement Indirect	Calcul de la dénivelée à partir d'angles verticaux et de distances	Théodolite, distancemètre	Moins précis que le nivellement direct
Nivellement Automatique	Utilisation de niveaux automatiques avec lecture de code-barres	Niveau automatique, mire à code-barres	Précision élevée, réduction des erreurs humaines
Nivellement Laser	Utilisation de niveaux laser pour établir un plan horizontal	Niveau laser, détecteur	Adapté aux grands chantiers, précision variable