Waterpasinstrument

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Een waterpasinstrument in gebruik

Een waterpasinstrument of waterpastoestel is een optisch apparaat, verwant aan de theodoliet, waarmee met hoge precisie een horizontaal vlak gerealiseerd kan worden en hoogteverschillen ten opzichte van dit vlak kunnen worden ingemeten. Met dit apparaat kunnen hoogteverschillen en (weliswaar met lage nauwkeurigheid) afstanden tussen punten ingemeten worden, het zogenaamde waterpassen.

Halverwege de jaren '90 kwamen de eerste digitale waterpasinstrumenten met barcode aflezing, interne opslag en mogelijkheid tot berekening. Dit betekende veel voordelen: sneller aflezen en geen opschrijf-, overschrijf- en afleesfouten.

Opstellen[bewerken]

Het toestel wordt opgesteld op een statief (een driepoot met een bevestigingsconstructie voor het apparaat) en eerst horizontaal gesteld met een doosniveau op het apparaat. Moderne waterpasinstrumenten, z.g. automatische waterpasinstrumenten, kunnen een kleine afwijking van de vizierlijn corrigeren. Bij deze instrumenten is het niet langer noodzakelijk het doosniveau nauwkeurig in te spelen. Een compensator zorgt voor het exact horizontaal stellen van de vizierlijn.

Bij oudere toestellen moest de vizierlijn wel perfect horizontaal gesteld worden, dit gebeurde met behulp van een buisniveau, die door middel van drie stelschroeven zuiver gesteld kan worden. Voor de meer nauwkeuriger typen was hiervoor voorzien in een kipschroef met welke het buisniveau ingesteld kon worden. Elke keer als het toestel om zijn verticale as wordt gedraaid, zorgt men voor een zuiver horizontale vizierlijn. Zo kan het apparaat 360° gedraaid worden om een verticale as en in een horizontaal vlak.

Om de fouten van het waterpasinstrument en de aardkromming te elimineren, wordt het statief bij voorkeur steeds in het midden tussen de twee punten geplaatst - het zogenaamde "vanuit het midden waterpassen". Verder kan men ervoor zorgen dat de som van de gemaakte lengte in de vooraflezingen gelijk is aan de som van de achteraflezingen.

Lenzenopbouw[bewerken]

Aflezing baak (aflezing is ongeveer 1422 mm)

Het waterpastoestel heeft een vizierinrichting met lenzen, in volgorde: een objectief, een centrale instellens en een scherp te stellen oculair. Door het oculair ziet men een verticale en een horizontale kruisdraad haaks op elkaar. Erboven en eronder een wat kortere afstandsdraad. Deze draden zijn ingeëtst op het diafragma, een glazen plaatje in de kijker. De bovenste en onderste afstandsdraden worden gebruikt voor het meten van afstanden.

De kruisdraden kunnen scherpgesteld worden door het oculair te verdraaien, zoals bij een verrekijker. De scherpstelling dient om de oogafwijking van de gebruiker te neutraliseren en moet dus slechts één keer per gebruiker gebeuren, vóórdat het beeld scherpgesteld wordt.

Met de centrale instellens kan het beeld scherp gesteld worden. Daartoe is hij verbonden met een stelschroef op het apparaat. Dit scherpstellen kan ook geautomatiseerd worden, door middel van "autofocus".

Nauwkeuriger model[bewerken]

Moderne waterpasinstrumenten hoeven niet meer exact waterpas gesteld worden en projecteren door middel van een laser een horizontale lijn

De nauwkeurigheid van een regulier waterpastoestel is beperkt doordat op de baak enkel centimeters vermeld (kunnen) staan, hierdoor moet de operator de millimeterverdeling eigenlijk schatten. Er kan op millimeterniveau geschat worden. Door de inbouw van een planparallele plaat vooraan op het instrument (en een tegengewicht achteraan), kan de middelste kruisdraad over een centimeter verschoven worden. Wanneer de kruisdraad precies met de centimeterindicatie op de baak overeenstemt, kan het hoogteverschil berekend worden door de som te nemen van de afgelezen centimeterverdeling op de baak en de lengte (in millimeter, of minder) aangeduid op een micrometer die de kruisdraden doet bewegen. Zo kan de baak tot op een tiende of een honderdste van een millimeter afgelezen worden. Deze hogere nauwkeurigheid heeft enkel nut indien de baak zeer stabiel opgesteld wordt en temperatuureffecten zo veel mogelijk verwaarloosd kunnen worden. Men gebruikt dan ook een invar-baak.

Voor het stabiel opstellen van de baak wordt een zogenaamde straatpot of grondpen gebruikt. Dit zijn metalen hulpstukken die in de grond, of op de verharding wordt geplaatst. Deze hebben een afgeronde bovenkant zodat ook bij het draaien van de baak een eenduidig (hoogste) punt wordt aangehouden.

Meting[bewerken]

Berekenen van hoogteverschil door het verschil in afgelezen hoogte

De traditionele metingen moeten met twee personen uitgevoerd worden: de eerste gebruiker draagt de meetstok (de "baak"), de ander meet met het instrument. Nadat het toestel opgesteld is, wordt de baak op een lokaal referentiepunt of op een in (NAP-) hoogte bekend punt geplaatst en de positie van de baak wordt opgezocht, bijvoorbeeld met de ingebouwde collimatorkijker. Als de meetstok door de waterpas gezien kan worden, worden de drie kruisdraden aan de hand van de meetstok afgelezen - dit is de zogenaamde "achterbaak" aflezing. Hierbij kunnen de centimeters afgelezen worden en millimeters geschat. De hoogte van het beginpunt + de achterbaakaflezing geeft de hoogte van de vizierlijn.

De baak kan op enkele tientallen meters afstand staan, het lenzenstelsel fungeert als verrekijker zodat de onderverdeling goed zichtbaar is (en groter dan het scheidingsvermogen van het oog). Het verschil in aflezing van de bovenste en onderste kruisdraad op de baak (of een duimstok) in centimeters geeft de afstand aan in meters. Bijvoorbeeld: verschil = bovendraad - onderdraad = 22,4 centimeter. De afstand tussen de waterpasopstelling en het meetpunt is dan 22,4 meter. De aflezingen van de boven- en onderdraad geven ook een controle van de aflezing op de middendraad; (bovendraad+onderdraad)/2 = middendraad.

Vervolgens wordt de baak op een volgende te waterpassen punt geplaatst en afgelezen (de "voorbaak"). Het hoogteverschil tussen de twee meetpunten kan bepaald worden uit het verschil in afgelezen hoogte in die punten: hoogte vast punt + aflezing achterbaak - aflezing voorbaak = hoogte volgende punt. De aflezingen worden op een gestandaardiseerd waterpasformulier genoteerd. (Op dit formulier kan ook de som van alle achterbaakaflezingen en de som van alle voorbaakaflezingen bepaald worden. Het verschil van deze twee waarden geeft direct het hoogteverschil tussen begin- en eindpunten, dit als controle op de hoogteberekening van alle tussenpunten.) Vervolgens kan het instrument verplaatst worden, opnieuw opgesteld en een nieuwe aflezing wordt gedaan, nu met als "achterbaak" hetzelfde punt als de "voorbaak" van de vorige meting. Deze manier van waterpassen heet een "doorgaande waterpassing". Ter controle kan de waterpassing nóg eens gedaan worden, van het eindpunt terug naar het beginpunt. Het hoogteverschil moet dan op 0 (nul) uitkomen. Deze manier van waterpassen heet een "heen en teruggaande waterpassing". Een eventueel hoogteverschil ("sluitfout") wordt evenredig over de tussenliggende punten verdeeld, het zogenaamde '"vereffenen".

Vanuit iedere opstelling kunnen andere punten worden opgemeten door de baak daar te plaatsen en af te lezen, deze aflezingen worden genoteerd als "zijslagen".