การปรับระดับ ( Levelling หรือleveling ในภาษาอังกฤษแบบอเมริกันโปรดดูความแตกต่างของการสะกด ) เป็นสาขาหนึ่งของการสำรวจโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนด ตรวจสอบ หรือวัดความสูงของจุดที่กำหนดเทียบกับระดับอ้างอิง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาธรณีวิทยาและแผนที่เพื่อวัดตำแหน่งแนวดิ่งเทียบกับระดับอ้างอิงแนวดิ่งและในงานก่อสร้างเพื่อวัดความแตกต่างของความสูงของสิ่งก่อสร้าง ในงานพิมพ์หินด้วยแสง (Photolithography ) คำเดียวกันนี้ยังใช้ในขั้นตอนการสอบเทียบเครื่องพิมพ์หินด้วยแสง โดยวัดหรือสอบเทียบความสูงของพื้นผิวเวเฟอร์เทียบกับจุดอ้างอิง

การปรับระดับด้วยแสง หรือที่รู้จักกันในชื่อการปรับระดับด้วยเครื่องวัดระดับน้ำและการปรับระดับเชิงอนุพันธ์นั้น ใช้ เครื่องมือ วัดระดับด้วยแสงซึ่งประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่มีความแม่นยำสูง พร้อมด้วยเส้นเล็งและเครื่องหมายสตาเดียเส้นเล็งใช้เพื่อกำหนดจุดระดับบนเป้าหมาย และเครื่องหมายสตาเดียช่วยในการหาระยะทาง โดยปกติแล้วอัตราส่วนของเครื่องหมายสตาเดียจะอยู่ที่ 100:1 ในกรณีนี้ ระยะห่างหนึ่งเมตรระหว่างเครื่องหมายสตาเดียบนไม้ระดับ (หรือไม้บรรทัด ) จะแสดงถึงระยะ 100  เมตรจากเป้าหมาย

โดยปกติแล้ว อุปกรณ์ทั้งหมดจะติดตั้งอยู่บนขาตั้งกล้องและกล้องโทรทรรศน์สามารถหมุนได้ 360° อย่างอิสระในระนาบแนวนอน ผู้สำรวจจะปรับระดับของเครื่องมือโดยการปรับขาตั้งกล้องแบบหยาบ และปรับละเอียดโดยใช้สกรูปรับระดับความแม่นยำสามตัวบนเครื่องมือเพื่อให้ระนาบการหมุนอยู่ในแนวนอน ผู้สำรวจจะทำเช่นนี้โดยใช้ระดับวงกลมที่ติดตั้งอยู่ในฐานยึดเครื่องมือ

ผู้สำรวจมองผ่านช่องมองภาพของกล้องโทรทรรศน์ ในขณะที่ผู้ช่วยถือไม้บรรทัดระดับแนวตั้งซึ่งมีขีดบอกระยะเป็นนิ้วหรือเซนติเมตร ไม้บรรทัดระดับจะถูกวางในแนวตั้งโดยใช้ระดับน้ำ โดยให้ปลายด้านล่างของไม้บรรทัดอยู่ตรงจุดที่ต้องการวัดระดับ กล้องโทรทรรศน์จะถูกหมุนและปรับโฟกัสจนกระทั่งไม้บรรทัดระดับปรากฏให้เห็นชัดเจนในเส้นเล็ง ในกรณีของเครื่องวัดระดับแบบแมนนวลที่มีความแม่นยำสูง การปรับระดับอย่างละเอียดจะทำโดยใช้สกรูปรับระดับความสูง โดยใช้ระดับน้ำที่มีความแม่นยำสูงซึ่งติดอยู่กับกล้องโทรทรรศน์ สามารถมองเห็นระดับน้ำได้ผ่านกระจกขณะปรับ หรือสามารถมองเห็นปลายของฟองอากาศภายในกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ว่ากล้องโทรทรรศน์อยู่ในระดับที่ถูกต้องขณะทำการสำรวจ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของเครื่องวัดระดับอัตโนมัติ การปรับระดับความสูงจะทำโดยอัตโนมัติโดยใช้ปริซึมที่แขวนอยู่เนื่องจากแรงโน้มถ่วง ตราบใดที่การปรับระดับอย่างหยาบมีความแม่นยำภายในขอบเขตที่กำหนด เมื่อได้ระดับแล้ว จะบันทึกค่าที่อ่านได้จากไม้บรรทัดระดับที่เส้นเล็ง และทำเครื่องหมายหรือวางตำแหน่งที่ไม้บรรทัดระดับวางอยู่บนวัตถุหรือตำแหน่งที่กำลังสำรวจ

ขั้นตอนทั่วไปสำหรับการวัดระดับเชิงเส้นจากจุดอ้างอิงที่ทราบค่าแล้ว มีดังนี้ ตั้งเครื่องมือวัดระดับภายในระยะ 100 เมตร (110 หลา) จากจุดที่มีระดับความสูงที่ทราบหรือสมมติไว้ ใช้ไม้บรรทัดหรือไม้ระดับวางตั้งฉากกับจุดนั้น และใช้เครื่องมือวัดระดับโดยการอ่านค่าจากมาตราส่วนของไม้บรรทัดด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติ ค่าที่ได้คือความสูงของเครื่องมือวัดเหนือจุดเริ่มต้น (จุดมองย้อนกลับ) และช่วยให้สามารถคำนวณความสูงของเครื่องมือวัด (HI) เหนือจุดอ้างอิงได้ จากนั้นวางไม้บรรทัดวัดระดับไว้ที่จุดที่ไม่ทราบค่า และอ่านค่าในลักษณะเดียวกัน เพื่อคำนวณระดับความสูงของจุดใหม่ (จุดมองไปข้างหน้า) ผลต่างระหว่างค่าที่อ่านได้ทั้งสองค่าเท่ากับความเปลี่ยนแปลงของระดับความสูง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมวิธีการนี้จึงเรียกว่าการวัดระดับเชิงอนุพันธ์ทำซ้ำขั้นตอนจนกว่าจะถึงจุดหมายปลายทาง โดยปกติแล้วจะทำการวัดวนกลับไปยังจุดเริ่มต้น หรือปิดเส้นทางที่จุดที่สองซึ่งทราบระดับความสูงแล้ว การตรวจสอบการปิดระบบช่วยป้องกันความผิดพลาดในการปฏิบัติงาน และช่วยให้สามารถกระจายข้อผิดพลาดที่เหลืออยู่ไปยังสถานีต่างๆ ได้อย่างเหมาะสมที่สุด

เครื่องมือวัดระดับบางชนิดมีเส้นเล็งสามเส้น ซึ่งช่วยให้สามารถ วัดระยะหน้าและระยะหลัง ได้ด้วยวิธีการวัดระยะแบบสตาเดีย นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถใช้ค่าเฉลี่ยของค่าที่วัดได้ทั้งสามครั้ง (การวัดระดับแบบสามเส้น) เพื่อตรวจสอบความผิดพลาดและเพื่อเฉลี่ยค่าความคลาดเคลื่อนจากการประมาณค่าระหว่างจุดต่างๆ บนมาตราส่วนของไม้บรรทัด การคำนวณระยะทางที่ได้ยังสามารถใช้ชดเชยความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากระยะห่างที่ไม่เท่ากันของค่าที่วัดได้ในระยะหลังและระยะหน้าได้อีกด้วย

การวัดระดับหลักสองประเภท ได้แก่ การวัดระดับแบบเดี่ยวดังที่ได้กล่าวไปแล้ว และการวัดระดับแบบคู่ (การวัดด้วยไม้สองอัน) ในการวัดระดับแบบคู่ นักสำรวจจะวัดระยะไปข้างหน้าสองครั้งและระยะย้อนกลับสองครั้ง และตรวจสอบให้แน่ใจว่าความแตกต่างระหว่างระยะไปข้างหน้าและความแตกต่างระหว่างระยะย้อนกลับเท่ากัน ซึ่งจะช่วยลดปริมาณข้อผิดพลาด^{[ 1 ]}การวัดระดับแบบคู่มีค่าใช้จ่ายเป็นสองเท่าของการวัดระดับแบบเดี่ยว^{[ 2 ]}

เมื่อใช้ระดับแสง จุดปลายอาจอยู่นอกระยะการใช้งานของเครื่องมือ อาจมีสิ่งกีดขวางหรือการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงมากระหว่างจุดปลาย ในสถานการณ์เหล่านี้ จำเป็นต้องมีการตั้งค่าเพิ่มเติม การหมุนเป็นคำที่ใช้เมื่อกล่าวถึงการเคลื่อนย้ายระดับเพื่อวัดระดับความสูงจากตำแหน่งที่แตกต่างกัน

ในการ "ปรับ" ระดับน้ำ ขั้นแรกต้องทำการวัดและบันทึกระดับความสูงของจุดที่แท่งวัดระดับตั้งอยู่ ในขณะที่แท่งวัดระดับยังคงอยู่ที่เดิม ให้ย้ายระดับน้ำไปยังตำแหน่งใหม่ที่ยังคงมองเห็นแท่งวัดระดับอยู่ ทำการวัดค่าจากตำแหน่งใหม่ของระดับน้ำ และใช้ค่าความแตกต่างเพื่อหาค่าระดับความสูงใหม่ของปืนวัดระดับ ทำซ้ำเช่นนี้จนกว่าจะทำการวัดครบตามจำนวนที่กำหนด

ระดับน้ำต้องอยู่ในแนวราบเพื่อให้ได้การวัดที่ถูกต้อง ดังนั้น หากเส้นเล็งแนวนอนของเครื่องมือต่ำกว่าฐานของไม้ระดับ ผู้สำรวจจะไม่สามารถเล็งไปยังไม้ระดับและอ่านค่าได้ โดยปกติแล้วไม้ระดับสามารถยกขึ้นได้สูงถึง 25 ฟุต ทำให้สามารถตั้งระดับน้ำได้สูงกว่าฐานของไม้ระดับมาก

วิธีการวัดระดับมาตรฐานอีกวิธีหนึ่งในงานก่อสร้างและสำรวจเรียกว่าการวัดระดับด้วยตรีโกณมิติซึ่งเป็นวิธีที่นิยมใช้เมื่อต้องการวัดระดับ "ออก" จากจุดคงที่จุดหนึ่งไปยังหลายจุด วิธีนี้ทำได้โดยใช้กล้องวัดมุมรวม (total station ) หรือเครื่องมืออื่นๆ ในการอ่านค่ามุมแนวดิ่งหรือมุมเงยเทียบกับไม้บรรทัด และคำนวณการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงโดยใช้ฟังก์ชันตรีโกณมิติ (ดูตัวอย่างด้านล่าง) ในระยะทางที่ไกลขึ้น (โดยทั่วไป 1,000 ฟุตขึ้นไป) จะต้องคำนึงถึง ความโค้งของโลกและการหักเหของคลื่นจากเครื่องมือผ่านอากาศ ในการวัดด้วย (ดูหัวข้อด้านล่าง)

ตัวอย่าง: หากเครื่องมือที่จุด A อ่านค่าไปยังไม้บรรทัดที่จุด B โดยมุมเงยน้อยกว่า 88°15'22" (องศานาที วินาทีของส่วนโค้ง ) และระยะความลาดชัน 305.50 ฟุต โดยไม่คำนึงถึงความสูงของไม้บรรทัดหรือเครื่องมือ จะคำนวณได้ดังนี้:

cos(88°15'22")(305.5)≈ 9.30 ฟุต

หมายความว่าระดับความสูงเปลี่ยนแปลงประมาณ 9.30 ฟุต ระหว่างจุด A และจุด B ดังนั้นหากจุด A อยู่ที่ระดับความสูง 1,000 ฟุต จุด B จะอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 1,009.30 ฟุต เนื่องจากเส้นอ้างอิง (0°) สำหรับมุมสูงสุดนั้นตรงขึ้นไปตามเข็มนาฬิกาครบหนึ่งรอบ ดังนั้นค่ามุมที่น้อยกว่า 90 องศา (แนวนอนหรือแนวราบ) จะมองขึ้นเนิน ไม่ใช่ลงเนิน (และตรงกันข้ามสำหรับมุมที่มากกว่า 90 องศา) ดังนั้นจึงถือว่าเป็นการเพิ่มระดับความสูง

ความโค้งของโลกหมายความว่า เส้นสายตาที่อยู่ในแนวราบ ณ จุดที่ทำการวัด จะอยู่สูงขึ้นเรื่อยๆ เหนือทรงรีเมื่อระยะทางไกลขึ้น ผลกระทบอาจไม่มีนัยสำคัญสำหรับงานบางอย่างที่ระยะทางต่ำกว่า 100 เมตร การเพิ่มขึ้นของความสูงของเส้นตรงเมื่อระยะทางD เพิ่มขึ้น คือ:

${\displaystyle {\sqrt {D^{2}+R^{2}}}-R\approx {\frac {D^{2}}{2R}}\approx 0.0785{\text{ m}}(D{\text{ in km}})^{2}\approx 0.0239{\text{ ft}}(D/1000{\text{ ft}})^{2}}$

โดยที่ R คือรัศมีของโลก

แนวสายตาที่มองไปยังเครื่องมือเป็นแนวนอน แต่ไม่ใช่เส้นตรงเนื่องจากการหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอากาศตามระดับความสูงทำให้แนวสายตาเบี่ยงเบนเข้าหาพื้นโลก

การแก้ไขรวมสำหรับการหักเหและการโค้งงอโดยประมาณคือ: ^{[ 3 ]}

${\displaystyle \Delta h_{meters}=0.067D_{km}^{2}}$หรือ${\displaystyle \Delta h_{feet}=0.021\left({\frac {D_{ft}}{1000}}\right)^{2}}$

สำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำ จำเป็นต้องคำนวณผลกระทบเหล่านี้และทำการแก้ไข สำหรับงานส่วนใหญ่ การรักษาระยะการมองไปข้างหน้าและการมองย้อนกลับให้ใกล้เคียงกันก็เพียงพอแล้ว เพื่อให้ผลกระทบจากการหักเหและความโค้งหักล้างกัน การหักเหโดยทั่วไปเป็นแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดที่ใหญ่ที่สุดในการวัดระดับ สำหรับเส้นระดับสั้นๆ ผลกระทบของอุณหภูมิและความดันโดยทั่วไปไม่มีนัยสำคัญ แต่ผลกระทบของความชันของอุณหภูมิdT / dhอาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดได้^{[ 4 ]}

หากสมมติว่าการวัดปราศจากข้อผิดพลาด และ สนาม แรงโน้มถ่วงของโลกมีความสม่ำเสมอและคงที่อย่างสมบูรณ์ วงรอบการวัดระดับจะปิดลงอย่างแม่นยำเสมอ:

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

รอบวงโคจร ในสนามแรงโน้มถ่วงที่แท้จริงของโลก ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเพียงโดยประมาณเท่านั้น ในวงโคจรขนาดเล็กซึ่งพบได้ทั่วไปในโครงการทางวิศวกรรม การปิดวงโคจรนั้นแทบไม่มีนัยสำคัญ แต่ในวงโคจรขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมพื้นที่หรือทวีปนั้นไม่ใช่เช่นนั้น

แทนที่จะเป็นความแตกต่างของความสูงความแตกต่างของศักย์ทางภูมิศาสตร์จะปิดวงจรโดยรอบ:

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

โดยที่หมายถึงค่าความโน้มถ่วง ณ ช่วงระดับiสำหรับการวัดระดับที่แม่นยำในระดับประเทศ ควรใช้สูตรหลังเสมอ ${\displaystyle g_{i}}$

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

ควรนำไปใช้ในการคำนวณทั้งหมด เพื่อสร้างค่าศักย์ทางภูมิศาสตร์สำหรับจุดอ้างอิงของเครือข่าย ${\displaystyle W_{i}}$

การวัดระดับความแม่นยำสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อดำเนินการในระยะทางไกล เช่น เพื่อการกำหนดและบำรุงรักษาแนวดิ่งเรียกว่าการวัดระดับทางธรณีวิทยา^{[ 5 ]}

เครื่องวัดระดับแบบดัมปี้ถูกพัฒนาขึ้นโดยวิศวกรโยธาชาวอังกฤษวิลเลียม กราแวตต์ขณะสำรวจเส้นทางรถไฟที่เสนอจากลอนดอนไปยังโดเวอร์ เนื่องจากมีขนาดกะทัดรัดกว่า จึงแข็งแรงทนทานและขนส่งได้ง่ายกว่า จึงมักเชื่อกันว่าการวัดระดับด้วยเครื่องวัดระดับแบบดัมปี้มีความแม่นยำน้อยกว่าการวัดระดับแบบอื่น แต่ความจริงแล้วไม่ใช่เช่นนั้น การวัดระดับด้วยเครื่องวัดระดับแบบดัมปี้ต้องใช้ระยะการมองที่สั้นกว่าและจำนวนครั้งในการมองที่มากกว่า แต่ข้อเสียนี้ได้รับการชดเชยด้วยการกำหนดให้ระยะการมองไปข้างหน้าและมองย้อนกลับเท่ากัน

กล้องวัดระดับความแม่นยำสูงมักใช้ในโครงการวัดระดับขนาดใหญ่ที่ต้องการความแม่นยำสูงสุด กล้องวัดระดับชนิดนี้แตกต่างจากกล้องวัดระดับชนิดอื่นตรงที่มีหลอดวัดระดับน้ำที่มีความแม่นยำสูงมาก และมีตัวปรับไมโครมิเตอร์สำหรับยกหรือลดแนวสายตา เพื่อให้เส้นเล็งตรงกับเส้นบนมาตราส่วนของไม้บรรทัด และไม่จำเป็นต้องใช้การประมาณค่าเพิ่มเติม

ระดับอัตโนมัติใช้ตัวชดเชยที่ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเส้นสายตาจะอยู่ในแนวนอนเมื่อผู้ใช้งานได้ปรับระดับเครื่องมือคร่าวๆ แล้ว (ภายในระยะประมาณ 0.05 องศา) ตัวชดเชยประกอบด้วยปริซึมขนาดเล็กที่แขวนจากลวดภายในตัวเครื่องระดับซึ่งเชื่อมต่อกันในรูปทรงลูกตุ้ม ซึ่งทำให้มีเพียงรังสีแสงในแนวนอนเท่านั้นที่เข้ามาได้ แม้ในกรณีที่กล้องโทรทรรศน์ของเครื่องมือไม่ได้ตั้งฉากอย่างสมบูรณ์^{[ 6 ]}

ผู้สำรวจสามารถติดตั้งเครื่องมือได้อย่างรวดเร็วและไม่จำเป็นต้องปรับระดับอย่างระมัดระวังทุกครั้งที่เล็งไปยังจุดอื่น นอกจากนี้ยังช่วยลดผลกระทบจากการทรุดตัวเล็กน้อยของขาตั้งกล้องให้เหลือเพียงปริมาณการเคลื่อนไหวจริง แทนที่จะใช้ความเอียงมาถ่วงน้ำหนักระยะการมองเห็น เนื่องจากต้องปรับระดับเครื่องมือเพียงครั้งเดียวต่อการตั้งค่า ผู้สำรวจจึงสามารถอ่านค่าด้านข้างได้มากเท่าที่จำเป็นอย่างรวดเร็วและง่ายดายระหว่างการเลี้ยวแต่ละครั้ง เครื่องมือนี้ใช้สกรูปรับระดับสามตัว ซึ่งแตกต่างจากสกรูสี่ตัวที่พบในระดับน้ำแบบเก่า

ระดับเลเซอร์^{[ 7 ]}ฉายลำแสงซึ่งสามารถมองเห็นและ/หรือตรวจจับได้ด้วยเซ็นเซอร์บนแท่งวัดระดับ รูปแบบนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานก่อสร้าง แต่ไม่เหมาะสำหรับงานควบคุมที่แม่นยำกว่า ข้อดีคือบุคคลหนึ่งสามารถทำการวัดระดับได้อย่างอิสระ ในขณะที่ประเภทอื่น ๆ ต้องใช้คนหนึ่งคนอยู่ที่เครื่องมือและอีกคนหนึ่งถือแท่งวัดระดับ

สามารถติดตั้งเซ็นเซอร์บนเครื่องจักรกลหนักเพื่อปรับระดับ พื้นดินแบบอัตโนมัติ ได้

• การวัดระดับทางดาราศาสตร์ธรณีวิทยา
• ความสูงแบบไดนามิก
• คำศัพท์เกี่ยวกับการปรับระดับ
• การปรับระดับด้วยแรงดันน้ำ
• การปรับระดับที่ดิน
• ความสูงตามการวัดแบบออร์โธเมตริก
• ธรณีฟิสิกส์
• ค่ายสำรวจ

ลองค้นหาคำว่า "levelling"ใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

• วิดีโอสอนการวัดระดับความแตกต่างของระดับจาก USALandSurveyor
• เว็บไซต์อีเลิร์นนิงพร้อมแบบฝึกหัดออนไลน์สำหรับการปรับระดับความแตกต่าง
• การคำนวณระดับความแตกต่างออนไลน์