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2018-02-20T16:11:57Z

Methode der „automatischen Einwägung“: typo

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[[Bild:Ni2 und Verlängerung,15.299.jpg|thumb|200px|right|Zeiss Ni2-Nivellier (Stativ wurde verlängert)]]
Das '''Ni2''' war das weltweit erste automatische [[Nivelliergerät]]. Es wurde Anfang der [[1950er]] Jahre von [[Carl Zeiss (Unternehmen)|Zeiss]]-[[Opton]] (Oberkochen) entwickelt und konnte wegen seiner Qualität, Robustheit und Genauigkeit jahrzehntelang an Unternehmen und Institute der [[Geodäsie]] verkauft werden. Noch heute sind Nivelliere dieses Typs zu Tausenden im Einsatz.

== Methode der „automatischen Einwägung“ ==
In einem automatischen Nivellier ist ein pendelnder Baukörper in den [[Strahlengang]] des [[Fernrohr]]s eingebaut, der die [[Zielachse|Ziellinie]] auch dann genau in die [[Horizont]]ale einstellt, wenn das Messinstrument nicht genau waagrecht aufgestellt ist. Im Ni2 übernimmt ein reflektierendes Glasprisma diese Funktion, das an einem patentierten, hochpräzise gefertigten System von 4 feinsten Drähten hängt. Eine kleine [[Achsneigung|Neigung]] des Geräts (die bis etwa 0,05 Winkelgrad gehen darf) wird dadurch im optischen Strahlengang kompensiert.

Dieses Patent hat die Methode des [[Nivellement]]s nicht nur beschleunigt – weil nun das langwierige „Einspielen“ von [[Libelle (Messtechnik)|Libellen]] bei jeder [[Visur]] entfallen konnte –, sondern hat auch in vielen Projekten die [[Genauigkeit]] gesteigert. Denn nun konnte man sich auf lediglich „grobe“ Horizontierung mit der [[Dosenlibelle]] beschränken und konnte die Aufmerksamkeit auf die eigentliche Zielung durch das Fernrohr konzentrieren. Lediglich auf stark schwingenden [[Bauwerk]]en (z. B. [[Brücke]]n) muss auf die traditionellen Libellen-Nivelliere zurückgegriffen werden, weil der [[Höhenkompensator|Kompensator]] bei gewissen Vibrationen in dauerndes Zittern gerät.

== Instrumentendaten und Genauigkeit ==
[[File:Paolo Monti - Servizio fotografico - BEIC 6346625.jpg|thumb|left|Foto von [[Paolo Monti]]]]

Das Ni2 (der Name bedeutet ''Nivellier Typ 2'') hat ein Fernrohr mit 4 cm [[Apertur (Optik)|Öffnung]] und 30-facher [[Vergrößerung (Optik)|Vergrößerung]] und wiegt ca. 2,1 kg (ohne Horizontalkreis) bzw. 2,4 kg (mit Horizontalkreis). Seine Messgenauigkeit war ursprünglich auf mindestens ±1" ausgelegt, was einem Messfehler von 0,5 mm auf 100 m entsprechen würde, denn das pendelnde Prisma kann die restliche Instrumentenneigung nicht zu 100 % kompensieren, sondern nur zu etwa 99,5 %. Doch de facto hat sich die erreichbare Messgenauigkeit mit beachtlichen ± 0,3" herausgestellt – ein Wert, für dessen Feststellung z. B. ein Laborphysiker ein 10- bis 100-mal schwereres Teleskop benötigen würde. Mit speziellen Messanordnungen, Auswertemethoden und 1–2 Wiederholungsmessungen sind sogar ±0,15" erreichbar.

Ein bewährter Trick hierzu ist die „[[Verfahren_„Rote Hose“|Rote-Hose-Methode]]“. Von den zwei Männern, die abwechselnd mit der [[Nivellierlatte]] dem Messgerät vor- und nachgehen, trägt einer eine auffällige Farbe. Wenn der Beobachter nun das Ni2 immer in jener Richtung einstellt, in der er die „Rote Hose“ sieht, fallen die o.e. winzigen Restfehler von 0,5 % der Achsneigung fast ganz heraus.

[[Bild:Ni2-Astrolab,Stativ,15.227.jpg|thumb|right|300px|Ni2, zum Prismen-Astrolab für Sternmessungen umgerüstet]]

== Ni2-Astrolabium ==
Eine andere Präzisionsmethode wurde etwa 1960 im '''Ni2-[[Astrolabium|Astrolab]]''' realisiert, mit dem ein erfahrener [[Geodät]] oder [[Astronom]] die genaue [[Lotrichtung]] mittels [[Fundamentalstern|Sternen]] messen kann. Vor das Nivellier wird ein 60°-Glasprisma geschaltet, das den Strahlengang von der Horizontalen in genau 30° [[Zenitdistanz]] umlenkt. In einem speziellen [[Fadennetz]] werden die Zeiten von etwa 20 vorausberechneten [[Sterndurchgang|Sterndurchgängen]] gestoppt, deren Analyse im Vergleich mit den Koordinaten des [[Vermessungspunkt]]es schließlich die [[Lotabweichung]] ergibt.

Die ursprünglich konzipierte Genauigkeit von 0.6 bis 1" konnte nach wenigen Jahren mit verfeinerten Computerprogrammen auf etwa ±0.4" gesteigert werden. Großangelegte Messreihen von [[Adolf Rödde]] (IfAG Frankfurt) und [[Gottfried Gerstbach]] (TU Wien) haben eine weitere Steigerung auf 0,2" gebracht, indem Effekte der nächtlichen [[Temperatur]], der [[Sternörter]] sowie der persönlichen [[Persönliche Gleichung|Zeitmessungs]]- und [[Zielfehler]] aufs genaueste mathematisch modelliert wurden. Dadurch wurde es um [[1980]] z. B. möglich, bisherige [[Geoid]]bestimmungen um das 2- bis 3-fache auf ± 5 cm zu verbessern. In [[Österreich]] wurden zu diesem Zweck in 5–6 Jahren 700 Messpunkte auf Berggipfeln und in klimatisch günstigen Tälern mit dem Ni2-Astrolab eingemessen. In den 20 Jahren seither konnte die Genauigkeit durch mathematische [[Kollokation]] abermals verdoppelt werden, wobei die TUs Hannover und Graz führend waren. Dies hat in Deutschland, Österreich und Schweiz zu einem fast cm-genauen Geoid geführt und die Anwendbarkeit von [[Global Positioning System|GPS]] verbreitert.

Nicht zuletzt erlaubt das leichte, aber genaue und flexible Instrument, Messungen höchster Präzision auf normalen [[Vermessung]]s-[[Stativ]]en vorzunehmen. Bis in die [[1960er]] Jahre mussten für die [[Astrogeodäsie]] eigene [[Messpfeiler]] gebaut werden, um die unvermeidlichen kleinen Instrumentenfehler während der nächtlichen [[Abkühlung]] kontrollieren zu können. Auch die Größe der Messmannschaften konnte von 4 auf 2 Personen reduziert werden.

== Literatur ==
* Carl Zeiß GmbH: ''Gebrauchsanleitung des Ni2-Astrolabiums.'' Oberkochen 1960.
* [[Karl Ramsayer]]: ''Geodätische Astronomie''. JEK Band IIa, Stuttgart 1969.
* Gottfried Gerstbach: ''Optimierung von Astrolabbeobachtungen''. Geowiss. Mitt. Heft 7, TU Wien 1978.

[[Kategorie:Geodätisches Instrument]]
[[Kategorie:Astrometrie]]
[[Kategorie:Dimensionales Messgerät]]

Ni2 - Versionsgeschichte

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