Vastgoed en landmeten

1. DEEL 3. HORIZONTALE WATERPASSING
3.1. HOOGTEMETING – ALTIMETRIE
3.1.1. INLEIDING
Bij landmeetkundige en weg- en waterbouwkundige werkzaamheden zal het
noodzakelijk zijn om hoogtemetingen te verrichten. Deze hoogtemetingen kunnen
variëren van eenvoudige metingen met een verticaal gehouden vouwmeter tot
gecompliceerde metingen waarbij, met behulp van een theodoliet, hoeken en
afstanden moeten worden gemeten of berekend.
Ook bijzondere metingen, zoals dieptemetingen en peilingen met sonar of radar van
waterlopen, zandwinningplassen enz. ten opzichte van de waterspiegel vallen onder
hoogtemetingen.
Klassieke hoogtemetingen kunnen uitgevoerd worden met verschillende
instrumenten en de daarbij horende meettechnieken.
We onderscheiden volgende technieken:
• Hydrostatische waterpassing
• Barometrische hoogtemeting
• Trigonometrische hoogtemeting
• Horizontale waterpassing
Hydrostatische waterpassing
Soms is het mogelijk van een vrije stilstaande waterspiegel gebruik te maken om
punten van gelijke hoogte te verkrijgen en met behulp daarvan hoogteverschillen te
meten. Hetzelfde principe wordt vaker gebruikt in de vorm van communicerende
vaten.De zogenaamde flesjeswaterpas, bestaat uit twee van een streepverdeling
voorziene glazen buisjes verbonden door een flexibele buis of slang.
Figuur 3.1: Slang- of flesjeswaterpas.
Deze manier van waterpassen wordt meestal toegepast in de bouwsector en wordt
niet verder besproken.

2. Barometrische hoogtemeting
Het is bekend dat de luchtdruk met de hoogte afneemt. De vlakken van gelijke
luchtdruk zijn bij benadering niveauvlakken.
Verschil in luchtdruk kan dus gebruikt worden als maat voor hoogteverschil; meet
men in A en B, liefst gelijktijdig, de luchtdruk met barometers, dan is hieruit het
hoogteverschil tussen A en B af te leiden.
Figuur 3.2: Barometrische hoogtemeting.
Barometrische metingen geven niet de gewenste nauwkeurigheid voor
landmeetkundige toepassingen en worden niet verder besproken.
Trigonometrische hoogtemeting
Figuur 3.3: Berekening van hoogte uit afstand en verticale hoek.
In het verticale vlak kan de elevatiehoek V gemeten worden met een theodoliet,
evenals de horizontale afstand HA of de schuine afstand SA. Hiermee kan het
hoogteverschil berekend worden.
 De theodoliet is een hoekmeetinstrument en wordt afzonderlijk besproken in de
cursus “Landmeetinstrumenten 2”.
 De trigonometrische hoogtemeting – op basis van verticale hoek- en
afstandsmeting – zal behandeld worden in de cursus “Topometrie 2”

3.  Hoogtemeting is altijd de meting van hoogteverschillen; door sommering van
gemeten hoogteverschillen kan men de hoogten van een aantal punten t.o.v. een
per definitie vastgelegd vergelijkingsvlak vastleggen.
Horizontale waterpassing
Een waterpasinstrument is een optisch instrument waarmee op een of andere wijze
een horizontale vlak gerealiseerd wordt. Hoogtemetingen kunnen het meest
nauwkeurig uitgevoerd worden met een waterpasinstrument.
Figuur 3.4: Opstelling met waterpasinstrument en baak.
In de figuur staat het instrument tussen twee punten A en B waarvan het
hoogteverschil bepaald moet worden.
In A en B worden latten met een cm-verdeling (baak) zuiver verticaal opgesteld; men
kan de afstanden a en b op de baak aflezen en vindt:
hoogte A – hoogte B = b – a
 De horizontale waterpassing – instrumenten, meetmethode en toepassingen
zal verder in dit deel van de cursus besproken worden.
Hoogtemetingen worden altijd verricht t.o.v. een referentieoppervlak. Hiermee
bedoelen we een horizontaal vlak dat loodrecht op de richting van de zwaartekracht
staat.
Dit referentieoppervlak kan gesitueerd worden t.o.v. een aangenomen bouwpeil
(plaatselijk) of in een landelijk stelsel (TAW voor België).
Ten opzichte van het referentieoppervlak kunnen we een hoogteverschil tussen twee
punten waarnemen. Het bepalen van een dergelijk verschil is de eigenlijke
hoogtemeting.

4. Geoïde: equipotentiaal oppervlak dat samenvalt met het "gemiddeld zeeniveau" en in
ieder punt loodrecht staat op de richting van de "lokale verticaal".
3.1.2. REFERENTIEOPPERVLAK - GEOIDE
Zoals gezegd, verrichten we onze hoogtemetingen t.o.v. een referentieoppervlak dat
loodrecht op de richting van de zwaartekracht staat. Omdat de aarde (in een
vereenvoudigde voorstelling) bolvormig is, zal ook een niveauvlak enigszins
bolvormig zijn. Een betere benadering van het niveauvlak is de geoïde.
De geoïde is niet gelijk aan het werkelijke oppervlak van de aarde maar is een
referentieoppervlak.
 De dichtheid van de ondergrond is niet overal dezelfde dus zal de
aantrekkingskracht zich anders voordoen.
 Het is eigenlijk een equipotentiaalvlak van de aantrekkingskracht.
Het is een oppervlak waarvan de waarden enkel punt per punt kunnen geobserveerd
en bepaald worden. De geoïde is een lichaam dat door de massaonregelmatigheden
in de aardkorst een oppervlak bezit bestaande uit bulten en putten.
De geoïde van de gehele aarde zou dus eenduidig te bepalen zijn, indien in alle
punten op aarde de zwaartekracht gekend zouden zijn.
Vroeger kon de geoïde enkel bepaald worden door:
• astronomische waarnemingen waar de afwijking van de verticaal gemeten
werd;
• zwaartekrachtmetingen, waar de anomaliën van de zwaartekracht werd
gemeten.
Thans kan door waarnemingen in de variatie van de loopbaanparameters van
kunstmatige satellieten een “globale geoïde” bepaald worden.
Figuur 3.5: Globale geoïde.
Het quasi-geoïde model NLGEO2018grav, afgeleid uit zwaartekrachtmetingen, geldig
voor Nederland, België en de Noordzee.

5. 3.1.3. TWEEDE ALGEMENE WATERPASSING (TAW)
Om hoogtes te vergelijken of te bepalen is het noodzakelijk dat het
referentieoppervlak gekoppeld wordt aan een vastgelegd nulpunt.
 Voor kleine werken kan een lokaal gekozen nulpunt volstaan, bv. een dorpel van
een huis of een riooldeksel.
 Voor grotere projecten zal er nood zijn aan een landelijk nulpunt en referentie
stelsel.
 In België werd hiervoor het TAW-netwerk verwezenlijkt.
Voorgeschiedenis
De vroegere waterpassingsnetten van België werden onder de verantwoordelijkheid
van het ministerie van Landsverdediging uitgebouwd.
• De Algemene Waterpassing (AW) werd van 1840 tot 1879 uitgevoerd.
Het netwerk was niet voorzien van speciale merktekens; enkel de locatie van
de punten met hoogtecijfers was beschreven.
Het referentievlak was het "Nulpeil van het Krijgsdepot" of D-nulpeil; het werd
gedefinieerd als het gemiddelde zeeniveau bij eb op de peilschaal van de sluis
in het handelsdok te Oostende.
• De Nauwkeurigheidswaterpassing (NW) werd van 1889 tot 1892 uitgevoerd.
Dit net was samengesteld uit zowat 2.000 hoogtemerktekens die een
grenspolygoon en twee dwarslijnen (Antwerpen-Mons en Liège-Dinant)
afbakenden.
Het referentievlak was het gemiddelde zeeniveau te Oostende.
Het ligt 2,012 meter boven het D-nulpeil.
• De Lokale Waterpassingen:
De Tweede Algemene Waterpassing (TAW)
De Tweede Algemene Waterpassing die van 1947 tot 1968 werd uitgevoerd, omvat
zowat 19.000 merktekens die over het hele land verspreid zijn.
De herziening van dat net werd van 1981 tot 2000 uitgevoerd.
Figuur 3.6: Voor- en zijaanzicht van een hoogtemerkteken

6. Het gemiddelde zeeniveau bij eb in Oostende wordt gebruikt als nulpeil.
 Als nulpunt werd een "Fundamenteel Punt" gekozen, namelijk het punt GIKMN
gelegen in de Koninklijke Sterrenwacht van België te Ukkel. Dat punt maakte deel
uit van de Nauwkeurigheidswaterpassing (NW).Het hoogtecijfer van 1892 werd tot
het D-nulpeil teruggebracht, namelijk 100,174 meter.
Opvatting van het hele netwerk
De TAW omvat:
• een net van eerste orde bestaande uit achttien polygonen;
• een net van tweede orde dat elke polygoon in mazen verdeelt en dat op het
net van eerste orde steunt;
• een net van derde orde, waarvan de polygonen de mazen van tweede orde
vullen en op de eerste en tweede orde steunen.
Figuur 3.7:
Het TAW-net van eerste orde
De merktekens worden ingemetseld in bestaande metselbouwwerken of in
betonpalen. Daar waar het niet mogelijk is een merkteken in te metselen, plaatst men
doorgaans een koperen klinknagel. Behalve dit soort merktekens vindt men
occasioneel ook merktekens die vóór 1940 geplaatst werden en die in het TAW-net
opgenomen zijn.
Langsheen de polygonen zijn de van merktekens voorziene punten gemiddeld 800 à
1200 meter van elkaar verwijderd; deze afstand is wat groter in dunbevolkte
gebieden. De dichtheid van de merktekens van de Tweede Algemene Waterpassing
is zeer groot: overal in het land vindt men altijd minstens één merkteken binnen een
straal van drie à vier kilometer.

7. Publicatie van de altimetrische punten
Elk merkteken wordt uitvoerig beschreven in een technische fiche.
De altimetrische fiches zijn verkrijgbaar bij het NGI.
Figuur 3.8: Webapplicatie NGI - altimetrische punten
Toekomst
Het TAW-netwerk zal in de toekomst niet langer onderhouden worden. Het NGI zal
op termijn de TAW-punten vervangen door 3D-punten op basis van GNSS-
plaatsbepaling.
In België geldt als referentie voor hoogtemetingen de "Tweede Algemene
Waterpassing" afgekort als TAW.
 Hoogtemetingen in Nederland, Duitsland en Luxemburg zijn gebaseerd op het
Nederlandse Normaal Amsterdams Peil (NAP) dat 2,33 meter hoger ligt dan
TAW.
 Zweden, Noorwegen en Finland eveneens het gebruik van het NAP
overgenomen.
 Hoogtemetingen in Frankrijk zijn gebaseerd op het gemiddeld zeeniveau
in Marseille dat 1,82 meter hoger ligt dan TAW.

8. 3.2. WATERPASINSTRUMENT
3.2.1. ALGEMENE BESCHRIJVING
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.
Figuur 3.9: Waterpasinstrument Figuur 3.10: Aflezen kruisdraden
(aflezing is ongeveer 1422 mm).
Het waterpastoestel heeft een topografische kijker bestaande uit 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.
Met de centrale instellens kan het beeld scherp gesteld worden. Daartoe is hij
verbonden met een stelschroef op het apparaat. Dit scherpstellen kan bij moderne
toestellen ook geautomatiseerd worden, door middel van "autofocus".
Ook het oculair kan scherp gesteld ten opzichte van de kruisdraden door het te
verdraaien, zoals bij een verrekijker.
De scherpstelling van het oculair dient om de oogafwijking van de gebruiker te
neutraliseren en moet dus slechts één keer per gebruiker gebeuren, vóórdat het
beeld scherp gesteld wordt

9. .
Figuur 3.11 Doorsnede waterpasinstrument
De verticale as waar de kijker van een
waterpastoestel in horizontale zin om draait,
noemen we de eerste as.
Voor een nauwkeurige meting moet deze as
precies verticaal gesteld worden en dus
loodrecht op het referentieoppervlak.
Om dit te bereiken zijn waterpasinstrumenten
uitgerust met een onderstel met drie
stelschroeven.
Nadat we het instrument op een statief
hebben gezet spelen we het doosniveau in.
Bij oudere instrumenten wordt vervolgens het
instrument fijn geregeld door het inspelen
van het buisniveau. Bij de huidige
“automatische waterpastoestellen” is dit niet
meer nodig. De horizontaliteit van de
vizierlijn wordt bekomen door de
compensator van het toestel.
Figuur 3.12: Stelschroevenblok
Figuur 3.13: Pendelcompensator