Une mire de niveau est une tige de mesure que les arpenteurs-géomètres voient à travers un télescope pour calculer la pente, ou la différence d’élévation, entre deux emplacements. Quel que soit leur matériau de construction, la plupart des modèles peuvent être réglés en hauteur, soit de manière télescopique, soit avec des accessoires sectionnels supplémentaires. Aussi appelée mire de nivellement, son utilisation repose sur l’un des principes les plus simples de la géométrie.
Ils peuvent être une seule longue canne, mais l’arpentage des terres à pied nécessite une certaine portabilité. Une mire légère en aluminium peut avoir des sections imbriquées qui se télescopent et se verrouillent pour le réglage de la hauteur. Les types en bois peuvent être fabriqués dans des sections séparées qui se connectent bout à bout et se verrouillent, selon les besoins. Tous ont des marques numériques graduées, des mesures impériales ou métriques, en gros caractères visibles. Ce sont, fondamentalement, de très longues règles avec une résolution fonctionnelle d’environ 0.1 pouce (2.5 mm).
De plus, il existe deux types différents de mires de niveau, qui correspondent à qui détermine la mesure. Une « tige cible » est lue par le rodman, l’individu tenant le bâton de niveau. Un autre type, une « tige à lecture automatique », est lu par l’instrumentiste. Ce dernier, parfois appelé tige parlante, est aperçu et enregistré par l’individu qui regarde de loin à travers un télescope monté sur un trépied.
Les tiges cibles sont montées avec une cible coulissante marquée d’un réticule et coupée avec un trou de serrure au centre. Avec des signaux manuels ou par radio, l’instrumentiste demande au rodman de faire glisser la cible vers le haut ou vers le bas jusqu’à ce que son réticule corresponde à celui de son télescope. Celles-ci sont aussi parfois appelées marques de stade.
Il existe quelques autres niveaux d’état-major conçus différemment pour des applications spécialisées. La tige d’un topographe a une marque zéro au centre et est utile pour l’enregistrement continu des avantages et des inconvénients des contours d’élévation fortement ondulés d’une zone de terre. Les tiges dites standia sont des versions surdimensionnées d’un bâton de niveau utilisé pour de plus longues distances.
La géométrie de mesure du changement d’altitude est assez simple. L’instrument de visée utilisé par la plupart des géomètres s’appelle un théodolite, et les pieds réglables de son support de trépied peuvent être ajustés pour s’assurer que la lunette de visée est vraiment de niveau. Sa hauteur au-dessus du sol est enregistrée.
À une distance pratique allant jusqu’à 410 pieds (125 m) pour la plupart des modèles, une mire de niveau vertical est visualisée pour enregistrer la mesure indiquée par le réticule du télescope. La différence entre les deux mesures est le changement d’altitude. Si la distance exacte est également enregistrée, un simple calcul de triangulation donne une mesure du changement d’altitude en degrés, ou pente.