nivelman, specijalističko područje geodezije i postupak kojim se određuju visine točaka na Zemlji (izgrađenih objekata, industrijskih postrojenja i dr.) s obzirom na odabranu plohu (nulta ploha, referentna ploha, razinska ili nivo-ploha mora); također visinomjerstvo, niveliranje.

Tradicionalni geodetski instrument za mjerenje visinskih razlika s pomoću horizontalne vizurne linije dalekozora je nivelir. Glavni dio nivelira je dalekozor koji se može okretati oko vertikalne osi te sustav kojim se vizurna linija postavlja horizontalno (libele ili kompenzator). Na dvije odabrane točke postave se uspravno 3 do 4 m dugačke nivelmanske letve s duljinskom podjelom, a između njih je nivelir. Visina se očitava tako da se na letvama očita visina, a razlika tih očitanja je relativna visina. Za određivanje apsolutnih visina (kota) niza točaka mjere se njihove visinske razlike, a potom se, uz poznavanje apsolutne visine jedne od njih, mogu računski dobiti i apsolutne visine ostalih točaka. Radi lakše izmjere visina, postavljaju se i umetnute točke (koje tvore nivelmanski vlak; više međusobno spojenih nivelmanskih vlakova čini nivelmansku mrežu). Nivelmanske točke se trajno obilježavaju nivelmanskim oznakama (reperima) od lijevanoga ili kovanoga željeza.

Nivelman se najčešće provodi s obzirom na nivo-plohu mora – zamišljenu plohu srednje razine mora produženu ispod kontinenata, pa se često apsolutne visine kolokvijalno zovu nadmorskim visinama. Srednja razina mora izračunava se na temelju višegodišnjih mjerenja morske razine mareografima. Apsolutne visine koje se određuju nivelmanom su visine točaka u odnosu na usvojenu referentnu visinsku plohu fiksiranu visinskim datumom, a relativne visine, odnosno visinske razlike, su razlike apsolutnih visina dviju promatranih točaka. Pretpostavka za određivanje apsolutnih visina na kontinentalnoj, državnoj ili lokalnoj razini je definiranje i realizacija visinskog referentnog koordinatnog sustava, koji obuhvaća izbor referentne plohe (npr. geoid, elipsoid, sfera, ravnina), izbor visinskoga datuma (parametri fiksiranja referentne plohe u odnosu na tijelo Zemlje), izbor vrste visina (geopotencijalne, normalne, ortometrijske, normalno-ortometrijske, dinamičke, elipsoidne) i realizaciju visinskog referentnog okvira (referentni okvir čini polje repera na području obuhvata referentnog sustava, uvezanih u čvrstu linijsku geometrijsku strukturu nivelmanskih mreža).

Državni visinski referentni sustavi su sustavi opće namjene, jer je polje repera obuhvaćeno nivelmanskim mrežama osnova za visinsko pozicioniranje na državnom teritoriju (topografska izmjera, katastarska izmjera, izmjera za projektiranje građevina, iskolčenje objekata i dr.). Lokalni visinski referentni sustavi u pravilu imaju samo jednu namjenu (npr. deformacije stabilnosti objekata, izgradnja objekata, izradba i montaža strojevima i sl.). Na mrežu točaka precizno nivelmanom određenih visina vezuju se sve ostale visinske izmjere, a ona služi i za prikazivanje visinskih odnosa na kartama različitih mjerila. Visine određene nivelmanom podloga su za projektiranje i gradnju naselja i građevina, određivanje slijeganja zemljišta i građevina, a služe i pri znanstvenim istraživanjima.

Nivelman može biti generalni ili detaljni. Najtočnija je nivelmanska metoda geometrijski nivelman. Generalni nivelman (u skladu sa standardom unaprijed zadane točnosti izmjere) može biti nivelman visoke točnosti (NVT), precizni nivelman (PN), tehnički nivelman povećane točnosti (TNPT) i tehnički nivelman (TN). Nivelman visoke točnosti jedna je od najtočnijih klasičnih geodetskih terestričkih metoda izmjere, u kojem relativna pogreška izmjere iznosi 1 : 1 000 000, odnosno referentna vjerojatna slučajna pogreška mjerenja je 1,0 mm/km, a referentna vjerojatna sustavna pogreška je 0,2 mm/km. Zbog visoke razine točnosti, bez obzira na specifičnosti, zahtjevnost i složenost terenske realizacije, metoda geometrijskog nivelmana se redovito primjenjuje u svrhu realizacije referentnih okvira državnih visinskih referentnih sustava, tj. državnih nivelmanskih mreža. Te su mreže u pravilu strukturirane u skladu s hijerarhijskim načelom, s povezivanjem i oslanjanjem mreža nižih redova točnosti na mreže viših redova točnosti. Primjena nivelmana u svrhu određivanja visina površinski raspršenih točaka, bez linijske strukture, spada u klasu detaljnog nivelmana. Detaljni nivelman priključuje se na zadane točke generalnoga nivelmana, a njime se određuju visine karakterističnih točaka na Zemljinoj površini i određeni profili, pa se razlikuju površinski nivelman i nivelman profila.

Prema metodama mjerenja nivelmani mogu biti geometrijski, trigonometrijski, hidrostatski, barometrijski, fotogrametrijski, astrogeodetski, globalni navigacijski satelitski sustavi (GNSS), prostorno ili samo visinsko lasersko skeniranje (engl. Light Detection and Ranging, – LIDAR) i satelitske altimetrije. Metode se znatno razlikuju u pogledu: tehnološke složenosti i sofisticiranosti mjernih sustava, postupaka i procedura izmjere, razine automatiziranosti izmjere, različitosti algoritama analize i računske obradbe podataka izmjere, količine prikupljenih analognih ili digitalnih podataka izmjere, ponekad i vrlo specifične namjene.

Geometrijski nivelman (opći i detaljni), poznat još iz antičkoga doba, počiva na određivanju visinske razlike točaka s pomoću horizontalne vizure nivelmanskog instrumenta i vertikalno postavljenih nivelmanskih letvi. Radi određivanja visina na teritoriju koji treba snimiti, reperi se povezuju u nivelmanske vlakove, a za sustavno određivanje visina cijelog niza repera razvijaju se nivelmanske mreže. Trigonometrijskim nivelmanom računa se visinska razlika dviju točaka na osnovi izmjerenoga vertikalnog kuta i izmjerenoga ili poznatoga (iz geodetske mreže) horizontalnog razmaka između njih; točke se uključuju u vlakove i izravnavaju se visine. Hidrostatski nivelman omogućuje prijenos visine s jedne na drugu blisku ili čak udaljenu točku (do nekoliko kilometara), koje optički ne moraju biti u dogledanju. Provodi se uz pomoć instrumenta zasnovanog na zakonu o spojenim posudama (tzv. hidrostatska vaga), s tekućinom u posebnoj fleksibilnoj cijevi sa staklenim završetcima i sustavom mikrometara. Barometrijskim nivelmanom visinske se razlike određuju neizravno, na temelju razlike atmosferskih tlakova mjerenih barometrom, odnosno altimetrom u tim točkama (izračunate nadmorske visine su približne); tlak zraka mjeri se s pomoću barometra ili najčešće s pomoću posebno konstruktivno prilagođenih aneroida. Fotogrametrijskim nivelmanom apsolutne se visine točaka neposredno određuju u stereo-modelu, u skladu s vanjskom i unutarnjom orijentacijom snimaka stereopara terestričkih ili aerofotogrametrijskih snimaka. Astrogeodetskim nivelmanom na temelju određivanja otklona vertikale određuje se visinska separacija između ploha geoida i elipsoida. GNSS omogućuje, u skladu s kvalitetom instrumentarija i metodom pozicioniranja, određivanje izvorno elipsoidnih visina uz mogućnost njihove transformacije u apsolutne visine referirane na geoid. LIDAR omogućuje generiranje prostornog ili samo visinskog modela visoke rezolucije primjenom laserskog senzora. Satelitska altimetrija omogućuje izmjeru visinske topografije oceanske i morske površine.

Povijesni razvoj u svijetu i Hrvatskoj

Razvoj nivelira započeo je otkrićem dalekozora početkom XVII. st., a osobito otkrićem cjevaste libele. Dalekozor je u geodetskim mjerenjima prvi počeo rabiti Jean Picard, a 1674. konstruirao je instrument s dalekozorom koji mu je služio za mjerenje vertikalnih kutova. Nedugo nakon toga započeo je i razvoj nivelira s libelama. Poznato je da su se već 1702. rabili niveliri kod kojih se izvlači okularna cijev i niveliri s elevacijskim vijkom. Tijekom vremena cjevasti niveliri postajali su sve točniji. Godine 1770. konstruirana je centrična (kružna ili dozna) libela, a 1857. prvi nivelir s reverzijskom libelom. Važna konstrukcijska poboljšanja nivelira nastala su 1908. kada je Heinrich Wild unaprijedio unutrašnje izoštravanje libele, tijelo dalekozora i nosač libele načinio od jednog odljeva, a koristio se i mikrometrom s planparalelnom pločom. Godine 1950. izrađen je nivelir Zeiss Ni2 s kompenzatorom umjesto libele (prvi nivelir s automatskim horizontiranjem vizurne linije), čime su znatno povećane učinkovitost i brzina mjerenja. Razvoju očitavanja s nivelmanske letve pridonio je Hans Zetche, koji je 1966. predložio da se položaj slike letve u slikovnoj ravnini nivelira određuje elektronički. Laserski niveliri s rotirajućom laserskom zrakom pojavili su se 1973., a prvi digitalni nivelir proizvelo je poduzeće Wild (Leica) 1990. u Švicarskoj. Dok su se tijekom godina uvodile razne instrumentalne i proceduralne modifikacije kako bi se povećala preciznosti, osnovni mjerni sustav ostao je gotovo nepromijenjen od sredine XIX. st.

Razvoj nivelira i nivelmanske letve je tijekom vremena omogućio provođenje prvih nivelmanskih izmjera cjelokupnih država. Iako je Nizozemska svoju izmjeru započela 1682. i provela istraživanja duž rijeka i dijela obale između 1797. i 1812., prvu je nivelmansku izmjeru započela tek 1875. Velika Britanija započela je svoju nivelmansku izmjeru 1841., a dovršila je dvadesetak godina kasnije. U gotovo svim slučajevima geodetska nivelmanska izmjera započela je nakon što je bila dovršena ili gotovo dovršena triangulacija. Početkom sustavnih nivelmanskih radova u Hrvatskoj smatra se 1875. kada je u Austro-Ugarskoj započela sustavna realizacija prvoga visinskog referentnog koordinatnog sustava, uz odabir normalno-ortometrijske vrste visina, visinski datum bio je vezan uz mareograf u Trstu, a visinski okvir realiziran izmjerom nivelmanske mreže tzv. Austrijskog preciznog nivelmana.

Visinska izmjera u SFRJ bila je vezana uz normalan reper u Trstu (molo Sartorio, 3,352 m iznad srednje morske razine). Koordinatni sustav za visine, koji je u RH u službenoj uporabi i danas, određen je istom srednjom razinom Jadranskoga mora na mareografu u Trstu (na temelju jednogodišnjih mjerenja morskoga vodostaja provedenih 1875). Radi točnijega određivanja srednje razine mora 1962–81. obavljena su mjerenja na pet mareografa (Dubrovnik, Split, Bakar, Rovinj i Kopar) duž obale Jadranskoga mora.

U Hrvatskoj postoji duga tradicija objavljivanja radova opće i posebne nivelmanske namjene. Objavljivali su ih znanstvenici i stručnjaci iz renomiranih javnih institucija, ali i privatnih poduzeća od druge polovice XIX. st. Izučavanje geodeta o nivelmanima započelo je 1908. kada je osnovan Geodetski tečaj (prvi dvogodišnji visokoškolski studijski program geodezije) na Šumarskoj akademiji (→ Fakultet šumarstva i drvne tehnologije; sv. 2). Najistaknutiji je znanstvenik u području hrvatskog visinomjerstva, s prepoznatim znanstvenim, stručnim i nastavnim djelovanjem u okviru hrvatskoga geodetskog okružja → Stjepan Klak.