Le but d'un levé vertical (ou altimétrique) est de déterminer une altitude par rapport à une surface de référence. La surface de référence la plus courante - appelée « niveau moyen de la mer » est celle utilisée pour nos cartes topographiques nationales. Pour les levés à petite échelle, ou levés locaux, comme les levés de construction, il n'est pas nécessaire de connaître la hauteur au-dessus du niveau moyen de la mer; il suffit de connaître les différences de hauteur entre des points. Les méthodes les plus courantes pour déterminer la différence de hauteur ou pour établir des altitudes sont le nivellement différentiel et le nivellement trigonométrique.

Nivellement différentiel

Mieux connue sous le nom de « nivellement », cette méthode de détermination de l'altitude utilise un télescope, appelé niveau, monté sur trépied qui est aligné à angle droit par rapport à la force de gravité. L'altitude est déterminée en mesurant la différence dans les lectures prises sur deux barres graduées semblables à de très grosses règles - appelées mires. Les points d'altitude connue sont appelés « repères de nivellement ». Si nous connaissons l'altitude en un point, nous pouvons « transférer » l'altitude pour connaître celle d'un autre point en appliquant la différence d'altitude entre l'altitude connue (ou présumée) et le nouveau point.

Exemple : Nous connaissons l'altitude en un point (repère de nivellement) et nous voulons déterminer l'altitude d'un autre point, disons à une distance de 50 mètres. D'abord, notre assistant tient l'une des deux mires exactement à la verticale au-dessus du point d'altitude connu. Ensuite, on met le niveau (télescope monté sur trépied) en station à mi-chemin environ entre le point d'altitude connue (repère de nivellement) et le point dont nous désirons connaître l'altitude. On pointe alors le télescope vers la mire, et à l'aide du réticule du télescope, on note les endroits sur la mire où le réticule apparaît. Si nous ajoutons cette mesure à l'altitude du point connu, nous pourrions calculer l'altitude de l'instrument. C'est la HI ou hauteur d'instrument. En déplaçant la mire vers le nouvel endroit et en la « lisant » encore une fois, on peut soustraire cette mesure de mire de la HI et calculer ensuite l'altitude du nouveau point.

Nivellement trigonométrique

Cette méthode de transfert d'altitudes repose sur les mathématiques employées en trigonométrie. Plutôt que d'utiliser un niveau, nous nous servons du théodolite que nous avons utilisé pour les levés horizontaux. Le théodolite est mis en station sur un point d'altitude connue (repère de nivellement) et la hauteur du centre du télescope au-dessus du point de référence est mesurée avec soin et ajoutée à l'altitude connue, en vue de produire une HI (ou hauteur d'instrument) exacte. L'angle vertical et la distance à la station cible sont mesurés, et l'on calcule la différence d'altitude à l'aide de formules de trigonométrie. Cette différence est ajoutée à la hauteur du télescope pour nous donner la hauteur de la station cible.

Autres méthodes de levés verticaux (ou altimétriques)

De façon générale, les mêmes méthodes que celles employées pour les levés horizontaux peuvent être utilisées pour les levés verticaux - théodolite, station totale, Doppler, système inertiel, GPS, LIDAR et levé photogrammétrique. Ces méthodes sont décrites dans la partie précédente sur les levés horizontaux. La précision des observations ou des mesures de ces types de levés est variable.

repères de nivellement ou GPS