數(shù)字水準(zhǔn)儀電子i角對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響及檢定

內(nèi)蒙古自治區(qū)測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站 郭艷婷

數(shù)字水準(zhǔn)儀電子i角對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響及檢定

內(nèi)蒙古自治區(qū)測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站 郭艷婷

數(shù)字水準(zhǔn)儀是集光機(jī)電、計(jì)算機(jī)和圖像處理等高新技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。它具有測(cè)量速度快、精度高、操作簡(jiǎn)單、讀數(shù)直觀等特點(diǎn)。自20世紀(jì)90年代數(shù)字水準(zhǔn)儀問世以來，經(jīng)過近20年的發(fā)展已逐步走向成熟。它能夠自動(dòng)計(jì)算高差、高程，自動(dòng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，使其便于輸入計(jì)算機(jī)，有利于水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化的實(shí)現(xiàn)。

一、數(shù)字水準(zhǔn)儀電子i角對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

1.數(shù)字水準(zhǔn)儀i角的概念。由數(shù)字水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)原理可知，數(shù)字水準(zhǔn)儀i角具有兩個(gè)含義：一個(gè)是光學(xué)系統(tǒng)的i角，與常規(guī)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的i角一樣，它是經(jīng)過物鏡光心的水平入射光線與這條水平光線經(jīng)過補(bǔ)償器后水平視準(zhǔn)線之間的夾角；另一個(gè)是光電系統(tǒng)i角（簡(jiǎn)稱電子i角），它是經(jīng)過物鏡光心水平入射光線與這條水平光線經(jīng)過補(bǔ)償器后到CCD傳感器參考點(diǎn)的水平視準(zhǔn)線之間的夾角。

2.數(shù)字水準(zhǔn)儀i角的影響因素。主要包括以下四方面因素。

（1）溫度、濕度的影響。溫度、濕度的變化影響水準(zhǔn)儀i角的變化。

（2）數(shù)字水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)間的摩擦?xí)筰角發(fā)生變化。

（3）數(shù)字水準(zhǔn)儀器經(jīng)的震動(dòng)或碰撞，導(dǎo)致水準(zhǔn)儀補(bǔ)償器發(fā)生變化，進(jìn)而引起i角的變化。

（4）理論與實(shí)際的差異。在實(shí)際水準(zhǔn)測(cè)量過程中,如果采用前視、后視等距測(cè)量，理論上會(huì)消除i角偏差過大帶來的影響，但是在樓房的沉降觀測(cè)中,一般不可能實(shí)現(xiàn)等距觀測(cè)，使得測(cè)量結(jié)果受到一定的影響。

二、數(shù)字水準(zhǔn)儀電子i角對(duì)測(cè)量結(jié)果的檢定

1.數(shù)字水準(zhǔn)儀的電子i角本身就是一個(gè)修正值，是提高數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測(cè)精度的一個(gè)重要參數(shù)，它的檢定與校正是由內(nèi)置軟件完成的。在數(shù)字水準(zhǔn)儀電子i角檢定程序中,常見的有4種測(cè)量方法：費(fèi)式（Foerstner）法、李式（Naebauer）法、庫式（Kukkamaek）法、日本（Japan）法。其中，最常用的測(cè)量法是費(fèi)式法。該方法只需要重新設(shè)置一次儀器,條碼尺在整個(gè)檢定過程中保持不變，操作十分簡(jiǎn)單。在電子i角誤差值的測(cè)定過程中，也可采用費(fèi)式法。具體測(cè)試方法如圖1所示。

需要找一塊長(zhǎng)約45 m的場(chǎng)地，設(shè)立A、B兩根標(biāo)尺。在A、B兩根標(biāo)尺的連線上設(shè)置兩個(gè)儀器站，并將45 m的距離分成三等份，每一份約15 m。依照測(cè)試程序分別從測(cè)站1、測(cè)站2對(duì)A尺、B尺進(jìn)行觀測(cè)。數(shù)字水準(zhǔn)儀的電子i角為：

式（1）中，Y1a，Y1b分別為測(cè)站1對(duì)A尺、B尺的視高度數(shù)；Y2a，Y2b分別為測(cè)站2對(duì)A尺、B尺的視高度數(shù)；D1a，D1b分別為測(cè)站1對(duì)A尺，B尺的距離；D2a，D2b分別為測(cè)站2對(duì)A尺、B尺的距離。

2.隨著數(shù)字水準(zhǔn)儀送檢數(shù)量的增加，為了提高工作效率，筆者把檢定的順序做了一些改變。具體做法如下.

（1）在對(duì)數(shù)字水準(zhǔn)儀的電子i角進(jìn)行檢定前，先采用測(cè)定數(shù)字水準(zhǔn)儀的測(cè)站單次高差標(biāo)準(zhǔn)差。在測(cè)站單次高差、標(biāo)差的計(jì)算過程中，算出高差的平均值，可看做是兩標(biāo)尺高差真值h。

（2）用費(fèi)式法進(jìn)行數(shù)字水準(zhǔn)儀的電子i角誤差值的測(cè)定。在測(cè)站1測(cè)出的Y1a和Y1b，可以對(duì)電子i角誤差值作一個(gè)大概的估算，結(jié)合費(fèi)式法的i角計(jì)算公式可大概估算出：

根據(jù)JJG425—2003水準(zhǔn)儀國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程中的電子i角限差，可以反推算出相應(yīng)的Δh限差。如表1所示。

表1 Δh限差的要求

（3）筆者在檢定一臺(tái)徠卡DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀的過程中，先進(jìn)行測(cè)站單次高差標(biāo)準(zhǔn)差測(cè)定，計(jì)算得到兩標(biāo)尺之間的高差真值h＝0.344 29 m，在測(cè)站1時(shí)得Y1a＝1.714 42 m，Y1b＝1.371 30 m，則有

由Δh限差超限可初步判斷數(shù)字水準(zhǔn)儀的電子i角誤差超出了15.0″。而在實(shí)際運(yùn)用費(fèi)式法進(jìn)行電子i角誤差值的測(cè)定過程中，計(jì)算得到電子i角值為16.3″，超過了15.0″。

綜上，若想估算出Δh限差超限，應(yīng)先做好數(shù)字水準(zhǔn)儀的電子i角校正，校正完成后再進(jìn)行誤差值的測(cè)定。若估算出Δh小于Δh限差要求，那么就可以直接進(jìn)行數(shù)字水準(zhǔn)儀的電子i角值的測(cè)定。對(duì)于電子i角誤差值小的數(shù)字水準(zhǔn)儀i角的檢定，電子i角的校正步驟可以省去，從而進(jìn)一步提高工作效率。