數字水準儀的應用研究

摘要：水準儀作為測量高程差的儀器，在建筑、采礦以及地震預警等多種領域中廣泛應用，數字水準儀因為。數字水準儀因為其測量的精確度達到了一定程度而具有較高的使用價值。本文首先分析了數字水準儀的工作原理，然后討論了其具體的操作方法和注意事項，最后分析了其優缺點并對其今后的發展方向進行了相關探頭。希望本文能夠為相關工作者提供一些參考信息。

關鍵詞：數字化；水準儀；應用

中圖分類號： P204 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0000-00

礦山礦物開采和建筑工程地質測量以及地震預測報警等多個領域中都會應用到水準儀，礦藏開采力度的加大與建筑行業繁榮發展以及四川地震頻發等諸多現實都對水準儀的測量的精確度提出了更高的要求，數字水準儀是人們對科技進一步追求的產物，同時也體現了科學技術對于各個行業和領域的重要影響。作為現階段最先進的水準儀其由于價格昂貴還沒能夠在相關的應用領域中廣泛使用，因此應用該儀器的實踐者比較少，所以要對數字水準儀進行深入的研究以擴大其生產制造規模和實際應用范圍，從而使得科學技術能夠服務于生產生活的各個方面，尤其是地震預測和建筑地質測量領域當中，高層建筑地測和地震報警關系到生命安危，因此一定要將數字水準儀普及到這些領域中。

1數字水準儀工作原理

1）基本結構

數字水準儀基本構造由光學機械部分、自動安平補償裝置和電子設備組成，電子設備主要包括調焦編碼器和數據處理軟件等等，標尺采用條形碼供電子測量使用。

2）工作原理

采用編碼標尺，儀器內裝置圖像識別器和圖像數據處理系統，標尺用不同寬度的條碼組合來表征尺面的不同位置，人工完成照準和調焦之后，標尺條碼一方面被成像在望遠鏡的分劃板上，供目視觀測，另一方面通過望遠鏡的分光鏡，標尺條碼又被成像在光電傳感器（CCD）上，隨后轉換成電信號，經整形后進入模數轉化系統（A/D），從而輸出數字信號送入微處理器進行處理和存儲，并將其與內存的標準碼按一定的方式進行比較，即可獲得編碼標尺的讀數。

2操作方法及注意事項

第一步是打開配置菜單中的“限差”選項并進行極值設置，即最大值和最小值的設置，一般情況下視距高度的最大值與最小值是依據水準測量的具體需要進行設置的，相關經驗表明通常情況下視距高的最大值一般設定在2.7米且最小值設定在0.3米。極值設定完畢后設置最大限差和單站前后視距差以及水準線路前后的視距高等相關參數。當所有重要參數都設置完畢之后選擇儀器設置選項并在該選項下進行單位、日期和時間等常規信息設定。最后在記錄設置選項中選擇“點號添加”選項建立新的文件。

第二步是對文件進行信息備注。先打開文件菜單，然后選擇“新建項目”并在該菜單中鍵入測量項目的名稱、測量操作員姓名以及相關的備注信息等等。

第三步是打開測量菜單，點擊“水準線路”選項并建立一個新的線路且給線路命名，接著根據實際的測量需要選擇相應的測量模式，測量模式有“后前”“后前前后”“后前后前”“后后前前”“前后后前”總計五種。測量模式選擇完畢后即可開始測量工作，在測量的過程中如果測量精確度出現問題儀器則會自動還原初始狀態自動重新開始測量。數字水準儀的這個智能化優點能夠確保測量的準確度，同時降低操作員的重復勞動強度。

在操作的時候要注意以下三點，首先在啟動機器之前要對水準儀進行校準，具體的做法是通過焦螺旋進行調節使得水準儀的氣泡置于中間位置，校準合格之后再開機進行水準儀自檢。第二是關于目鏡的調焦和物鏡的對光要達到標準，調焦時要注意達到“十字”清晰，并且要讓“十字”與條紋編碼標準完全重合，通常改環節是通過水平螺旋的調節來完成的。第三，信息數據的記錄要提前設置好，如果不需要每次記錄都手動按鍵記錄，一定要將其調至到“測量與記錄”的模式下進行自動記錄。

3提高精度的方法

在數字水準儀應用的過程中，通過經驗總結在以下六個細節方面注意有利于進一步提高測量的準確性和精確度。一是要保證在觀測行為開始之前用傘等物品遮擋陽光避免環境溫度過高導致環境與儀器的溫度差過大，從而保證儀器與環境溫度基本相同以提高測量準確度。二是在相同觀測站進行觀測的時候切忌兩次調整焦距且要保證前視距和后視距數值相同。三是在每個側段上要進行往返測量，因此每個測量段上應該有兩個測量站。四是要防止儀器周邊磁場干擾儀器正常工作，盡管輸電線路等產生的磁場比較小，但是其磁場對數字水準儀的平行電磁場和正交電磁場都有一定程度的影響，最強的磁場會導致水準儀的補償器失效進而造成測量誤差。五是測量標尺一定要直立防止以保證測量結果的精確性，當天氣風力較大時要采用擴大腳架跨度等方法來加強儀器的穩定性以避免外力導致儀器振動而干擾測量結果。六是要做好詳細的測量記錄，將觀測點的位置以及編號記錄清晰同時要將觀測信息記錄完整并且要繪制相關的示意圖。

4數字水準儀優點和缺點

數字水準儀在測量誤差和測量精準水平以及測量速度上，同比其他水準儀有明顯優勢。首先其數字化的測試結果客觀、真實且非常直接，減小了測量誤差同時避免了記錄錯誤；其次，數字水準儀的測量精度已經達到了國家二級測量精度要求；再次，其測量的速度非常快，其測量速率是一般水準儀的1.3倍到1.5倍，所以其可以短時高效地采集測量數據，從而降低了野外作業人員的機械性工作強度。數字水準儀的主要缺點是視距高度有限制范圍，并且只能對配套標尺讀數且讀數不方便；其另一個缺點是其對于自然光的要求比較苛刻，當亮度不符合要求時無法作業。

5結語

綜上所述，數字水準儀在測量的精確性水平、測量誤差以及測量速度上都有明顯的優點，并且其可以實現測量作業的一體化模式，此外，數字測準儀出現測量誤差還可以自動恢復初始狀態進行重新測量，這就大幅度地降低了操作人員的機械性操作強度。數字測準儀的以上優點都決定了其有廣泛的發展空間，所以加大對其的研究具有重要的意義。根據其應用中的不足可以將其接下來的研究方向定位在改變補償器的結構以增加其對強電磁波的抗干擾性，增加其配合使用的標尺的種類，通過提高儀器CCD技術以降低其作業對亮度的要求，此外，需要適當地調整其市場售價以擴大其應用領域。

參考文獻

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