對電子水準(zhǔn)儀在二等水準(zhǔn)測量中應(yīng)用的探析

■凡艷偉

（青海省第二測繪院　青海　西寧　810001）

對電子水準(zhǔn)儀在二等水準(zhǔn)測量中應(yīng)用的探析

■凡艷偉

（青海省第二測繪院青海西寧810001）

測繪技術(shù)的飛速發(fā)展，使電子水準(zhǔn)儀在工程測量中的應(yīng)用非常廣泛，極大地提高了工作效率。這就要求測繪測量專業(yè)的人才掌握電子水準(zhǔn)儀的原理、性能和使用方法，能完成一定的測量工作任務(wù)，成為技術(shù)技能型人才。本文分析了練習(xí)如何使用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行二等閉合水準(zhǔn)路線測量，提出了減小測量誤差的方法和措施。

電子水準(zhǔn)儀二等水準(zhǔn)測量應(yīng)用探析

水準(zhǔn)測量就是利用水準(zhǔn)儀提供的一條水平視線，借助水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行讀數(shù)，測定地面上兩點(diǎn)間的高差，從而由已知點(diǎn)高程推求未知點(diǎn)的高程。在數(shù)字水準(zhǔn)儀研制出來之前，傳統(tǒng)的水準(zhǔn)施測一般采用水準(zhǔn)儀以人工讀取數(shù)據(jù)結(jié)合手工記薄或手工電子記錄的方法。這種傳統(tǒng)方法，人為主觀因素影響較多，測量效率相對較低。數(shù)字水準(zhǔn)儀的研制成功，有效避免了人為因素的影響，極大地提高了水準(zhǔn)測量的工作效率及成果的精確度。

1　電子水準(zhǔn)儀的原理

電子水準(zhǔn)儀是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上，在望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和探測器(CCD)、并采用條碼標(biāo)尺和圖像處理電子系統(tǒng)而構(gòu)成的光機(jī)電測量一體化的高科技產(chǎn)品。基本工作原理是當(dāng)測量人員照準(zhǔn)標(biāo)尺并進(jìn)行調(diào)焦后，條碼標(biāo)尺的像經(jīng)分光鏡，一路成像在分劃板上，供目視觀測;一路成像在探測器上，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，輸出的數(shù)字信號被送到微處理器進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，并將其與儀器內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)碼按一定方式進(jìn)行比較，即可獲得高度讀數(shù)和水平距離。

2　電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)

（1）讀數(shù)客觀。由于觀測值是自動(dòng)顯示在電子水準(zhǔn)儀的屏幕上，所以不存在觀測員的判讀錯(cuò)誤，消除了人為讀數(shù)誤差。

（2）精度較高。視線高和視距讀數(shù)都是采用大量條碼分劃圖象經(jīng)處理后取平均得出來的數(shù)值，因此削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響。電子水準(zhǔn)儀都有多次讀數(shù)取平均的功能，可以削弱外界條件的影響。對儀器操作不太熟練的測量人員也能進(jìn)行高精度測量。

（3）可以自動(dòng)讀數(shù)，所以大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

3　二等閉合水準(zhǔn)路線測量實(shí)例分析

為了參加某校測繪測量技能大賽的比賽，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多次二等閉合水準(zhǔn)路線測量練習(xí)。

3.1二等水準(zhǔn)測量所用儀器和設(shè)備

根據(jù)競賽要求，二等水準(zhǔn)測量需配備以下儀器設(shè)備:①南方或科力達(dá)DL2007電子水準(zhǔn)儀:含木腳架1副、2 m數(shù)碼標(biāo)尺1對、2個(gè)撐桿及2個(gè)尺墊(3 kg)。②50 m測繩(根據(jù)參賽隊(duì)的要求配發(fā))。

3.2觀測與計(jì)算要求

每一條閉合水準(zhǔn)路線由3個(gè)待求點(diǎn)和1個(gè)已知點(diǎn)組成。設(shè)O點(diǎn)為已知點(diǎn)，D、E、F為待求點(diǎn)。觀測和計(jì)算時(shí)滿足以下要求:觀測使用賽會(huì)規(guī)定的儀器設(shè)備，測站視線長度、前后視距差及其累計(jì)、視線高度和數(shù)字水準(zhǔn)儀重復(fù)測量次數(shù)按相關(guān)規(guī)定。除路線轉(zhuǎn)彎處，每一測站上儀器與前后視標(biāo)尺應(yīng)盡量接近一直線上。水準(zhǔn)路線采用單程觀測，每測段測站數(shù)為偶數(shù)，每測站兩次高差，奇數(shù)站觀測水準(zhǔn)尺的順序?yàn)?后-前-前-后;偶數(shù)站觀測水準(zhǔn)尺的順序?yàn)?前-后-后-前。高程誤差配賦計(jì)算，高差取位到0.000 01 m，高程取位到0.001 m。

3.3第一測段O-D第一個(gè)測站的操作步驟

先在第一測站兩水準(zhǔn)點(diǎn)中間安置儀器，然后旋轉(zhuǎn)三個(gè)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中進(jìn)行整平儀器。之后照準(zhǔn)后視點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺并進(jìn)行調(diào)焦。再開機(jī)，設(shè)置儀器的參數(shù)，選擇標(biāo)準(zhǔn)測量模式的標(biāo)準(zhǔn)測量，按MEAS鍵進(jìn)行測量，當(dāng)屏幕上顯示標(biāo)尺均值和視距均值時(shí)，把數(shù)據(jù)記錄到記錄表中。根據(jù)奇數(shù)站后前前后的觀測順序，依次把數(shù)據(jù)記錄到記錄表中。然后根據(jù)水準(zhǔn)測量原理，計(jì)算兩次高差。若其差值小于等于0.6 mm，則取其平均值作為這一測站高差;此時(shí)儀器搬站，進(jìn)行下一站測量;若其差值大于0.6mm，則重新安置儀器測量。

4　誤差分析

4.1水準(zhǔn)儀的精度對二等水準(zhǔn)測量成果的影響

觀測過程中操作儀器嚴(yán)格按照《規(guī)范》要求，如對視距的選擇、每一測站的后、前視距離之差和每一測段的后、前視距離之累計(jì)差規(guī)定一個(gè)限值、在照準(zhǔn)同一測站前、后視尺時(shí)盡量避免調(diào)焦、在陽光下觀測用傘遮住儀器等，都可減弱或消除水準(zhǔn)儀的精度對精密水準(zhǔn)測量成果的影響。

4.2整平儀器誤差

在整平過程中，要遵循左手拇指規(guī)則:“左手拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋的運(yùn)動(dòng)方向，就是氣泡移動(dòng)的方向”，不能盲目轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋。還要注意儀器轉(zhuǎn)到任何方向，氣泡都要居中。這樣才能提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.3調(diào)焦誤差

數(shù)字水準(zhǔn)儀要求十字絲影像清晰、標(biāo)尺的像準(zhǔn)確地聚集在CCD傳感器上，才能準(zhǔn)確地反映測量值［2］，觀測時(shí)要保證每站的調(diào)焦質(zhì)量，才可獲得最佳的測量精度。

4.4水準(zhǔn)尺傾斜誤差

在水準(zhǔn)測量讀數(shù)時(shí)，若水準(zhǔn)尺在視線方向前后傾斜，會(huì)造成水準(zhǔn)尺讀數(shù)總會(huì)偏大，所以立尺者要確保尺上的圓水準(zhǔn)氣泡居中或使用可調(diào)節(jié)升降尺撐，提高扶尺質(zhì)量，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.5光照風(fēng)力的影響

測量過程中，光照會(huì)使儀器受熱不均使軸線關(guān)系改變，影響測量精度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使測量中斷。風(fēng)大時(shí)會(huì)使儀器抖動(dòng)、不易整平等都會(huì)引起誤差。所以要選擇好的天氣測量，還要給儀器打傘遮光。

5　結(jié)論

電子水準(zhǔn)儀在精密水準(zhǔn)測量中的應(yīng)用，使測量過程簡捷迅速、測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，節(jié)省了人力、時(shí)間，提高了工作效率。測量成果的精度不僅取決儀器的性能，更主要的是取決于測量的方法和外界條件的影響。在操作過程中要認(rèn)真、仔細(xì)，嚴(yán)格執(zhí)行二等水準(zhǔn)測量技術(shù)要求和測量規(guī)范中的規(guī)定，熟悉儀器的操作方法，并盡可能減小外界條件的影響，才會(huì)使二等水準(zhǔn)測量獲得有效數(shù)據(jù)，提高測量精度。

[1]曾征.電子水準(zhǔn)儀室內(nèi)檢定方法的研究 [D].華南理工大學(xué),2012.

[2]薛志宏.數(shù)字水準(zhǔn)儀的原理、檢定及應(yīng)用研究 [D].中國人民解放軍信息工程大學(xué), 2002.

[3]鐘元華.二等閉合水準(zhǔn)路線測量高差閉合差超限的原因分析 [J].企業(yè)技術(shù)開發(fā), 2015,05:88-90.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-140-1