試論電子水準(zhǔn)儀在三四等水準(zhǔn)測(cè)量中的應(yīng)用

王建軍

摘 要：文章首先分析了電子水準(zhǔn)儀的工作原理及優(yōu)點(diǎn)，之后結(jié)合中山市三等水準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量實(shí)例，探討了電子水準(zhǔn)儀在三四等水準(zhǔn)測(cè)量中的具體應(yīng)用，旨在為相關(guān)研究與實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：電子水準(zhǔn)儀；三四等水準(zhǔn)測(cè)量；應(yīng)用

前言

近年來(lái)，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了工程測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，這使得全站儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀及電子測(cè)距儀等先進(jìn)設(shè)備被更廣泛的應(yīng)用。工程測(cè)量主要是服務(wù)于工業(yè)或民用工程建設(shè)的，涉及到控制測(cè)量、地形測(cè)量及數(shù)據(jù)處理等各個(gè)環(huán)節(jié)，總體而言，當(dāng)前工程測(cè)量技術(shù)呈現(xiàn)出測(cè)繪智能化、數(shù)字化、實(shí)時(shí)化等發(fā)展趨勢(shì)。三等水準(zhǔn)網(wǎng)控制成果是城鄉(xiāng)建設(shè)、水利設(shè)施建設(shè)和防洪抗災(zāi)的重要基礎(chǔ)資料，是測(cè)繪基準(zhǔn)體系的重要組成部分。特別是近年來(lái)，雷雨大風(fēng)等異常天氣頻繁，對(duì)城市實(shí)施建設(shè)的精度要求越來(lái)越高，三四等水準(zhǔn)測(cè)量越來(lái)越受到重視。基于以上，本文結(jié)合中山市三等水準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量實(shí)例，探討了電子水準(zhǔn)儀在三四等水準(zhǔn)測(cè)量中的具體應(yīng)用，旨在為同類(lèi)型水準(zhǔn)測(cè)量工作實(shí)踐提供參考與借鑒。

1 電子水準(zhǔn)儀工作原理

電子水準(zhǔn)儀是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種數(shù)字水準(zhǔn)儀，其采用條碼標(biāo)尺，通過(guò)人工照準(zhǔn)和調(diào)焦，在望遠(yuǎn)鏡分化板上成像，供目視觀測(cè)，同時(shí)可通過(guò)分光鏡在CCD器件及光電傳感器成像，供電子讀數(shù)。

就目前來(lái)看，不同種類(lèi)電子水準(zhǔn)儀采用的自動(dòng)點(diǎn)至讀數(shù)方法有所差異，主要包括相關(guān)法、幾何法和相位法。

2 電子水準(zhǔn)儀的優(yōu)點(diǎn)

電子水準(zhǔn)儀在望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和CCD探測(cè)器，其包括電子圖像處理系統(tǒng)和條碼標(biāo)尺。相較于傳統(tǒng)儀器來(lái)說(shuō)，電子水準(zhǔn)儀有著如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）讀數(shù)客觀。電子水準(zhǔn)儀讀數(shù)的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)認(rèn)為讀數(shù)中誤記、誤差等問(wèn)題。

（2）精度高。在應(yīng)用電子水準(zhǔn)儀的過(guò)程中，視距讀數(shù)和視線(xiàn)高度數(shù)都以條碼分劃圖像為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)圖像處理之后平均得出，表尺分劃誤差的影響大大減弱，有效提升了測(cè)量精度[1]。

（3）速度快，效率高。電子水準(zhǔn)儀省去了報(bào)數(shù)、聽(tīng)記及現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算等環(huán)節(jié)，且不會(huì)出現(xiàn)認(rèn)為出錯(cuò)而重復(fù)測(cè)量的問(wèn)題，因此能夠有效節(jié)約時(shí)間，相較于傳統(tǒng)儀器來(lái)說(shuō)，能夠節(jié)約時(shí)間達(dá)到1/3。此外，電子水準(zhǔn)儀讀數(shù)的過(guò)程中，只需要調(diào)焦和按鍵就可以自動(dòng)讀數(shù)，省時(shí)省力，同時(shí)能夠自動(dòng)記錄、檢驗(yàn)和處理數(shù)據(jù)，并自動(dòng)輸入到電子計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)業(yè)、外業(yè)一體化，大大提高了作業(yè)效率。

3 電子水準(zhǔn)儀在三四等水準(zhǔn)測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目概況

中山市三等水準(zhǔn)網(wǎng)是1998年建成并投入使用，于2004年經(jīng)過(guò)復(fù)測(cè)和補(bǔ)充埋設(shè)部分三等水準(zhǔn)點(diǎn)，由于中山市地處珠三角地區(qū)，地質(zhì)條件比較差，城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展較快，早期布設(shè)的測(cè)量控制點(diǎn)因地形變化、點(diǎn)位破壞等因素，經(jīng)過(guò)多年的沉降，部分地區(qū)點(diǎn)位已發(fā)生明顯變化，原有資料成果的精度已難以得到保證，同時(shí)部分地區(qū)的三等水準(zhǔn)點(diǎn)因建設(shè)而遭到破壞，影響了測(cè)繪工作的正常開(kāi)展和城鄉(xiāng)建設(shè)、水利實(shí)施建設(shè)的順利推進(jìn)[2]。為保證全市水準(zhǔn)網(wǎng)成果的準(zhǔn)確性，保障測(cè)繪成果的精度和質(zhì)量，特開(kāi)展中山市三等水準(zhǔn)控制網(wǎng)復(fù)測(cè)。

三等水準(zhǔn)復(fù)測(cè)范圍為中山市隸屬。本項(xiàng)目水準(zhǔn)路線(xiàn)總長(zhǎng)為737.38km，聯(lián)測(cè)總點(diǎn)數(shù)240個(gè)，包括過(guò)河水準(zhǔn)點(diǎn)22個(gè)。組成51條附合路線(xiàn)及28個(gè)閉合環(huán)線(xiàn)對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行檢核。本次水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測(cè)由我院中標(biāo)承擔(dān)實(shí)施。實(shí)施過(guò)程中，使用7臺(tái)天寶DiNi數(shù)字水準(zhǔn)儀配因瓦條碼水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行外業(yè)幾何水準(zhǔn)觀測(cè)。觀測(cè)數(shù)據(jù)均為儀器自動(dòng)記錄?？绾铀疁?zhǔn)測(cè)量使用0.5秒級(jí)徠卡TCA2003全站儀，按照測(cè)距三角高程法進(jìn)行施測(cè)。根據(jù)經(jīng)各項(xiàng)改正后的高差計(jì)算環(huán)線(xiàn)和附合路線(xiàn)閉合差，其中環(huán)線(xiàn)閉合差最大值為11.4mm，環(huán)周長(zhǎng)40.56km，限差為76.42mm。其他環(huán)線(xiàn)閉合差遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定限差。根據(jù)環(huán)閉合差計(jì)算得到每千米水準(zhǔn)測(cè)量全中誤差為：0.86mm/km，遠(yuǎn)低于規(guī)范規(guī)定的6mm/km的限差要求。

3.2 應(yīng)用流程

3.2.1 觀測(cè)準(zhǔn)備

（1）電子水準(zhǔn)儀儀器和標(biāo)尺要送到國(guó)家檢定單位進(jìn)行檢定，檢

定合格后運(yùn)回施工場(chǎng)所，并進(jìn)行常規(guī)性的檢查和校準(zhǔn)。保證電子水準(zhǔn)儀及標(biāo)尺在檢定有效期之內(nèi)并檢定合格方可投入使用。

（2）在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘，熟悉測(cè)量點(diǎn)位，確定具體的水準(zhǔn)路線(xiàn)。

（3）在應(yīng)用電子水準(zhǔn)儀之前對(duì)其電池電量進(jìn)行檢查，避免測(cè)量過(guò)程中電量不足，對(duì)記錄模塊內(nèi)存進(jìn)行檢查，保證其能夠滿(mǎn)足當(dāng)前計(jì)劃工作量的存儲(chǔ)要求。

3.2.2 實(shí)施步驟

（1）進(jìn)行電子水準(zhǔn)儀的架設(shè)，并置平，準(zhǔn)備好自動(dòng)記錄用的PCM

CIA卡[3]。

（2）對(duì)電子水準(zhǔn)儀內(nèi)預(yù)置程序進(jìn)行調(diào)用，采用線(xiàn)路測(cè)量模式，在本次三等水準(zhǔn)測(cè)量中，采用后、前、前、后的方法進(jìn)行測(cè)量。

（3）用豎絲瞄準(zhǔn)標(biāo)尺中部，調(diào)節(jié)調(diào)焦旋鈕，保證標(biāo)尺映像清晰。

（4）按下電子水準(zhǔn)儀側(cè)面的meas鍵，進(jìn)行測(cè)量，4s即可顯示出標(biāo)尺的讀數(shù)。

（5）第二站按照等級(jí)水準(zhǔn)觀測(cè)順序觀測(cè)，只需要將電子水準(zhǔn)儀架設(shè)置平后按meas鍵測(cè)量即可[4]。在觀測(cè)的過(guò)程中，一旦觀測(cè)數(shù)據(jù)等級(jí)限差超過(guò)限值，則電子水準(zhǔn)儀會(huì)自動(dòng)將出錯(cuò)信息顯示出來(lái)，并發(fā)出重新測(cè)量的提示。

（6）觀測(cè)數(shù)據(jù)處理。對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行尺長(zhǎng)改正、正高改正及閉合差改正等預(yù)處理，之后進(jìn)行平差計(jì)算。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，工程測(cè)量技術(shù)能夠?yàn)楣こ毯统鞘锌辈炫c規(guī)劃設(shè)計(jì)提供服務(wù)，積極提升工程測(cè)量技術(shù)水平至關(guān)重要。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代制造技術(shù)、電子技術(shù)及數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備被應(yīng)用到工程測(cè)量領(lǐng)域中，其中電子水準(zhǔn)儀的應(yīng)用最為典型。本文結(jié)合實(shí)例，探討了電子水準(zhǔn)儀在三四等水準(zhǔn)測(cè)量中的具體應(yīng)用原理、流程和要點(diǎn)以及觀測(cè)精度，旨在為相關(guān)研究和同類(lèi)型水準(zhǔn)測(cè)量工程實(shí)踐提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]景琦，薄萬(wàn)舉.電子水準(zhǔn)儀與自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的對(duì)比研究——以DINI11和NI002為例[J].地震工程學(xué)報(bào)，2014，04：1102-1106.

[2]包學(xué)旗.電子水準(zhǔn)儀在三四等水準(zhǔn)測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2015，02：70.

[3]王世偉，陳旭東，沈煥鋒，等.電子水準(zhǔn)儀的精度分析與研究[J].地理空間信息，2005，06：52-54.

[4]張福忠，吳夫芳.電子水準(zhǔn)儀在三四級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2010，09：174-175+177.