淺談電子水準儀在四等水準測量的應用

賴營 廣東省西江航道事務中心西江航標與測繪所

1.引言

隨著科技的不斷進步，電子水準儀的出現，它在水準測量中的應用越來越廣泛，使得水準測量更加高效、快捷。內、外業數據均可以在電子水準儀上進行計算完成，其高精度的技術參數，符合區域性水準路線要求，能夠高效率、高精度完成高程控制測量。

2.電子水準儀的特點和優勢

電子水準儀，它是在自動安平水準儀的基礎上開發出來的，利用編碼水準標尺，儀器內裝有圖像識別器和處理系統，使用了先進的電子技術和出色的光學機械系統組合而成。相對于傳統的光學水準儀具有一體化操作、操作簡單快捷、功能的多樣性、高精度、高效率等優勢。以LeicaDNA03電子水準儀為例其特點如下：

（1）其水準測量要求適應中國的等級水準測量規范的要求，可以使用條碼標尺進行測量，也可以在沒電的時候像一般的自動安平水準儀一樣進行水準測量。

（2）機身裝載著水準測量軟件和平差軟件。使用數據管理可以將數據輸入或導出，直接可以在屏幕上查詢水準測量的結果。

（3）儀器的檢驗與校正方便，根據LeicaDNA03電子水準儀的手冊內容，可以利用內六角扳手對腳架、圓水準器和儀器的視線傾斜誤差進行校正。

（4）讀數客觀，沒有視覺誤差、誤記等人為誤差。效率高，一般單次測量時間為3s,只需要調焦和按鍵就可以進行自己讀數儲存。

（5）精度高，1km往返差銦鋼尺0.3mm、標準水準尺1.0mm、光學測量2.0mm。采用了條碼尺，削弱了表示分劃誤差的影響。可以實時對數據進行檢測，有效地控制前后視距差和視距累積差，出現超限的情況馬上彈幕提醒超限，有利于馬上做出調整，減少對精度的影響。

（6）儲存方便、功能多樣化。內置數據存儲器，隨時進行數據處理查看，也可把數據導出到電腦上，利用Leica專業的平差電腦軟件進行平差，得出平差報告、新點高程數據表。可以在儀器上進行編碼。根據自己的意愿和操作習慣修改屬性值、操作鍵對應的功能和屏幕顯示頁面從而使得儀器越來越人性化，更好的完成水準測量。

（7）適用的環境廣泛。適用的工作溫度為-20℃～+50℃，其防塵防水等級為IP53，利用條碼塔尺可以測量高差比較大的地方；只要能夠看清楚十字絲，就可以在較光或較暗的地方進行測量。

3.電子水準儀在四等水準測量上的應用

以下是本人使用LeicaDNA03電子水準儀在高明河（海口至三洲）航道測量項目的案例，闡述電子水準儀在四等水準測量中的應用。

3.1 四等水準網的布設

根據已有的三等水準起算點和測區地形圖確定要埋設水準點大概埋設位置，并按照標準對新埋設水準點進行編號。新埋設水準點位置盡量埋設在水閘、船閘、橋梁等一些有利于水準點保存的建筑物，每隔1km～2km布設一個四等水準點。然后對已知點和要埋設水準點位置進行實地考察，確定起算點標石保存完好和新水準點埋設位置（要注意水準點的密度是否滿足測量任務的要求，且符合四等水準網布設的規定）。并按照規范來埋設水準標石，做好水準點的點之記。最終水準點分布如圖1，其中Ⅲ基1和Ⅲ基4為三等水準點，作為本次四等水準測量起算點，JH01～JH07為新埋設四等水準點。制定了3條水準路線，Ⅲ基1——Ⅲ基4為符合水準路線；Ⅲ基4——JH05——Ⅲ基4為閉合水準路線；JH05——JH07為支線水準路線。

3.2 四等水準測量

等待新埋設的水準標石沉降穩定后，方可進行測量。用電子水準儀進行四等水準測量可分為三步：

（1）前期準備。①準備好LeicaDNA03電子水準儀、尺墊和數字條碼尺。對儀器的視線傾斜誤差進行檢驗校正，檢校儀器的圓水準器和數字條碼尺的水準器，檢查標尺上的條形碼是否完好及清理干凈光學鏡頭。②確定測量人員和其工作任務，如沒有特殊情況不要隨意變換主測和扶尺人員。關注天氣情況，確保測量當天天氣情況滿足進行水準測量的要求。③確定水準路線，在儀器上設置作業，記錄好作業名稱、人員、時間和作業的注釋。并設置好線路，按四等水準測量限差要求，設置好限差值，輸入已知三等水準點

（2）外業施測。使用電子水準儀外業測量和使用光學水準儀步驟無太差別，使用電子水準儀無需人為讀數和記錄，避免人為上的讀數誤差和記錄上的誤差；同時可以減少記錄人員一名，從而提高經濟效益。在測量的過程中應注意以下的幾點：①踩緊三腳架的三條腿，減少儀器的抖動；如果出現逆光干擾測量的進行，可以使用物鏡遮光罩；②在黑暗中使用閃光燈和聚光燈照亮豎立標尺的測量區。避免視線通過玻璃進行測量。③當前后視距過大時候，儀器沒辦法測出數據，這也在一定程度上增加了測站的數量，減緩了總體的水準測量速度。④條碼標尺上的上、中、下三絲只要有一絲被遮擋都無法測出距離和中絲讀數。⑤在水準測量時，不要進行二次調焦，避免不必要的偶然誤差產生。⑥在一測段觀測中需要休息時，應在地基穩固的地點設置2個及以上的標志作為間歇點，休息后應對各點進行檢測。⑦在水準測量的過程中，實時對數據進行對比和檢查，及時發現錯誤，及時進行復測或重測。⑧應以偶數站結束水準測量，可以削減兩水準標尺零點不等差等誤差對觀測高差的影響。⑨待線路完成后，可以馬上查詢測站的數據，查看視距累積差是否超限。計算線路符合差或閉合差是否超限。如若超限，必須對該線路重測。

（3）數據內業處理。對于單條、簡單路線可以用電子水準儀直接平差，可直接得到所有新點高程數據。而復雜的路線利用數據線或者內存卡將水準測量數據導出到電腦。經統計得出3條線路的精度統計表，見表1，然后再利用Leica平差軟件分別對三條線路進行平差計算，最終得到JH01～JH07的高程數據。

本次測量采用LeicaDNA03電子水準儀觀測，嚴格按照電子水準儀的觀測程序進行操作。施測Ⅳ等水準路線3條，水準路線總長19.8Km。在測量過程中對其測量數據做到及時核對，使其能符合規范“水準觀測的主要技術指標”的要求，最終成果符合“規范要求”，無需返工重測。

圖1 水準路線圖

表1 水準測量精度統計表

4.結語

與傳統的光學自動安平水準儀相比，電子水準儀展現了自動化、數字化的特性。集合了數據的采集、儲存和處理功能于一體。同時配備專業的平差軟件，利用電腦對數據處理得出水準測量結果。功能的多樣性，可選的測量方法，適合中國水準測量規范。增強了人機交換的聯系，超限自己停測，剔除不合格的數據，提示超限。高精度的水準測量數據，適用各個水準等級控制網的應用。這一切都體現了電子水準儀先進的電子技術和出色的光學機械系統。雖然電子水準儀有其缺點和局限性，隨著科技的發展，我相信這些問題會慢慢得到解決，更加深信將來會有更多高精度、智能化的測繪設備出現，與此同時，我們要做的則是不斷在實踐中總結經驗，不斷鉆研技術，為社會的建設做出貢獻。