电子水准仪设计毕业设计论文

目录1. 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 电子水准仪的发展 (1)1.3 研究的目的及意义 (2)1.4 研究内容 (2)1.5 研究技术路线 (2)2. 高程控制测量 (2)2.1 高程控制测量与水准测量 (2)2.2 水准测量设计规格 (3)2.3 水准测量基本技术要求 (3)3. 电子水准仪 (4)3.1 电子水准仪测量系统组成及工作原理 (4)3.2 DL-201电子水准仪的结构部件及技术指标 (5)3.2.1 DL-201电子水准仪的结构部件 (5)3.2.2 DL-201电子水准仪的技术指标 (5)3.3 电子水准仪的特点 (6)3.3.1 电子水准仪的共同特点 (6)3.3.2 DL-201电子水准仪的具体特点 (6)3.4 电子水准仪使用范围 (7)3.5 电子水准仪在测量中的误差来源 (7)3.5.1 视准轴与水准轴不平行的误差(i角误差) (7)3.5.2 大气折光对测量的影响 (8)3.5.3 光线强弱变化对测量的影响 (8)3.5.4 调焦质量对测量的影响。

(8)3.5.5 震动对测量的影响 (8)3.5.6 标尺安置质量对测量的影响 (9)3.5.7 磁场对测量的影响。

(9)3.5.8 正确使用、保养和检查仪器对测量的影响。

(9)4. 利用电子水准仪进行二、四等闭合水准路线测量 (9)4.1 二等水准路线测量 (9)4.1.1 水准路线 (9)4.1.2 准备工作 (9)4.1.3 仪器的校检 (10)4.1.4 仪器参数设置 (10)4.1.5 观测步骤 (10)4.1.6 观测要求及注意事项 (11)4.2 四等水准路线测量 (12)4.2.1 水准路线 (12)4.2.2 准备工作 (12)4.2.3 仪器的校检 (12)4.2.4 仪器参数设置 (12)4.2.5 观测步骤 (13)4.2.6 四等水准测量观测要求及注意事项 (13)4.3 成果的重测和取舍 (13)4.4 观测过程中遇到的问题及解决方法 (14)5. 利用光学水准仪进行二、四等水准测量 (15)5.1 水准路线 (15)5.2 准备工作 (15)5.2.1 测量工具准备及人员配置 (15)5.2.2 限差要求 (15)5.3 观测步骤 (15)5.4 观测要求及注意事项 (16)5.4.1 二等水准观测要求及注意事项 (16)5.4.2 四等水准测量测要求及注意事项 (17)6. 内业处理 (17)6.1 DL-201水准仪数据格式 (18)6.2 数据处理 (19)6.2.1 起始数据： (19)6.2.2 闭合差 (19)6.3 精度评定 (19)6.4 高差平差 (19)7. 电子水准仪与光学水准仪的测量成果对比 (20)8. 总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录一： .............................................. 错误！未定义书签。

附录二： .............................................. 错误！未定义书签。

附录三： .............................................. 错误！未定义书签。

附录四： .............................................. 错误！未定义书签。

1.1. 绪论1.1 概述几何水准测量在高程控制测量中占有很重要的地位，迄今为止，在测定水准点高程的方法中，几何水准测量的方法是测量工作中最精确，应用最广泛的，虽然后面出现了三角高程测量、GPS 高程测量等能快速获得水准点高程的方法，但精度没有几何水准测量的高，所以在一些高精度高程控制测量中，几何水准测量仍发挥着巨大的作用。

水准测量工作中所使用到的核心工具为水准仪，水准仪是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器。

原理为根据水准测量原理测量地面点间高差。

按结构分为微倾式水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和电子水准仪（又称数字水准仪）。

电子水准仪具有操作简便、读数客观、作业劳动强度低、精度高、测量速度快并且易实现内外业一体化的特点，所以它被推出市场后很快受到业内人士的青睐。

电子水准仪主要用于中精度和高精度水准测量范围，分为两个精度等级，中等精度的标准差为：1.0-1.5mm/Km,高精度的为：0.3--0.4mm/Km。

1.2电子水准仪的发展17～18世纪，望远镜和水准器的出现促使了水准仪的发明。

20世纪初，人们在制出内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出微倾水准仪，50年代初发明了自动安平水准仪。

从1963年起，近30年时间人们都在研究如何使水准仪读数自动化。

蔡司厂研制的RENI 002A，可以使测微器自动读数，但粗度数仍然需要人工读出，和精读数一起存入存储器，跟真正的电子水准仪还有一定差距。

随后又有人利用激光扫平仪和带探测的水准标尺，可以使读数由标尺自动记录，但是这种结果远远达不到精密几何水准测量的要求，因此也没有解决水准测量读数自动化的问题。

1990年数字水准仪NA2000被威特厂研制出来，其中包含着大地测量仪器中水准仪数字化读数的这一技术，使测量仪器从精密光机仪器过渡到了光机电测一体化，。

同年徕卡公司生产出了第一台数字电子水准仪，随后成功地实现了数据采集的自动化，即水准标尺的精密照准、标尺分划读数和视距的读取、数据储存和处理等1994年蔡司厂研制出了型号为DiNi10/20的电子水准仪，同年拓普康厂也研制出型号为DL101/102的电子水准仪。

这使得电子水准仪将在测绘行业得到广泛应用，市场竞争也随之激烈起来。

现在常用的产品有徕卡DNA03，拓普康DL-101、DL-102，Trimble的DiNi12、天宝TBS还有国内南方测绘公司DL系列、苏一光EL20系列等电子水准仪。

目前有一方案将CCD/CMOS技术、图像信息处理技术、DSP技术、嵌入式软件技术有机整合在一体制成具有最高运算速度及性能的嵌入式软硬件---DSP处理器，用以解决电子水准仪的自动读、记数据;采用组织神经元网络模型进行条码模式智能识别,可做到仪器对条码标尺的通用性。

1.3研究的目的及意义目的是掌握电子水准仪的测量原理及其使用方法，对电子水准仪的性能和技术参数有所了解，研究其在高程控制测量范围内水准测量中的应用，对电子水准仪在该领域的用途有所认识，以便在以后的实际测量工作中有所帮助。

其意义在于利用电子水准仪进行高精度水准测量研究，将电子水准仪广泛用于高程测量，测定高程控制点，建立高程控制网，为工程建筑方面等方面提供测绘保障。

与光学水准仪进行水准测量的相对比，突出电子水准仪在控制测量中的特点。

1.4研究内容了解电子水准仪测量系统组成及工作原理掌握仪器性能、基本技术参数、误差来源电子水准仪在水准测量测量工作中功能设置、数据采集、数据存储、数据输出等。

通过对外业的数据采集、处理、分析等过程、对电子水准仪的功能与特点进行进一步的熟悉与了解。

1.5研究技术路线熟悉电子水准仪的使用方法和基本性能掌握误差来源在测区布设水准点外业施测内业数据处理与光学水准仪测量成果作对比熟悉仪器的按键操作及功能，了解电子水准仪观测中的误差的影响因素。

合理布设水准点，利用电子水准仪进行二、四等闭合水准路线测量。

将采集的数据从仪器内存中导出，进行数据格式分析，数据检查，数据处理。

平差结束后与光学水准仪测量成果进行对比，对电子水准仪在高程控制测量中的应用进行总结。

2.高程控制测量2.1 高程控制测量与水准测量高程控制测量的主要任务就是按照规范要求在测区布设水准点，用精确方法测定它们的高程，构成高程控制网。

高程控制测量分为水准测量、光电测距三角高程测量和 GPS 高程测量等。

水准测量又叫“几何水准测量”，是用水准仪和水准标尺测定地面上两点间高差的技术方法。

在地面两点间架设并置平水准仪，观测安置在两点上的水准标尺读数a、b，利用公式Ha+a=H+b（Ha、Hb分别为两点高程）计算两点间的高差。

一般由水准原点或任一已知高程点开始，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。

水准测量的等级依次分为二、三、四、五等。

2.2 水准测量设计规格四等以上水准网中最弱点的高程中误差（相对于起算点）应≤±20 mm。

表 1 各等水准测量设计规格单位为千米设计项目地区/等级距离水准点间距离（测段长度）建筑区1~2 其他地区2~4水准环线或附合于高级点间水准路线的最大长度二等400 三等45 四等15 五等122.3水准测量基本技术要求各等水准测量高差的基本精度指标一般以每千米高差中数偶然中误差 M△与每千米高差中数全中误差 MW进行衡量。

表 2 各等水准测量的基本技术要求单位为毫米等级每千米高差中数中误差测段、区段、路线往返测高差不符值测段、路线的左右路线高差不符值附和路线或环线闭合差检测已测段高差之差偶然中误差全中误差M△ Mw 平地、丘林山地二等±1.0 ±2.0 ±4√Ls__ ±4√L ±6√Li 三等±3.0 ±6.0 ±12√Ls±8√Ls±12√L±15√L ±20√Li四等 ±5.0 ±10.0 ±20√Ls ±14√Ls±20√L ±25√L ±30√Li五等 ±7.5 ±15.0 __ __±30√L __ ±40√Li3. 电子水准仪3.1 电子水准仪测量系统组成及工作原理电子水准仪基本构造由光学机械部分、自动安平补偿装置和电子设备组成，电子设备主要包括：调焦编码器、光电传感器、读取电子元件、单片微处理机、CSI 接口（外部电源和外部存储记录）、显示器件、键盘和测量键以及影像、数据处理软件等，标尺采用条形码供电子测量使用。

电子水准仪又称数字水准仪，它是以传统光学水准仪为基础，应用现代电子技术和微型传感器等先进工艺发展起来，融电子技术、图像处理技术、计算机技术于一体，能够进行几何水准测量的数据采集与处理的仪器。

它利用数字图像处理技术,人工完成照准和调焦之后，把由条纹标尺进入望远镜的条码分划影像,成象在光电传感器，即线阵CCD 器件上，利用图像处理技术通过识别标尺条形码来获得读数。

如果配套使用光学水准标尺，电子水准仪又可以按照光学自动安平水准仪的操作程序来使用。

不过由于没有光学测微器，当成普通自动安平水准仪使用时，其精度不如电子测量的精度高，特别是精密电子水准仪。

图1 电子水准仪测量原理流程图 条形编码 光电传感器 数字图像 锁定译码结果 图像处理 计算数据液晶显示数据查核3.2 DL-201电子水准仪的结构部件及技术指标3.2.1 DL-201电子水准仪的结构部件图2 DL-201电子水准仪1.电池2.粗瞄器3.液晶显示屏4.面板5.按键6.目镜7.目镜护罩8.数据输出插口9.圆水准器反射镜 10.圆水准器 11.基座 12.提柄 13.型号标贴 14.物镜 15.调焦手轮 16.电源开关 17.水平微动手轮 18.水平度盘 19.脚螺旋3.2.2 DL-201电子水准仪的技术指标表3 DL-201电子水准仪技术参数高程测量精度（每公里往返测） 电子读数1.0mm 光学读数2.0mm 距离测量精度电子读数 D≤10m:10mm;D>10m:D*0.001 测程电子读数 1.5m~100m 最小显示 高差1mm/0.1mm 距离 0.1/1cm望远镜 放大倍率 32×分辨率 3″视场角 1°20′视距乘常数 100视距加常数 0类型磁阻尼摆式补偿器补偿器补偿范围>±12′补偿精度0.30″/1′数据储存内存16MB点号递增/递减/自定义接口USB外部存储SD卡圆水准器灵敏度8′/2mm自动断电5分钟/OFF水平度盘刻度值1显示器带照明的160*64点阵液晶测量时间一般条件下小于3秒尺寸230m m(长)×150mm(宽)×210mm(高)重量 2.5kg工作温度-20℃~50℃3.3 电子水准仪的特点3.3.1 电子水准仪的共同特点1）读数比较客观。