关于数字水准仪应用对水准测量的影响分析

关于数字水准仪应用对水准测量的影响分析【摘要】本文简要介绍了数字水准仪原理与特点及在水准线路测景中的应用，对不同仪器使用方法进行详细比较分析，并对数字水准仪应用及在应用过程中水准测量的影响因素进行阐述。

【关键词】数字水准仪；水准测量；精度；误差
1 引言
1990年瑞士威特公司迈出了具有历史意义的一步，生产推出了全球第一台数字水准仪器（na2000），该仪器巧妙地将传统水准仪的光学系统和机械系统、集光机电、计算机和图像处理等高新技术融为一体，直到今日许多大型企业仍对这样的产品进行开发，不断推出新的测绘产品，常见的有徕卡、天宝、拓普康、索佳等。

我国在2006年首次成功的将具有我国自主知识产权的数字水准仪开发出来。

如今，数字水准仪采用多种工作原理进行开发，包括相关法、几何法、相位法，还有我国自行研制的比例调制载码相码等几种，可将标尺的条形码作为参照信号存储在仪器内。

在进行测量过程中，线译码器可以将视场内的标尺影象进行捕获，然后转换为测量信号，再与参考信号进行相互对比，就可以得到视线高度以及水平距离。

数字水准仪具有诸多优点，其中比较突出的包括具有高精度、高效能、点阵式液晶显示、字母数字键盘、具备通讯功能、存储功能、减少人为操作误差，亦可光学操作等特点。

与传统水准测量仪器性能大大优越，所以在测绘市场迅速得到普及和应用，给测绘行业带来了积极的影响。

下面就结合本院利用数字水准仪进行某
工程控制测量的实践情况，浅要谈谈数字水准仪在实际应用中的注意事项以及一些心得体会。

2 数字水准仪器应用及对水准测量的影响
2006年9月，我院开始对某省某电站工程的测景任务进行承接，任务测区呈现出半月型的范围，地形状况不佳，大块地域都是低山丘陵剥蚀地貌，小部分是山间沟谷堆积地貌和海岸地貌，需要进行四等平面控制网的布设，与此同时还需要布设二等水准高程控制网。

下面就将这次水准测景施测的实践结果结合起来，谈一下数字水准仪应用对水准测景工作操作模式的影响。

电站工程水准测景工作，操作上要求进行两个水准点布设的同时，需要对八个平面控制进行并联测量，执行标准为《国家二、四等水准测景规范》（gb12898- 91）。

根据在保密方面甲方提出的要求，要在测区使用独立高程系，将其中已知点假定高程值计算出，作为起算高程点的基础，因为受到地形以及点位影响，所以路线被布设称为支水准路线，进行往返式观测。

并且规定规范的的技术标准如下：
（1）采用传统水准仪测景：仪器所使用标准不可以低于s3光学或自动安平水准仪，测程范围0.6米一100米（最大值为三等要求），要使用双面水准尺作为水准尺，观测过程要遵循后一前一前一后（黑、黑、红、红）这样的顺序，要对测量进行数据手簿记录或pc- e500电子手簿记录，队伍人员大概4到5人，观测数据由人工读数三丝数据，观测方法要按照规范流程进行操作：
a.刨除路线当中的转弯处，每一测站上都需要将仪器和前后视
标尺的三个位置进行连线，尽量使连线为一条直线；
b.在连续各测站要进行水准仪的三脚架安置工作，在此过程中，一定要将其两脚达到和水准路线的方向平行，第三脚可以在路线方向的左右两侧进行轮换置放；
c.位于同一测站进行观测时，不得出现两次调焦的情况；
d.位于水准点之间的测站应为偶数数量，测量工作由往测转变为返测时，两支标尺要前后放置，对仪器要进行重置。

（2）采用数字水准仪进行测量：选用数字水准仪作为测量仪器，水准尺要选用相应的条形码水准尺，包括钢瓦钢尺与玻璃纤维尺两种（每把只有单面有条形码可供读数）。

数字水准仪可以将许多观测模式程序内置到里面，就可以使用单次测量或多次测量模式，显示器选用为液晶显示器，可以对产生数据进行自动储存，也可以对视线长度限差指标进行数值设定，利用自带的内存或者存储卡，就可以将数据进行通讯传输，实现方便快捷的无纸化操作，观测过程中只要按一下按钮，条码信息就会被机器自动采集并且转化成数字，其中涵盖多种i角检验模式，可以对i角值在进行保存的同时作出检查，对错误的数值提供自动改正。

为了保障仪器在实际应用中可以正常使用，使用过程必须遵循以下条件：
a.尺面要保持整洁，不能令条码出现损伤的情况；
b.观测时尺面要具有足够强的亮度，三丝范围内障碍物遮挡面积小于30%；
c.测程范围铟钢尺要保证距离为1.8米一60米，标准尺要保证
距离为1.8米一110米等几种，将测景时间控制在3秒左右；
d.打雷、闪电等恶劣天气不可以进行测景操作，避免仪器和铟钢尺出现导电的情况，同时要远离高压线和可能对测量造成电磁波干扰的设备；
e.时刻关注电池、内存及存储卡容量问题，避免观测出现不顺利情况。

3 数字水准仪技术的应用对水准测量规范的影响的一些思考
数字水准仪条码图像技术与电子技术，与传统的光学技术相比具有很强的优越性，并且在稳定性方面取得了巨大的保障。

它的出现势必要给原本既定的一些规范规定带来变动，要求进行改革。

以下就对这方面问题进行探讨，以供商榷。

规范规定：在位于同一测站的地点进行观测时，不可以进行两次调焦；但是数字水准仪却有这样的要求：要进行精密的调焦，这样可以将测量时间缩短，并且是可读取数据信息得到保障；规范规定之所以要求不得两次调焦，主要还是为了将人为视差造成的影响进行消除，而数字水准仪原理则是将进行编码以后的水准尺，进行一维图像处理，将传统观测者的眼睛使用传感器取代，水准尺间隔的测量信息通过望远镜可以观测得到，再通过微处理机将水准尺上的读数自动计算出来，把测量结果转换为数字记录显示出来。

所以在满足在前后视距差的范围内，使用数字水准仪测量时需要进行一定的调焦，这样才能让清晰度具有保障，否则可能会出现错误现象，通常为数据无法判读。

4 结束语
目前数字水准仪仍然具有很高的价格，但是技术方面已经逐渐趋于成熟、社会需求和社会反响良好，这样看来，数字水准仪有着良好的发展前景，而且它可以和办公自动化系统结合起来，这样就会使应用前景更加广阔起来，在高等级水准测量方面表现最为突出。

参考文献：
[1]井祥，肖木林，付培义，梁明.数字测图原理与方法，中国矿业出版社，2009（07）.
[2]杨俊志，刘宗泉.数字水准仪的测量原理及其检定，测绘出版社，2005（09）.。