电子水准仪在三四级水准测量中的应用.doc

电子水准仪在三四级水准测量中的应用目 录摘要绪论一、概述二、问题分析及措施1 电子水准仪的基本原理2 电子水准仪的特点3 DL-101C电子水准仪施测三等水准网的作业过程3.1观测实施前的准备工作3.2 观测实施步骤4 观测数据的处理 4.1观测数据预处理4.2平差计算5 DL-101C电子水准仪与DS3光学水准仪测量精度的比较6 电子水准仪与光学水准仪测量方法的比较结论参考文献 论文摘要在国家三等水准的测量中，通常运用的仪器是光学水准仪。光学水准仪的读数，包含有人为视差的因素，影响了水准测量的精度，而电子水准仪具有精度高、数据可靠、观测方法简便直观等优点，特别是避免了由于人为视差的影响，因而得到广泛的应用。关键词：水准仪 测量 偏差电子水准仪在三四级水准测量中的应用一、 概述工程测量无疑是一门应用技术。一方面，相关技术的发展，有力地推动了工程测量技术的进步。首当其冲的，应该是电子技术与计算机技术，其次是激光技术、卫星定位测量技术、遥感技术、计算机辅助设计（CAD）技术、地理信息系统（GIS）技术、数据库技术、计算技术、无线通讯技术等。由此导致了包括电子测距仪、全站仪、各种激光测绘仪器、机助制图系统、数字水准仪、电子测距三角高程测量、测绘技术、数字摄影测量技术、工程测量优化设计与平差处理技术、空间数据管理技术等在内的一大批至今依然发挥着重要作用的测绘技术设备和方法的出现。另一方面，越来越多的复杂工程设施的建造和大型精密机器设备的安装，对测绘提出了许多新的要求，促进了专门的精密工程测量仪器设备和方法的发展。二、问题分析及措施工程测量的服务对象，主要是各种工业与民用工程建设。按照工程建设过程，工程测量通常包括控制测量、地形测量、放样定位、工程检测与监测、数据处理分析以及数据管理等方面。总体上讲，当前工程测量技术发展的特点，可以归纳为：测绘方案追求科学化和合理化，测绘过程趋向自动化、智能化、集成化、动态化和（准）实时化，测绘成果呈数字化、可视化和多样化，应用领域日益广泛化。1 电子水准仪的基本原理 电子水准仪又称数字水准仪，它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺，目前照准标尺和调焦仍需目视进行。人工完成照准和调焦之后，标尺条码一方面被成像在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，标尺条码又被成像在光电传感器上，即线阵CCD器件上，供电子读数。因此，如果使用传统水准标尺，电子水准仪又可以像普通自动安平水准仪一样使用。不过这时的测量精度，低于电子测量的精度。特别是精密电子水准仪，由于没有光学测微器，当成普通自动安平水准仪使用时，其精度更低。当前电子水准仪采用了原理上相差较大的3种自动电子读数方法：（1）相关法（徕卡NA3002/3003）；（2）几何法（蔡司DiNi10/20）；（3）相位法（拓普康DL101C/102C）。2 电子水准仪的特点电子水准仪是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测器（CCD），并采用条码标尺和图象处理电子系统二构成的光机电测一体化的高科技产品。采用普通标尺时，又可象一般自动安平水准仪一样使用。与传统仪器相比，有以下特点： （1）读数客观。不存在误差、误记问题，没有人为读数误差。 （2）精度高。视线高和视距读数都是采用大量条码分划图像，经处理后取平均得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响。 （3）速度快。由于省去了报数、听记、现场计算的时间，以及人为出错的重测数量，测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右。 （4）效率高。只需调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强度。视距还能自动记录，检核，处理并能输入电子计算机进行后处理，可实线内外业一体化。3 DL-101C电子水准仪施测三等水准网的作业过程3.1观测实施前的准备工作（1）仪器和标尺均送至国家检定单位进行检定，运回施工现场后需进行常规检查和校正。仪器和标尺在检定有效期内，检定结果为合格，方可进行使用。（2）进行现场踏勘熟悉点位，确定水准路线。（3）出工前仔细检查电池电量，记录模块内存能否满足当天的计划工作量。3.2 观测实施步骤（1）同其余仪器一样，架设仪器并置平，若自动记录采用PCMCIA卡，应准备好PCMCIA卡。（2）调用机内预置程序对仪器进行方法设置（采用线路测量模式，本次三等水准采用后、前、前、后的方法进行施测）。（3）用竖丝瞄准水准标尺的中部，用调焦旋钮调清标尺映像。（4）按侧面的meas键进行测量，只需4 s就显示出标尺读数（按上下键显示后尺或前尺视线高，仪器到标尺的平距，前后尺视线高差及累计高差，累计前后视距差，累计平距）。（5）第二站开始按等级水准观测顺序进行观测，只需架设仪器并置平，按meas键进行测量，观测数据等级限差超限时仪器会自动显示出错信息，提示需进行重测本站。4 观测数据的处理 4.1观测数据预处理（1）尺长改正。用标尺尺长检定改正数乘以各测段高差值，反符号加入往返测段高差中，即：f = f hf 为一对水准标尺每m长度的平均误差；h为本测段累计高差。（2）正高改正。 = A Hi（） Hi为测段始末两点的近似高程平均数，以米为单位；（）为测段始末点纬度之差，以分为单位； A根据整条水准路线的平均纬度为引数查表得出； 的计算结果以mm为单位。（3）水准路线闭合差的改正。此项改正在进行平差时予以改正。4.2平差计算将经过尺长和正高改正的外业测段高差，输入计算机，采用清华山维软件进行平差。5 DL-101C电子水准仪与DS3光学水准仪测量精度的比较为了体现出DL-101C电子水准仪的优越性，特用DS3光学水准仪（DS3光学水准仪及标尺已经过检定）对4号闭合环进行施测给予比较，比较结果如下：（1）表4 以环线高差闭合差、每公里偶然中误差给以比较仪器 测站数 环线长/km 环线闭合差/mm 允许值/mm 每公里水准测量偶然中误差/mm DS3 174 17.6 -8 50.4 2.02 DL-101C 208 17.6 -2 50.4 0.90 （2）表5 以往返测高差不符值比较项目（右） 优（个数） 良（个数） 合格（个数） 优品率占总个数仪器（下）DS3 8 3 2 61.5% DL-101C 13 0 0 100% 注：“优”表示不符值小于限差的1/3；“良”表示不符值大于限差的1/3而小于限差的1/2；“合格”表示不符值大于限差的1/2而小于限差。（3）表6 以高程中误差比较（对4号闭合环进行单独平差）点号 高程中误差 点号 高程中误差DS3/mm DL-101C/mm DS3/mm DL-101C/mm 8944 0 0 0112 3.9 1.0 0117 2.0 0.5 8926 3.7 0.9 0118 2.7 0.7 0113 3.4 0.8 0119 3.2 0.8 0114 2.8 0.7 0120 3.6 0.9 0115 2.3 0.6 0121 3.9 1.0 0116 1.7 0.4 0122 4.0 1.0 通过以上数据的比较，很明显的得出DL-101C的施测精度高于DS3施测精度，远远超出技术规范要求。充分发挥了DL-101C的优越性，达到了意想不到的效果。6 电子水准仪与光学水准仪测量方法的比较电子水准仪也是建立在水平视准线原理上进行高程测量，因此测量实施方法应和光学水准仪基本一致。厂家为不同用途和不同精度要求，提供了多种测量方法和不同参数的选择，但多适用于精密工程水准测量。对于区域精密水准测量，应按照一等水准测量和地形变测量规范的要求，采用如下的测量顺序：往测奇数站：后前前后，偶数站：前后后前；返测奇数站：前后后前，偶数站：后前前后。前后视距相等。配合同线往返测量，上下午对称以及相应的限差参数如单站高差之差、最大视距、最小视高等来制约测量作业，以削弱因大气折光、温度、尺桩升降、脚架下沉、仪器单面受热等引起的各种偶然误差和系统误差影响。但是目前的数字水准仪的测量顺序则有所不同。考虑到奇偶站观测顺序的交替，在水准测量中消除各种误差是重要的，而往返测量的奇偶站观测顺序的再交替，使往返测量更具有对称性，可以进一步消除各种误差影响，因此在目前使用数字水准仪进行区域精密水准测量时，应对规范作测量顺序的适当修改。或者，仪器的软件应设置更多的测量模式，如FBBF方式，以供选择。结束语工程测量技术不仅可以为工程和城市勘察、规划、设计、建设、监理、运营管理提供优质服务，而且还应当进一步拓宽应用服务领域，积极服务于社会与公众。同时，迫切需要建立和健全各种工程测量项目的质量安全体系，建立大型和特殊工程测量项目的监理制，大力鼓励和发展工程测量技术咨询业务，以确保工程测量成果的可靠性与完备性。前已述及，工程测量的发展，是相关技术推动和应用需求牵引的共同结果。因此，应该积极跟踪空间信息技术、计算机技术、通讯技术和现代制造技术的新发展，密切关注各种工程应用的新需求，开展工程测量新技术、新设备、新方法和新工艺的研发，并通过继续教育、学术交流等多种方式加强新技术应用的培训与推广。参考文献：1 GB12897-91，国家一、二等水准测量规范S.2 GB12898-91，国家三、四等水准测量规范S. 3 CJJ8-99