5电子水准测量_第1页
5电子水准测量_第2页
5电子水准测量_第3页
5电子水准测量_第4页
5电子水准测量_第5页
已阅读5页,还剩84页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、几何量电子传感测量,武汉大学测绘学院测量工程研究所 叶晓明,电子水准测量,数字电子水准仪的工作原理 数字电子水准仪的操作原理 数字水准仪的原理误差,数字式电子水准仪(1),在GPS 全站仪这些数字化测绘仪器大面积使用的今天,许多测绘工作也逐步变得简便,劳动强度大幅下降,惟独水准测量的劳动强度没有太大进展。 世界上生产数字电子水准仪的厂家主要有LEICA、TRIMBLE、TOPCON、SOKKIA和我国的BOIF、FOIF。 数字电子水准仪的技术一直由外国公司所控制,产品价格很高,这是数字电子水准仪在国内一直未能普及的原因之一。 武汉大学开发了自主知识产权的电子水准技术,致力于廉价的普及型数字电

2、子水准仪的开发。 图 Leica DNA系列数字电子水准仪 图 BOIF DAL系列数字电子水准仪,数字电子水准仪的工作原理,数字电子水准仪的原理结构如图所示。,数字电子水准仪的光机系统和普通自动安平水准仪的技术原理几乎完全相同。 数字电子水准仪几乎保留了光学水准仪的所有光机系统, 只是额外增加了电子读数系统,是在自动安平水准仪的基础上增加了一套电子图象自动识别系统。,数字电子水准仪的原理结构(2),电子水准仪和普通光学水准仪在读数原理上也有许多相同相似的地方。 电子读数的过程也都存在粗测、精测和精粗衔接和光学模拟水准仪人工读数类似的步骤过程。,图.电子水准仪与光学水准仪的精粗测量含义比较示意

3、,数字电子水准仪的原理结构(2),光电传感器通过望远镜截取条码标尺的一段条码的图象 首先解算所截获条码片段在标尺上的位置,这一过程叫做粗测; 其次要解算出电子中丝在所截获的条码片段中的位置,这一过程叫做精测; 再次就是根据精测值和粗测值求得电子中丝在标尺上的位置-即测量结果,这一过程叫做精粗衔接。 这些过程和光学模拟水准仪的人眼读数过程完全相似。,.电子水准仪与光学水准仪的精粗测量含义比较示意,视距的测量原理也和光学水准仪类似,也是通过物象比即标尺实物与其成像的几何比例关系来实现。 具体说,就是通过标尺上的码元的实际宽度与其在光电传感器上的成像的宽度的比值和望远镜的焦距来推算视距值。,数字电子

4、水准仪的技术瓶颈所在,数字电子水准仪的原理是一维图象匹配。 水准仪的工作环境条件和要求的特殊性,其技术难度也比较高。 从工作环境条件上看,数字电子水准仪是外业仪器。 水准仪的标尺是自然光照明,自然光的照度差异非常巨大。 且照度存在波动和不均匀,要求仪器自动适应。 图象成像也存在诸于调焦、像差、噪声等因素造成的图象模糊、失真、干扰等问题。,不同条件下的图象信号变化,.距离、调焦、照度、背景、照度不均匀时的图象信号变化,数字电子水准仪的技术瓶颈所在(1),这就注定了数字电子水准仪的解码算法只能是模糊识别算法。 其思路是以所有像素都参与的对各种可能结果或中间结果的“穷举式表决”,把各种可能性的图象匹

5、配度都算出来,以最大匹配度的结果作为解码结果。 这样只要作到图象模糊、失真等不足以影响到最终“投票结果”就能保证可靠解码。 而编码规则则当然要符合所使用的“表决”方法(算法)的需要。,其次,水准仪的标尺和水准仪的距离的随意性很大,最大视距和最短视距相差数十倍。 这就导致了图象和实物的比例关系变化无常,这就增加了一个物象比未知量。 所以水准仪的一维图象匹配实质是二维匹配算法,其运算量当然是巨大的; 再次,仪器耗电不能太大且环境适应性要好,也就意味着必须尽量使用高稳定的低速微处理器来实现高速测量。 从技术要求上看,数字电子水准仪是计量仪器,要求实现亚毫米级甚至以下的电子测量精度。 即使是在距离数十

6、米甚至一百米图象被压缩得很小的情况下也必须保证这个精度,更不容许出现粗差。,数字电子水准仪的技术瓶颈所在(2),电子水准仪的解码算法都采用了快速模糊识别算法,相关、波谱分析、傅立叶变换等都是模糊算法的表现形式。 模糊识别算法是以图象的整体匹配度为解码突破口,只有模糊识别算法才能解决图象模糊、破损、压缩、失真、噪声干扰等难题,而编码方法当然都跟这些模糊算法有着特定的内在联系。 于是,模糊算法的运算量和运算时间就是所面临的主要矛盾了。,实现准确可靠的高速算法是数字电子水准仪的核心问题。 依靠黑白条纹信号的高低实现条纹宽度的像素计数是不可能造出仪器的 某些条件下黑条纹的信号强度甚至比白条纹还高,黑白

7、与01很难简单对应,通过黑白判别进行像素计数根本不可能,黑白判别本身就是数字水准仪的课题研究点; 某些条件下黑白边沿的跳变也非常模糊,甚至就没有跳变,边缘检测也很不可靠。 其实以边缘检测、像素计数来实现条码的像宽的测量继而实现解码的技术路径已经被实验所证实,并不能实现有实用价值的仪器。 所有的电子水准原理的编码都是由解码模糊算法的需要决定的,根本无法“互换”。,电子解码原理概述,几种电子水准原理主要算法 相关法; 几何法; 相位法; RAB原理; 武大原理。 几种算法的共性 使用了自动安平水准仪的光路原理; 使用了条形码标尺,条码明暗相间。 通过改变明暗条码的宽度实现编码,且条码不存在重复的码

8、段。,不同电子水准原理的码尺比较,相关法,图5-7.相关法的直接黑白编码示意 Leica仪器使用相关法,其解码原理就是对图象信号与约定的编码进行相关解算,根据最大相关点的位置获得所截获的条码片段的原码和物象比,求得粗测值和视距。 精测原理则由电子中丝和码元的相位关系实现。 由于物象比和原码值两个未知量,其相关算法是二维相关算法.,由于是直接进行相关搜索运算,所以标尺的编码直接以伪随机码进行黑白二进制编码。码元0和1分别与条码的黑白相对应。 相关法的优点是思想方法简单,相关法解码可靠,缺点是运算量大,对处理器要求高,测量速度慢. 相关法的精测原理仍然利用电子中丝和所截获的码片段码元的相位(位置)

9、关系实现。 由于在粗测过程已经把标尺上的每个码元在光电传感器上的成像地址清晰排列出来。 所以电子中丝和这些地址之间的位置关系可以轻松求解。,几何法,几何法的解码原理区别于相关法的地方是 通过相位码的引入减少了标尺上黑白条纹宽度的种类,并使得图象信号中可以变换出周期波谱, 利用周期波谱的波长和相位确立码元的坐标分布,从而采用简单的一维相关就可以求出码序实现快速的“码词” 读取,解决了相关法的测量速度慢的问题。,几何法的相位调制编码原理,其所谓的相似三角形空间变换几何关系的不是其真正特点, 因为这种相似三角形空间几何比例关系实质是所有电子水准原理所共同采用的。,几何法(1),几何法的几何法的编码规

10、则:载码遇0码元则反相,遇1码元则同相的编码规则 几何法条码的宽度种类仅有二种宽度,大的条纹宽度就是码元的宽度,小的条纹宽度就是半个码元的宽度 几何法条纹粗,100米距离也不可能出现条纹“淹没”,实现物象比解算和粗测容易,搜索范围小。,几何法原理的远近兼容测量原理,但信息密度均匀了,二种宽度的条码很难同时顾及远近距离的测量要求。 因为近距离时望远镜成像很大,在光电传感器上成像的码元个数大大减少,少到一定限度就保证不了解码的唯一性。 若减少码元宽度顾及近距离又对远距离的图象分辨不利。 为解决短视距的测量问题,几何法采用双相位码编码- 在单相位码的基础上加入约定的1mm明暗窄条码, 这种码只有在近

11、距离时光电传感器才可以分辨并参与解码, 在远距离时其在光电传感器上无法分辨(淹没),不参与解码。,目前文献所介绍的几何法原理其实只是着重强调了其精测原理和精粗衔接过程,其望远镜成像几何比例关系就是说明的电子中丝和码元之间的相位(位置)关系。如图。 而对于其粗测原理-“码词”的获取这一数字水准仪的实质技术问题则进行了回避。,相关法和几何法的名称命名角度是不一致的, 前者是粗测特征,后者是精测特征。而且精测“特征”不是独有的。 相关法也利用了望远镜成像几何位置(相位)关系实现精测,几何法也可以使用相关算法(但不一定是二维相关)实现粗测(获得“码词”)。 而其区别仅在于是否利用载码来实现运算量的减少

12、。,相位法,相位法原理的基本特征是利用标尺条码图象信号中的几个不同周期码的波谱的相位差来实现粗测,算法是快速傅立叶变换,其运算量较大。精测原理利用R周期码的相位信息实现。,.相位法的标尺编码与图象波谱,相位法(1),其测量原理和光电测距仪的组合频率法是类似的,主要分6个步骤进行: 分别测量出电子中丝在标尺成像中的A码、B码和R码三种周期信号中的相位值A、B和R; 用A、B求解出电子中丝在隐含频率FC=FB-FA中的相位c=B-A ; 根据隐含频率FC的波长 和相位c求得第一高度粗测值HC; 根据A码(或者B码)信号的波长 LA(或者LB)和相位A(或者B)求得第二高度粗测值HA(或者HB);

13、再根据R信号的周期LR和相位R求得高度精测值。 最后依次将 HC 、 HA (或者HB )和HR逐次精粗衔接就可以获得精确的高度测量结果H了。,使用第二粗测值,是因为第一粗测值的精度超出了和精测尺R码的波长,将第一粗测值和精测值直接衔接将会出现整周期的R码粗差。,RAB原理,.RAB原理的码宽调制编码原理 RAB原理编码规则是载码码宽数字调制,其解码的突破口是利用相邻码元中心等距离特征 即条码图象信号中包含有周期波谱,利用这个周期波谱来实现快速粗测,精测原理和其他方法仍然类似。,RAB原理为解决远近视距兼容使用了6种宽度的编码, 且6种码分为三组, 每组2种宽度的码元, 同组中的2种码元的宽度

14、差别不大, 这种不大的差别在近距离是容易区别的, 在远距离时由于截获了较大视场的条码片段,同组中的2种宽度差别不大的码元按一种码处理。 RAB码的显著特点是相邻暗条纹(或者相邻明条纹)中心距离等于定值。,武大原理,武大原理是武汉大学发明并实现的自主知识产权的数字水准原理,已经应用于博飞DAL系列和苏一光EL系列数字水准仪中。 其核心思维是以比例码为载码,测量码调制寄生在比例码之中。 解码时首先利用条码图象信号中的比例载码周期波谱实现物象比解算,进而实现快速粗测、精测。,本原理中条码区别于其他原理的显著特点是相邻明暗条纹的边界(或者暗明条纹的边界)之间的距离等于定值。,武大原理的比例调制编码原理

15、,电子水准原理的比较,电子水准原理的精测原理都大体相似. 粗测、精测、精粗衔接过程相似,都要涉及电子中丝和所截获条码图象中的某种信息的相位(位置)关系,都要涉及望远镜成像的三角形几何比例关系的应用。 不同之处在于粗测的实现过程以及精测、粗测都要涉及到的物象比的确立过程。 相关法的条码的码元直接黑白调制,相位法、几何法、RAB法和武大原理都使用和利用了载码调制编码解码;,相位法的波谱较复杂,只能使用傅立叶变换来解码,运算量大, 测量速度慢; 几何法、RAB法和武大原理只需要简单的算法就可以解算出波谱的周期和相位确立码元图象的坐标分布,运算量小和测量速度高。 几何法必须增加细条纹码克服近距离时信息

16、密度过低的缺陷,RAB原理和武大原理只需增加调制级数就可以解决近距离时信息密度低的问题。,电子水准原理的学理分类,水准原理的实质区别是解码的第一突破口-粗测的确定方法不同。所以名称和分类方法应该围绕这个特点来进行,这样才能明晰地区别它们各自的技术特点。,二维相关法即是原来的相关法,使用二维相关算法。 相位法的名称叫法没变,因为这一叫法的确反映了其特点。 几何法、RAB和武大原理由于都使用了载码作为解码的突破口,故将这三种方法归类为载码相位法。,电子水准原理的学理分类(1),Trimble的几何法由于是对载码进行相位调制,故命名为相位调制载码相位法; SOKKIA的RAB由于是对载码进行脉宽调制

17、,故命名为脉宽调制载码相位法; 武大原理由于是对载码进行比例调制,故命名为比例调制载码相位法。 现有的五种原理的发明思想是具有同源性的快速图象处理算法的实现手段。 从载码调制方法使用的情况看,相位调制、脉宽调制和比例调制方法三种可能的调制方法都已经用完,第六原理的发明将更加困难。,数字电子水准仪的操作原理,电子水准仪除了完成和普通水准仪一样的基本测量功能以外,还通常附带了一些扩展功能。如: 电子记录、 数据通讯、 电子校正、 相对高程和绝对高程测量、 放样测量模式、 倒尺测量模式、 标尺误差改正、 地球曲率改正等等。 这些扩展功能的灵活运用将可以大大提高电子水准的作业效率,降低劳动强度。,基本

18、测量 数字电子水准仪也无外乎测量标尺的高度值和视距,所以一般数字电子水准仪在照准标尺完成光照强度适应后即可启动测量键实现测量,仪器屏幕会显示标尺高度值和视距值。这是所有电子水准仪都具备的最基本功能。 电子记录 几乎所有电子水准仪都有电子记录功能,它是把测量的原始结果直接存储记录于仪器的内存之中,不仅避免了人工记录可能导致错误的可能,也整整节省了一个记录人员的劳动工作量。 数据通讯 电子记录的数据可以通过移动存储介质实现和计算机的数据交换,也有利用数据通讯传输功能实现和计算机的数据交换的。测量数据进入计算机后,既可以生成便于管理的电子文档,也可以方便地被用户程序所使用。,数字电子水准仪的操作原理

19、(1),电子校正-电子i角的校正和视距常数的校正 电子i角校正基本都是通过视距差和高度差的变化来实现电子i角的精确求解。 多数仪器直接在仪器内计算出i角值并将这个i角进行保存操作即可实现电子中丝的自动重新定位。 也有仪器是在校正测量中直接输入准确的高度值就可以实现电子中丝的自动重新定位,而准确高度值的获取既可通过光学办法实现也可用电子i角修正的方法实现。 视距常数的校正一般不对用户开放,因为视距常数是仪器望远镜的固有常数,这一常数在仪器制造过程中都完成了校正,而这一参数具有较好的稳定性。我国BOIF数字水准仪的视距常数的校正就是在校正测量中直接输入准确的视距值就完成视距常数的重新设定。,数字电

20、子水准仪的操作原理(2),相对高程和绝对高程测量 水准测量的真实目的是测量点位的绝对高程或相对高程,数字电子水准仪的原始测量结果和普通水准仪是一样的,即标尺高度和视距。 需要通过已知高程点的引入、测量被测量点与已知点的标尺高度差进而求解出被测量点的高程。这一过程是在数字电子水准仪内部自动完成的。 放样测量模式 放样测量模式是为工程施工放样测量的需要而设计的。进行放样模式的要求是设站操作和放样点的高程预设,启动测量后仪器即显示被测点需要上升或下降的相对高度。,倒尺测量模式 许多仪器设计有标尺倒立的测量模式,这种模式对某些特殊的测量环境将非常有用,譬如测量天花板的平整度等。 标尺误差改正 标尺误差

21、是指标尺的米长定义误差和热膨胀误差,由于这二种误差导致了标尺的的米长和真值存在偏差,使得标尺高度测量结果中存在乘常数误差,这一误差对于某测量时段来说通常是系统误差,可以利用计量部门提供的温度改正方程完成对测量结果的误差修正。在数字电子水准仪中,这一过程只需要给仪器设定标尺的改正乘常数,就可在仪器内部自动完成。,DAL1032RC数字电子水准仪操作性能,DAL1032RC数字电子水准仪其基本性能:,DAL1032RC数字电子水准仪操作性能,绝对和相对高程测量功能 扫平、AB和ABBA三种测量模式 视距差累计提示 标尺乘常数误差改正 地球曲率改正 大气折光改正 蓝牙式数据通讯功能 人工测量数据可以

22、记录 液晶显示背光,中文、英文二种版本 自带路线高程统计及i角测试软件 高度直接置入式i角电子校正和自动电子校正二种电子校正模式。自动模式完全包含Fostner法、Nahbaner法及 Kukkamak法,对标尺与仪器的位置关系没有苛刻限制。 电池电压检测与低压保护功能。,DAL数字电子水准仪操作性能介绍(1),面板仅使用了4个功能按键和一个电源键,功能提示在液晶显示器上一目了然。开机后仪器即进入信号捕捉状态,在照准水准尺的情况下,通常几秒钟就完成了图象曝光的自动适应,启动测量键即可完成测量读数。标尺高度和视距的读数结果显示在液晶屏幕上。 读数完成后,F2、F3键的功能定义为记录功能和尺高/高

23、程切换操作功能。记录功能完成对测量值的电子记录,而尺高/高程操作功能则可完成尺高/高程的显示切换、高程编辑设定。,开机后按F4即可进入功能菜单,完成 平均测量次数的设定、 标尺乘常数的设定、 内存数据的查阅、 通讯发送、 删除和格式化 电子i矫正等。 仪器的工厂校正模式通过按住F2键开电源的方式进入。对准标尺进行测量,然后按F1输入正确的尺高或按F2输入正确的视距值即可完成仪器的电子校正。,数字电子水准仪的几种不利测量环境,逆光测量 逆光测量时由于太阳光大量进入水准仪望远镜。 这种干扰光在望远镜镜壁多次漫反射后仍然有过量光线直接照射到光电传感器,造成对标尺图象的严重干扰,图象质量严重变差,导致

24、测量解码无法进行。 解决方法就是尽量避免逆光测量环境。,仪器架设于强光环境而标尺架设于过分弱光环境 这种情形多见于仪器架设于太阳光下而标尺架设于树或建筑物阴影中。 由于标尺亮度很暗,仪器必然增加感光灵敏度来保证标尺的成像质量。 但由于仪器安置在强光环境,从仪器望远镜的物镜和目镜(主要是目镜)散射进去的干扰光线也仍然可能过分强烈,造成对标尺图象的严重干扰。 解决方法是临时用手或黑色衣物将目镜遮挡直到测量完成,或者尽量避免这样的测量环境。,数字电子水准仪的几种不利测量环境,标尺光照不均匀 这种情形多见于标尺架设于树阴处。 由于树枝叶的作用,太阳光对标尺的照射极不均匀,标尺图象严重失真导致无法正常解

25、码。 解决方法只能是尽量避免这样的测量环境。,视场内标尺下方有强反光地物 在标尺架设于远距离且地势较高时,仪器望远镜视场中的标尺下方必然有地物。 这些地物当然也会成像在光电图象传感器上。 仪器对图象感光完成自动光强适应时并不能判定这些影象哪些是地物影象哪些是标尺的影象。 而当地物影象的亮度过分高于标尺部分的亮度时,标尺影象的对比度必然过分低劣,图象难以解码。 解决方法是尽量提高仪器的架设高度或尽量降低标尺的架设高度,使得地物影象尽量远离望远镜的视场中心区域。或者尽量避免这样的测量环境。,数字电子水准仪的几种不利测量环境,标尺尺面正反射 由于标尺尺面的条码是用油漆印刷,许多标尺的黑色条纹也是用光

26、漆印刷。 当光线处于正反射状态时,黑色的光漆也会产生强烈的反光,这时的图象将是黑白不分,自然难以解码。 解决的方法是变换一下标尺的角度。,数字水准仪的原理误差,数字水准仪是在自动安平水准仪的基础上增加智能读数系统而成。 其结构没有超出原来的自动安平水准仪的框架,所以数字水准仪具有自动安平水准仪的所有原理误差,譬如: i角误差、 交叉误差、 补偿器重复性、 补偿非线性、 水准尺的热膨胀误差、 调焦误差等。,数字电子水准仪几个主要的精度性能极其检验方法。 i角误差; 调焦误差; 交叉误差; 补偿器的重复性; 补偿器的非线性; 磁致误差; 水准尺的米长定义误差; 分辨精度的检验; 综合精度。,i角误

27、差,i角误差系由于望远镜视准轴不平行水平线,而与水平面存在一个夹角i。 等级水准测量实践中对该误差的应对措施是:1、前后视距对称,视距累积差被限制在较小范围;2、测量前校准i角。,我国GB12897和GB12898水准测量规范规定:,i角误差对每km往返标准差的影响,以i=10,1km路线视距差累积标准差1m为例,i角误差对1km往返标准差的贡献值则为:,检验,传统的平行光管法对于电子水准仪来说只适用于检验光学i角,室外标尺检验法由于没有考虑多余观测,因此检验成果的可信度不高。 在室外标尺法的基础上增加了多余观测,提高了i角的检验可靠度,也能提交i角的精度评价。,检验原理:取2个稳定的水准点a

28、和b分别架设水准标尺,仪器架设于包含标尺对称点的任意n个位置读取2标尺读数Hai、Hbi以及视距Dai、Dbi,设a、b二点高差为h,仪器i角为I。则误差方程:,i角误差(1),一个测试案例,显然,这一测试原理不仅可以检验仪器的i角误差,还可以用于获取精确的高差估值h。 对于测绘生产中经常使用的往返或闭合环式的测量方式来说,我们仍然可以按照上述思路获取仪器当时的i角值,从而通过i角的改正获得高精度的测量成果。 这样就不必要在施测时那么严格控制视距的对称性了。,i角误差的电子校正,几乎所有数字水准仪都设计有电子i角的自动校正功能,其原理是通过不同视距对称条件下的同一高差测量结果的差异来计算电子i

29、角,然后自动完成电子中丝的重新定位。 其所谓Fostner法、Nahbaner法及 Kukkamak法实质都是这一原理的具体体现。而对于仪器使用者来说,找到这些校正程序的入口按照其提示进行操作就可以了。,在博飞DAL系列数字水准仪中,仪器有二种电子i角校正模式。 一种是真值置入方式(工厂模式), 另一种是自动计算方式。 真值置入方式 通过按住F2键开电源的方式进入校正程序。 对准标尺进行测量,然后按F1输入正确的尺高或按F2输入正确的视距值即可完成仪器的电子校正。 而正确的尺高的获取可以来自i角检验的修正结果,也可以来自光学读数(在光学i角已经校正完好的前提下)。,而自动计算方式就是前边所说的

30、Fostner法、Nahbaner法及 Kukkamak法。 其对这三种标尺摆放方法并不考究,也不在意视距的具体数值。 只要二次架设仪器的前后视距差存在明显差异即可。 在仪器中这三种方法的计算程序是一样的。,具体操作方法是: 在二水准点A、B分别架设标尺。 在标尺间或标尺外选取一位置1架设仪器。 仪器开机选定功能菜单的电子i角校正功能(也可以按F1开机进入。中文版提示为“9.电i校正”,英文版提示为“i CAL”)。 按照提示分别照准标尺A、B进行测量; 然后仪器在移动一定距离后的点2架设整平仪器,再按提示分别照准标尺A、B进行测量,仪器完成校正计算后将自动关机。 只需要注意的是点1和点2的前

31、后视距差应该明显不同。,i角误差的外业意义,外业测量可采取二种途径减少i角误差的影响: 1、前后视距对称。 2、将i角作为未知量参与平差。 例题: A、B二点位于一水渠二边,需要精确测量其高差。某人在水渠二边取了若干个观测点Ci,如图。因不能作到前后视距对称,故选择将水准仪i角误差作为未知量参与平差的测量方案。观测数据如表,请完成结果计算。,调焦误差 调焦误差是因为望远镜镜筒和调焦镜的原因导致的i角随调焦不同而变化。 调焦误差的检验和普通光学模拟水准仪完全相同,在室内用专用平行光管(内装有多组不同视距的分划板)就可以实现。 实际上调焦误差是和i角误差混合在一起的。 外业测量可采取前后视距对称来

32、减少调焦误差的影响。,交叉误差和补偿非线性误差,交叉误差是因为仪器左右整平的不同而导致不同的i角误差,它主要是由补偿器吊丝的摆动方向和望远镜视准轴不平行(存在交叉)导致。 跟传统的微倾水准仪的长水泡轴交叉原理一样。 现在学界习惯把补偿器的交叉误差叫做横向补偿误差。 其误差机理是仪器多少存在左右倾斜,左右倾斜导致补偿器误补偿。 仪器前后视转换中,误补偿误差出现积累而不是抵消。,补偿非线性误差 补偿器非线性是指水准仪因为整平状态不同,补偿器进行补偿后存在的残剩误差。 现在学界把误差非线性叫纵向补偿误差。 交叉误差和非线性误差是补偿器的重要误差 当仪器竖轴倾斜一定时,仪器从后视转前视或从前视转后视时

33、i角将发生变化。 即使前后视距对称也不能消除这二项误差对测量结果的影响。,目前JJG425-2003水准仪检定规程对二种补偿误差的限差(最大允差)标准,交叉误差对每km往返标准差的影响,以=0.3/1,圆水泡导致竖轴倾斜的标准差2.7,单站跨距50m为例:,纵向补偿误差对每km标准差的贡献,显然,JJG425-2003给出的限差太宽泛。,交叉误差和补偿非线性误差的校准,交叉误差的传统校准方法: 在室内水平平行光管为标准,通过微倾台调整,观察仪器左右倾斜时仪器i角的变化量。并对补偿器的方向作出调整。 补偿非线性误差的传统校准方法: 在室内水平平行光管为标准,通过微倾台调整,观察仪器前后倾斜时仪器

34、i角的变化量。并对补偿器的重心高低作出调整。 但是,因为人眼的分辨能力,获得0.3/1是很困难的事情。,交叉误差和非线性误差-外业意义,外业测量中消减误差影响的措施仍然是尽量使误差表现系统性而采用抵偿的办法。具体做法是: “后前前后”的作业模式中,往测整平水准泡在照准前尺时进行,而返测则重新整平水准泡且在照准后尺时进行。 整平操作要精确仔细。 往测和返测所测结果的均值将会把误差大大消减。,交叉误差和非线性误差-外业意义,还有一种抵偿办法: “后前前后-前后后前”的作业模式。 奇数站“后前前后”,整平仪器在照准后尺时进行; 偶数站“前后后前”,整平仪器在照准前尺时进行。 且奇数站和偶数站跨距基本

35、相等。,补偿器的重复性 补偿器的重复性是指补偿器在重力的作用下回位的一致性,由于补偿器吊丝特性等结构材料上的原因,补偿器的重力摆不能回位到绝对的同一位置,从而导致仪器的i角随机性变化和测量结果的不稳定。 补偿器的重复性的检验方法和普通光学水准仪一样,即在室内以水平平行光管为标准,通过水准仪轻微敲动,观测仪器仪器i角的变化量。另外,该性能在后面的分辨精度等检验中都有所体现。,磁致误差,磁致误差系地球磁场对补偿器产生磁力而影响补偿器的补偿效果,原因系补偿器主体是金属材料,特别是补偿器吊丝、温度补偿片甚至还有用铁磁材料,其表现是仪器的i角因与地球磁场的方向不同而变化。 由于这种变化量很小,传统检测方法都是通过外加人工强磁场来推定其性能。 虽然i角变化很小,其对综合精度的贡献却不容小视,这一点非常类似补偿误差。,对每km标准差的贡献,假定因地球磁场导致i角变化的最大范围为1,每测站跨距50米,1km路线由20个方向随机的测站完成。 地球磁场导致i角变化的最大范围为1,因实际作业中标尺在各个方向上的机会均等,误差呈现均匀分布。那么,按矩形分布处理

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论