劉 瑛

（陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院,710100）

0 引言

目前，水準(zhǔn)儀的i角研究主要反映在三個(gè)方面，即：方法、速度和精度。在許多有關(guān)測(cè)量學(xué)類教材中都有提到過(guò)許多檢校i角的方法，但是許多測(cè)量學(xué)類教材中，提供了有一種方法，我們運(yùn)用比較成熟也比較廣泛的方法。水準(zhǔn)儀在i角檢測(cè)中不僅僅只有這一種方法，現(xiàn)在有三種新方法可以對(duì)i角進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。電子水準(zhǔn)儀的自動(dòng)化檢校也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，這大大提高了檢驗(yàn)水準(zhǔn)儀i角的速度。在評(píng)定水準(zhǔn)儀i角的精度上，也出現(xiàn)了一些成果，既有定性的也有定量的。

1 儀器檢測(cè)

1.1 i角的檢驗(yàn)

檢驗(yàn)有五種方法：基本方法，費(fèi)式（Foersmer）法，李式（Naebauer）法，庫(kù)式 （Kukkamaek）法，日本方法。

1.2 補(bǔ)償器的補(bǔ)償差

DINI03數(shù)字水準(zhǔn)儀15′內(nèi)自動(dòng)補(bǔ)嘗，安平精度±0.2″。

1.3 到站單次高差中誤差與每公里往返測(cè)高差中誤差

2 操作誤差及注意事項(xiàng)

2.1 不同日期不同溫度下的i角值不同，如表一所示

表一：不同日期不同溫度下的i角值

（1） 使用時(shí)不可以使儀器主機(jī)處于陽(yáng)光直射狀態(tài)，即需要遮住陽(yáng)光。減少陽(yáng)光的直射，降低水準(zhǔn)儀的溫度。因?yàn)殛?yáng)光的暴曬會(huì)導(dǎo)致儀器溫度升高，熱脹冷縮，部件因?yàn)闇囟壬叨◣熜巫?，從而引?i 角陡然變化，產(chǎn)生觀測(cè)誤差。

（2）測(cè)量前，最好將儀器放到室外陰涼處，這樣使儀器的溫度與室外溫度近乎相等。特別是夏天不可以將儀器放在空調(diào)房間內(nèi)，由于空調(diào)房間內(nèi)溫度與室外溫度溫差甚至?xí)_(dá)到10 ℃左右，立刻使用測(cè)量?jī)x時(shí)，巨大的溫差會(huì)導(dǎo)致 i 角誤差發(fā)生巨大的變化，導(dǎo)致測(cè)量不精確。一般來(lái)說(shuō)儀器溫度與室外溫度相差在 1攝氏度時(shí)，需要將儀器置于陰涼處適應(yīng) 2～3 min，而若溫差達(dá)到10 ℃，就要最少要提前 30 min 適應(yīng)儀器。這就要求觀測(cè)員在使用DINI03數(shù)字水準(zhǔn)儀時(shí)需要早一些上班（半個(gè)小時(shí)左右），把儀器放置到樹蔭下。當(dāng)儀器的溫度和大氣溫度趨于一致后，這時(shí)候使用DINI03數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測(cè)，其 i 角誤差能保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，避免 i 角的巨大誤差導(dǎo)致觀測(cè)時(shí)出現(xiàn)誤差。

（3）不同的觀測(cè)方法對(duì)消除i角誤差也有不同的效果，這里推薦使用中間法也就是前后視距相等來(lái)降低和消除 i 角的誤差。因?yàn)?i 角的誤差是與視距長(zhǎng)度成正比的，所以觀測(cè)時(shí)使前后視距相等，可以消除 i 角大部分的誤差。該方法的具體做法是，使用尺子測(cè)量測(cè)定點(diǎn)前后視距的距離，保持前后視距距離相等，再用油漆在相等點(diǎn)做上記號(hào)，這樣在觀測(cè)時(shí)直接把儀器安放在記號(hào)處，就可以使前后視距距離相等。保持前后視距距離相等能有效的消除 i 角的誤差，同時(shí)還可以極大地消除調(diào)焦透鏡的運(yùn)行誤差，因?yàn)樵谇昂笠暰嗑嚯x相等的情況下，是不需要調(diào)焦的；而倘若前后視距距離不相等的話，就可能會(huì)造成調(diào)焦誤差，從而影響到 CCD 解碼精度，如圖一所示為i角誤差示意圖。

圖一：i角誤差示意圖

2.2 往返測(cè)高差不符值，環(huán)線及符合路線閉合差

2.3 每公里水準(zhǔn)測(cè)量高差中數(shù)中誤差

測(cè)段往返測(cè)高差不符值計(jì)算每公里水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差：

式中：

n一測(cè)段數(shù)；

△一測(cè)段往返閉臺(tái)差：

S—測(cè)段長(zhǎng)度km

3 操作步驟三個(gè)步驟

（1）粗平利用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，然后開機(jī)，儀器即進(jìn)行自檢，當(dāng)合格后，則進(jìn)行下一步工作。

（2）照準(zhǔn)目鏡調(diào)焦使十字絲清晰，安置相應(yīng)測(cè)量模式或測(cè)量程序，最后進(jìn)行物鏡對(duì)光，并利用水平螺旋使十字絲準(zhǔn)確照準(zhǔn)條紋編碼標(biāo)尺。

（3）讀數(shù)按相應(yīng)的鍵即可讀得所需要的相應(yīng)數(shù)據(jù)，如果儀器在測(cè)量與記錄的模式下，則儀器可以自動(dòng)記錄測(cè)量有關(guān)數(shù)據(jù)。在路線水準(zhǔn)測(cè)量中，完成后視測(cè)量后，儀器會(huì)自動(dòng)在顯示器上提示測(cè)量員觀測(cè)前視；一個(gè)測(cè)站完成后，儀器會(huì)自動(dòng)提示進(jìn)行下一站后視觀測(cè)，如此連續(xù)進(jìn)行，直至終點(diǎn)。

1）首先打開配置菜單，并選擇限差，再根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量的具體要求輸入最大視距高以及最小視距高。我們所使用的水準(zhǔn)儀其規(guī)格是，最視距高一般設(shè)置為2.7m，最小視距高一般設(shè)置為0.3m。其次設(shè)置最大限差、單站前后視距差和水準(zhǔn)線路前后視距離，然后點(diǎn)選儀器設(shè)置，可以設(shè)置顯示的單位，時(shí)間日期等等，在記錄設(shè)置里設(shè)置好點(diǎn)號(hào)自動(dòng)增加，就可以新建文件了。

2）選擇文件菜單，點(diǎn)選新建項(xiàng)目，輸入項(xiàng)目的名稱、操作者、備注等。

3）進(jìn)入測(cè)量菜單，選擇水準(zhǔn)線路，然后新建一個(gè)新路線，輸入路線名稱，測(cè)量模式有5種：后前，后前前后，后前后前，后后前前，前后后前，根據(jù)測(cè)量?jī)?nèi)容的規(guī)范和要求，選擇其中的模式，然后就可以開始進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。如測(cè)量過(guò)程中達(dá)不到精度要求，儀器會(huì)自動(dòng)提示，重新進(jìn)行測(cè)站，這給記錄人員和操作人員提供了方便，并且保證了測(cè)量的精度要求。

4 數(shù)字水準(zhǔn)儀優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字水準(zhǔn)儀讀數(shù)客觀、真實(shí)、直接，因此測(cè)量中的測(cè)量和記錄誤差被降低甚至消除了，從而測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性得到了保證。

測(cè)量精度高，完全能夠滿足二級(jí)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)現(xiàn)行的各種等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量都可以使用DINI03數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)；同時(shí)其速度快、效率高，從而有效的減輕野外作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度。實(shí)踐證明，相同情況下，測(cè)量精度相同，使用DINI03數(shù)字水準(zhǔn)儀其效率較一般水準(zhǔn)儀可以提高到30%～50%的水平。

便于實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化,而且通過(guò)對(duì)儀器現(xiàn)有條件改進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)小范圍沉降監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化。

5 數(shù)字水準(zhǔn)儀展望

數(shù)字水準(zhǔn)儀的測(cè)量系統(tǒng)功能很強(qiáng)，同時(shí)它的操作也十分簡(jiǎn)單，極大的提高了測(cè)量速度，相對(duì)于光學(xué)水準(zhǔn)儀，其測(cè)量速度提高50%～60%。而且數(shù)字水準(zhǔn)儀的自動(dòng)化，更容易實(shí)現(xiàn)作業(yè)一體化，所以，幾乎可以肯定的是，數(shù)字水準(zhǔn)儀是水準(zhǔn)儀今后發(fā)展的方向。現(xiàn)今數(shù)字水準(zhǔn)儀尚未達(dá)到完美，需要完善以下幾個(gè)方面：

（1） 改善補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)與安平精度。

（2）CCD技術(shù)和數(shù)字圖象處理技術(shù)是數(shù)字水準(zhǔn)儀成功的關(guān)鍵，因而，今后CCD技術(shù)和數(shù)字圖象技術(shù)的發(fā)展一定會(huì)促進(jìn)數(shù)字水準(zhǔn)儀的發(fā)展。

（3） 改善玻璃纖維條碼標(biāo)尺的材料。

（4） 改進(jìn)測(cè)量程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件。

（5） 由于數(shù)字水準(zhǔn)儀工作環(huán)境惡劣，因此需要提高儀器對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，增強(qiáng)機(jī)內(nèi)邏輯系統(tǒng)，達(dá)到增加抗干擾能力，如亮度變化，補(bǔ)償器應(yīng)力釋放，傳感器時(shí)性改變等的改正。

（6）儀器的價(jià)格將會(huì)降低，應(yīng)用范圍也會(huì)滲透到精密水準(zhǔn)測(cè)量領(lǐng)域。

6 結(jié)語(yǔ)

Trimble—DiNi03數(shù)字水準(zhǔn)儀具有效率高、速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)，使用上完全符合二等水準(zhǔn)測(cè)量的要求，其數(shù)據(jù)測(cè)量具有真實(shí)性、完整性的特點(diǎn)，并且誤差也比較小，其簡(jiǎn)單的操作以及數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理可以極大的減輕測(cè)量員的勞動(dòng)強(qiáng)度，在生產(chǎn)過(guò)程中其測(cè)量效率更是大大減少了測(cè)量時(shí)間，所以說(shuō)，DiNi03數(shù)字水準(zhǔn)儀在數(shù)據(jù)測(cè)量中的作用不可替代。

[1]陳聰,郝連成,鄧建華,蔣洪春.廠房及煙囪沉降觀測(cè)與數(shù)據(jù)分析[J].甘肅水利水電技術(shù).2011(03)

[2]鄭國(guó)才,高俊強(qiáng),劉三枝,胡燦.數(shù)字水準(zhǔn)儀的測(cè)量原理及測(cè)試精度分析[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2006(04)

[3]史迪豐,馬超.電子水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)是否變動(dòng)儀器高的探討[J].中國(guó)煤田地質(zhì).2004(01)

[4]袁孔鐸.用電磁波測(cè)距三角高程代替3、4等水準(zhǔn)測(cè)量的分析[J].有色金屬(礦山部分).1992(05)

[5]康繼波,梁安寶.利用精密電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量[J].測(cè)繪與空間地理信息.2009(02)

[6]韓賢權(quán),李端有,譚勇,鄒雙朝.數(shù)字水準(zhǔn)儀自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大壩變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].測(cè)繪科學(xué).2010(03)[7]韋書東.數(shù)字水準(zhǔn)儀在建筑物沉降監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)中的應(yīng)用[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2009(01)

[8]葛計(jì)劃,熊瑛,孫軍,顧乃根,陳勇,楊軍,周自強(qiáng).數(shù)字水準(zhǔn)儀DiNi11/12原理及應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào).2009(03)