賀號洲

（邵陽學院 422000）

數(shù)字水準儀的應用研究

賀號洲

（邵陽學院 422000）

數(shù)字水準儀作為現(xiàn)代科技最新發(fā)展的結晶，是20世紀90年代逐漸發(fā)展起來的測繪儀器，它集光、機、電和計算機等高新技術為一體，代表著測繪儀器今后的發(fā)展方向。處于起步階段的國產數(shù)字水準儀經過近30年人類的大量研究逐漸實現(xiàn)了讀數(shù)的數(shù)字化，相信隨著經濟發(fā)展的需求以及新的編碼原理的提出，我國將會在未來不久研制出擁有自主知識產權的水準儀。本文首先介紹了目前常用的數(shù)字水準儀的基本原理，在其基礎上論述了數(shù)字水準儀在工程中的應用研究。

數(shù)字水準儀；應用；研究

前言

隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，高精度檢測、測量領域中的測量設備、測量方法以及測量手段迅速發(fā)展起來。新的高精度的工程測量硬件和軟件設備相繼問世，并且迅速應用于工程測量的各個領域，使得現(xiàn)代精密型工程測量從手段和方法方面取得了突破性進步。數(shù)字水準儀作為一種先進的測量儀器，具有精度高，效率高和讀數(shù)客觀等諸多優(yōu)點，有望在不久的將來取代光學水準測量儀器。

1 數(shù)字水準儀的基本原理

1.1 數(shù)字水準儀的基本組成

數(shù)字水準儀又被稱作電子水準儀，是在自動安平水準儀的基礎上發(fā)展起來的，現(xiàn)在各大廠家采取基本一致的結構進行生產，由光學機器部分、自動安平補償裝置和電子設備組成其基本的構造，其中電子設備是由光電傳感器、讀取電子元件、單片微處理機、CSI接口、數(shù)據(jù)處理軟件、標尺等組成，標尺采用條形碼供電子測量使用。由于專利權的原因使得各公司標尺的編碼方式和電子讀數(shù)2求值過程大不相同。

1.2 數(shù)字水準儀的基本工作原理

就目前來看，數(shù)字水準儀采取基本測量原理相似的三種自動電子讀數(shù)方法：采用編碼標尺，圖像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和儀器內圖像裝置識別器。標尺通過使用不同寬度的條碼組合來表示不同位置的尺面，在人工完成照準調焦之后，水準尺上的編碼圖像經過望遠系統(tǒng)、調焦鏡和分光鏡后一方面被成像在分劃板上，另一方面在線陣CCD上進行光電的轉換，等到轉換成電信號后進入到模數(shù)轉化系統(tǒng)，進而將輸出的數(shù)字信號送入微處理器中進行儲存，將其按照一定的方式與內存標準碼進行比較從而獲得編碼標尺的讀數(shù)。與傳統(tǒng)測量儀器相比較，數(shù)字水準儀的精度高，讀數(shù)誤差較小，不存在人為的讀數(shù)誤差；在人工完成照準和調焦后按鍵即可自動生成數(shù)據(jù)并處理，實現(xiàn)內外的一體化，減輕了勞動強度，加快了速度提高了工作效率。

2 數(shù)字水準儀在測量工程中的應用

“陸態(tài)網(wǎng)絡”的基本框架基準網(wǎng)根據(jù)工程項目的總體要求，計劃安排209個GNSS的基準站水準聯(lián)測?；鶞示W(wǎng)站的高程聯(lián)測的基本原則是：位于一等水準路線旁邊的基準網(wǎng)站按一等水準觀測綱要進行水準聯(lián)測；二等水準路線旁邊的基準網(wǎng)站按二等水準觀測綱要進行水準聯(lián)測。我國使用DiNi03數(shù)字水準儀及其他觀測所需設備在2010年承擔并完成了14個基準網(wǎng)站的聯(lián)測任務。據(jù)有關數(shù)據(jù)5個基準網(wǎng)站的誤差均在規(guī)定的一、二等限差范圍內，由此更能說明數(shù)字水準儀完全可以進行精密水準聯(lián)測。

為了提高數(shù)字水準儀的測量精度和效率，作業(yè)時應注意以下幾個問題：

2.1 儀器預熱問題

儀器首次測量如果不預熱時，容易出現(xiàn)讀數(shù)不準、測量速度慢等現(xiàn)象，因此要針對性能特點和測區(qū)環(huán)境在測量前對儀器進行預熱和測試，待儀器各性能及狀態(tài)穩(wěn)定后進行測量。

2.2 光線問題

光線太強、不均勻或標尺部分遮擋將會導致CCD信號產生飽和偏差進而影響讀數(shù)。野外條件下，避免標尺受樹葉等遮擋，同時應根據(jù)相應的規(guī)范要求使成像清晰穩(wěn)定。據(jù)有關實驗可得出結論：無論何種遮擋，只要儀器可讀數(shù)，則可能出現(xiàn)的最大偏差為0.5mm上下，視場遮擋的比例越大對讀數(shù)的影響越大；動態(tài)遮擋對讀數(shù)影響較小，所以在野外測量時，要盡量避免標尺被遮擋。

2.3 地面震動對測量精度的影響

由于地面震動造成的標尺成像在視場中上下跳動，將會出現(xiàn)讀數(shù)不準的現(xiàn)象，據(jù)有關資料顯示給出結論：震動源距標尺越近產生的影響越大，在觀測時產生振動，對觀測數(shù)據(jù)產生約0.2mm的影響，因此說，在觀測時最好避開強震動。

3 結束語

數(shù)字水準儀作為水準測量儀器的發(fā)展趨勢，具有自動讀數(shù)、作業(yè)效率高、操作簡便、高防水性能、測量速度快、減輕作業(yè)勞動強度、采用GPS模塊自動記錄和儲存數(shù)據(jù)或直接電腦操作的特點，推向市場以來，受到顧客的青睞，并迅速應用于路線水準測量、水文基準測量、變形監(jiān)測、工業(yè)測量等多種領域。

4 結束語

現(xiàn)階段我國數(shù)字水準儀的生產研制還處于起步階段，但是隨著科學技術越來越先進，經濟水平更高，相信在不久以后我國也能研制出擁有自主知識產權的數(shù)字水準儀。對水準儀的功能進一步開發(fā)和應用，充分利用現(xiàn)有設備，實現(xiàn)測量過程中的小投資大收益的目標。

[1]龔真春，李偉峰，薛寵.數(shù)字水準儀測量精度分析及其在工程中的應用[J].測繪與空間地理信息，2012（02）.

[2]許嬋，肖小平，劉源.數(shù)字水準儀的工作原理及其在測量工程中的應用[J].2012（12）.

[3]國海峰.數(shù)字水準儀的應用研究[J].科技創(chuàng)新導報，2015（06）.

P224.1

A

1673-0038（2015）52-0208-01

收稿日期：2015-12-2

賀號洲（1993-），男，漢族，湖南湘潭人，本科，研究方向為測繪工程。