■潘偉

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院測(cè)繪工程院新疆昌吉831100）

控制網(wǎng)觀測(cè)中電子水準(zhǔn)儀的應(yīng)用

■潘偉

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院測(cè)繪工程院新疆昌吉831100）

隨著觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種測(cè)量技術(shù)和儀器也在不斷的涌現(xiàn)出來，其中電子水準(zhǔn)儀就是一種常見的觀測(cè)儀器，在控制網(wǎng)觀測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。本文主要對(duì)電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量原理，以及其在控制網(wǎng)觀測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，以期能夠不斷拓展電子水準(zhǔn)儀在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用范圍。

控制網(wǎng) 電子水準(zhǔn)儀 精度

電子水準(zhǔn)儀是集合多種觀測(cè)原理誕生出來的測(cè)量儀器，與普通水準(zhǔn)儀進(jìn)行比較能夠更為精準(zhǔn)的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，且能夠進(jìn)行自我存儲(chǔ)，基于此能夠極大程度的提升測(cè)量的工作效率，并且提升測(cè)量的精度和準(zhǔn)確性，在控制網(wǎng)觀測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。

1 電子水準(zhǔn)儀概述

電子水準(zhǔn)儀是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的觀測(cè)儀器，配套使用的是條形編碼的水準(zhǔn)尺。水準(zhǔn)尺通常用玻璃纖維制成，而且匹配使用的水準(zhǔn)尺必須是配對(duì)的，不能交換在水準(zhǔn)儀上使用，由于電子水準(zhǔn)儀上有專門的傳感器能夠?qū)μ囟ǖ臈l形編碼進(jìn)行識(shí)別，因而只有匹配的水準(zhǔn)尺連接后才能將其經(jīng)過內(nèi)置的處理器轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字，然后將這些測(cè)量數(shù)字經(jīng)過轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，發(fā)送到終端顯示器上，這時(shí)顯示器上會(huì)直接顯示出水準(zhǔn)儀所測(cè)量出來的視距和讀數(shù)。而電子水準(zhǔn)儀的調(diào)焦操作和照準(zhǔn)標(biāo)尺操作還需要人工來完成，將水準(zhǔn)儀對(duì)焦調(diào)整到相應(yīng)測(cè)量要求之后，照準(zhǔn)的條碼會(huì)將目標(biāo)城鄉(xiāng)在望遠(yuǎn)鏡的分化板上，讓用戶能夠進(jìn)行觀測(cè)。同時(shí)還會(huì)將觀測(cè)結(jié)果通過分光鏡城鄉(xiāng)在光電傳感器上，光電傳感器在接受相應(yīng)信號(hào)后則能夠?qū)⑿盘?hào)傳輸?shù)较鄳?yīng)的處理系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，從而完成整個(gè)的觀測(cè)過程，由于借助于計(jì)算機(jī)處理技術(shù)使得電子水準(zhǔn)儀與普通水準(zhǔn)儀相比在精度上有了極大提升，因而其應(yīng)用范圍也是越來越廣泛，在建筑物沉降觀測(cè)、水文觀測(cè)、控制網(wǎng)觀測(cè)等領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。

2 電子水準(zhǔn)儀在控制網(wǎng)觀測(cè)中的應(yīng)用對(duì)比

與普通的水準(zhǔn)儀相比，電子水準(zhǔn)儀在控制網(wǎng)觀測(cè)中具有諸多優(yōu)點(diǎn)，其利用條碼成像技術(shù)，在成像水準(zhǔn)上比傳統(tǒng)光學(xué)成像更為突出，條碼成像使得水準(zhǔn)儀的測(cè)量穩(wěn)定性能夠從技術(shù)上得到根本保證，因而電子水準(zhǔn)儀在測(cè)量上與普通水準(zhǔn)儀相比具有精度高、成像速度快等優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)的應(yīng)用當(dāng)中，對(duì)于水準(zhǔn)測(cè)量一般是采用單線路進(jìn)行往返觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)需要沿著之前設(shè)計(jì)好的水準(zhǔn)網(wǎng)環(huán)線一環(huán)一環(huán)地進(jìn)行觀測(cè)，在測(cè)量模式的選擇上可以選擇aBFFB模式進(jìn)行觀測(cè)，并結(jié)合相關(guān)測(cè)量規(guī)范對(duì)電子水準(zhǔn)儀觀測(cè)限差進(jìn)行設(shè)置，包括視線長度維持在75m以下，視線高度在0.3cm以上、2.8m以下，前后視距差在2m以下，前后視距累計(jì)差需要維持在5m以下，統(tǒng)一標(biāo)尺兩次進(jìn)行觀測(cè)的讀數(shù)差設(shè)置在0.5mm以下，兩次讀數(shù)高差設(shè)置在1mm以下，這樣才能有效維持電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量精度。

外測(cè)結(jié)束之后將電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量數(shù)據(jù)上傳到相應(yīng)的計(jì)算系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行平差計(jì)算，利用計(jì)算軟件可以將水準(zhǔn)測(cè)量儀所測(cè)的原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，將從外業(yè)測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、輸出等自動(dòng)化作業(yè)。由此可見，配合計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)用，電子水準(zhǔn)儀能夠自動(dòng)完成對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理和輸出步驟，有效提升控制網(wǎng)觀測(cè)的速度和效率，與普通水準(zhǔn)儀測(cè)量相比更適合用于外業(yè)環(huán)境當(dāng)中的測(cè)量。電子水準(zhǔn)儀不僅能夠?qū)ㄖ冃?、沉降等進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)，而且還能夠?qū)λ臈l件進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)湖泊或是河流的水準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)用范圍是比較廣泛的。

3 電子水準(zhǔn)儀測(cè)量的使用注意要點(diǎn)

由于電子水準(zhǔn)儀在成像技術(shù)上與普通的水準(zhǔn)儀有著根本的不同，因而現(xiàn)行的測(cè)量規(guī)范對(duì)于電子水準(zhǔn)儀來說也存在很多不適應(yīng)之處，在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)往往受到測(cè)量規(guī)范的干擾，影響測(cè)量的正常進(jìn)行，具體來說主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面上：

一是電子水準(zhǔn)儀需要進(jìn)行兩次調(diào)焦操作。在現(xiàn)行水準(zhǔn)儀測(cè)量使用規(guī)范中之處，在同一個(gè)觀測(cè)站上采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)時(shí)不得用兩次調(diào)焦，這樣的規(guī)定是為了有效避免人工兩次前后調(diào)焦所帶來的人為視差。而電子水準(zhǔn)儀則是依靠水準(zhǔn)尺進(jìn)行成像和圖像處理，能夠用光電傳感器直接來代替人眼，在進(jìn)行測(cè)量過程中，處理器為對(duì)水準(zhǔn)尺讀數(shù)和水準(zhǔn)尺與儀器之間的距離進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，并自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和存儲(chǔ)，從而能夠有效減少人為視差對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響。因而在采用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)時(shí)為了使前后視距差能夠在一定的規(guī)范范圍之內(nèi)，必須對(duì)水準(zhǔn)儀進(jìn)行調(diào)焦操作，使電子水準(zhǔn)儀的成像清晰，這樣才能保證水準(zhǔn)儀的測(cè)量精度，因而在使用電子水準(zhǔn)儀時(shí)必須進(jìn)行兩次調(diào)焦，而這樣的操作與現(xiàn)行使用規(guī)范相反，在實(shí)際測(cè)量過程中，測(cè)量人員應(yīng)該注意。

二是電子水準(zhǔn)儀的視距差要求與現(xiàn)行規(guī)范不符。在現(xiàn)行水準(zhǔn)儀使用規(guī)范當(dāng)中指出，等級(jí)線路水準(zhǔn)測(cè)量前后的最大數(shù)據(jù)差范圍是在2m以下，這樣才能夠避免水準(zhǔn)軸和視準(zhǔn)軸之間夾角所帶來的測(cè)量誤差，保證水準(zhǔn)儀測(cè)量的精度。而夾角誤差理論上只能通過十字絲校驗(yàn)來消除。而電子水準(zhǔn)儀利用自動(dòng)化和處理器的強(qiáng)大處理功能卻能夠提前對(duì)夾角誤差值進(jìn)行計(jì)算和糾正，因而能夠避免夾角誤差所帶來的測(cè)量高差誤差。同時(shí)，通過計(jì)算還能夠利用其本身所帶有的地球曲率對(duì)讀數(shù)進(jìn)行糾正，消除水準(zhǔn)面曲率對(duì)測(cè)量高差的誤差影響，保證了電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量精度。因而在視距差的規(guī)定上就比現(xiàn)行的水準(zhǔn)儀使用規(guī)范要求要松的多，在滿足前后視距累計(jì)差的基礎(chǔ)上，原本只能到三等的視距差限定，可以放寬到四等，這樣也使得電子水準(zhǔn)儀能夠在更為復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量，既能夠有效保證復(fù)雜環(huán)境中的測(cè)量精度，而且還能夠有效提升測(cè)量速度。

4 結(jié)語

電子水準(zhǔn)儀作為一種新型測(cè)量儀器，其精度高、測(cè)量快速準(zhǔn)確，且測(cè)量模式多樣化，能夠有效適應(yīng)各種測(cè)量項(xiàng)目的需求，從而有效提升等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量，在未來控制網(wǎng)觀測(cè)中將獲得廣泛的應(yīng)用。因而研究人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電子水準(zhǔn)儀的研究，以使其與辦公自動(dòng)化系統(tǒng)能夠更加完美地配合起來。

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V248.9[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-328-1