賴(lài)營(yíng) 廣東省西江航道事務(wù)中心西江航標(biāo)與測(cè)繪所

1.引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，電子水準(zhǔn)儀的出現(xiàn)，它在水準(zhǔn)測(cè)量中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，使得水準(zhǔn)測(cè)量更加高效、快捷。內(nèi)、外業(yè)數(shù)據(jù)均可以在電子水準(zhǔn)儀上進(jìn)行計(jì)算完成，其高精度的技術(shù)參數(shù)，符合區(qū)域性水準(zhǔn)路線要求，能夠高效率、高精度完成高程控制測(cè)量。

2.電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

電子水準(zhǔn)儀，它是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，利用編碼水準(zhǔn)標(biāo)尺，儀器內(nèi)裝有圖像識(shí)別器和處理系統(tǒng)，使用了先進(jìn)的電子技術(shù)和出色的光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)組合而成。相對(duì)于傳統(tǒng)的光學(xué)水準(zhǔn)儀具有一體化操作、操作簡(jiǎn)單快捷、功能的多樣性、高精度、高效率等優(yōu)勢(shì)。以LeicaDNA03電子水準(zhǔn)儀為例其特點(diǎn)如下：

（1）其水準(zhǔn)測(cè)量要求適應(yīng)中國(guó)的等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范的要求，可以使用條碼標(biāo)尺進(jìn)行測(cè)量，也可以在沒(méi)電的時(shí)候像一般的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一樣進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。

（2）機(jī)身裝載著水準(zhǔn)測(cè)量軟件和平差軟件。使用數(shù)據(jù)管理可以將數(shù)據(jù)輸入或?qū)С?，直接可以在屏幕上查?xún)水準(zhǔn)測(cè)量的結(jié)果。

（3）儀器的檢驗(yàn)與校正方便，根據(jù)LeicaDNA03電子水準(zhǔn)儀的手冊(cè)內(nèi)容，可以利用內(nèi)六角扳手對(duì)腳架、圓水準(zhǔn)器和儀器的視線傾斜誤差進(jìn)行校正。

（4）讀數(shù)客觀，沒(méi)有視覺(jué)誤差、誤記等人為誤差。效率高，一般單次測(cè)量時(shí)間為3s,只需要調(diào)焦和按鍵就可以進(jìn)行自己讀數(shù)儲(chǔ)存。

（5）精度高，1km往返差銦鋼尺0.3mm、標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺1.0mm、光學(xué)測(cè)量2.0mm。采用了條碼尺，削弱了表示分劃誤差的影響?？梢詫?shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，有效地控制前后視距差和視距累積差，出現(xiàn)超限的情況馬上彈幕提醒超限，有利于馬上做出調(diào)整，減少對(duì)精度的影響。

（6）儲(chǔ)存方便、功能多樣化。內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理查看，也可把數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦上，利用Leica專(zhuān)業(yè)的平差電腦軟件進(jìn)行平差，得出平差報(bào)告、新點(diǎn)高程數(shù)據(jù)表?？梢栽趦x器上進(jìn)行編碼。根據(jù)自己的意愿和操作習(xí)慣修改屬性值、操作鍵對(duì)應(yīng)的功能和屏幕顯示頁(yè)面從而使得儀器越來(lái)越人性化，更好的完成水準(zhǔn)測(cè)量。

（7）適用的環(huán)境廣泛。適用的工作溫度為-20℃～+50℃，其防塵防水等級(jí)為IP53，利用條碼塔尺可以測(cè)量高差比較大的地方；只要能夠看清楚十字絲，就可以在較光或較暗的地方進(jìn)行測(cè)量。

3.電子水準(zhǔn)儀在四等水準(zhǔn)測(cè)量上的應(yīng)用

以下是本人使用LeicaDNA03電子水準(zhǔn)儀在高明河（?？谥寥蓿┖降罍y(cè)量項(xiàng)目的案例，闡述電子水準(zhǔn)儀在四等水準(zhǔn)測(cè)量中的應(yīng)用。

3.1 四等水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)

根據(jù)已有的三等水準(zhǔn)起算點(diǎn)和測(cè)區(qū)地形圖確定要埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)大概埋設(shè)位置，并按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。新埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)位置盡量埋設(shè)在水閘、船閘、橋梁等一些有利于水準(zhǔn)點(diǎn)保存的建筑物，每隔1km～2km布設(shè)一個(gè)四等水準(zhǔn)點(diǎn)。然后對(duì)已知點(diǎn)和要埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)位置進(jìn)行實(shí)地考察，確定起算點(diǎn)標(biāo)石保存完好和新水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)位置（要注意水準(zhǔn)點(diǎn)的密度是否滿(mǎn)足測(cè)量任務(wù)的要求，且符合四等水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)的規(guī)定）。并按照規(guī)范來(lái)埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石，做好水準(zhǔn)點(diǎn)的點(diǎn)之記。最終水準(zhǔn)點(diǎn)分布如圖1，其中Ⅲ基1和Ⅲ基4為三等水準(zhǔn)點(diǎn)，作為本次四等水準(zhǔn)測(cè)量起算點(diǎn)，JH01～JH07為新埋設(shè)四等水準(zhǔn)點(diǎn)。制定了3條水準(zhǔn)路線，Ⅲ基1——Ⅲ基4為符合水準(zhǔn)路線；Ⅲ基4——JH05——Ⅲ基4為閉合水準(zhǔn)路線；JH05——JH07為支線水準(zhǔn)路線。

3.2 四等水準(zhǔn)測(cè)量

等待新埋設(shè)的水準(zhǔn)標(biāo)石沉降穩(wěn)定后，方可進(jìn)行測(cè)量。用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行四等水準(zhǔn)測(cè)量可分為三步：

（1）前期準(zhǔn)備。①準(zhǔn)備好LeicaDNA03電子水準(zhǔn)儀、尺墊和數(shù)字條碼尺。對(duì)儀器的視線傾斜誤差進(jìn)行檢驗(yàn)校正，檢校儀器的圓水準(zhǔn)器和數(shù)字條碼尺的水準(zhǔn)器，檢查標(biāo)尺上的條形碼是否完好及清理干凈光學(xué)鏡頭。②確定測(cè)量人員和其工作任務(wù)，如沒(méi)有特殊情況不要隨意變換主測(cè)和扶尺人員。關(guān)注天氣情況，確保測(cè)量當(dāng)天天氣情況滿(mǎn)足進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量的要求。③確定水準(zhǔn)路線，在儀器上設(shè)置作業(yè)，記錄好作業(yè)名稱(chēng)、人員、時(shí)間和作業(yè)的注釋。并設(shè)置好線路，按四等水準(zhǔn)測(cè)量限差要求，設(shè)置好限差值，輸入已知三等水準(zhǔn)點(diǎn)

（2）外業(yè)施測(cè)。使用電子水準(zhǔn)儀外業(yè)測(cè)量和使用光學(xué)水準(zhǔn)儀步驟無(wú)太差別，使用電子水準(zhǔn)儀無(wú)需人為讀數(shù)和記錄，避免人為上的讀數(shù)誤差和記錄上的誤差；同時(shí)可以減少記錄人員一名，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。在測(cè)量的過(guò)程中應(yīng)注意以下的幾點(diǎn)：①踩緊三腳架的三條腿，減少儀器的抖動(dòng)；如果出現(xiàn)逆光干擾測(cè)量的進(jìn)行，可以使用物鏡遮光罩；②在黑暗中使用閃光燈和聚光燈照亮豎立標(biāo)尺的測(cè)量區(qū)。避免視線通過(guò)玻璃進(jìn)行測(cè)量。③當(dāng)前后視距過(guò)大時(shí)候，儀器沒(méi)辦法測(cè)出數(shù)據(jù)，這也在一定程度上增加了測(cè)站的數(shù)量，減緩了總體的水準(zhǔn)測(cè)量速度。④條碼標(biāo)尺上的上、中、下三絲只要有一絲被遮擋都無(wú)法測(cè)出距離和中絲讀數(shù)。⑤在水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，不要進(jìn)行二次調(diào)焦，避免不必要的偶然誤差產(chǎn)生。⑥在一測(cè)段觀測(cè)中需要休息時(shí)，應(yīng)在地基穩(wěn)固的地點(diǎn)設(shè)置2個(gè)及以上的標(biāo)志作為間歇點(diǎn)，休息后應(yīng)對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。⑦在水準(zhǔn)測(cè)量的過(guò)程中，實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)或重測(cè)。⑧應(yīng)以偶數(shù)站結(jié)束水準(zhǔn)測(cè)量，可以削減兩水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等差等誤差對(duì)觀測(cè)高差的影響。⑨待線路完成后，可以馬上查詢(xún)測(cè)站的數(shù)據(jù)，查看視距累積差是否超限。計(jì)算線路符合差或閉合差是否超限。如若超限，必須對(duì)該線路重測(cè)。

（3）數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理。對(duì)于單條、簡(jiǎn)單路線可以用電子水準(zhǔn)儀直接平差，可直接得到所有新點(diǎn)高程數(shù)據(jù)。而復(fù)雜的路線利用數(shù)據(jù)線或者內(nèi)存卡將水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦。經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出3條線路的精度統(tǒng)計(jì)表，見(jiàn)表1，然后再利用Leica平差軟件分別對(duì)三條線路進(jìn)行平差計(jì)算，最終得到JH01～JH07的高程數(shù)據(jù)。

本次測(cè)量采用LeicaDNA03電子水準(zhǔn)儀觀測(cè)，嚴(yán)格按照電子水準(zhǔn)儀的觀測(cè)程序進(jìn)行操作。施測(cè)Ⅳ等水準(zhǔn)路線3條，水準(zhǔn)路線總長(zhǎng)19.8Km。在測(cè)量過(guò)程中對(duì)其測(cè)量數(shù)據(jù)做到及時(shí)核對(duì)，使其能符合規(guī)范“水準(zhǔn)觀測(cè)的主要技術(shù)指標(biāo)”的要求，最終成果符合“規(guī)范要求”，無(wú)需返工重測(cè)。

圖1 水準(zhǔn)路線圖

表1 水準(zhǔn)測(cè)量精度統(tǒng)計(jì)表

4.結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的光學(xué)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀相比，電子水準(zhǔn)儀展現(xiàn)了自動(dòng)化、數(shù)字化的特性。集合了數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存和處理功能于一體。同時(shí)配備專(zhuān)業(yè)的平差軟件，利用電腦對(duì)數(shù)據(jù)處理得出水準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果。功能的多樣性，可選的測(cè)量方法，適合中國(guó)水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范。增強(qiáng)了人機(jī)交換的聯(lián)系，超限自己停測(cè)，剔除不合格的數(shù)據(jù)，提示超限。高精度的水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)，適用各個(gè)水準(zhǔn)等級(jí)控制網(wǎng)的應(yīng)用。這一切都體現(xiàn)了電子水準(zhǔn)儀先進(jìn)的電子技術(shù)和出色的光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)。雖然電子水準(zhǔn)儀有其缺點(diǎn)和局限性，隨著科技的發(fā)展，我相信這些問(wèn)題會(huì)慢慢得到解決，更加深信將來(lái)會(huì)有更多高精度、智能化的測(cè)繪設(shè)備出現(xiàn)，與此同時(shí)，我們要做的則是不斷在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷鉆研技術(shù)，為社會(huì)的建設(shè)做出貢獻(xiàn)。