DL-101系列电子水准仪在沉降观测中的应用

酒正纲 张志伟 李岩松

（1.中国矿业大学，北京100000；2.东南大学交通学院，江苏 南京210000；3.河北建筑工程学院，河北 张家口075024）

1990年wied厂首先研制出数字水准仪NA2000，为水准测量的内外业一体化打下了坚实的基础.由于GPS技术只能确定大地高，大地高换算成工程上的正高，需要知道高程异常，而目前确定高程异常仍采用精密水准仪测量.因此，可以说目前还没有其他的方法能取代几何水准测量.但由于电子水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于输入计算机处理等特点，故有取代传统水准仪应用于各工程领域的趋势，具有极广的应用前景.其在建筑物沉降观测中的应用便是一例.

1 DL-101系列电子水准仪的特点及精度

1.1 特点

Topcon公司生产的DL-101系列电子水准仪的主要特点为：精度高，视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象经处理后取平均得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响，具有多次读数取平均值的功能，可以削弱外界条件影响.自动读数，比人工读数精度高，且无读数误差.给定测量限差值，仪器能自动计算线路闭合差.可自动判别测量限差，超限时提示重测.当水准标尺倾斜，读数窗不显示读数，可避免因标尺倾斜引起的系统误差.有测距功能，适合于地下水准测量.带有PCMCIA卡，可记录实测数据，并能方便地将测量数据传输给计算机.

1.2 基本原理

DL-101系列电子水准仪采用相位法原理.标尺的条码经望远镜的分光镜，成像在光电传感器.然后根据标尺上A码及B码信号求出相位差即视线高，并根据尺码提高测定相位差的精度.

1.3 精度指标

1.3.1 标称精度

DL-100系列的标称精度，每公里高差中数的中误差为±0.4mm.

1.3.2 野外测试精度

军测95年对DL-101系列的仪器进行了测试.测试时共设置了12个标尺点，布设了14个往返闭合环.施测时按一等水准测量的技术要求进行测量，最大环闭合差0.87mm，最小环闭合差0.07mm.按往返测不符值计算的每公里偶然中误差为mΔ＝±0.33mm；按环闭合差算得的每公里测量中误差为mw＝±0.5mm.

2 DL-101系列电子水准仪在沉降观测中的应用

2.1 可行性探讨：

根据《建筑变形测量规程》（GJ／T8-97）要求，参照《工程测量规范》（GB50026-93）变形测量等级划分表，可确定观测等级.如表1：

表1 观测等级

从1.3中的标称精度指标及野外测试精度指标可发现：DL-101系列电子水准仪能满足各类范围的建筑物沉降观测技术要求.

2.2 应用实践

笔者用DL-101电子水准仪，对某建筑物进行了十余次沉降观测.施测时按二等水准的技术要求进行，每次观测都形成闭合环，环线总长约0.4公里.各实测高差闭合差列于表2：

表2 实测高差闭合差统计表

2.3 实测精度计算

设共有t个闭合环，每个闭合环含n个测站，则每个闭合环的闭合差fh为：

式中：fh——环闭合差，h——每测站观测高差.

因为各fh的真值为0，则根据各fh可求得闭合差的中误差为：

假定每测站观测高差是等精度的，根据误差传播律可求得每测站的高差中误差为：

沉降观测最弱点高程精度：

由表2的数据及式（3）、（4）可计算出如下实测精度：

每测站高差中误差mh＝±0.11mm；

每公里高差中数偶然中误差mΔ＝±0.30mm；

每公里高差中数全中误差（按0.4公里环闭合差计算）mw＝±0.43mm；

从以上数据可看出DL-101系列电子水准仪完全能满足建筑物沉降观测的要求.

3 结 论

3.1 DL-101系列电子水准仪应用于建筑物沉降观测速度快、观测时间比用光学仪器缩短30%，野外作业劳动强度轻，精度高.完全能满足建筑物沉降观测的精度要求.

3.2 DL-101系列电子水准仪带有PCMCIA卡.它能通过仪器菜单的操作，将存储在仪器内存中的外业观测数据传递到PCMCIA卡上.通过PCMCIA卡在计算机C盘的根目录下的Config.sys中添加两句：

device＝c：＼windows＼system＼csmapper.sys

device＝c：＼windows＼system＼carddrv.exe＼slot＝2（或1）

（只有一个PC卡驱动器取1）.就可将观测数据传送到电脑，为开发数据、处理软件打下了基础.

3.3 DL-101系列电子水准仪具有光学水准仪无可比拟的优越性，并带有随机软件包，若开发得当，必将具有广阔的应用前景.

［1］拓普康电子水准仪的原理与使用