数字水准仪电子i角对测量结果的影响及检定

内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站 郭艳婷

数字水准仪电子i角对测量结果的影响及检定

内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站 郭艳婷

数字水准仪是集光机电、计算机和图像处理等高新技术为一体的高科技产品。它具有测量速度快、精度高、操作简单、读数直观等特点。自20世纪90年代数字水准仪问世以来，经过近20年的发展已逐步走向成熟。它能够自动计算高差、高程，自动记录测量数据，使其便于输入计算机，有利于水准测量内外业一体化的实现。

一、数字水准仪电子i角对测量结果的影响

1.数字水准仪i角的概念。由数字水准仪的结构原理可知，数字水准仪i角具有两个含义：一个是光学系统的i角，与常规自动安平水准仪的i角一样，它是经过物镜光心的水平入射光线与这条水平光线经过补偿器后水平视准线之间的夹角；另一个是光电系统i角（简称电子i角），它是经过物镜光心水平入射光线与这条水平光线经过补偿器后到CCD传感器参考点的水平视准线之间的夹角。

2.数字水准仪i角的影响因素。主要包括以下四方面因素。

（1）温度、湿度的影响。温度、湿度的变化影响水准仪i角的变化。

（2）数字水准仪望远镜调焦系统间的摩擦会使i角发生变化。

（3）数字水准仪器经的震动或碰撞，导致水准仪补偿器发生变化，进而引起i角的变化。

（4）理论与实际的差异。在实际水准测量过程中,如果采用前视、后视等距测量，理论上会消除i角偏差过大带来的影响，但是在楼房的沉降观测中,一般不可能实现等距观测，使得测量结果受到一定的影响。

二、数字水准仪电子i角对测量结果的检定

1.数字水准仪的电子i角本身就是一个修正值，是提高数字水准仪观测精度的一个重要参数，它的检定与校正是由内置软件完成的。在数字水准仪电子i角检定程序中,常见的有4种测量方法：费式（Foerstner）法、李式（Naebauer）法、库式（Kukkamaek）法、日本（Japan）法。其中，最常用的测量法是费式法。该方法只需要重新设置一次仪器,条码尺在整个检定过程中保持不变，操作十分简单。在电子i角误差值的测定过程中，也可采用费式法。具体测试方法如图1所示。

需要找一块长约45 m的场地，设立A、B两根标尺。在A、B两根标尺的连线上设置两个仪器站，并将45 m的距离分成三等份，每一份约15 m。依照测试程序分别从测站1、测站2对A尺、B尺进行观测。数字水准仪的电子i角为：

式（1）中，Y1a，Y1b分别为测站1对A尺、B尺的视高度数；Y2a，Y2b分别为测站2对A尺、B尺的视高度数；D1a，D1b分别为测站1对A尺，B尺的距离；D2a，D2b分别为测站2对A尺、B尺的距离。

2.随着数字水准仪送检数量的增加，为了提高工作效率，笔者把检定的顺序做了一些改变。具体做法如下.

（1）在对数字水准仪的电子i角进行检定前，先采用测定数字水准仪的测站单次高差标准差。在测站单次高差、标差的计算过程中，算出高差的平均值，可看做是两标尺高差真值h。

（2）用费式法进行数字水准仪的电子i角误差值的测定。在测站1测出的Y1a和Y1b，可以对电子i角误差值作一个大概的估算，结合费式法的i角计算公式可大概估算出：

根据JJG425—2003水准仪国家计量检定规程中的电子i角限差，可以反推算出相应的Δh限差。如表1所示。

表1 Δh限差的要求

（3）笔者在检定一台徕卡DNA03数字水准仪的过程中，先进行测站单次高差标准差测定，计算得到两标尺之间的高差真值h＝0.344 29 m，在测站1时得Y1a＝1.714 42 m，Y1b＝1.371 30 m，则有

由Δh限差超限可初步判断数字水准仪的电子i角误差超出了15.0″。而在实际运用费式法进行电子i角误差值的测定过程中，计算得到电子i角值为16.3″，超过了15.0″。

综上，若想估算出Δh限差超限，应先做好数字水准仪的电子i角校正，校正完成后再进行误差值的测定。若估算出Δh小于Δh限差要求，那么就可以直接进行数字水准仪的电子i角值的测定。对于电子i角误差值小的数字水准仪i角的检定，电子i角的校正步骤可以省去，从而进一步提高工作效率。