数字精密水准仪测量精度探讨

摘 要：精密水准测量对高精度水准网的布设起着关键性作用，其精度高低直接制约着水准网的精度高低，为了提高精密水准测量作业质量，探讨数字水准仪观测精度，本文在河南理工大学内设计了一个闭合水准路线，并进行实地精密水准测量，通过对测量数据平差计算，分析其精度，探讨了莱卡DNA03数字水准仪的观测精度水平。

关键词：水准测量 观测精度 平差计算 数字水准仪

中图分类号：P242 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0070-01

随着电子科技技术快速发展，水准测量仪器得到了快速的发展，水准测量技术也得到了长足发展，在精密工业、建筑建设、变形监测等领域得到了广泛应用，传统的光学水准测量仪器已经不能满足客户需求，逐步被数字化、自动化程度更高的数字水准仪所取代。为此，本文以河南理工大学校园内莲花湖周围春秋大道、文华路、越崎路、文博路组成的闭合水准路线为基础，探讨了Leica DNA03数字精密水准仪观测精度。

1 数字精密水准仪的特点

数字水准仪水准标尺采用条形码分划，代替人们眼睛读数的是光电二极管阵列。在水准测量中，仪器完成照准调焦之后，条形码的象通过一个分光器，将光线分为两束，一束转射到传感器光电二极管阵列上，供电子读数；另一束转射到观测望远镜的分划板上，供目视观测。目前标尺条码信号的分析和处理采用相关法，将储存在仪器内的基准码与传感器阵列的图象信号进行比较，仪器和标尺之间的高差即是标尺条形码象的位移量和因仪器、标尺间距离而产生的条形码象的大小的二维相关函数。二维相关是在标尺条形码影像上先确定一个待定点，以此待定点为中心选取m×n个像素的灰度阵列作为目标区，为了在储存在仪器内的基准码影像中搜索同名影像，必须估计出该同名影像可能存在的范围，建立一个k×l个像素的灰度阵列作为搜索区，相关的过程就是依次在搜索区中取出m×n个像素灰度阵列，计算其与目标区的相似测度ρij，将仪器的调焦透镜位置参数作为相关搜索的初始值，当ρ取最大时，认为是最佳相关，该搜索窗口的条形码影像被认为是同名影像，这时标尺读数就可以確定。

Leica DNA03数字精密水准仪采用了典型的交叉吊带光学机械补偿器，融光机电技术、图象处理技术、计算机技术于一体，以条码间隔影像信息与参考信号进行数字图像处理的原理，自动采集数据、信息处理和获取自动记录观测值，从而实现测量作业自动化。

2 数字精密水准仪的精度评定

2.1 水准线路布设

本实验用Leica DNA03数字水准仪实施水准测量，以河南理工大学莲花湖周围春秋大道、文华路、越崎路、文博路组成的闭合路线作为水准路线，从文博路大道上控制点K01开始，经控制点K02—k10，最后与K01构成一个“方形”闭合水准路线。

2.2 观测结果平差计算

采用变换仪器高法实施水准观测，为减少误差，实验中前后视均进行两次读数，即前（后）视读数后记录，间隔1～2 s再次读数，取二者平均值作为前（后）视读数，变换仪器高再以此方法读数并记录。设水准点K01到水准点K02的两次高差h1a、h1b，二者取平均值，得水准点K01到水准点K02的观测高差h1，以此类推得高差h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8、h9、h10。

3 结语

（1）Leica数字水准仪具有自动化程度高、读数稳定、离散小的特点。因而在中、短距离水准测量时，能够高效率实施测量作业，且观测数据更加可靠。

（2）由实验知，该仪器观测精度较高，能够满足大部分精密工程水准测量作业要求。

（3）观测过程中由于风力使水准尺产生摆动，影响了观测精度，在理想观测条件下，或许能获得更高的数据质量。因此，选择最佳的观测时间观测至关重要。

参考文献

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