数字水准仪的应用研究

贺號洲

（邵阳学院 422000）

数字水准仪的应用研究

贺號洲

（邵阳学院 422000）

数字水准仪作为现代科技最新发展的结晶，是20世纪90年代逐渐发展起来的测绘仪器，它集光、机、电和计算机等高新技术为一体，代表着测绘仪器今后的发展方向。处于起步阶段的国产数字水准仪经过近30年人类的大量研究逐渐实现了读数的数字化，相信随着经济发展的需求以及新的编码原理的提出，我国将会在未来不久研制出拥有自主知识产权的水准仪。本文首先介绍了目前常用的数字水准仪的基本原理，在其基础上论述了数字水准仪在工程中的应用研究。

数字水准仪；应用；研究

前言

随着现代科学技术的飞速发展，高精度检测、测量领域中的测量设备、测量方法以及测量手段迅速发展起来。新的高精度的工程测量硬件和软件设备相继问世，并且迅速应用于工程测量的各个领域，使得现代精密型工程测量从手段和方法方面取得了突破性进步。数字水准仪作为一种先进的测量仪器，具有精度高，效率高和读数客观等诸多优点，有望在不久的将来取代光学水准测量仪器。

1 数字水准仪的基本原理

1.1 数字水准仪的基本组成

数字水准仪又被称作电子水准仪，是在自动安平水准仪的基础上发展起来的，现在各大厂家采取基本一致的结构进行生产，由光学机器部分、自动安平补偿装置和电子设备组成其基本的构造，其中电子设备是由光电传感器、读取电子元件、单片微处理机、CSI接口、数据处理软件、标尺等组成，标尺采用条形码供电子测量使用。由于专利权的原因使得各公司标尺的编码方式和电子读数2求值过程大不相同。

1.2 数字水准仪的基本工作原理

就目前来看，数字水准仪采取基本测量原理相似的三种自动电子读数方法：采用编码标尺，图像数据处理系统和仪器内图像装置识别器。标尺通过使用不同宽度的条码组合来表示不同位置的尺面，在人工完成照准调焦之后，水准尺上的编码图像经过望远系统、调焦镜和分光镜后一方面被成像在分划板上，另一方面在线阵CCD上进行光电的转换，等到转换成电信号后进入到模数转化系统，进而将输出的数字信号送入微处理器中进行储存，将其按照一定的方式与内存标准码进行比较从而获得编码标尺的读数。与传统测量仪器相比较，数字水准仪的精度高，读数误差较小，不存在人为的读数误差；在人工完成照准和调焦后按键即可自动生成数据并处理，实现内外的一体化，减轻了劳动强度，加快了速度提高了工作效率。

2 数字水准仪在测量工程中的应用

“陆态网络”的基本框架基准网根据工程项目的总体要求，计划安排209个GNSS的基准站水准联测。基准网站的高程联测的基本原则是：位于一等水准路线旁边的基准网站按一等水准观测纲要进行水准联测；二等水准路线旁边的基准网站按二等水准观测纲要进行水准联测。我国使用DiNi03数字水准仪及其他观测所需设备在2010年承担并完成了14个基准网站的联测任务。据有关数据5个基准网站的误差均在规定的一、二等限差范围内，由此更能说明数字水准仪完全可以进行精密水准联测。

为了提高数字水准仪的测量精度和效率，作业时应注意以下几个问题：

2.1 仪器预热问题

仪器首次测量如果不预热时，容易出现读数不准、测量速度慢等现象，因此要针对性能特点和测区环境在测量前对仪器进行预热和测试，待仪器各性能及状态稳定后进行测量。

2.2 光线问题

光线太强、不均匀或标尺部分遮挡将会导致CCD信号产生饱和偏差进而影响读数。野外条件下，避免标尺受树叶等遮挡，同时应根据相应的规范要求使成像清晰稳定。据有关实验可得出结论：无论何种遮挡，只要仪器可读数，则可能出现的最大偏差为0.5mm上下，视场遮挡的比例越大对读数的影响越大；动态遮挡对读数影响较小，所以在野外测量时，要尽量避免标尺被遮挡。

2.3 地面震动对测量精度的影响

由于地面震动造成的标尺成像在视场中上下跳动，将会出现读数不准的现象，据有关资料显示给出结论：震动源距标尺越近产生的影响越大，在观测时产生振动，对观测数据产生约0.2mm的影响，因此说，在观测时最好避开强震动。

3 结束语

数字水准仪作为水准测量仪器的发展趋势，具有自动读数、作业效率高、操作简便、高防水性能、测量速度快、减轻作业劳动强度、采用GPS模块自动记录和储存数据或直接电脑操作的特点，推向市场以来，受到顾客的青睐，并迅速应用于路线水准测量、水文基准测量、变形监测、工业测量等多种领域。

4 结束语

现阶段我国数字水准仪的生产研制还处于起步阶段，但是随着科学技术越来越先进，经济水平更高，相信在不久以后我国也能研制出拥有自主知识产权的数字水准仪。对水准仪的功能进一步开发和应用，充分利用现有设备，实现测量过程中的小投资大收益的目标。

[1]龚真春，李伟峰，薛宠.数字水准仪测量精度分析及其在工程中的应用[J].测绘与空间地理信息，2012（02）.

[2]许婵，肖小平，刘源.数字水准仪的工作原理及其在测量工程中的应用[J].2012（12）.

[3]国海峰.数字水准仪的应用研究[J].科技创新导报，2015（06）.

P224.1

A

1673-0038（2015）52-0208-01

收稿日期：2015-12-2

贺號洲（1993-），男，汉族，湖南湘潭人，本科，研究方向为测绘工程。