浅谈电子水准仪在四等水准测量的应用

赖营 广东省西江航道事务中心西江航标与测绘所

1.引言

随着科技的不断进步，电子水准仪的出现，它在水准测量中的应用越来越广泛，使得水准测量更加高效、快捷。内、外业数据均可以在电子水准仪上进行计算完成，其高精度的技术参数，符合区域性水准路线要求，能够高效率、高精度完成高程控制测量。

2.电子水准仪的特点和优势

电子水准仪，它是在自动安平水准仪的基础上开发出来的，利用编码水准标尺，仪器内装有图像识别器和处理系统，使用了先进的电子技术和出色的光学机械系统组合而成。相对于传统的光学水准仪具有一体化操作、操作简单快捷、功能的多样性、高精度、高效率等优势。以LeicaDNA03电子水准仪为例其特点如下：

（1）其水准测量要求适应中国的等级水准测量规范的要求，可以使用条码标尺进行测量，也可以在没电的时候像一般的自动安平水准仪一样进行水准测量。

（2）机身装载着水准测量软件和平差软件。使用数据管理可以将数据输入或导出，直接可以在屏幕上查询水准测量的结果。

（3）仪器的检验与校正方便，根据LeicaDNA03电子水准仪的手册内容，可以利用内六角扳手对脚架、圆水准器和仪器的视线倾斜误差进行校正。

（4）读数客观，没有视觉误差、误记等人为误差。效率高，一般单次测量时间为3s,只需要调焦和按键就可以进行自己读数储存。

（5）精度高，1km往返差铟钢尺0.3mm、标准水准尺1.0mm、光学测量2.0mm。采用了条码尺，削弱了表示分划误差的影响。可以实时对数据进行检测，有效地控制前后视距差和视距累积差，出现超限的情况马上弹幕提醒超限，有利于马上做出调整，减少对精度的影响。

（6）储存方便、功能多样化。内置数据存储器，随时进行数据处理查看，也可把数据导出到电脑上，利用Leica专业的平差电脑软件进行平差，得出平差报告、新点高程数据表。可以在仪器上进行编码。根据自己的意愿和操作习惯修改属性值、操作键对应的功能和屏幕显示页面从而使得仪器越来越人性化，更好的完成水准测量。

（7）适用的环境广泛。适用的工作温度为-20℃～+50℃，其防尘防水等级为IP53，利用条码塔尺可以测量高差比较大的地方；只要能够看清楚十字丝，就可以在较光或较暗的地方进行测量。

3.电子水准仪在四等水准测量上的应用

以下是本人使用LeicaDNA03电子水准仪在高明河（海口至三洲）航道测量项目的案例，阐述电子水准仪在四等水准测量中的应用。

3.1 四等水准网的布设

根据已有的三等水准起算点和测区地形图确定要埋设水准点大概埋设位置，并按照标准对新埋设水准点进行编号。新埋设水准点位置尽量埋设在水闸、船闸、桥梁等一些有利于水准点保存的建筑物，每隔1km～2km布设一个四等水准点。然后对已知点和要埋设水准点位置进行实地考察，确定起算点标石保存完好和新水准点埋设位置（要注意水准点的密度是否满足测量任务的要求，且符合四等水准网布设的规定）。并按照规范来埋设水准标石，做好水准点的点之记。最终水准点分布如图1，其中Ⅲ基1和Ⅲ基4为三等水准点，作为本次四等水准测量起算点，JH01～JH07为新埋设四等水准点。制定了3条水准路线，Ⅲ基1——Ⅲ基4为符合水准路线；Ⅲ基4——JH05——Ⅲ基4为闭合水准路线；JH05——JH07为支线水准路线。

3.2 四等水准测量

等待新埋设的水准标石沉降稳定后，方可进行测量。用电子水准仪进行四等水准测量可分为三步：

（1）前期准备。①准备好LeicaDNA03电子水准仪、尺垫和数字条码尺。对仪器的视线倾斜误差进行检验校正，检校仪器的圆水准器和数字条码尺的水准器，检查标尺上的条形码是否完好及清理干净光学镜头。②确定测量人员和其工作任务，如没有特殊情况不要随意变换主测和扶尺人员。关注天气情况，确保测量当天天气情况满足进行水准测量的要求。③确定水准路线，在仪器上设置作业，记录好作业名称、人员、时间和作业的注释。并设置好线路，按四等水准测量限差要求，设置好限差值，输入已知三等水准点

（2）外业施测。使用电子水准仪外业测量和使用光学水准仪步骤无太差别，使用电子水准仪无需人为读数和记录，避免人为上的读数误差和记录上的误差；同时可以减少记录人员一名，从而提高经济效益。在测量的过程中应注意以下的几点：①踩紧三脚架的三条腿，减少仪器的抖动；如果出现逆光干扰测量的进行，可以使用物镜遮光罩；②在黑暗中使用闪光灯和聚光灯照亮竖立标尺的测量区。避免视线通过玻璃进行测量。③当前后视距过大时候，仪器没办法测出数据，这也在一定程度上增加了测站的数量，减缓了总体的水准测量速度。④条码标尺上的上、中、下三丝只要有一丝被遮挡都无法测出距离和中丝读数。⑤在水准测量时，不要进行二次调焦，避免不必要的偶然误差产生。⑥在一测段观测中需要休息时，应在地基稳固的地点设置2个及以上的标志作为间歇点，休息后应对各点进行检测。⑦在水准测量的过程中，实时对数据进行对比和检查，及时发现错误，及时进行复测或重测。⑧应以偶数站结束水准测量，可以削减两水准标尺零点不等差等误差对观测高差的影响。⑨待线路完成后，可以马上查询测站的数据，查看视距累积差是否超限。计算线路符合差或闭合差是否超限。如若超限，必须对该线路重测。

（3）数据内业处理。对于单条、简单路线可以用电子水准仪直接平差，可直接得到所有新点高程数据。而复杂的路线利用数据线或者内存卡将水准测量数据导出到电脑。经统计得出3条线路的精度统计表，见表1，然后再利用Leica平差软件分别对三条线路进行平差计算，最终得到JH01～JH07的高程数据。

本次测量采用LeicaDNA03电子水准仪观测，严格按照电子水准仪的观测程序进行操作。施测Ⅳ等水准路线3条，水准路线总长19.8Km。在测量过程中对其测量数据做到及时核对，使其能符合规范“水准观测的主要技术指标”的要求，最终成果符合“规范要求”，无需返工重测。

图1 水准路线图

表1 水准测量精度统计表

4.结语

与传统的光学自动安平水准仪相比，电子水准仪展现了自动化、数字化的特性。集合了数据的采集、储存和处理功能于一体。同时配备专业的平差软件，利用电脑对数据处理得出水准测量结果。功能的多样性，可选的测量方法，适合中国水准测量规范。增强了人机交换的联系，超限自己停测，剔除不合格的数据，提示超限。高精度的水准测量数据，适用各个水准等级控制网的应用。这一切都体现了电子水准仪先进的电子技术和出色的光学机械系统。虽然电子水准仪有其缺点和局限性，随着科技的发展，我相信这些问题会慢慢得到解决，更加深信将来会有更多高精度、智能化的测绘设备出现，与此同时，我们要做的则是不断在实践中总结经验，不断钻研技术，为社会的建设做出贡献。