電子水準(zhǔn)儀在尾礦庫(kù)沉降觀測(cè)中的應(yīng)用

汪超飛

（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 哈巴河836700）

隨著計(jì)算機(jī)、激光等新技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)體系已經(jīng)發(fā)生根本性的變化。上世紀(jì)90年代以來(lái)出現(xiàn)了許多先進(jìn)的光電子測(cè)量?jī)x器,如電子水準(zhǔn)儀是以自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀為基礎(chǔ),在望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和探測(cè)器(CCD),并采用條碼標(biāo)尺和圖像處理的電子系統(tǒng),是光機(jī)電測(cè)一體化的高科技產(chǎn)品。它操作簡(jiǎn)便,采用條碼標(biāo)尺自動(dòng)水準(zhǔn)儀是當(dāng)今精度最高的產(chǎn)品之一,往返測(cè)觀測(cè)中誤差僅為±0.3 mm,能滿足國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量的規(guī)范要求。

1 SPRINER250M電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)及精度

1.1 SPRINER250M電子水準(zhǔn)儀的主要特點(diǎn)

高精度，視線高和視距讀數(shù)統(tǒng)一采用玻璃纖維條碼分劃圖像經(jīng)處理后得出結(jié)果，因此削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響，可以削弱外界條件影響。自動(dòng)讀數(shù)，比人工讀數(shù)精度高，且無(wú)讀數(shù)誤差。給定測(cè)量限差值，可自動(dòng)判別測(cè)量限差，超限時(shí)提示重測(cè)。當(dāng)水準(zhǔn)標(biāo)尺傾斜，讀數(shù)窗不顯示讀數(shù)，可避免因標(biāo)尺傾斜引起的系統(tǒng)誤差。有測(cè)距功能，，采用2Level-Adj中文水準(zhǔn)測(cè)量平差軟件，可以配合徠卡DNA中文電子水準(zhǔn)儀使用，該軟件采用Ac c ess數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存和管理數(shù)據(jù)，適合于野外水準(zhǔn)測(cè)量?？捎涗泴?shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 基本原理

SPRINER250M電子水準(zhǔn)儀采用相位法原理。標(biāo)尺的條碼經(jīng)望遠(yuǎn)鏡的分光鏡，成像在光電傳感器。然后根據(jù)標(biāo)尺上A碼及B碼信號(hào)求出相位差即視線高，并根據(jù)尺碼提高測(cè)定相位差的精度。

1.3 精度指標(biāo)

⑴SPRINER250M電子水準(zhǔn)儀標(biāo)稱精度，高程測(cè)量精度每千米往返測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差電子讀書±0.7 mm（使用條碼玻璃鋼尺）；光學(xué)讀書±2.5 mm（使用普通標(biāo)尺）；單獨(dú)標(biāo)尺讀書標(biāo)準(zhǔn)偏差0.6 mm（電子），1.2 mm（光學(xué)）。

⑵野外測(cè)試精度。SPRINER250M電子水準(zhǔn)儀的儀器進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試時(shí)共設(shè)置了10個(gè)標(biāo)尺點(diǎn)，布設(shè)了12個(gè)往返閉合環(huán)。施測(cè)時(shí)按二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求進(jìn)行測(cè)量，最大環(huán)閉合差0.87 mm，最小環(huán)閉合差0.07 mm。按往返測(cè)不符值計(jì)算的每千米偶然中誤差為mΔ＝±0.43 mm；按環(huán)閉合差算得的每千米測(cè)量中誤差為mw＝±0.5 mm。

2 SPRINER250M 電子水準(zhǔn)儀在沉降觀測(cè)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用實(shí)踐

阿舍勒尾礦庫(kù)壩提長(zhǎng)200 m，壩寬4.5 m,根據(jù)二等水準(zhǔn)觀測(cè)要求，參照《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-93），可確定觀測(cè)等級(jí)。從1.3.1中的標(biāo)稱精度指標(biāo)及野外測(cè)試精度指標(biāo)可發(fā)現(xiàn)：電子水準(zhǔn)儀能滿足壩體降觀測(cè)技術(shù)要求，用SPRINER250M電子水準(zhǔn)儀對(duì)阿舍勒尾礦庫(kù)壩體進(jìn)行了沉降觀測(cè)。進(jìn)行了11次沉降觀測(cè)。施測(cè)時(shí)按二等水準(zhǔn)的技術(shù)要求進(jìn)行，每次觀測(cè)都形成閉合環(huán)，環(huán)線總長(zhǎng)約0.4 km。各實(shí)測(cè)高差閉合差見表1。

表1 實(shí)測(cè)高差閉合差統(tǒng)計(jì)表

2.2 實(shí)測(cè)精度計(jì)算

設(shè)共有t個(gè)閉合環(huán)，每個(gè)閉合環(huán)含n個(gè)測(cè)站，則每個(gè)閉合環(huán)的閉合差fh為：

式中：fh為環(huán)閉合差，h為每測(cè)站觀測(cè)高差。

因?yàn)楦鱢h的真值為0，則根據(jù)各fh可求得閉合差的中誤差為：

假定每測(cè)站觀測(cè)高差是等精度，根據(jù)誤差傳播率可求得每測(cè)站的高差中誤差為：

沉降觀測(cè)最弱點(diǎn)的觀測(cè)精度

由表1的數(shù)據(jù)及式（3）、（4）可計(jì)算出如下實(shí)測(cè)精度：

每測(cè)站高差中誤差mh＝±0.11 mm；

每千米高差中數(shù)偶然中誤差mΔ＝±0.30 mm；每千米高差中數(shù)全中誤差（按1.24 km環(huán)閉合差計(jì)算）mw＝±0.45 mm；m弱＝±·mh＝±0.19 mm。從以上數(shù)據(jù)可看出電子水準(zhǔn)儀完全能滿足尾礦庫(kù)沉降觀測(cè)的要求。

3 結(jié)論

SPRINER250M電子水準(zhǔn)儀應(yīng)用于地形沉降觀測(cè)速度快、觀測(cè)時(shí)間比用光學(xué)儀器縮短30%，野外作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度輕、精度高。足以承擔(dān)尾礦庫(kù)壩體沉降觀測(cè)的測(cè)量任務(wù)。SPRINER250M電子水準(zhǔn)儀具有光學(xué)水準(zhǔn)儀無(wú)可比擬的優(yōu)越性，并帶有隨機(jī)軟件包，開發(fā)得當(dāng)，測(cè)量精度高，完全根據(jù)我國(guó)水準(zhǔn)網(wǎng)嚴(yán)密平差規(guī)則而編制的，在未來(lái)必將具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 酒正鋼，張志偉，李巖松，等.萊卡電子水準(zhǔn)儀的原理與使用[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2013,1（5）：12-16.