控制網(wǎng)觀測中電子水準儀的應用

■潘偉

（新疆水利水電勘測設計研究院測繪工程院新疆昌吉831100）

控制網(wǎng)觀測中電子水準儀的應用

■潘偉

（新疆水利水電勘測設計研究院測繪工程院新疆昌吉831100）

隨著觀測技術的不斷發(fā)展，各種測量技術和儀器也在不斷的涌現(xiàn)出來，其中電子水準儀就是一種常見的觀測儀器，在控制網(wǎng)觀測中得到了廣泛應用。本文主要對電子水準儀的測量原理，以及其在控制網(wǎng)觀測中的應用進行了分析探討，以期能夠不斷拓展電子水準儀在實際當中的應用范圍。

控制網(wǎng) 電子水準儀 精度

電子水準儀是集合多種觀測原理誕生出來的測量儀器，與普通水準儀進行比較能夠更為精準的對目標進行測量，且能夠進行自我存儲，基于此能夠極大程度的提升測量的工作效率，并且提升測量的精度和準確性，在控制網(wǎng)觀測中得到了廣泛應用。

1 電子水準儀概述

電子水準儀是在自動安平水準儀的技術基礎上發(fā)展而來的觀測儀器，配套使用的是條形編碼的水準尺。水準尺通常用玻璃纖維制成，而且匹配使用的水準尺必須是配對的，不能交換在水準儀上使用，由于電子水準儀上有專門的傳感器能夠?qū)μ囟ǖ臈l形編碼進行識別，因而只有匹配的水準尺連接后才能將其經(jīng)過內(nèi)置的處理器轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳臄?shù)字，然后將這些測量數(shù)字經(jīng)過轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，發(fā)送到終端顯示器上，這時顯示器上會直接顯示出水準儀所測量出來的視距和讀數(shù)。而電子水準儀的調(diào)焦操作和照準標尺操作還需要人工來完成，將水準儀對焦調(diào)整到相應測量要求之后，照準的條碼會將目標城鄉(xiāng)在望遠鏡的分化板上，讓用戶能夠進行觀測。同時還會將觀測結(jié)果通過分光鏡城鄉(xiāng)在光電傳感器上，光電傳感器在接受相應信號后則能夠?qū)⑿盘杺鬏數(shù)较鄳奶幚硐到y(tǒng)當中進行轉(zhuǎn)換處理，從而完成整個的觀測過程，由于借助于計算機處理技術使得電子水準儀與普通水準儀相比在精度上有了極大提升，因而其應用范圍也是越來越廣泛，在建筑物沉降觀測、水文觀測、控制網(wǎng)觀測等領域中都得到了廣泛應用。

2 電子水準儀在控制網(wǎng)觀測中的應用對比

與普通的水準儀相比，電子水準儀在控制網(wǎng)觀測中具有諸多優(yōu)點，其利用條碼成像技術，在成像水準上比傳統(tǒng)光學成像更為突出，條碼成像使得水準儀的測量穩(wěn)定性能夠從技術上得到根本保證，因而電子水準儀在測量上與普通水準儀相比具有精度高、成像速度快等優(yōu)點。在對建筑物進行監(jiān)測的應用當中，對于水準測量一般是采用單線路進行往返觀測，觀測時需要沿著之前設計好的水準網(wǎng)環(huán)線一環(huán)一環(huán)地進行觀測，在測量模式的選擇上可以選擇aBFFB模式進行觀測，并結(jié)合相關測量規(guī)范對電子水準儀觀測限差進行設置，包括視線長度維持在75m以下，視線高度在0.3cm以上、2.8m以下，前后視距差在2m以下，前后視距累計差需要維持在5m以下，統(tǒng)一標尺兩次進行觀測的讀數(shù)差設置在0.5mm以下，兩次讀數(shù)高差設置在1mm以下，這樣才能有效維持電子水準儀的測量精度。

外測結(jié)束之后將電子水準儀的測量數(shù)據(jù)上傳到相應的計算系統(tǒng)當中進行平差計算，利用計算軟件可以將水準測量儀所測的原始測量數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理，將從外業(yè)測量所得到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理、輸出等自動化作業(yè)。由此可見，配合計算系統(tǒng)進行運用，電子水準儀能夠自動完成對測量數(shù)據(jù)的處理和輸出步驟，有效提升控制網(wǎng)觀測的速度和效率，與普通水準儀測量相比更適合用于外業(yè)環(huán)境當中的測量。電子水準儀不僅能夠?qū)ㄖ冃?、沉降等進行持續(xù)觀測，而且還能夠?qū)λ臈l件進行觀測，對湖泊或是河流的水準進行測量，應用范圍是比較廣泛的。

3 電子水準儀測量的使用注意要點

由于電子水準儀在成像技術上與普通的水準儀有著根本的不同，因而現(xiàn)行的測量規(guī)范對于電子水準儀來說也存在很多不適應之處，在進行實際測量時往往受到測量規(guī)范的干擾，影響測量的正常進行，具體來說主要表現(xiàn)在以下兩個方面上：

一是電子水準儀需要進行兩次調(diào)焦操作。在現(xiàn)行水準儀測量使用規(guī)范中之處，在同一個觀測站上采用水準儀進行觀測時不得用兩次調(diào)焦，這樣的規(guī)定是為了有效避免人工兩次前后調(diào)焦所帶來的人為視差。而電子水準儀則是依靠水準尺進行成像和圖像處理，能夠用光電傳感器直接來代替人眼，在進行測量過程中，處理器為對水準尺讀數(shù)和水準尺與儀器之間的距離進行自動計算，并自動進行調(diào)節(jié)和存儲，從而能夠有效減少人為視差對觀測結(jié)果的影響。因而在采用電子水準儀進行觀測時為了使前后視距差能夠在一定的規(guī)范范圍之內(nèi)，必須對水準儀進行調(diào)焦操作，使電子水準儀的成像清晰，這樣才能保證水準儀的測量精度，因而在使用電子水準儀時必須進行兩次調(diào)焦，而這樣的操作與現(xiàn)行使用規(guī)范相反，在實際測量過程中，測量人員應該注意。

二是電子水準儀的視距差要求與現(xiàn)行規(guī)范不符。在現(xiàn)行水準儀使用規(guī)范當中指出，等級線路水準測量前后的最大數(shù)據(jù)差范圍是在2m以下，這樣才能夠避免水準軸和視準軸之間夾角所帶來的測量誤差，保證水準儀測量的精度。而夾角誤差理論上只能通過十字絲校驗來消除。而電子水準儀利用自動化和處理器的強大處理功能卻能夠提前對夾角誤差值進行計算和糾正，因而能夠避免夾角誤差所帶來的測量高差誤差。同時，通過計算還能夠利用其本身所帶有的地球曲率對讀數(shù)進行糾正，消除水準面曲率對測量高差的誤差影響，保證了電子水準儀的測量精度。因而在視距差的規(guī)定上就比現(xiàn)行的水準儀使用規(guī)范要求要松的多，在滿足前后視距累計差的基礎上，原本只能到三等的視距差限定，可以放寬到四等，這樣也使得電子水準儀能夠在更為復雜的環(huán)境中進行測量，既能夠有效保證復雜環(huán)境中的測量精度，而且還能夠有效提升測量速度。

4 結(jié)語

電子水準儀作為一種新型測量儀器，其精度高、測量快速準確，且測量模式多樣化，能夠有效適應各種測量項目的需求，從而有效提升等級水準測量，在未來控制網(wǎng)觀測中將獲得廣泛的應用。因而研究人員應該加強對電子水準儀的研究，以使其與辦公自動化系統(tǒng)能夠更加完美地配合起來。

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V248.9[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-328-1