DiNi03數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)量精度及數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

（中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心 陜西西安710000）

（中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心 陜西西安710000）

此篇文章通過(guò)對(duì)DiNi03數(shù)字水準(zhǔn)儀的測(cè)量原理進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，利用試驗(yàn)的方法來(lái)對(duì)其精度和數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和研究，以確保其測(cè)量結(jié)果的精確性和可靠性，從而希望可以為相關(guān)數(shù)據(jù)的處理提供參考依據(jù)。

DiNi03幾何水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)處理質(zhì)量分析

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)量?jī)x器的不斷進(jìn)步，利用數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行精度測(cè)量成為了可能。但是因?yàn)槠鋵?duì)環(huán)境有著較高的要求，且易受環(huán)境因素所影響，所以，對(duì)于數(shù)字水準(zhǔn)儀是否可以與高精度的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，數(shù)據(jù)的分析質(zhì)量是否可以得到保證以及其功能是否穩(wěn)定等是人們現(xiàn)階段關(guān)注度比較高的問(wèn)題。以下就是筆者對(duì)此測(cè)量?jī)x器的精度和數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行的分析和探索。

1 數(shù)字水準(zhǔn)儀的原理和性能

1.1 測(cè)量的原理

現(xiàn)階段雖然我國(guó)的不同廠家生產(chǎn)出的儀器在數(shù)據(jù)處理和結(jié)構(gòu)等方面存在較大的差異性，但是其最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)和原理是相對(duì)一致的，基本構(gòu)造包括條碼尺、數(shù)據(jù)處理庫(kù)以及主機(jī)等。主機(jī)的作用就是為了與計(jì)算機(jī)、圖像傳感器以及鍵盤等硬件相互協(xié)同工作，以完成整體的數(shù)據(jù)分析；條碼尺的構(gòu)成是由黑白兩色的條碼組成的；而數(shù)據(jù)處理軟件的作用是對(duì)傳感器所傳輸?shù)膱D像信息進(jìn)行分析和處理，以獲取視線距離和視線所瞄準(zhǔn)的高度。在測(cè)量過(guò)程中條碼在光的反射下將自身的光束反射到望遠(yuǎn)鏡的分劃板上，并形成圖像，使其出現(xiàn)在視線當(dāng)中；而另一部分光束則將會(huì)在折射的作用下呈現(xiàn)在CCD傳感器的平面上，在經(jīng)過(guò)光電將圖像信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信息傳送到處理器中儲(chǔ)存和處理，同時(shí)把它和儀器內(nèi)部的條形碼在一定條件下進(jìn)行對(duì)比，之后就可以讀出視線所處的高度為∞“1。在利用數(shù)字水準(zhǔn)儀工作時(shí)，為了使測(cè)量的結(jié)果更加準(zhǔn)確，應(yīng)該與儀器相適應(yīng)的水準(zhǔn)標(biāo)尺一行作業(yè)。

1.2 性能指標(biāo)

當(dāng)前DiNi03數(shù)字水準(zhǔn)儀的精度在世界上的地位不可替代，可以說(shuō)它是世界上精度最準(zhǔn)確的儀器之一，它的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在使用簡(jiǎn)便、易用、精確度高等方面，深得測(cè)量人員的喜愛(ài)。

其基本性能指標(biāo)主要體現(xiàn)在測(cè)程、分辨率、補(bǔ)償器的范圍精度和每公里往返測(cè)高差中誤差等方面。通常情況下其測(cè)程的范圍在1.5-100m左右，最小可達(dá)1.3m；分辨率的高程觀測(cè)數(shù)據(jù)為0.1mm，距離的觀測(cè)度為10mm；補(bǔ)償器的傾斜范圍可保持在-15和+15之間，精度的設(shè)置范圍在-0.2”和+0.2”之間。

2 DiNi03的數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)簡(jiǎn)介

假設(shè)將水準(zhǔn)線路設(shè)置在農(nóng)也大學(xué)的校園內(nèi)部，以花園的控制點(diǎn)T0為起點(diǎn)，向北延伸到T1，在沿路向西過(guò)點(diǎn)T2，在繼續(xù)向南延伸到點(diǎn)T3，最終回到花園原點(diǎn)，使之可以形成閉合式水準(zhǔn)環(huán)。

2.2 數(shù)據(jù)及精度的觀測(cè)

利用DiNi03數(shù)字水準(zhǔn)儀在試驗(yàn)場(chǎng)的內(nèi)部進(jìn)行一等水準(zhǔn)觀測(cè)，主要觀測(cè)方法是（1）要按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定的測(cè)量規(guī)范進(jìn)行一等水準(zhǔn)測(cè)量，在測(cè)量的過(guò)程中，要確保觀測(cè)員和立尺員不被更換。（2）測(cè)量方式要使用往返測(cè)量法。（3）要注意觀測(cè)的環(huán)節(jié)，在進(jìn)行往測(cè)工作時(shí)，若遇到奇數(shù)站測(cè)量，標(biāo)尺的測(cè)量順序應(yīng)采用后一前一前一后的方式，若遇偶數(shù)，則標(biāo)尺順序?yàn)榍耙缓笠缓笠磺?；在返測(cè)的過(guò)程中，對(duì)于標(biāo)尺的順序要與往測(cè)保持一致。（4）視距絲的讀數(shù)應(yīng)為視距橫絲讀數(shù)的100倍，如：視距絲讀數(shù)是0.001m時(shí)，視距橫絲的讀數(shù)為0.00001m。

3 數(shù)據(jù)的處理以及分析

在完成水準(zhǔn)測(cè)量以后，要對(duì)DiNi03的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終可得DiNi03的閉合差為+0.13mm。以下是對(duì)數(shù)據(jù)精確度的具體分析：首先要求出水準(zhǔn)線路中閉合差的限差為2.90mm，其次，按照∪＝±√[pvv]/n-t的公式對(duì)其精度進(jìn)行分析，可得DiNi03的單位權(quán)中誤差為0.18mm。然后再根據(jù)測(cè)量/千米的偶然誤差和全中誤差的公式，得出DiNi03的每千米水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤為0.76mm，全中誤差為0.18mm。

綜上所述可得，從單位全中誤差方面來(lái)看，DiNi03的測(cè)量結(jié)果相比于其他測(cè)量?jī)x器來(lái)說(shuō)具有較大的優(yōu)勢(shì)，但在偶然中誤差方面來(lái)看，卻略低于其他測(cè)量?jī)x器的精度，綜合單位和沒(méi)千米的全中誤差來(lái)看，作者認(rèn)為相比較其它儀器而言，DiNi03會(huì)更容易受到外界因素的干擾。

4 DiNi03的數(shù)據(jù)處理的功能分析

在利用DiNi03數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)量的過(guò)程中，可以應(yīng)用自身的測(cè)平差功能對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，但其這種功能只適用于單方向的測(cè)量路線，不適用與往返的平差測(cè)量。作者利用DiNi03的平差功能對(duì)其往返數(shù)據(jù)的平差平均值作為測(cè)量結(jié)果，并與人工計(jì)算平差的結(jié)果相對(duì)比，以此得出結(jié)論:利用系統(tǒng)的分析結(jié)果和人工計(jì)算的平差結(jié)果之間相差±0．5mm左右；而往返的系統(tǒng)平差結(jié)果和人工平差結(jié)果之間相差±0．05mm左右。盡管相差范圍不同，但其結(jié)果的最后高程是一致的，所以，作者總結(jié)出利用DiNi03數(shù)字水準(zhǔn)儀在小范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，對(duì)往返的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析其結(jié)果應(yīng)該取平差結(jié)果的平均值為最后結(jié)果，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的分析和研究，可得以下結(jié)論。

（1）在測(cè)量的過(guò)程中，若在條件符合的范圍內(nèi)，使用DiNi03的數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行工作會(huì)比精密的光學(xué)水準(zhǔn)儀使用方便，不但可以節(jié)省時(shí)間和人力，還可以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度；

（2）當(dāng)測(cè)量工作被布設(shè)在小范圍內(nèi)時(shí)，采用往返的測(cè)量方法要注意取往返數(shù)據(jù)的平均差作為最終結(jié)果，以提升測(cè)量的精確度，確保其測(cè)量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性；

（3）可以在利用往返平差方式測(cè)量的同時(shí)，要以往返數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值作為最后的測(cè)量結(jié)果，還應(yīng)注意對(duì)其環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，以免使DiNi03的數(shù)字水準(zhǔn)儀受到外界的干擾，比如光線、抖動(dòng)等情況，影響測(cè)量結(jié)果。

[1]劉瑛.DINI03數(shù)字水準(zhǔn)儀在沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研析 [J].電子測(cè)試,2014,03:59-61.

[2]陳小歌,余代俊,毛川.弱光線對(duì)數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)量的影響分析 [J].測(cè)繪工程,2014,02: 64-65+69.

[3]羅官德,閔學(xué)鵬,陶茂盛,黃智,種宇,李亞娟.數(shù)字水準(zhǔn)儀系統(tǒng)測(cè)量偏差測(cè)試 [J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2014,04:179-182.

[4]鄒進(jìn)貴,余銳,紀(jì)志剛.DINI03數(shù)字水準(zhǔn)儀內(nèi)存記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法研究 [J].測(cè)繪地理信息,2013,04:16-17+23.

DiNi03數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)量精度及數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

■朱小平

P315[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-172-1

朱小平（1987～），男，學(xué)士，助理工程師，測(cè)繪工程專業(yè)。