數(shù)字水準儀的應(yīng)用研究

王子健，樊志強，徐光偉

（山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊，山東 滕州 277500）

數(shù)字水準儀的應(yīng)用研究

王子健，樊志強，徐光偉

（山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊，山東 滕州 277500）

從1990年開始，因為數(shù)字水準儀的速度快、精度高并且操作起來也很簡單等優(yōu)點，數(shù)字水準儀被廣大用戶認可，并且漸漸的在變形監(jiān)測和工業(yè)測量等領(lǐng)域應(yīng)用，現(xiàn)有已經(jīng)是水準測量儀器發(fā)展的時候。處于起步階段的國產(chǎn)數(shù)字水準儀經(jīng)過近 30 年人類的大量研究逐漸實現(xiàn)了讀數(shù)的數(shù)字化，相信隨著經(jīng)濟發(fā)展的需求以及新的編碼原理的提出，我國將會在未來不久研制出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的水準儀。

數(shù)字水準儀；研究；數(shù)字化

0 前言

目前，現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)發(fā)展的非常迅速，在測量方面，采用的設(shè)備、方法以及手段都在進步。在工程測量里，精度要求較高使用的硬件以及軟件等儀器都在不斷的出現(xiàn)，并且在各個工程測量的領(lǐng)域都被迅速的采用，所以，在測量的精度要求比較高的工程里，所使用的手段一直都在進步。數(shù)字水準儀所采用的技術(shù)已經(jīng)是比較靠前的了，它擁有很多優(yōu)點，例如：測量精度高，測量效率高等，用不了多久，數(shù)字水準儀就會將光學(xué)水準測量儀器代替掉。

1 數(shù)字水準儀的基本原理

1.1 數(shù)字水準儀的基本組成

電子水準儀其實就是數(shù)字水準儀，它的發(fā)展是以自動安平水準儀為基礎(chǔ)的，目前，各個廠家生產(chǎn)時所采用的結(jié)構(gòu)都是一樣的，它的組成包括：自動安平補償裝置、電光學(xué)機器部分以及電子設(shè)備，其中的電子設(shè)備組成又包括：讀取電子元件，單片微處理機和數(shù)據(jù)處理軟件等，電子測量使用時使用的標尺采用的是條形碼。因為專利權(quán)這方面的問題，所以各個公司都會標尺的電子讀數(shù)以及編碼方式。

1.2 數(shù)字水準儀的基本工作原理

目前，數(shù)字水準儀選用的圖像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、儀器內(nèi)圖像裝置識別器和采用編碼標尺這三種自動電子讀數(shù)方法的基本測量原理是相似的，標尺在表明不同地方的尺面時是通過使用不一樣寬度的條碼組合來實現(xiàn)的，在照準調(diào)焦以后，一方面，經(jīng)過望遠系統(tǒng)、分光鏡以及調(diào)焦鏡以后，水準尺上的編碼圖像在分劃板上成像，另一方面，光電的轉(zhuǎn)換是在線陣CCD上進行的，模數(shù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是在轉(zhuǎn)換成電信號以后進行的，然后，微處理器把輸入的數(shù)字信號儲存起來，使其以一個確定的形式和內(nèi)存標準碼對比一下，這樣就可以知道編碼標尺的讀數(shù)。以前，測量時的準確度不高，會產(chǎn)生較大的誤差，現(xiàn)在，采用數(shù)字水準儀進行測量，不僅測量的更加精確，產(chǎn)生的誤差也很小，而且不會因為人的因素產(chǎn)生誤差，讀數(shù)還可以通過按鍵自己生成，并且進行處理，使內(nèi)部和外部成為一體的，勞動的強度降低了，工作效率也被提高了。

電子水準儀也就是數(shù)字水準儀，其根本的組成包括光學(xué)機械部分、電子設(shè)備預(yù)計自動安平補償裝置。電子設(shè)備的組成有光電傳感器線陣CCD、調(diào)焦編碼器、顯示器件和單片微處理器等。它的發(fā)展是以自動安平水準儀為基礎(chǔ)，如果采用以前的水準標尺，數(shù)字水準儀就可以作為一個簡單的自動安平水準儀進行測量工作。不過這個時候得到的數(shù)值不夠準確。在無光學(xué)測微器的時候，數(shù)字水準儀要和普通的標尺一起使用，這樣，得到的數(shù)值就會更加精確。

2 數(shù)字水準儀在測量工程中的應(yīng)用

在對“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”的框架進行確定的時候，要先考慮所要實行項目的總體要求，在計劃里，確定的基準站水準聯(lián)測共有209個。對于高程聯(lián)測的基本原則必須要遵守，即：對基準網(wǎng)站進行水準聯(lián)測時，采取那個階段的水準觀測綱要要根據(jù)在幾等的水準路線附近。在2010年，我們國家使用Di Ni03數(shù)字水準儀和別的觀測設(shè)備實現(xiàn)了對14個基準網(wǎng)站進行水準聯(lián)測，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)， 5個基準網(wǎng)站里在測量時得到的數(shù)值所產(chǎn)生的誤差都很小，都在限差范圍里，這個可以說明，數(shù)字水準儀在水準聯(lián)測時所測得的數(shù)據(jù)都是很精確的。

2.1 儀器預(yù)熱問題

測量儀器在最開始測量時，如果沒有進行預(yù)熱，測量的速度就會比較慢，而且讀出的數(shù)據(jù)也不準確，所以，在儀器進行測量前，要根據(jù)其性能特點以及測量區(qū)域里的環(huán)境對所需要使用的設(shè)備進行提前預(yù)熱，在所需使用的設(shè)備的性能都已經(jīng)穩(wěn)定了，再進行測量。

2.2 光線問題

很多情況都會使讀數(shù)產(chǎn)生誤差，例如：光線太強烈、不均勻或者標尺的部分被遮擋等，在野外的狀況下，要使標尺完全的暴漏，不能被任何東西遮擋任何部位，并且還要使成像清晰穩(wěn)定。根據(jù)相關(guān)的實驗?zāi)軌虻玫剑喝魏挝矬w遮擋標尺，如果一起能夠讀數(shù)數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)的誤差在0.5mm左右，遮擋的部位越多，讀數(shù)的誤差就會越大；動態(tài)物質(zhì)對標尺的遮擋產(chǎn)生的影響比較小，所以當(dāng)測量時處在野外時，要最大限度的使標尺不被遮擋。

3 結(jié)論

數(shù)字水準儀以后肯定會不斷的發(fā)展，因為在測量時，操作起來很簡單，也很方便，并且還能夠防水，測量的速度也很快，測量的效率高等，在走向市場以來，得到了消費者的喜愛，被迅速的應(yīng)用各個領(lǐng)域，比如：工業(yè)測量、變形測量以及路線水準測量等。

4 總結(jié)

目前這個階段，我們國家的數(shù)字水準儀發(fā)展的還不是很好，但是，現(xiàn)在的科技水平已經(jīng)越來越好了，經(jīng)濟水平也越來越高了，所以，在不久的將來，我們國家肯定也會生產(chǎn)出我們自己的數(shù)字水準儀。我們會對數(shù)字水準儀的更能進行進一步的研究，要充分的利用現(xiàn)有的設(shè)備，能夠做到小投資大收益。

［l］唐務(wù)浩，陳敬芬.大地測量儀器學(xué)［S］.北京：測繪出版社，1987：62-67.

［2］李青岳，陳永奇.工程測量學(xué)［M］.測繪出版社，1995（第二版）.

［3］GB12897一91，國家一、二等水準測量規(guī)范，國家技術(shù)監(jiān)督局，1991

［4］任道勝.數(shù)字水準儀應(yīng)用于區(qū)域精密水準測量的有關(guān)問題研究［J］.地殼形變與地震，2000（02）.

［5］李樂良編譯.介紹數(shù)字水準儀［J］.北京測繪，1997（01）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.131

王子?。?989-），男，山東滕州人，主要從事測繪工程。