數(shù)字水準儀電子i角對測量結(jié)果的影響及檢定

內(nèi)蒙古自治區(qū)測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站 郭艷婷

數(shù)字水準儀電子i角對測量結(jié)果的影響及檢定

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數(shù)字水準儀是集光機電、計算機和圖像處理等高新技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。它具有測量速度快、精度高、操作簡單、讀數(shù)直觀等特點。自20世紀90年代數(shù)字水準儀問世以來，經(jīng)過近20年的發(fā)展已逐步走向成熟。它能夠自動計算高差、高程，自動記錄測量數(shù)據(jù)，使其便于輸入計算機，有利于水準測量內(nèi)外業(yè)一體化的實現(xiàn)。

一、數(shù)字水準儀電子i角對測量結(jié)果的影響

1.數(shù)字水準儀i角的概念。由數(shù)字水準儀的結(jié)構(gòu)原理可知，數(shù)字水準儀i角具有兩個含義：一個是光學系統(tǒng)的i角，與常規(guī)自動安平水準儀的i角一樣，它是經(jīng)過物鏡光心的水平入射光線與這條水平光線經(jīng)過補償器后水平視準線之間的夾角；另一個是光電系統(tǒng)i角（簡稱電子i角），它是經(jīng)過物鏡光心水平入射光線與這條水平光線經(jīng)過補償器后到CCD傳感器參考點的水平視準線之間的夾角。

2.數(shù)字水準儀i角的影響因素。主要包括以下四方面因素。

（1）溫度、濕度的影響。溫度、濕度的變化影響水準儀i角的變化。

（2）數(shù)字水準儀望遠鏡調(diào)焦系統(tǒng)間的摩擦會使i角發(fā)生變化。

（3）數(shù)字水準儀器經(jīng)的震動或碰撞，導(dǎo)致水準儀補償器發(fā)生變化，進而引起i角的變化。

（4）理論與實際的差異。在實際水準測量過程中,如果采用前視、后視等距測量，理論上會消除i角偏差過大帶來的影響，但是在樓房的沉降觀測中,一般不可能實現(xiàn)等距觀測，使得測量結(jié)果受到一定的影響。

二、數(shù)字水準儀電子i角對測量結(jié)果的檢定

1.數(shù)字水準儀的電子i角本身就是一個修正值，是提高數(shù)字水準儀觀測精度的一個重要參數(shù)，它的檢定與校正是由內(nèi)置軟件完成的。在數(shù)字水準儀電子i角檢定程序中,常見的有4種測量方法：費式（Foerstner）法、李式（Naebauer）法、庫式（Kukkamaek）法、日本（Japan）法。其中，最常用的測量法是費式法。該方法只需要重新設(shè)置一次儀器,條碼尺在整個檢定過程中保持不變，操作十分簡單。在電子i角誤差值的測定過程中，也可采用費式法。具體測試方法如圖1所示。

需要找一塊長約45 m的場地，設(shè)立A、B兩根標尺。在A、B兩根標尺的連線上設(shè)置兩個儀器站，并將45 m的距離分成三等份，每一份約15 m。依照測試程序分別從測站1、測站2對A尺、B尺進行觀測。數(shù)字水準儀的電子i角為：

式（1）中，Y1a，Y1b分別為測站1對A尺、B尺的視高度數(shù)；Y2a，Y2b分別為測站2對A尺、B尺的視高度數(shù)；D1a，D1b分別為測站1對A尺，B尺的距離；D2a，D2b分別為測站2對A尺、B尺的距離。

2.隨著數(shù)字水準儀送檢數(shù)量的增加，為了提高工作效率，筆者把檢定的順序做了一些改變。具體做法如下.

（1）在對數(shù)字水準儀的電子i角進行檢定前，先采用測定數(shù)字水準儀的測站單次高差標準差。在測站單次高差、標差的計算過程中，算出高差的平均值，可看做是兩標尺高差真值h。

（2）用費式法進行數(shù)字水準儀的電子i角誤差值的測定。在測站1測出的Y1a和Y1b，可以對電子i角誤差值作一個大概的估算，結(jié)合費式法的i角計算公式可大概估算出：

根據(jù)JJG425—2003水準儀國家計量檢定規(guī)程中的電子i角限差，可以反推算出相應(yīng)的Δh限差。如表1所示。

表1 Δh限差的要求

（3）筆者在檢定一臺徠卡DNA03數(shù)字水準儀的過程中，先進行測站單次高差標準差測定，計算得到兩標尺之間的高差真值h＝0.344 29 m，在測站1時得Y1a＝1.714 42 m，Y1b＝1.371 30 m，則有

由Δh限差超限可初步判斷數(shù)字水準儀的電子i角誤差超出了15.0″。而在實際運用費式法進行電子i角誤差值的測定過程中，計算得到電子i角值為16.3″，超過了15.0″。

綜上，若想估算出Δh限差超限，應(yīng)先做好數(shù)字水準儀的電子i角校正，校正完成后再進行誤差值的測定。若估算出Δh小于Δh限差要求，那么就可以直接進行數(shù)字水準儀的電子i角值的測定。對于電子i角誤差值小的數(shù)字水準儀i角的檢定，電子i角的校正步驟可以省去，從而進一步提高工作效率。