試論電子水準儀在三四等水準測量中的應用

王建軍

摘 要：文章首先分析了電子水準儀的工作原理及優(yōu)點，之后結合中山市三等水準網測量實例，探討了電子水準儀在三四等水準測量中的具體應用，旨在為相關研究與實踐提供參考。

關鍵詞：電子水準儀；三四等水準測量；應用

前言

近年來，相關技術的發(fā)展促進了工程測量技術的進步，這使得全站儀、數(shù)字水準儀及電子測距儀等先進設備被更廣泛的應用。工程測量主要是服務于工業(yè)或民用工程建設的，涉及到控制測量、地形測量及數(shù)據(jù)處理等各個環(huán)節(jié)，總體而言，當前工程測量技術呈現(xiàn)出測繪智能化、數(shù)字化、實時化等發(fā)展趨勢。三等水準網控制成果是城鄉(xiāng)建設、水利設施建設和防洪抗災的重要基礎資料，是測繪基準體系的重要組成部分。特別是近年來，雷雨大風等異常天氣頻繁，對城市實施建設的精度要求越來越高，三四等水準測量越來越受到重視?；谝陨?，本文結合中山市三等水準網測量實例，探討了電子水準儀在三四等水準測量中的具體應用，旨在為同類型水準測量工作實踐提供參考與借鑒。

1 電子水準儀工作原理

電子水準儀是在自動安平水準儀基礎上發(fā)展起來的一種數(shù)字水準儀，其采用條碼標尺，通過人工照準和調焦，在望遠鏡分化板上成像，供目視觀測，同時可通過分光鏡在CCD器件及光電傳感器成像，供電子讀數(shù)。

就目前來看，不同種類電子水準儀采用的自動點至讀數(shù)方法有所差異，主要包括相關法、幾何法和相位法。

2 電子水準儀的優(yōu)點

電子水準儀在望遠鏡光路中增加了分光鏡和CCD探測器，其包括電子圖像處理系統(tǒng)和條碼標尺。相較于傳統(tǒng)儀器來說，電子水準儀有著如下優(yōu)點：

（1）讀數(shù)客觀。電子水準儀讀數(shù)的過程中不會出現(xiàn)認為讀數(shù)中誤記、誤差等問題。

（2）精度高。在應用電子水準儀的過程中，視距讀數(shù)和視線高度數(shù)都以條碼分劃圖像為基礎，經過圖像處理之后平均得出，表尺分劃誤差的影響大大減弱，有效提升了測量精度[1]。

（3）速度快，效率高。電子水準儀省去了報數(shù)、聽記及現(xiàn)場計算等環(huán)節(jié)，且不會出現(xiàn)認為出錯而重復測量的問題，因此能夠有效節(jié)約時間，相較于傳統(tǒng)儀器來說，能夠節(jié)約時間達到1/3。此外，電子水準儀讀數(shù)的過程中，只需要調焦和按鍵就可以自動讀數(shù)，省時省力，同時能夠自動記錄、檢驗和處理數(shù)據(jù)，并自動輸入到電子計算機中進行處理，實現(xiàn)了內業(yè)、外業(yè)一體化，大大提高了作業(yè)效率。

3 電子水準儀在三四等水準測量中的應用

3.1 項目概況

中山市三等水準網是1998年建成并投入使用，于2004年經過復測和補充埋設部分三等水準點，由于中山市地處珠三角地區(qū)，地質條件比較差，城鄉(xiāng)建設發(fā)展較快，早期布設的測量控制點因地形變化、點位破壞等因素，經過多年的沉降，部分地區(qū)點位已發(fā)生明顯變化，原有資料成果的精度已難以得到保證，同時部分地區(qū)的三等水準點因建設而遭到破壞，影響了測繪工作的正常開展和城鄉(xiāng)建設、水利實施建設的順利推進[2]。為保證全市水準網成果的準確性，保障測繪成果的精度和質量，特開展中山市三等水準控制網復測。

三等水準復測范圍為中山市隸屬。本項目水準路線總長為737.38km，聯(lián)測總點數(shù)240個，包括過河水準點22個。組成51條附合路線及28個閉合環(huán)線對觀測成果進行檢核。本次水準網復測由我院中標承擔實施。實施過程中，使用7臺天寶DiNi數(shù)字水準儀配因瓦條碼水準標尺進行外業(yè)幾何水準觀測。觀測數(shù)據(jù)均為儀器自動記錄?？绾铀疁蕼y量使用0.5秒級徠卡TCA2003全站儀，按照測距三角高程法進行施測。根據(jù)經各項改正后的高差計算環(huán)線和附合路線閉合差，其中環(huán)線閉合差最大值為11.4mm，環(huán)周長40.56km，限差為76.42mm。其他環(huán)線閉合差遠小于規(guī)范規(guī)定限差。根據(jù)環(huán)閉合差計算得到每千米水準測量全中誤差為：0.86mm/km，遠低于規(guī)范規(guī)定的6mm/km的限差要求。

3.2 應用流程

3.2.1 觀測準備

（1）電子水準儀儀器和標尺要送到國家檢定單位進行檢定，檢

定合格后運回施工場所，并進行常規(guī)性的檢查和校準。保證電子水準儀及標尺在檢定有效期之內并檢定合格方可投入使用。

（2）在測量現(xiàn)場進行踏勘，熟悉測量點位，確定具體的水準路線。

（3）在應用電子水準儀之前對其電池電量進行檢查，避免測量過程中電量不足，對記錄模塊內存進行檢查，保證其能夠滿足當前計劃工作量的存儲要求。

3.2.2 實施步驟

（1）進行電子水準儀的架設，并置平，準備好自動記錄用的PCM

CIA卡[3]。

（2）對電子水準儀內預置程序進行調用，采用線路測量模式，在本次三等水準測量中，采用后、前、前、后的方法進行測量。

（3）用豎絲瞄準標尺中部，調節(jié)調焦旋鈕，保證標尺映像清晰。

（4）按下電子水準儀側面的meas鍵，進行測量，4s即可顯示出標尺的讀數(shù)。

（5）第二站按照等級水準觀測順序觀測，只需要將電子水準儀架設置平后按meas鍵測量即可[4]。在觀測的過程中，一旦觀測數(shù)據(jù)等級限差超過限值，則電子水準儀會自動將出錯信息顯示出來，并發(fā)出重新測量的提示。

（6）觀測數(shù)據(jù)處理。對觀測數(shù)據(jù)進行尺長改正、正高改正及閉合差改正等預處理，之后進行平差計算。

4 結束語

綜上所述，工程測量技術能夠為工程和城市勘察與規(guī)劃設計提供服務，積極提升工程測量技術水平至關重要。近年來，隨著現(xiàn)代制造技術、電子技術及數(shù)字化技術的發(fā)展，越來越多先進的測量設備被應用到工程測量領域中，其中電子水準儀的應用最為典型。本文結合實例，探討了電子水準儀在三四等水準測量中的具體應用原理、流程和要點以及觀測精度，旨在為相關研究和同類型水準測量工程實踐提供參考。

參考文獻

[1]景琦，薄萬舉.電子水準儀與自動安平水準儀的對比研究——以DINI11和NI002為例[J].地震工程學報，2014，04：1102-1106.

[2]包學旗.電子水準儀在三四等水準測量中的應用[J].科技風，2015，02：70.

[3]王世偉，陳旭東，沈煥鋒，等.電子水準儀的精度分析與研究[J].地理空間信息，2005，06：52-54.

[4]張福忠，吳夫芳.電子水準儀在三四級水準測量中的應用[J].裝備制造技術，2010，09：174-175+177.