電子水準儀在尾礦庫沉降觀測中的應用

汪超飛

（新疆阿舍勒銅業股份有限公司 哈巴河836700）

隨著計算機、激光等新技術的發展,傳統的測繪技術體系已經發生根本性的變化。上世紀90年代以來出現了許多先進的光電子測量儀器,如電子水準儀是以自動安平水準儀為基礎,在望遠鏡光路中增加了分光鏡和探測器(CCD),并采用條碼標尺和圖像處理的電子系統,是光機電測一體化的高科技產品。它操作簡便,采用條碼標尺自動水準儀是當今精度最高的產品之一,往返測觀測中誤差僅為±0.3 mm,能滿足國家一、二等水準測量的規范要求。

1 SPRINER250M電子水準儀的特點及精度

1.1 SPRINER250M電子水準儀的主要特點

高精度，視線高和視距讀數統一采用玻璃纖維條碼分劃圖像經處理后得出結果，因此削弱了標尺分劃誤差的影響，可以削弱外界條件影響。自動讀數，比人工讀數精度高，且無讀數誤差。給定測量限差值，可自動判別測量限差，超限時提示重測。當水準標尺傾斜，讀數窗不顯示讀數，可避免因標尺傾斜引起的系統誤差。有測距功能，，采用2Level-Adj中文水準測量平差軟件，可以配合徠卡DNA中文電子水準儀使用，該軟件采用Ac c ess數據庫儲存和管理數據，適合于野外水準測量。可記錄實測數據。

1.2 基本原理

SPRINER250M電子水準儀采用相位法原理。標尺的條碼經望遠鏡的分光鏡，成像在光電傳感器。然后根據標尺上A碼及B碼信號求出相位差即視線高，并根據尺碼提高測定相位差的精度。

1.3 精度指標

⑴SPRINER250M電子水準儀標稱精度，高程測量精度每千米往返測標準差電子讀書±0.7 mm（使用條碼玻璃鋼尺）；光學讀書±2.5 mm（使用普通標尺）；單獨標尺讀書標準偏差0.6 mm（電子），1.2 mm（光學）。

⑵野外測試精度。SPRINER250M電子水準儀的儀器進行了測試。測試時共設置了10個標尺點，布設了12個往返閉合環。施測時按二等水準測量的技術要求進行測量，最大環閉合差0.87 mm，最小環閉合差0.07 mm。按往返測不符值計算的每千米偶然中誤差為mΔ＝±0.43 mm；按環閉合差算得的每千米測量中誤差為mw＝±0.5 mm。

2 SPRINER250M 電子水準儀在沉降觀測中的應用

2.1 應用實踐

阿舍勒尾礦庫壩提長200 m，壩寬4.5 m,根據二等水準觀測要求，參照《工程測量規范》（GB50026-93），可確定觀測等級。從1.3.1中的標稱精度指標及野外測試精度指標可發現：電子水準儀能滿足壩體降觀測技術要求，用SPRINER250M電子水準儀對阿舍勒尾礦庫壩體進行了沉降觀測。進行了11次沉降觀測。施測時按二等水準的技術要求進行，每次觀測都形成閉合環，環線總長約0.4 km。各實測高差閉合差見表1。

表1 實測高差閉合差統計表

2.2 實測精度計算

設共有t個閉合環，每個閉合環含n個測站，則每個閉合環的閉合差fh為：

式中：fh為環閉合差，h為每測站觀測高差。

因為各fh的真值為0，則根據各fh可求得閉合差的中誤差為：

假定每測站觀測高差是等精度，根據誤差傳播率可求得每測站的高差中誤差為：

沉降觀測最弱點的觀測精度

由表1的數據及式（3）、（4）可計算出如下實測精度：

每測站高差中誤差mh＝±0.11 mm；

每千米高差中數偶然中誤差mΔ＝±0.30 mm；每千米高差中數全中誤差（按1.24 km環閉合差計算）mw＝±0.45 mm；m弱＝±·mh＝±0.19 mm。從以上數據可看出電子水準儀完全能滿足尾礦庫沉降觀測的要求。

3 結論

SPRINER250M電子水準儀應用于地形沉降觀測速度快、觀測時間比用光學儀器縮短30%，野外作業勞動強度輕、精度高。足以承擔尾礦庫壩體沉降觀測的測量任務。SPRINER250M電子水準儀具有光學水準儀無可比擬的優越性，并帶有隨機軟件包，開發得當，測量精度高，完全根據我國水準網嚴密平差規則而編制的，在未來必將具有廣闊的應用前景。

[1] 酒正鋼，張志偉，李巖松，等.萊卡電子水準儀的原理與使用[J].河北建筑工程學院學報，2013,1（5）：12-16.