淺談電子水準儀在四等水準測量的應用

賴營 廣東省西江航道事務中心西江航標與測繪所

1.引言

隨著科技的不斷進步，電子水準儀的出現(xiàn)，它在水準測量中的應用越來越廣泛，使得水準測量更加高效、快捷。內(nèi)、外業(yè)數(shù)據(jù)均可以在電子水準儀上進行計算完成，其高精度的技術(shù)參數(shù)，符合區(qū)域性水準路線要求，能夠高效率、高精度完成高程控制測量。

2.電子水準儀的特點和優(yōu)勢

電子水準儀，它是在自動安平水準儀的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，利用編碼水準標尺，儀器內(nèi)裝有圖像識別器和處理系統(tǒng)，使用了先進的電子技術(shù)和出色的光學機械系統(tǒng)組合而成。相對于傳統(tǒng)的光學水準儀具有一體化操作、操作簡單快捷、功能的多樣性、高精度、高效率等優(yōu)勢。以LeicaDNA03電子水準儀為例其特點如下：

（1）其水準測量要求適應中國的等級水準測量規(guī)范的要求，可以使用條碼標尺進行測量，也可以在沒電的時候像一般的自動安平水準儀一樣進行水準測量。

（2）機身裝載著水準測量軟件和平差軟件。使用數(shù)據(jù)管理可以將數(shù)據(jù)輸入或?qū)С?，直接可以在屏幕上查詢水準測量的結(jié)果。

（3）儀器的檢驗與校正方便，根據(jù)LeicaDNA03電子水準儀的手冊內(nèi)容，可以利用內(nèi)六角扳手對腳架、圓水準器和儀器的視線傾斜誤差進行校正。

（4）讀數(shù)客觀，沒有視覺誤差、誤記等人為誤差。效率高，一般單次測量時間為3s,只需要調(diào)焦和按鍵就可以進行自己讀數(shù)儲存。

（5）精度高，1km往返差銦鋼尺0.3mm、標準水準尺1.0mm、光學測量2.0mm。采用了條碼尺，削弱了表示分劃誤差的影響?？梢詫崟r對數(shù)據(jù)進行檢測，有效地控制前后視距差和視距累積差，出現(xiàn)超限的情況馬上彈幕提醒超限，有利于馬上做出調(diào)整，減少對精度的影響。

（6）儲存方便、功能多樣化。內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲器，隨時進行數(shù)據(jù)處理查看，也可把數(shù)據(jù)導出到電腦上，利用Leica專業(yè)的平差電腦軟件進行平差，得出平差報告、新點高程數(shù)據(jù)表?？梢栽趦x器上進行編碼。根據(jù)自己的意愿和操作習慣修改屬性值、操作鍵對應的功能和屏幕顯示頁面從而使得儀器越來越人性化，更好的完成水準測量。

（7）適用的環(huán)境廣泛。適用的工作溫度為-20℃～+50℃，其防塵防水等級為IP53，利用條碼塔尺可以測量高差比較大的地方；只要能夠看清楚十字絲，就可以在較光或較暗的地方進行測量。

3.電子水準儀在四等水準測量上的應用

以下是本人使用LeicaDNA03電子水準儀在高明河（?？谥寥蓿┖降罍y量項目的案例，闡述電子水準儀在四等水準測量中的應用。

3.1 四等水準網(wǎng)的布設(shè)

根據(jù)已有的三等水準起算點和測區(qū)地形圖確定要埋設(shè)水準點大概埋設(shè)位置，并按照標準對新埋設(shè)水準點進行編號。新埋設(shè)水準點位置盡量埋設(shè)在水閘、船閘、橋梁等一些有利于水準點保存的建筑物，每隔1km～2km布設(shè)一個四等水準點。然后對已知點和要埋設(shè)水準點位置進行實地考察，確定起算點標石保存完好和新水準點埋設(shè)位置（要注意水準點的密度是否滿足測量任務的要求，且符合四等水準網(wǎng)布設(shè)的規(guī)定）。并按照規(guī)范來埋設(shè)水準標石，做好水準點的點之記。最終水準點分布如圖1，其中Ⅲ基1和Ⅲ基4為三等水準點，作為本次四等水準測量起算點，JH01～JH07為新埋設(shè)四等水準點。制定了3條水準路線，Ⅲ基1——Ⅲ基4為符合水準路線；Ⅲ基4——JH05——Ⅲ基4為閉合水準路線；JH05——JH07為支線水準路線。

3.2 四等水準測量

等待新埋設(shè)的水準標石沉降穩(wěn)定后，方可進行測量。用電子水準儀進行四等水準測量可分為三步：

（1）前期準備。①準備好LeicaDNA03電子水準儀、尺墊和數(shù)字條碼尺。對儀器的視線傾斜誤差進行檢驗校正，檢校儀器的圓水準器和數(shù)字條碼尺的水準器，檢查標尺上的條形碼是否完好及清理干凈光學鏡頭。②確定測量人員和其工作任務，如沒有特殊情況不要隨意變換主測和扶尺人員。關(guān)注天氣情況，確保測量當天天氣情況滿足進行水準測量的要求。③確定水準路線，在儀器上設(shè)置作業(yè)，記錄好作業(yè)名稱、人員、時間和作業(yè)的注釋。并設(shè)置好線路，按四等水準測量限差要求，設(shè)置好限差值，輸入已知三等水準點

（2）外業(yè)施測。使用電子水準儀外業(yè)測量和使用光學水準儀步驟無太差別，使用電子水準儀無需人為讀數(shù)和記錄，避免人為上的讀數(shù)誤差和記錄上的誤差；同時可以減少記錄人員一名，從而提高經(jīng)濟效益。在測量的過程中應注意以下的幾點：①踩緊三腳架的三條腿，減少儀器的抖動；如果出現(xiàn)逆光干擾測量的進行，可以使用物鏡遮光罩；②在黑暗中使用閃光燈和聚光燈照亮豎立標尺的測量區(qū)。避免視線通過玻璃進行測量。③當前后視距過大時候，儀器沒辦法測出數(shù)據(jù)，這也在一定程度上增加了測站的數(shù)量，減緩了總體的水準測量速度。④條碼標尺上的上、中、下三絲只要有一絲被遮擋都無法測出距離和中絲讀數(shù)。⑤在水準測量時，不要進行二次調(diào)焦，避免不必要的偶然誤差產(chǎn)生。⑥在一測段觀測中需要休息時，應在地基穩(wěn)固的地點設(shè)置2個及以上的標志作為間歇點，休息后應對各點進行檢測。⑦在水準測量的過程中，實時對數(shù)據(jù)進行對比和檢查，及時發(fā)現(xiàn)錯誤，及時進行復測或重測。⑧應以偶數(shù)站結(jié)束水準測量，可以削減兩水準標尺零點不等差等誤差對觀測高差的影響。⑨待線路完成后，可以馬上查詢測站的數(shù)據(jù)，查看視距累積差是否超限。計算線路符合差或閉合差是否超限。如若超限，必須對該線路重測。

（3）數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理。對于單條、簡單路線可以用電子水準儀直接平差，可直接得到所有新點高程數(shù)據(jù)。而復雜的路線利用數(shù)據(jù)線或者內(nèi)存卡將水準測量數(shù)據(jù)導出到電腦。經(jīng)統(tǒng)計得出3條線路的精度統(tǒng)計表，見表1，然后再利用Leica平差軟件分別對三條線路進行平差計算，最終得到JH01～JH07的高程數(shù)據(jù)。

本次測量采用LeicaDNA03電子水準儀觀測，嚴格按照電子水準儀的觀測程序進行操作。施測Ⅳ等水準路線3條，水準路線總長19.8Km。在測量過程中對其測量數(shù)據(jù)做到及時核對，使其能符合規(guī)范“水準觀測的主要技術(shù)指標”的要求，最終成果符合“規(guī)范要求”，無需返工重測。

圖1 水準路線圖

表1 水準測量精度統(tǒng)計表

4.結(jié)語

與傳統(tǒng)的光學自動安平水準儀相比，電子水準儀展現(xiàn)了自動化、數(shù)字化的特性。集合了數(shù)據(jù)的采集、儲存和處理功能于一體。同時配備專業(yè)的平差軟件，利用電腦對數(shù)據(jù)處理得出水準測量結(jié)果。功能的多樣性，可選的測量方法，適合中國水準測量規(guī)范。增強了人機交換的聯(lián)系，超限自己停測，剔除不合格的數(shù)據(jù)，提示超限。高精度的水準測量數(shù)據(jù)，適用各個水準等級控制網(wǎng)的應用。這一切都體現(xiàn)了電子水準儀先進的電子技術(shù)和出色的光學機械系統(tǒng)。雖然電子水準儀有其缺點和局限性，隨著科技的發(fā)展，我相信這些問題會慢慢得到解決，更加深信將來會有更多高精度、智能化的測繪設(shè)備出現(xiàn)，與此同時，我們要做的則是不斷在實踐中總結(jié)經(jīng)驗，不斷鉆研技術(shù)，為社會的建設(shè)做出貢獻。