数字精密水准仪测量精度

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摘 要：精密水准测量对高精度水准网的布设起着关键性作用,其精度高低直接制约着水准网的精度高低,为了提高精密水准测量作业质量,探讨数字水准仪观测精度,本文在河南理工大学内设计了一个闭合水准路线,并进行实地精密水准测量,通过对测量数据平差计算,分析其精度,探讨了莱卡DNA03数字水准仪的观测精度水平.

关 键 词：水准测量观测精度平差计算数字水准仪

中图分类号：P242文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0070-01

随着电子科技技术快速发展,水准测量仪器得到了快速的发展,水准测量技术也得到了长足发展,在精密工业、建筑建设、变形监测等领域得到了广泛应用,传统的光学水准测量仪器已经不能满足客户需求,逐步被数字化、自动化程度更高的数字水准仪所取代.为此,本文以河南理工大学校园内莲花湖周围春秋大道、文华路、越崎路、文博路组成的闭合水准路线为基础,探讨了LeicaDNA03数字精密水准仪观测精度.

1数字精密水准仪的特点

数字水准仪水准标尺采用条形码分划,代替人们眼睛读数的是光电二极管阵列.在水准测量中,仪器完成照准调焦之后,条形码的象通过一个分光器,将光线分为两束,一束转射到传感器光电二极管阵列上,供电子读数；另一束转射到观测望远镜的分划板上,供目视观测.目前标尺条码信号的分析和处理采用相关法,将储存在仪器内的基准码与传感器阵列的图象信号进行比较,仪器和标尺之间的高差即是标尺条形码象的位移量和因仪器、标尺间距离而产生的条形码象的大小的二维相关函数.二维相关是在标尺条形码影像上先确定一个待定点,以此待定点为中心选取m×n个像素的灰度阵列作为目标区,为了在储存在仪器内的基准码影像中搜索同名影像,必须估计出该同名影像可能存在的范围,建立一个k×l个像素的灰度阵列作为搜索区,相关的过程就是依次在搜索区中取出m×n个像素灰度阵列,计算其与目标区的相似测度ρij,将仪器的调焦透镜位置参数作为相关搜索的初始值,当ρ取最大时,认为是最佳相关,该搜索窗口的条形码影像被认为是同名影像,这时标尺读数就可以确定.

LeicaDNA03数字精密水准仪采用了典型的交叉吊带光学机械补偿器,融光机电技术、图象处理技术、计算机技术于一体,以条码间隔影像信息与参考信号进行数字图像处理的原理,自动采集数据、信息处理和获取自动记录观测值,从而实现测量作业自动化.

2数字精密水准仪的精度评定

2.1水准线路布设

本实验用LeicaDNA03数字水准仪实施水准测量,以河南理工大学莲花湖周围春秋大道、文华路、越崎路、文博路组成的闭合路线作为水准路线,从文博路大道上控制点K01开始,经控制点K02―k10,最后与K01构成一个“方形”闭合水准路线.

2.2观测结果平差计算

采用变换仪器高法实施水准观测,为减少误差,实验中前后视均进行两次读数,即前（后）视读数后记录,间隔1～2s再次读数,取二者平均值作为前（后）视读数,变换仪器高再以此方法读数并记录.设水准点K01到水准点K02的两次高差h1a、h1b,二者取平均值,得水准点K01到水准点K02的观测高差h1,以此类推得高差h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8、h9、h10.

3结语

（1）Leica数字水准仪具有自动化程度高、读数稳定、离散小的特点.因而在中、短距离水准测量时,能够高效率实施测量作业,且观测数据更加可靠.

（2）由实验知,该仪器观测精度较高,能够满足大部分精密工程水准测量作业要求.

（3）观测过程中由于风力使水准尺产生摆动,影响了观测精度,在理想观测条件下,或许能获得更高的数据质量.因此,选择最佳的观测时间观测至关重要.