電子水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)測量的精度分析

DINI12電子水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)測量的精度分析摘要隨著測量儀器的發(fā)展，電子水準(zhǔn)儀在現(xiàn)代測量中的作用越來越重要。電子水準(zhǔn)儀具有精度高、速度快、效率高的優(yōu)勢，觀測成果的精度指標(biāo)要比相應(yīng)的觀測標(biāo)準(zhǔn)要求有明顯提高。本論文利用DINI12電子水準(zhǔn)儀進行高等級水準(zhǔn)的實驗，按照國家二等水準(zhǔn)導(dǎo)線測量規(guī)范要求，布設(shè)了國家二等水準(zhǔn)路線，并利用DINI12水準(zhǔn)儀對布設(shè)的高等級水準(zhǔn)路線進行數(shù)據(jù)采集，分析和處理，根據(jù)水準(zhǔn)測量的施測方法及實驗數(shù)據(jù)成果檢核和計算等內(nèi)容，探討了DINI12電子水準(zhǔn)儀在進行高等級水準(zhǔn)導(dǎo)線測量中是否使用方便，精度是否滿足規(guī)范的要求，是否有良好的可靠性。通過對觀測數(shù)據(jù)的處理和分析，按照國家高等級水準(zhǔn)測量規(guī)范的要求，證實DINI12電子水準(zhǔn)儀完全可以進行高等級水準(zhǔn)測量。關(guān)鍵詞：電子水準(zhǔn)儀；水準(zhǔn)測量；數(shù)據(jù)采集；精度分析；國家二等級水準(zhǔn)測量規(guī)范

ABSTRACTWiththedevelopmentofmeasuringinstruments,thedigitallevelplayanincreasinglyimportantroleinmodernmeasurement,digitallevelhaveadvantagesofprecision,highspeed,highefficiency,theaccuracyindicatorsofobservationresultsismoreprecisethancorrespondingstandardsmarkedly.Inthispaper,IuseDINI12digitalleveltodotheexperimentofhigh-gradeleveling,accordingtothestandardofnationalsecond-gradestandardmeasurementstrictly,tobuildlineofsecond-gradeleveling,andusetheDINI12digitalleveltoacquisite,analysisandprocessthedataoflineofsecond-gradeleveling,accordingtothemethodoflevelingmeasurementandachievementofexperimentdataandcomputationofdata,todiscussDINI12digitallevelcarryingonthehigh-gradelevelingmeasurementwhetheritiseasytooperate,whethersatisfiesprecisionofthestandardtherequest,whetherhasthegoodreliability.Throughprocessingandanalysingobservationa,accordingtodemandofthestandardofnationalsecond-gradelevelingmeasurement,theDINI12digitalleveldefinitelycancarryonthehigh-gradelevelingmeasurement.Keywords:TheDigitalLevel；High-gradeLeveling；DataAcquisition;theStandardofNationalSecond-gradeLevelingMeasurement目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1水準(zhǔn)儀的簡介 11.2電子水準(zhǔn)儀的發(fā)展及現(xiàn)狀 21.3電子水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)測量中的地位 3第2章電子水準(zhǔn)儀的檢驗與校正 52.1圓氣泡和儀器指標(biāo)差的檢驗和校正 52.2水準(zhǔn)儀的i角的檢驗 62.3電子水準(zhǔn)儀的誤差影響 72.4本章小結(jié) 8第3章DINI12電子水準(zhǔn)儀 93.1DINI12電子水準(zhǔn)儀的基本原理 93.2電子水準(zhǔn)儀的功能 103.2.1主測量屏幕 113.2.2鍵盤功能及分布 113.3線路水準(zhǔn)測量 123.4支點測量 153.5數(shù)據(jù)傳輸 153.6本章小結(jié) 18第4章DINI12電子水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)測量精度分析 194.1水準(zhǔn)測量原理 194.2外業(yè)實施的方案設(shè)計 204.2.1實施前的準(zhǔn)備 204.2.2水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求 214.2.3方案設(shè)計及布網(wǎng)圖 244.3數(shù)據(jù)整理 254.4精度分析 274.5本章小結(jié) 29結(jié)論 30參考文獻 31致謝 32附錄 33第1章緒論1.1水準(zhǔn)儀的簡介水準(zhǔn)儀是在17至18世紀(jì)發(fā)明了望遠鏡和水準(zhǔn)器后出現(xiàn)的。20世紀(jì)初，在制出內(nèi)調(diào)焦望遠鏡和符合水準(zhǔn)器的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出微傾水準(zhǔn)儀。50年代初出現(xiàn)了自動安平水準(zhǔn)儀，60年代研制出激光水準(zhǔn)儀。90年代研制出了電子水準(zhǔn)儀。微傾水準(zhǔn)儀是借助于微傾螺旋獲得水平視線的一種常用水準(zhǔn)儀。作業(yè)時先用圓水準(zhǔn)器將儀器粗略整平，每次讀數(shù)前再借助微傾螺旋，使符合水準(zhǔn)器在豎直面內(nèi)俯仰，直到符合水準(zhǔn)氣泡精確居中，使視線水平。微傾的精密水準(zhǔn)儀同普通水準(zhǔn)儀比較，前者管水準(zhǔn)器的分劃值小、靈敏度高，望遠鏡的放大倍率大，明亮度強，儀器結(jié)構(gòu)堅固，特別是望遠鏡與管水準(zhǔn)器之間的聯(lián)接牢固,裝有光學(xué)測微器，并配有精密水準(zhǔn)標(biāo)尺，以提高讀數(shù)精度。自動安平水準(zhǔn)儀是借助于自動安平補償器獲得水平視線的一種水準(zhǔn)儀。它的特點主要是當(dāng)望遠鏡視線有微量傾斜時，補償器在重力作用下對望遠鏡作相對移動，從而能自動而迅速地獲得視線水平時的標(biāo)尺讀數(shù)。自動安平補償器按結(jié)構(gòu)可分為活動物鏡、活動十字絲和懸掛棱鏡等多種。補償裝置都有一個“擺”，當(dāng)望遠鏡視線略有傾斜時，補償元件將產(chǎn)生擺動，為使“擺”的擺動能盡快地得到穩(wěn)定，必須裝一空氣阻尼器或磁力阻尼器。這種儀器較微傾水準(zhǔn)儀工效高、精度穩(wěn)定，尤其在多風(fēng)和氣溫變化大的地區(qū)作業(yè)更為顯著。激光水準(zhǔn)儀是利用激光束代替人工讀數(shù)的一種水準(zhǔn)儀。將激光器發(fā)出的激光束導(dǎo)入望遠鏡筒內(nèi)，使其沿視準(zhǔn)軸方向射出水平激光束。利用激光的單色性和相干性，可在望遠鏡物鏡前裝配一塊具有一定遮光圖案的玻璃片或金屬片，即波帶板，使之所生衍射干涉。經(jīng)過望遠鏡調(diào)焦，在波帶板的調(diào)焦范圍內(nèi)，獲得一明亮而精細的十字型或圓形的激光光斑，從而更精確地照準(zhǔn)目標(biāo)。如在前、后水準(zhǔn)標(biāo)尺上配備能自動跟蹤的光電接收靶，即可進行水準(zhǔn)測量。在施工測量和大型構(gòu)件裝配中，常用激光水準(zhǔn)儀建立水平面或水平線。電子水準(zhǔn)儀是目前最先進的水準(zhǔn)儀，配合專門的條碼水準(zhǔn)尺，通過儀器中內(nèi)置的數(shù)字成像系統(tǒng)，自動獲取水準(zhǔn)尺的條碼讀數(shù)，不再需要人工讀數(shù)。這種儀器可大大降低測繪作業(yè)勞動強度，避免人為的主觀讀數(shù)誤差，具有精度高、效率快、速度高的優(yōu)勢，提高測量精度和效率。1.2電子水準(zhǔn)儀的發(fā)展及現(xiàn)狀為現(xiàn)實水準(zhǔn)儀讀數(shù)的數(shù)字化，人們進行了近30年嘗試，如蔡司廠的RENI002A已使測微器讀數(shù)能自動完成，但粗讀數(shù)還需人工讀出并按鍵輸入，與精讀數(shù)一起存入存儲器，因此還算不上真正的電子水準(zhǔn)儀，又如利用激光掃平儀和帶探測的水準(zhǔn)標(biāo)尺，可以使讀數(shù)由標(biāo)尺自動記錄，由于這種試驗結(jié)果還不能達到精密幾何水準(zhǔn)測量的要求，因此也沒有解決水準(zhǔn)測量讀數(shù)自動化的難題。1990年威特廠首先研制出電子水準(zhǔn)儀NA2000?？梢哉f，從1990年起，大地測量儀器已經(jīng)完成了從精密光機儀器向光機電測一體化的高技術(shù)產(chǎn)品的過渡，攻克了大地測量儀器中水準(zhǔn)儀數(shù)字化讀數(shù)的這一最后難關(guān)。到1994年蔡司廠研制出了電子水準(zhǔn)儀DiNi10/20，同年拓普康廠也研制出了電子水準(zhǔn)儀DL101/102。這意味著電子水準(zhǔn)儀也將普及，并開始了激烈的市場競爭。同時也說明，目前還是幾何水準(zhǔn)測量的精度高，沒有其它方法可以取代。GPS技術(shù)只能確定大地高，還需要知道高程異常，確定高程異常還少不了精密水準(zhǔn)測量。這也是各廠家努力開發(fā)電子水準(zhǔn)儀的原因之一。最后具有較高的技術(shù)能力的拓普康公司，在世界上第二批研制出電子水準(zhǔn)儀。隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化在測繪中的應(yīng)用更加體現(xiàn)了先導(dǎo)的作用。近年來數(shù)字化的作業(yè)幾乎代替了常規(guī)的作業(yè)方法，如平面控制測量、數(shù)字一體化測圖等等。而在精密水準(zhǔn)測量中，隨著科學(xué)技術(shù)特別是電子技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字水準(zhǔn)儀又稱電子水準(zhǔn)儀，它是在自動安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在水準(zhǔn)測量中電子水準(zhǔn)儀被廣泛應(yīng)用，它融電子技術(shù)、圖像處理技術(shù)、計算機技術(shù)于一體，以條碼間隔影像信息與參考信息進行圖像數(shù)學(xué)處理的測量原理，采用條紋編碼標(biāo)尺和電子影像處理原理，用陣線CCD代替測量人員的肉眼，將望遠鏡像面上的標(biāo)尺成像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息自動采集測量數(shù)據(jù)、信息處理，在利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來識別標(biāo)尺條形碼進而獲得標(biāo)尺讀數(shù)和視距，從而獲取并自動記錄每一個觀測值，在根據(jù)幾何光學(xué)物象比的關(guān)系，求出視距和視線高讀數(shù)，進而實現(xiàn)水準(zhǔn)測量儀器的發(fā)展方向徠卡是一個生產(chǎn)多種產(chǎn)品的全球性跨國公司。它主要由獨立的公司組成，包括徠卡相機公司、萊卡顯微鏡系統(tǒng)公司和萊卡測量系統(tǒng)公司組成。萊卡測量系統(tǒng)公司是一個以瑞士為基地，專門從事空間數(shù)據(jù)測量、測繪以及定位設(shè)備生產(chǎn)的集團公司。其前身生產(chǎn)廠及注冊商標(biāo)是WILD（威特）和KERN（克思），在我國測繪行業(yè)最為熟悉并享有盛名。如今的萊卡測量系統(tǒng)公司已全面朝著專業(yè)化、自動化、規(guī)模化發(fā)展。它開發(fā)的電子電子水準(zhǔn)儀在世界上占有一席之地。天寶導(dǎo)航公司成立于1978年，20多年來，一直在GPS技術(shù)開發(fā)和實踐應(yīng)用方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位。今天Trimble的技術(shù)在導(dǎo)航、精確授時、無線網(wǎng)同步、高精度的工程綜合解決方案、精確農(nóng)業(yè)等方面發(fā)揮著不可替代的作用，而且他們所開發(fā)的TrimbleDiNi12電子水準(zhǔn)儀堪稱是世界上精度最高的電子水準(zhǔn)儀，在世界具有相當(dāng)大的影響。株式會社拓普康成立于1932年，于20世紀(jì)末已發(fā)展成為聞名于世界的光、機、電技術(shù)綜合廠家。近70年間在其固有的領(lǐng)先于世界的光學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上，又集成了光、機、電一體的先進精密機械制造體系，成為測量儀器的一個主要廠商。他們所開發(fā)的拓普康DL系列電子水準(zhǔn)儀已經(jīng)成為測繪市場的主力軍，在全球占有相當(dāng)大的市場份額。經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國已完全能自行生產(chǎn)光學(xué)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀平板儀，這些產(chǎn)品已占領(lǐng)國內(nèi)99%的市場，進口產(chǎn)品在這方面幾乎無所作為。而且，光學(xué)測量儀器還大批量出口，特別是水準(zhǔn)儀，據(jù)說還占領(lǐng)了歐洲50%的市場，令其他著名廠商無可奈何。比較著名的廠家有：蘇州一光儀器有限公司，北京博飛儀器公司，西安光學(xué)測量儀器廠等。特別是近年來以南方測繪儀器公司為代表的新興廠家，已研制出測距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、GPS等產(chǎn)品，更說明中國在測繪儀器生產(chǎn)上已達到相當(dāng)高的水平，而且以上產(chǎn)品帶動了其他的國內(nèi)廠家采取各種形式不斷進取，如北京光學(xué)儀器廠、蘇州第一光學(xué)儀器廠、常州大地測距儀廠等，都加快了國產(chǎn)化的進程，形成了你追我趕的良好局面，產(chǎn)品與進口的差距逐漸縮小，如在工藝、加工及規(guī)模方面，技術(shù)上已相當(dāng)接近。這些，充分說明我國在測繪儀器領(lǐng)域是能夠有所作為的。2003年全國測繪儀器信息交流及訂貨會參展商有65家，其中，國內(nèi)的測繪儀器廠家有60家，占有92%的比例。雖然廠家多，但市場份額還是有潛力可挖。國內(nèi)各大測量儀器生產(chǎn)廠家如南方測繪、北光、蘇一光等也正在積極進行電子水準(zhǔn)儀的研究，由于電子水準(zhǔn)儀是集光學(xué)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、圖像處理技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，技術(shù)上還有一定難度，目前還沒有國產(chǎn)的電子水準(zhǔn)儀，因此研究和開發(fā)國產(chǎn)電子水準(zhǔn)儀，對于填補國內(nèi)空白、振興民族測繪儀器工業(yè)具有十分重要的意義。在測繪生產(chǎn)或施工放樣中,水準(zhǔn)測量是一向重要和基本的過程，它所使用的儀器在一般情況下反應(yīng)了水準(zhǔn)測量的精度，課題的目的在于通過在校園附近實際選點、建網(wǎng)、實際采集數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)進行精度分析和精度對比，得到對實際生產(chǎn)有益的結(jié)論。電子水準(zhǔn)儀的使用大大地提高了水準(zhǔn)測量的精度，也提高了工作效率，對實際生產(chǎn)具有巨大的指導(dǎo)意義和現(xiàn)實意義！1.3電子水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)測量中的地位在以往的水準(zhǔn)測量工作中，只能使用光學(xué)精密水準(zhǔn)儀，而且操作過于繁多，外業(yè)工作量大，數(shù)據(jù)需要人工記錄，受人為因數(shù)干擾較大。并且內(nèi)業(yè)計算量多，平差計算復(fù)雜。近幾年，隨著電子、信息、電子計算機和空間科學(xué)的飛快發(fā)展，電子水準(zhǔn)儀以其自動化程度高、功能全、使用方便、高精密度以及良好的可靠性逐步替代精密光學(xué)水準(zhǔn)儀在國家高等級水準(zhǔn)測量和高精度的工程測量中被廣泛使用。隨著科技的發(fā)展，GPS(全球定位系統(tǒng))和全站儀技術(shù)的也發(fā)展迅速，GPS和全站儀已經(jīng)逐步進入水準(zhǔn)測量的領(lǐng)域中，在低等級水準(zhǔn)導(dǎo)線測量和碎步測量中占有一席之位，但是在國家一、二等水準(zhǔn)測量和高精度的工程測量中，GPS和全站儀卻不能夠替代精密光學(xué)水準(zhǔn)儀，因為GPS和全站儀水準(zhǔn)測量的精密度完全達不到規(guī)范和技術(shù)的要求，遠底于光學(xué)精密水準(zhǔn)儀。但是電子水準(zhǔn)儀器的精度要遠高于光學(xué)精密水準(zhǔn)儀器，電子水準(zhǔn)儀的出現(xiàn)，完全打破了數(shù)字測量儀器不能進入高精度水準(zhǔn)測量的界限。

第2章電子水準(zhǔn)儀的檢驗與校正2.1圓氣泡和儀器指標(biāo)差的檢驗和校正在菜單屏幕‘MenuAdjust’提示下按[ENT]，顯示先前的作業(yè)號作為缺省值，輸入作業(yè)號并按[ENT]，輸入注記字1-3并按[ENT]，開始測量。瞄準(zhǔn)‘a(chǎn)’點的標(biāo)尺并按[MEAS]（見圖2.1），這時，測量并顯示Aa；瞄準(zhǔn)‘b’點的標(biāo)尺并按[MEAS]（見圖2.1），這時，測量并顯示Ab。將儀器移到B點，約距‘a(chǎn)’點的標(biāo)尺16.5m，然后整平儀器（見圖2.1），瞄準(zhǔn)‘a(chǎn)’點的標(biāo)尺并按[MEAS]，這時，測量并顯示Ba；瞄準(zhǔn)‘b’點的標(biāo)尺并按[MEAS]（見圖2.1），測量并顯示Bb，其后顯示改正數(shù)值，繼續(xù)調(diào)整，按下[ENT]，顯示‘b’點的標(biāo)尺讀數(shù)，翻轉(zhuǎn)‘b’點的標(biāo)尺。這時，取下儀器的目鏡蓋，可看到十字絲的調(diào)整螺絲，瞄準(zhǔn)標(biāo)尺進行人工讀數(shù)，上下移動十字絲（圖2.2），直至水平視線與正確讀數(shù)數(shù)值一致后，按[ENT]退出檢校菜單。2.2水準(zhǔn)儀的ī角的檢驗水準(zhǔn)儀的i角是水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸在垂直方向與水準(zhǔn)軸的夾角。望遠鏡視準(zhǔn)軸和水準(zhǔn)管水準(zhǔn)軸都是空間直線，如果它們相互平行，那么無論是在包含視準(zhǔn)軸的豎直面上的投影還是水平面上的投影都應(yīng)該是平行的。對豎直面上投影是否平行的檢驗稱為i角檢驗?，F(xiàn)在扼要地介紹水準(zhǔn)儀i角的測定辦法。將水準(zhǔn)儀置平在二支水準(zhǔn)標(biāo)尺的中間，儀器距標(biāo)尺約30米或40米，前后大約等距離，讀取標(biāo)尺上的讀數(shù)得到二點的高差值。如圖2.3所示：圖2.3i角誤差搬遷儀器至二支標(biāo)尺的一內(nèi)側(cè)或外側(cè)均可，此時，儀器至標(biāo)尺的距離分別為近距離的標(biāo)尺只是幾米，而遠距離的標(biāo)尺已是幾十米。同樣，測量這二點的高差值，如果二次測得的高差相等，說明儀器i角為零。高差不等就說明儀器存在著i角的誤差。如圖2.4所示。如上圖所示：儀器在中間，讀取A尺的讀數(shù)a1＝0962，B尺的讀數(shù)b1＝1062，儀器在一側(cè)，讀取A尺的讀數(shù)a2＝0835，B尺的讀數(shù)b2＝0933h1＝－1062＋0962＝－0100h2＝－0933＋0835＝－0098Δ＝－0098＋0100＝＋2mm按小角公式計算i角；i＝Δ·ρ／s=2mm×206265″/60000mm=41/6″=7″2.3電子水準(zhǔn)儀的誤差影響、、、、、、、上述影響在實際測量中應(yīng)該盡量避免，這樣有助于提高測量精度。2.4本章小結(jié)在進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集之前，要對水準(zhǔn)儀進行嚴(yán)格的檢核以及校正，主要是

第3章DINI12電子水準(zhǔn)儀3.1DINI12電子水準(zhǔn)儀的基本原理電子水準(zhǔn)儀又稱數(shù)字式水準(zhǔn)儀，是在自動安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，電子讀數(shù)主要是采用條碼標(biāo)尺實現(xiàn)的。電子水準(zhǔn)儀區(qū)別于水準(zhǔn)管水準(zhǔn)儀和自動安平水準(zhǔn)儀的主要不同點是在望遠鏡裝置了一個由光敏二極管構(gòu)成的行陣探測器，儀器采用數(shù)字圖像識別處理系統(tǒng)，并配用條碼水準(zhǔn)尺。水準(zhǔn)尺的分劃用條紋編碼代替厘米間隔的米制長度分劃。行陣探測器將水準(zhǔn)尺上的條碼圖像用電信號傳送給信息處理機。信息經(jīng)過處理后即可求得水平視線的水準(zhǔn)尺讀數(shù)和視距值。因此，電子水準(zhǔn)儀將原有的由人眼觀測讀數(shù)徹底改變?yōu)橛晒怆娫O(shè)備自行探測水平視準(zhǔn)軸的水準(zhǔn)尺讀數(shù)。目前，電子水準(zhǔn)儀采用的自動電子讀數(shù)方法有以下三種：相關(guān)法，如Leica公司的NA2002，NA3003電子水準(zhǔn)儀；2、幾何法，如蔡司廠的DiNi10，DiNi20；3、相位法，如拓普康公司的DL—101C，DL—102C。水平微動螺旋水平微動螺旋水平氣泡電池鎖扣鍵盤和顯示面板PCMCIA卡插槽條碼尺圖例提把目鏡對焦DiNi12電子水準(zhǔn)儀及標(biāo)尺編碼如圖3.1所示。測量員進行測量時，在完成照準(zhǔn)和調(diào)焦之后，當(dāng)按下了Measure測量鍵時，儀器里的電子圖像感應(yīng)器(即線陣CCD器件)，就會對瞄準(zhǔn)并調(diào)焦好的尺子上的條碼圖片實現(xiàn)快照操作，然后將影像和儀器內(nèi)存中的條碼圖片進行比較和計算，并將計算結(jié)果存儲起來。簡言之，電子水準(zhǔn)儀是以自動安平水準(zhǔn)儀為基礎(chǔ)，在望遠鏡光路中增加了分光鏡和探測器，并采用條碼標(biāo)尺和圖像處理電子系統(tǒng)構(gòu)成的光機電測一體化的高科技產(chǎn)品。圖3.2為電子水準(zhǔn)儀測量原理流程圖。數(shù)據(jù)液晶顯示數(shù)據(jù)液晶顯示數(shù)據(jù)查核，保留CCD(行列)光電傳感器數(shù)字圖象鎖定譯碼圖象處理結(jié)果計算條形編碼標(biāo)尺3.2電子水準(zhǔn)儀的功能要熟悉電子水準(zhǔn)儀的功能，先要了解電子水準(zhǔn)儀的操作界面，以及各按鍵的功能。下面介紹了電子水準(zhǔn)儀的主測量屏幕和功能鍵與數(shù)字鍵。3.2.1主測量屏幕Line:水準(zhǔn)路線測量模式IntM:Line:水準(zhǔn)路線測量模式IntM:中間點測量模式SOut:放樣模式已測量的數(shù)據(jù)信息下一個要測量點的信息按[Line]鍵進入線路水準(zhǔn)測量狀態(tài)，一、二等水準(zhǔn)測量選擇此項功能；按[Intm]鍵進入工程高程測量狀態(tài)，工程測量時選擇此項功能；按[Sout]鍵進入高程放樣狀態(tài)，高程放樣是選擇此項功能；主屏幕窗口[NormalrodmeasurementMEAS]中顯示測量數(shù)據(jù)信息；右側(cè)窗口[Point]顯示測量時的點號和測站數(shù)。3.2.2鍵盤功能及分布功能鍵:對應(yīng)著按鍵電源開功能鍵:對應(yīng)著按鍵電源開/關(guān)背景光開/關(guān)對比度調(diào)節(jié)距離測量(不記錄)測量并記錄圖3.4功能鍵盤圖3.5是右鍵盤，即數(shù)字鍵盤當(dāng)處于主測量顯示屏?xí)r數(shù)字鍵有以下功能:當(dāng)處于主測量顯示屏?xí)r數(shù)字鍵有以下功能:RPT–重復(fù)測量模式INV–倒尺測量INP–輸入尺子讀數(shù)PNr–輸入點號REM–輸入記憶代碼EDIT–編輯功能Menu–儀器設(shè)置等INFO–一般信息DISP–相關(guān)顯示圖3.53.3線路水準(zhǔn)測量線路水準(zhǔn)測量就是進行各等級水準(zhǔn)測量。在水準(zhǔn)測量之前，根據(jù)水準(zhǔn)測量等級，按照《國家水準(zhǔn)測量規(guī)范》，在[Max.diff]功能中輸入一站中測量的兩個高差之差的限差，并將記錄開關(guān)打開，在選擇[PCCARD]記錄。具體操作如下：開始路線測量：1）按下在線路測量Line開始路線測量：1）按下在線路測量Line屏幕下的箭頭所指的按鍵2）按下新建路線newline3）輸入路線號一個路線號是項目文件下一個水準(zhǔn)環(huán)的標(biāo)示，在一個項目文件下可以有不同的路線號。選擇[Line]功能進入水準(zhǔn)測量模式，在選擇[newline]功能輸入新的路線名稱，如果繼續(xù)用原來的路線名稱則選擇[countineline]進行選擇。線路名稱輸入或選用后按[OK]鍵進入測量模式。4)選擇測量模式5)輸入后視點高程6)輸入點號BM7)代碼可以不輸入如圖3.7所示，在測量時根據(jù)所實測的水準(zhǔn)測量的等級選擇模式，如測量一、二等水準(zhǔn)時一般選擇[BFFB]，也可選擇[BFBF]（實際工作中很少選擇此項）；測量三、四等水準(zhǔn)時一般選擇[BBFF]4)選擇測量模式5)輸入后視點高程6)輸入點號BM7)代碼可以不輸入當(dāng)進入圖3.8所示的界面時，按[MEARS]鍵就可以進行水準(zhǔn)測量，能夠?qū)崿F(xiàn)邊測邊記錄。按下測量鍵按下測量鍵MEASURE測量的結(jié)果下一個要觀測的方向Back=后視Fore=前視Tp–現(xiàn)在所處的轉(zhuǎn)點數(shù)Cp–當(dāng)前點號(控制點或者后視)Rb–后視尺子的讀數(shù)HD–測量的距離開始測BM高程2、結(jié)束測量。一條水準(zhǔn)路線測完后，或一條水準(zhǔn)路線測到某一測站后不再繼續(xù)測量了，此時要結(jié)束測量，測量結(jié)束時按[Lend]鍵。操作過程如圖3.9及3.10所示。當(dāng)前視觀測結(jié)束后當(dāng)前視觀測結(jié)束后,您就可以換站了。可以把水準(zhǔn)儀關(guān)閉后在換站,當(dāng)打開儀器后可以直接就進入剛才所在的地方，并且可以繼續(xù)水準(zhǔn)路線測量。當(dāng)已經(jīng)觀測結(jié)束并且已經(jīng)觀測了最后的閉合點，就可以按下測段結(jié)束鍵。是否把最后一站閉合到已知點?通過按下通過按下YES鍵您可以看到以下的提示信息已知點高程點號代碼就會獲得一些計算的結(jié)果。Sh：起始點和終點的高程之差。如果您的起始點高程是635并且您的終點的高程是634那Sh就是–1.00。Dz：如果您測量的是閉合環(huán)，那這個值就是最后一點的高程(輸入的)和有儀器測量所得的高程之差；Db：后視點距離的總和；Df：前視點的距離的總和。3.4支點測量支點測量就是在工程施工中進行高程測量。操作步驟參考圖3.111、選擇[IntM]功能。2、輸入起始點的高程，圖中輸入的起始點高程為100.00000m。按[ok]鍵。1)按IntM對應(yīng)的按鍵2)輸入測點的高程3)測量后視1)按IntM對應(yīng)的按鍵2)輸入測點的高程3)測量后視4)按下OK來確認測量設(shè)置完畢5)開始測量下一個測量的點號上一個測量點的高程3.5數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸時將電子水準(zhǔn)儀中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中。傳輸過程如下：1、用數(shù)據(jù)傳輸線鍵電子水準(zhǔn)儀與計算機連接起來；2、電子水準(zhǔn)儀開機；3、選擇[MENU]；4、選擇[4DATATRANSFER]，按[YES]鍵；5、選擇[1INTERFACE1]，按[YES]鍵，出現(xiàn)圖3.12，選擇其中的[3SETPARAMETERS]，按[YES]鍵；通訊參數(shù)設(shè)置；通訊參數(shù)設(shè)置完成后，按[ESC]鍵逐級退回[1INTERFACE1]，按[YES]鍵，進入[1DINI→PERIPHERY]，按[YES]鍵，顯示如圖3.13，然后進行計算機的操作；上述是進行數(shù)據(jù)傳輸過程中，DINI12電子水準(zhǔn)儀的操作，下面的是數(shù)據(jù)傳輸中計算機的操作。計算機的操作順序為：[開始]→[程序]→[附件]→[通訊]→[超級終端]，顯示如圖3.14所示，名稱任意，按[確定]按鈕。8、確定后，出現(xiàn)圖3.15，選擇端口[COM1]，按確定按鈕。9、確定后，設(shè)置通訊參數(shù)，根據(jù)儀器設(shè)置波特率，數(shù)據(jù)位，奇偶校驗，停止位，數(shù)據(jù)流控制，按確定。如圖3.16。10、操作電子水準(zhǔn)儀，按[all]鍵傳輸全部存儲數(shù)據(jù)；按[？]鍵則選擇文件進行傳輸，傳輸出原始數(shù)據(jù)。11、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存，由于原始的數(shù)據(jù)格式為會話數(shù)據(jù)，保存后不能被打開，所以要建立一個新的文本文件進行保存。3.6本章小結(jié)本章主要介紹了天寶DINI12電子水準(zhǔn)儀的功能設(shè)置，水準(zhǔn)測量的操作方法與步驟，以及數(shù)據(jù)傳輸保存等，詳細介紹了如何用DINI12電子水準(zhǔn)儀進行工作，為野外數(shù)據(jù)的采集做好理論基礎(chǔ)。第4章DINI12電子水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)測量精度分析4.1水準(zhǔn)測量原理圖4.3水準(zhǔn)測量原理4.2外業(yè)實施的方案設(shè)計4.2.1實施前的準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計外業(yè)數(shù)據(jù)采集部分，采用天寶DINI12電子水準(zhǔn)儀。為保證此次實驗的成功進行，我們小組完成了以下工作：1指導(dǎo)老師給我們做了專門的技術(shù)培訓(xùn)，熟悉了電子水準(zhǔn)儀的操作流程，以及指導(dǎo)我們?nèi)绾螒?yīng)對外業(yè)中遇到的一些問題并給出了解決方法。并給我們詳細的講解了水準(zhǔn)網(wǎng)的概算和平差軟件的使用。2在施測前，根據(jù)儀器的性能和水準(zhǔn)測量的精度要求，對儀器做了如下檢驗：1）水準(zhǔn)儀的檢視在實驗實施之前，對儀器的外觀、可轉(zhuǎn)動部件、光學(xué)性能、補償性能和折本件數(shù)等各項進行了檢視。2）水準(zhǔn)儀上概略水準(zhǔn)器的檢校用腳螺旋將概略水準(zhǔn)氣泡導(dǎo)至中央，然后旋轉(zhuǎn)儀器180°，此時，若氣泡偏離中央，則用水準(zhǔn)儀改正螺絲改正其偏離的一半，用腳螺旋改正另一半，使氣泡回到中央。如此反復(fù)檢校，最后儀器無論轉(zhuǎn)在任何方向，氣泡中心始終位于中央。3）I角的檢驗采用了ⅠABⅡ方法（其中ⅠⅡ為安置儀器處，A、B為立標(biāo)標(biāo)尺處）對儀器進行了I角檢查，檢查結(jié)果I=2.35″，符合規(guī)范要求。4）水準(zhǔn)儀的十字絲的檢校選擇一個避風(fēng)的地方或室內(nèi)安置儀器。在儀器10～20m處懸掛一垂球線。整平儀器后，觀測十字絲豎絲沒有與垂球線重合，此時用改針改正；完成此項校正，用十字絲的橫絲對準(zhǔn)墻上標(biāo)志，轉(zhuǎn)動水平微動螺旋，觀察十字絲的橫絲始終對準(zhǔn)標(biāo)志。3對水準(zhǔn)尺的檢驗實測所用標(biāo)尺采用廠家配套的條碼式水準(zhǔn)標(biāo)尺。為了保證數(shù)據(jù)采集的順利進行和提高成果精度，施測前必須對水準(zhǔn)尺進行檢測：1）水準(zhǔn)標(biāo)尺的檢驗檢查了標(biāo)尺上無凹陷、裂縫、碰傷、劃痕、脫漆、刻劃線等現(xiàn)象，檢查注記是均勻、清晰，無異常傷痕，有度數(shù)等。水準(zhǔn)標(biāo)尺上圓水準(zhǔn)器的檢驗在距離水準(zhǔn)尺約50米處的尺墊上安置水準(zhǔn)標(biāo)尺，使標(biāo)尺的中線與望遠鏡豎絲精密重合。標(biāo)尺的氣泡偏離，此時用改正針將標(biāo)尺圓形水準(zhǔn)器泡調(diào)至中央；旋轉(zhuǎn)水準(zhǔn)尺90°，檢查標(biāo)尺已垂直，此項檢驗結(jié)束。3）對水準(zhǔn)標(biāo)尺零點不等差的測定該項檢驗進行了三個測回。每一測回中，分別在距水準(zhǔn)儀約20-30米等距的三個樁（每個樁頂間高差約20厘米）上依次安置一對標(biāo)尺，在望遠鏡的視軸位置保持不變的情況下進行3次度數(shù)，求其平均值，測回間變換儀器高。通過了上述工作，為電子水準(zhǔn)儀進行二等水準(zhǔn)測量實驗打下了良好的基礎(chǔ)。4.2.2水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求1國家級水準(zhǔn)測量的等級主要分為：一等水準(zhǔn)測量、二等水準(zhǔn)測量、三等水準(zhǔn)測量、四等水準(zhǔn)測量。其技術(shù)指標(biāo)見表4.1。表4.1水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求2水準(zhǔn)測量所使用的儀器及水準(zhǔn)尺，應(yīng)符合下列規(guī)定：1）水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管的夾角，DS1型水準(zhǔn)儀不應(yīng)超過15″；DS8型水準(zhǔn)儀不應(yīng)超過20″；2）水準(zhǔn)尺上的米間隔平均長與名義長之差，對于銦瓦水準(zhǔn)尺，不應(yīng)超過0.15㎜，對于雙面水準(zhǔn)尺，不應(yīng)超過0.5㎜；3）二等水準(zhǔn)測量采表4.2一、二等水準(zhǔn)測量限差規(guī)定4水準(zhǔn)測量的精度：此次測量，精度應(yīng)滿足國家二等測量規(guī)范的要求，所采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過整理計算，每公里水準(zhǔn)測量的偶然中誤差M△和每公里水準(zhǔn)測量的全中誤差MW一般不得超過表4.3規(guī)定的數(shù)值。表4.3每公里水準(zhǔn)測量的偶然中誤差M△和全中誤差MWM△MW5往返測高差不符值、環(huán)閉合差1）往返測高差不符值、環(huán)閉合差和檢測高差較差的限差應(yīng)不超過表4.4的規(guī)定。4）表4.4往返測高差不符值、環(huán)閉合差和檢測高差較差的限差規(guī)定——閉合差（㎜）；時，相應(yīng)的路線長度（㎞）；4.2.3方案設(shè)計及布網(wǎng)圖本課題設(shè)計目的是:建立二等水準(zhǔn)網(wǎng)，利用天寶DINI12電子水準(zhǔn)儀配合玻璃鋼條碼尺在學(xué)校附近進行觀測，獲取實測數(shù)據(jù)，對觀測數(shù)據(jù)進行精度分析。得出電子水準(zhǔn)儀在高等水準(zhǔn)測量中使用方便、精度滿足要求、是否有良好的可靠性。具體實施方案：選擇一合適的檢驗場地，對天寶DINI12電子水準(zhǔn)儀進行檢驗與校正。在校園內(nèi)或附近選定8個供試驗用的水準(zhǔn)觀測點。利用天寶DINI12電子水準(zhǔn)儀進行國家二等水準(zhǔn)測量，取得試驗數(shù)據(jù)。4、對試驗數(shù)據(jù)進行傳輸、整理、平差計算和精度分析，從而得出所需結(jié)論。布網(wǎng)圖如圖4.2所示：K08K07K06K05K01K02K03K04圖4.2布網(wǎng)圖4.3數(shù)據(jù)整理為了驗證使用電子水準(zhǔn)儀進行水準(zhǔn)測量能夠達到國家二等水準(zhǔn)測量規(guī)范的要求，對圖4.2的水準(zhǔn)路線進行了二等水準(zhǔn)測量，采取往返觀測，水準(zhǔn)測量往測成果如表4.5所示：表4.5水準(zhǔn)測量往測成果表K01———100控制點高程固定K011.3795—45.13———K02—1.546444.86———K02—1.546444.86———K02———99.8331測量點(M)無K011.3796—45.12———K021.2493—45.06———K03—1.504844.99———K03—1.504844.96———K03———99.5774測量點(M)無K021.2489—45.07———K031.3287—44.79———K04—1.55544.94———K04—1.555144.94———K04———99.351測量點(M)無K031.3286—44.76———K041.3531—45.02———K05—1.002645.16———K05—1.002845.14———K05———99.7017測量點(M)無K041.3536—44.96———K051.3741—45.16———K06—1.47144.94———K06—1.470744.94———K06———99.6048測量點(M)無K051.3738—45.13———K061.3754—43.04———K07—1.402543.96———K07—1.402443.95———K07———99.5778測量點(M)無K061.3755—43.01———K071.3165—44.97———K08—1.060245.08———K08—1.060245.06———K08——99.834測量點(M)無K071.3163—45———K081.3504—45.31———K01—1.183744.74———K01—1.183644.75———K01———100.0009測量點(M)無K081.3507—45.32———水準(zhǔn)測量往返觀測，返測是對往測數(shù)據(jù)的一個檢核，水準(zhǔn)測量返測成果如表4.6所示：表4.6水準(zhǔn)測量返測成果表K01———100控制點高程固定K011.3226—45.08———K08—1.489544.91———K08—1.489244.92———K08———99.8333測量點(M)無K011.3226—45.08———K081.2585—45.03———K07—1.514345.05———K07—1.514445.04———K07——99.5773測量點(M)無K081.2583—45.02———K071.3748—43.41———K06—1.347743.55———K06—1.347743.61———K06—99.6045測量點(M)無K071.375—43.4———K061.1908—44.98———K05—1.093845.13———K05—1.09445.11———K05———99.7012測量點(M)無K061.1906—45.02———K050.7739—45.14———K04—1.124344.95———K04—1.124344.95———K04———99.3509測量點(M)無K050.7741—45.15———K041.2911—45.05———K03—1.064444.75———K03—1.064544.75———K03——99.5776測量點(M)無K041.2912—45.1———K031.27—44.99———K02—1.01445.06———K02—1.013945.05———K02———99.8336測量點(M)無K031.27—45.01———K021.2974—44.94———K01—1.130845.09———K01—1.130645.12———K01———100.0004測量點(M)無K021.2975—44.93———測得各點高程之后，還要有各測段的距離，測量成果如表4.7所示：表4.7測站邊長成果表點號距離(m)K01K0290.1090K02K0390.1477K03K0485.5838K04K0578.9073K05K0683.1469K06K0785.4245K07K0890.1516K08K0190.10874.4精度分析以上是野外采集的數(shù)據(jù)，對傳輸出的數(shù)據(jù)進行整理，計算出水準(zhǔn)測量往返觀測的視距差，計算結(jié)果如表4.8所示：表4.8精度分析點號往測視距視距差點號返測視距視距差后()前()后()前()K01—K0245.12544.8600.265K01—K0845.08044.9150.165K02—K0345.06544.9750.090K08—K0745.02545.045-0.02K03—K0444.77544.940-0.165K07—K0643.40543.580-0.175K04—K0544.99045.15-0.160K06—K0545.00045.120-0.120K05—K0645.14544.940.205K05—K0445.14544.9500.195K06—K0743.02543.955-0.93K04—K0345.07544.7500.325K07—K0844.98545.070-0.085K03—K0245.00045.055-0.055K08—K0145.31544.7450.570K02—K0144.93545.105-0.170由表4.8得知，前后視距差的最大值為0.93m，小于精度標(biāo)準(zhǔn)1m，說明前后視距差符合二等水準(zhǔn)測量的精度要求；視距的最大值為45.315m，小于精度標(biāo)準(zhǔn)50m，也符合要求。在二等水準(zhǔn)測量中，往返測高差之差限差的檢查也很重要，為了檢測往返測高差之差是否符合精度要求，將高差之差計算結(jié)果和限差列出表格作比較，比較結(jié)果如表4.9所示：表4.9往返測高差之差檢核表點號往測高差（m）返測高差(m)往返測高差之差(mm)限差(mm)K01K020.16690.16680.11.2007K02K030.25570.25600.31.2007K03K040.22640.22670.31.1702K04K050.35070.35030.41.1236K05K060.09690.09670.21.1534K06K070.02700.02720.21.1702K07K080.25620.25600.21.2010K08K010.16690.16670.21.2007注：表中高差取兩點間的絕對值由表4.9可以看出，往返測高差之差小于限定誤差，說明其精度符合要求。當(dāng)上述水準(zhǔn)測量的精度檢驗完畢后，應(yīng)檢測水準(zhǔn)測量的閉合差，利用公式（4.7）和公式（4.8）來計算（其中L為水準(zhǔn)路線長度）。L=693.5795m（4.7）（4.8）由公式4.1計算得出閉合差=0.9mm，容許閉合差=3.3313mm，<，說明閉合差也符合二等水準(zhǔn)測量的精度要求。該閉合環(huán)長度為0.69357995km，該測段的往測的高差與返測的高差如圖所示。該測段往返高差不符值，水準(zhǔn)路線經(jīng)過正常位水準(zhǔn)面不平行性的改正后計算而得到的環(huán)線閉合差W=0.9mm，該測段的測段數(shù)為n=8，水準(zhǔn)環(huán)數(shù)N=1，水準(zhǔn)環(huán)線周長F=0.6935795km，則每千米高差中數(shù)偶然中誤差為：（4.9）該測段每千米高差中數(shù)全中誤差為：（4.10）《國家一二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》中每千米高差中數(shù)偶然中誤差，每千米高差中數(shù)全中誤差，通過數(shù)據(jù)精度分析結(jié)果可以知道本次測量實驗符合規(guī)范精度規(guī)定要求。4.5本章小結(jié)本章介紹了電子水準(zhǔn)儀進行水準(zhǔn)測量的基本原理及國家二等水準(zhǔn)測量規(guī)范中關(guān)于二等水準(zhǔn)測量所作的技術(shù)精度要求和注意事項，并利用DINI12電子水準(zhǔn)儀在校園附近進行實際采集數(shù)據(jù)，實踐證明電子水準(zhǔn)儀在外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理的工作效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要遠遠高于光學(xué)精密水準(zhǔn)儀。用其進行高等級的水準(zhǔn)測量，消除或削弱了許多誤差，提高了測量工作的效率，而且較光學(xué)水準(zhǔn)儀測量時的工作人員少，節(jié)省了人力資源。

結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計野外采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過計算，精度完全符合國家二等水準(zhǔn)測量規(guī)范的要求。野外數(shù)據(jù)采集的過程中我們沒有按照規(guī)定用銦瓦尺去測，用的是玻璃鋼條碼尺代替，通過對所獲得的數(shù)據(jù)的整理計算、精度分析，驗證了電子水準(zhǔn)儀完全可以進行國家二等水準(zhǔn)測量，滿足其規(guī)范要求，并且其精度較高，工作量相對較少。通過畢業(yè)設(shè)計，證實了電子水準(zhǔn)儀在高等級水準(zhǔn)測量中具有使用方便、精度高、有良好的可靠性、能減輕作業(yè)勞動強度、易于實現(xiàn)水準(zhǔn)測量內(nèi)外業(yè)一體化的優(yōu)點。電子水準(zhǔn)儀可以設(shè)置限差，當(dāng)數(shù)據(jù)超限的時候自動提示超限，使儀器自動化、智能化，同時本文提出了一些減小儀器系統(tǒng)誤差以及人為因素引起的誤差的方法，提出的注意事項有助于提高測量的精度，例如讀數(shù)前觀察符合水準(zhǔn)氣泡居中后方可讀數(shù)，讀完數(shù)后應(yīng)檢查符合水準(zhǔn)氣泡是否居中；讀尺時，水準(zhǔn)尺要保持水平，要將目鏡中的條碼尺圖像調(diào)清晰，以免影響讀數(shù)精度；未讀下一站時的后視，轉(zhuǎn)點上的尺墊不能動等。唯一的不足之處就是它的操作界面是英文界面，為測量工作人員帶來了一些不便，在測量人員不斷提高自己科學(xué)文化的同時，希望國內(nèi)研究出更好更先進的儀器，最后祝祖國測繪事業(yè)蓬勃發(fā)展。

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致謝走出校園，我將面對新的生活。論文是我大學(xué)的最后一次學(xué)習(xí)機會，在論文即將結(jié)束之際，我思緒萬千，心情久久不能平靜。首先我要感謝我的導(dǎo)師周慶禮老師。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。授人以魚不如授人以漁，您在為我解答疑惑的同時，還教會了我解決問題的辦法，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會了基本的思考方式。

附錄電子水準(zhǔn)儀的檢核1、引言這篇論文部分是基于有B.威特.布恩教授，施瓦茨教授和作者在一篇商議論文中提出的觀點。Ruder.Tisch會議于2001年9月在格拉茨舉行，觀點就是在那個時候提出的，這次會議商談的主要目標(biāo)是對包括在一個水準(zhǔn)測量系統(tǒng)中的所有元素，電子水準(zhǔn)儀的檢核、檢驗和校準(zhǔn)進行分類。這些流程將在論文的結(jié)尾以一個圖表的形式給出。這篇論文給出了電子水準(zhǔn)儀在常規(guī)環(huán)境下和有人工照明的特殊環(huán)境下使用的補充規(guī)范。2、電子水準(zhǔn)儀應(yīng)用中的規(guī)范和要求2.1水準(zhǔn)測量程序的補充規(guī)范除了在光學(xué)水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀使用的一般規(guī)范外，以下的要求應(yīng)該被提到：由于電子水準(zhǔn)儀的性能和特性是一些列可執(zhí)行軟件的功能的組合，因此軟件的版本必須與數(shù)據(jù)交換傳送規(guī)格的格式匹配，以便使后續(xù)調(diào)查工作得以進行。依光學(xué)水準(zhǔn)測量程序來看，要求進行多次讀數(shù)，其目的是為檢核讀數(shù)的變化和儀器的依賴于時間的偶然漂移的性能的變化。在精密水準(zhǔn)測量中，應(yīng)避免尺底讀數(shù)，以減少在某些電子水準(zhǔn)儀中出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差。為了減少不均勻折射的影響，到尺的距離應(yīng)超過35米，對稱距離的設(shè)置在一條水準(zhǔn)路線的終點通過前后尺視距的累計差相等來實現(xiàn)。為了得到可靠的讀數(shù)，最佳調(diào)焦是必要的，尺旁應(yīng)清除掉由障礙物、陰影或其他由樹枝、大門、籬笆和其它光學(xué)因素產(chǎn)生的影響。尺的碼最小讀數(shù)范圍必須根據(jù)工廠的規(guī)范手冊要求來確定。作為溫度的作用，溫度引起的傾斜相對于視線穩(wěn)定性的改變必須避免。水準(zhǔn)尺應(yīng)小心的使用，因為它是以微米控制的米制參照系統(tǒng)。應(yīng)避免其受到垂直的振動，被弄彎或是被灰塵和泥污染以確保恒尺的正確功能。鋁合金中的銦瓦邊的消除應(yīng)該被控制。實踐證明，用兩個氣泡水準(zhǔn)儀來檢核尺子特殊的垂直結(jié)構(gòu)，中央環(huán)的使用是必要的，用來避免尺子的合金部分中位置的影響。2.2在人工照明環(huán)境下的電子水準(zhǔn)儀特別是在隧道的人工照明上，都必須嚴(yán)格遵守制造商的建議，用戶必須要注意，徠卡水準(zhǔn)儀需要光譜的紅外部分，而天寶則要求規(guī)則的光譜。照明的加強面必須是均勻的，像一些電子水準(zhǔn)儀的程序，需要均衡碼來曝光和照明。2.3地球的磁域的影響作為補償，告知用戶區(qū)域的磁傾度的不規(guī)則是可取的，另外，用戶應(yīng)考慮到償還產(chǎn)品和磁防護物的變化而分別向制造商提出。3、用戶檢核和工具調(diào)整以及組成部分3.1電子水準(zhǔn)儀工具視線的調(diào)整必須依賴手冊或各自調(diào)整所應(yīng)用的軟件上的描述來執(zhí)行，以確保電子視線的正確校正。視線對中功能的儀器誤差，應(yīng)抵制使用簡單的方法。圖1視線偏離的聚焦點是一條非線性雙曲線函數(shù)，而且在精密水準(zhǔn)測量不得不考慮改變視線的長度，給予以上這些，視線傾斜可以通過對稱性或設(shè)置前后視距相等來改正。另外，在5米到15米距離之間的大部分的電子測量儀有一個遠近區(qū)域編碼，因此，對于水準(zhǔn)尺來說多余的系統(tǒng)影響就可看作是距離變化的極限。3.2補償器檢核和水準(zhǔn)測量中特殊用途在檢核補償器時，每一項輕輕的叩擊都不失為一個簡單的方法。補償器的功能中也有一個特殊的方面，由于它都是鐘擺結(jié)構(gòu)，因此從后視到前視的轉(zhuǎn)變過程中，它會受系統(tǒng)偏心力的影響發(fā)生偏離。3.3三腳架的檢核和調(diào)整三腳架應(yīng)該檢核它的穩(wěn)定性和阻尼行為。特別是木頭和金屬連接的地方，如果有必要的話，應(yīng)該遵循手工操作說明，周期性的進行固定。檢查架腿連接處是否安全的一個簡單方法就是：把腳架向上抬起，然后觀察架腿的下落運動趨勢。3.4三角臺特別的，我們可以通過從低處到高處旋動來檢核腳螺旋能否正常自由運動。4、區(qū)域測試4.1測試線和測試區(qū)德國DIN18732-2提出了不同的測試區(qū)域的布局方案。Huep[2007]得出結(jié)論：這種測量需要大量的工作，而且視線偏離的影響是可以忽略的。另一個簡化方法是ISO17123-2推薦的，模擬使用固定尺子的水準(zhǔn)路線。以上這些檢測方法既可以在野外進行，也可以在實驗室環(huán)境下進行。IGP/ETHZ做的實驗表明：這種測試過程很可能找出儀器的系統(tǒng)誤差，而且這種水準(zhǔn)布局能得到一個精度的印象。這種測試也被認為是一種質(zhì)量保證的措施。關(guān)于精確幾何水準(zhǔn)測量的大地測量學(xué)規(guī)則和增加操作者的可信度，我們應(yīng)該做更多這樣的測試。很多檢測的路線被安置在全球不同的地區(qū)，例如著名的“科布倫茨檢測環(huán)路”和“Metsahovi野外檢測”。5、水準(zhǔn)尺的干涉校準(zhǔn)校準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的目的是標(biāo)度比例尺的測定和零點的校正，所有的銦瓦尺平衡器是基于干涉儀被控制的水平面或尺的垂直轉(zhuǎn)換和一個電子設(shè)備的共同原理來確定代碼線的邊緣或中心位置。在NEDO.Dornstetten中對成果路線精確的獲取是對單條代碼線的位置只有幾微米水平的偏差，在TUMünchen,UNIBW,München,和TUGraz的交換實驗中，已經(jīng)證明了幾微米的結(jié)果是符合的，銦瓦波段的伸展率是0.6%直到1.2%。5.2系統(tǒng)檢查和校準(zhǔn)程序在最近的兩年中一個系統(tǒng)的校準(zhǔn)的辯論可以用上述的干涉儀校準(zhǔn)設(shè)備—尤其是尺的垂直轉(zhuǎn)換校準(zhǔn)設(shè)備。第一次實驗已經(jīng)證明了一些程序的必須性。同時，實驗也表現(xiàn)了一些循環(huán)的系統(tǒng)的錯誤。系統(tǒng)校準(zhǔn)程序的當(dāng)前問題是在實驗室中空氣的調(diào)節(jié)對折射度的影響，但是這會在不久的將來被解決的。5.3和人工照明有關(guān)的水準(zhǔn)尺端問題在試驗中的檢測在過去的兩年里，AlpTransit的調(diào)查研究就聚焦在電子水準(zhǔn)儀的照明問題，特別是ZeissDINI電子水準(zhǔn)儀。水準(zhǔn)尺問題的調(diào)查已經(jīng)有了結(jié)果，但到現(xiàn)在為止還沒公布。這種檢測程序和比較一個3米和一個2米的銦瓦尺一樣簡單。這種工具被安置在一個有垂直位移調(diào)節(jié)按鈕的工業(yè)三腳架上，在1.8米到2米以及2.8米到3米范圍內(nèi)它各有一個5cm的縱向轉(zhuǎn)變量。3米尺和2米尺末端讀數(shù)的不同已經(jīng)被計算出來了。這些檢測表明任何30cm內(nèi)的最小規(guī)范信息的混亂或削減都可以引起系統(tǒng)誤差。另外，這些測試時在人工聚光燈照明下進行的。對于Zeiss電子水準(zhǔn)儀高程測量來說，不均勻照明的負面作用也是這些檢測的結(jié)果。圖3照明影響6、CheckofDigitalLevels1.IntroductionThispapersbasespartlyonadiscussionpaperpresentedbyProf.B.Witte,Bonn,Prof.WSchwarz,Weimar,andtheauthorontheoccasionofa"RunderTisch"-meetingwhichhastakenplaceattheTUGraz,inSeptember2001.Themaingoalofthisdiscussionwasthecategorizationofchecking,testing,andcalibrationofdigitallevelsincludingallcomponentofalevellingsystem.TheseprocedureswillbepresentedattheendofthispaperinafigureThispapergivesadditionalrecommendationsfortheapplicationofdigitallevelsinregulaandspecialenvironmentwithartificialillumination.2.RemarksAndRecommendationsInTheApplicationsOfDigitalLevels2.1AdditionalRecommendationsfortheLevellingProcedureInadditiontothegeneralrulesintheusageofopticalanddigitallevelsthefollowingremarkshouldbementioned:Asthebehaviourandtheperformanceofdigitallevelsareafunctionoftheimplementedsoftware,thesoftwareversionhastobepartoftheprotocoltoenablelaterinvestigations.Accordingtoopticallevellingproceduresitisrecommendedtomakemultiplereadingstocheckthevariationofthereadingsandthetime-dependentbehaviouroftheinstrument'soccasionaldrifts.Inprecisionlevellingthestaff-endreadingsshouldbeavoidedtoreducesystematicerrorswhichoccurwithcertaindigitallevels.Thedistancestothestaffshouldexceed35mtoreducetheinfluenceofasymmetricrefraction.Thesymmetricdistanceset-upconfigurationshouldbebalanced-ΣDb=ΣDf-attheendofalevellingline.Optimalfocusingisnecessarytogetreliablereadings.Thecodeoftherodshouldbeclearofobstacles,shadowsoradditionalpatternsgeneratedbybranches,gates,fencesorotheropticaleffects.Theminimumcodeareahastobeensuredaccordingtotherecommendationsofthefactory’smanual.Temperaturegradientshavetobeavoidedwithrespecttothechangeoftheline-of-sightstabilityasafunctionoftemperature[Meier-Hirmer,1997;Ingensand,Meissl,1995].Thelevellingstaffshavetobehandledcarefullyastheyrepresentthemetricreferencesystemintheorderofmicrons.Verticalshocks,bendingorcontaminationwithdustandmudhastobeavoidedtoguaranteetheproperfunctionofaninvarstaff.Theclearanceoftheinvarbandinthealuminiumcorpusshouldbechecked.Experienceshaveprovedtousetwobubblelevelstochecktheproperverticalset-upofthestaffs.Theuseofcentringringsisnecessarytoavoidtheinfluenceoftheeccentricinvarbandpositioninthestaff’scorpus.2.2DigitalLevellingunderArtificialIlluminationConditionsEspeciallyintunnelsunderartificialilluminationtherecommendationsofthemanufacturershavetobestrictlyfollowed.TheusershavetoregardthatLeicalevelsrequireaninfraredshareofthelightspectrum,whiletheTrimble/ZeissDiNiasksforaregularspectrumoflight.Theintensityprofileoftheilluminationhastobehomogeneousassomedigitallevellingproceduresrequiresymmetriccodeexposureandillumination.2.3TheInfluenceoftheEarth’sMagneticFieldAsthecompensatorsinactualinstrumentsuptonowshowreactiontothemagneticfieldoftheearthitisrecommendedtoinformtheusersabouttheanomaliesbymagneticinclinationmapsoftheregion.Additionallytheusershouldaskthemanufacturerswithrespecttochangesintheproductionofcompensatorsandthemagneticshielding,respectively.3.UserChecksAndAdjustmentsOfTheInstrumentAndComponents3.1TheDigitalLevelInstrumentTheadjustmentofthelineofsighthastobecarriedoutaccordingtotheproceduredescribedintheofthemanualortherespectiveadjustmentapplicationsoftwaretoguaranteethepropercorrectionoftheelectroniclineofsight.Simplemethodshavetoberejectedbecauseoftheinstrumentalerrorsasthelineofsight-focusfunction.Fig.1:Lineofsight-focusfunctionWhiletheconstantlineofsightinclinationiscorrectedbysymmetricordistance-balancedset-uppositions,thefocusfunctionaldeviationofthelineofsightisanon-linearhyperbolafunctionandhastobetakenintoaccountinpreciselevellingwithvaryinglengthsofsight.Inadditionmostdigitallevelprocedureshaveachangeofanear-andafar-fieldcodeinthedistancerangebetween5mand15mandthusadditionalsystematiceffectsmaybeexpectedinaextremevariationofthedistancestothestaff.3.2CompensatorCheckandSpecialitiesduringtheLevellingProcedureAsasimplemethodalightknockwiththeknucklepermitstochecktheclearanceofthecompensator.Thereisonespecialitywithrespecttothecompensatorfunction:asallcompensatorsareofthependulumtype,thecompensatorissystematicallydeviatedbythecentrifugalforceduringthechangefromtheback-sighttothefore-sightdirection.3.3TripodCheckadAdjustmentTripodshavetobecheckedwithrespecttotheirstabilityanddampingbehaviour.Especiallythewood-metaljointsshouldbecheckedandifnecessaryfastenedonaregularcycleaccordingtotheadvices(instructions)ofthemanual.Asimpletesttocheckthedampingofthelegjointis:Onepositionsthetripodupsidedownandwatchestheslow-downmovementofthelegs.3.4TribrachEspeciallytheTribrachscrewshavetobefreeofplaywhichcanbecheckedbytwistingthelowerpartagainsttheupperpart.4.FieldTests4.1TestLinesandTestFieldsTheGermanStandardDIN18732-2proposesdifferenttestfieldconfigurations.TheconclusionofHuep[2001]isthatthisprocedurerequiresagreatdealofworkandtheinfluenceoflineofsightdeviationsisneglected.AnothersimplifiedapproachistherecommendationofISO17123-2whichisasimulationofalevellinglineusingfixedrodswithvariationsofthelevelset-ups.Thesetestscanbecarriedouteitherinafield-oralab-environment.ExperimentsattheIGP/ETHZhaveshownthatthistestprocedureiscapabletofindsystematicinstrumentalerrorsandgiveanimpressionoftheaccuracyachievedwiththislevellingconfiguration.Thistestcanberegardedasaqualityassuranceprocedure.Moresignificanttestsshouldbecarriedoutduringfieldtestsregardingthegeodeticrulesofprecisegeometriclevellingandincludingtherecommendationsofthemanufacturers.Fig.2:TheMetsahovitestfieldforpreciselevellinginstruments[Takalo,2001]Severaltestlineswereinstalledworldwideatseveralplacesforexamplethewell-known"Koblenz-test-loop"andtheMetsahovitestfield(seeFig2)5.LabTestAndCalibrationgProceduresSimilartotheafore-mentionedfieldtestandcheckproceduresthescientificlabtestscanbecategorizedincomponent-testsandcalibrations,andsystemcalibration.Acommontestprocedureisthecalibrationofinvarstaffs.5.1InterferometricCalibrationofLevellingStaffsThegoalofcalibratinglevellingstaffisthedeterminationofthescaleandthezeropointcorrection.Allinvarstaffcomparatorsbaseonthesameprincipleofinterferometer-controlledhorizontalorverticalshiftofthestaffandanopto-electronicdevice(Schlemmermicroscope,CCDandsemiconductivepositionsensors)todeterminethepositionoftheflangesorthecentreofthecode-bars,respectively.TheachievedaccuracyoftheproductionlineatNEDO,Dornstetten,isintheorderofafewmicronsstandarddeviationforthepositionofasinglecodebar.AninterchangingtestbetweenTUMünchen,UNIBW,München,TUGrazhasdemonstratedgreatcoincidenceoftheresultsintheorderofafewmicrons.Theexpansioncoefficientofinvarbandsisintheorderof0.6upto1.2ppm.5.2SystemChecksandCalibrationProceduresDuringthelasttwo