DL-101C电子水准仪在柳州市三等水准加密网中的应用

  【摘　要】　城市三等水准加密网的测量，是在国家一、二等水准点上布设，其目的为了满足城市的建设与发展，本文介绍DL-101C电子水准仪施测三等水准网的作业过程，及其与常规光学水准仪的比较。
【关键词】　电子水准仪 三等水准加密网 DL-101C电子水准仪与DS3光学水准仪的比较

　　在国家三等水准的测量中，通常运用的仪器是光学水准仪，光学水准仪的读数包含有人为视差的因素，影响了水准测量的精度。而电子水准仪具有精度高、数据可靠、观测方法简便、直观等优点，特别是避免了由于人为视差的影响。笔者所在单位采用拓普康DL-101C电子水准仪施测三等水准，取得了非常好的效果。
　　电子水准仪又称数字水准仪，它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺，各厂家标尺编码的条码图案不相同，不能互换使用。目前照准标尺和调焦仍然需人工目视进行。人工完成照准和调焦之后，标尺条码一方面被成象在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，标尺条码又被成象在光电传感器（又称探测器）上，即线阵CCD器件上，供电子读数。
一、DL-101C的工作的过程
　　1、观测实施前的准备工作
　　①、仪器和标尺均送至国家检定单位进行检定，运回施工现场后需进行常规检查和校正。仪器和标尺在检定有效期内，检定结果为合格，方可进行使用。
　　②、进行现场踏勘熟悉点位，确定水准路线。
　　③、出工前仔细检查电池电量，记录模块内存能否满足当天的计划工作量。
　　2、观测实施步骤
　　①、同其余仪器一样，架设仪器并置平，若自动记录采用PCMCIA卡，应准备好PCMCIA卡。
　　②、调用机内预置程序对仪器进行方法设置（采用线路测量模式，本次三等水准采用后、前、前、后的方法进行施测）。
　　③、用竖丝瞄准水准标尺的中部，用调焦旋钮调清标尺映象。
　　④、按侧面的meas键进行测量，只需4S就显示出标尺读数（按上下键显示后尺或前尺视线高，仪器到标尺的平距，前后尺视线高差及累计高差，累计前后视距差，累计平距）。
　　⑤、第二站开始按等级水准观测顺序进行观测，只需架设仪器并置平，按meas键进行测量，观测数据等级限差超限时仪器会自动显示出错信息，提示需进行重测本站。
二、DL-100C电子水准仪观测数据处理
　　1、观测数据预处理
　　①、尺长改正：用标尺尺长检定改正数乘以各测段高差值，反符号加入往返测段高差中，即：
　　　　 δf=fΣh
　　　　 f为一对水准标尺每米长度的平均误差
　　　　 Σh为本测段累计高差
　　②、正高改正：ε=AHi（Δ）′
　　　　 Hi为测段始末两点的近似高程平均数，以米为单位；
　　　　 （Δ）′为测段始末点纬度之差，以分为单位；
　　　　A根据整条水准路线的平均纬度为引数查表得出；
　　　　ε的计算结果以毫米为单位。
　　③、水准路线闭合差的改正
　　　　此项改正在进行平差时予以改正。
　　2、平差计算
　　将经过尺长和正高改正的外业测段高差，输入计算机，采用清华山维软件进行平差。
三、质量状况
　　柳州市三等水准加密网由9个闭合环构成，总长为121.68km，有水准点74座。采用后、前、前、后的观测方法，对每测段进行往返观测。其观测结果的质量状况见表1~表3。
表1：以环线高差闭合差、每公里水准测量偶然中误差衡量
环号 测站数 环线长/km 环线高差闭合差/mm 允许值/mm 每公里水准测量偶然中误差/mm 
1 280 24.1 -2 ±58.9 ±0.95 
2 374 33.0 -15 ±68.9 ±0.99 
3 226 18.3 -8 ±51.4 ±0.85 
4 208 17.6 -2 ±50.4 ±0.90 
5 268 23.6 +4 ±58.3 ±1.05 
6 100 8.0 +1 ±34.0 ±1.11 
7 252 21.4 +8 ±55.5 ±1.02 
8 86 7.2 0 ±32.1 ±0.86 
9 170 13.6 +3 ±44.3 ±1.00 

表2：以往返测高差不符值、环线闭合差衡量 项目 优（个数） 良（个数） 合格（个数） 优品率占总个数 
测段往返测高差不符值 79 3 0 96.3% 
环线闭合差 9 0 0 100% 

　　 注：1、“优”表示不符值小于限差的1/3；“良”表示不符值大于限差1/3而小于限差1/2；“合格”表示不符值大于限差1/2而小于限差。
　　 2、往返测高差不符值限差按±12计算，环线闭合差限差按±12计算，为测段长度或环线长，以公里为单位。
表3：以高程中误差衡量
点号 高程中误差/mm 点号 高程中误差/mm 点号 高程中误差/mm 
J1 2.2 Ш0124 1.8 Ш0149 2.6 
Ш0101 1.8 Ш0125 1.6 Ш0150 2.6 
Ш0102 1.5 Ш0126 1.2 Ш0151 2.5 
Ш0103 1.0 Ш0127 2.1 Ш0152 2.4 
Ш0104 1.2 Ш0128 2.1 Ш0153 1.9 
Ш0105 1.0 Ш0129 2.1 Ш0154 1.6 
Ш0106 1.6 Ш0130 1.9 Ш0155 1.9 
Ш0107 1.9 Ш0131 1.6 Ш0156 2.2 
Ш0108 2.2 Ш0132 1.1 Ш0157 2.6 
Ш0109 2.2 Ш0133 1.9 Ш0158 2.7 
Ш0110 2.2 Ш0134 2.2 Ш0159 2.7 
Ш0111 2.1 Ш0135 2.1 Ш0160 2.7 
Ш0112 1.9 Ш0136 2.2 Ш0161 2.6 
Ш0113 2.0 Ш0137 2.2 Ш8917 1.9 
Ш0114 1.8 Ш0138 2.1 Ш8919 2.6 
Ш0115 1.7 Ш0139 2.1 Ш8921 2.2 
Ш0116 1.5 Ш0140 2.1 Ш8924 1.2 
Ш0117 1.6 Ш0141 2.0 Ш8925 2.0 
Ш0118 1.7 Ш0142 2.2 Ш8926 2.0 
Ш0119 1.8 Ш0143 2.2 Ш8927 2.1 
Ш0120 1.8 Ш0144 1.6 Ш8936 1.6 
Ш0121 2.0 Ш0146 1.9 Ш8944 1.2 
Ш0122 2.1 Ш0147 2.3 Ш8946 2.3 
Ш0123 2.4 Ш0148 2.5 　 　 
　　注：《城市测量规范》规定水准网中最弱点高程中误差（相对于起算点）不得大于±20mm。
四、DL-101C电子水准仪与DS3光学水准仪的比较
　　为了体现出DL-101C电子水准仪的优越性，特用DS3光学水准仪（DS3光学水准仪及标尺已经过检定）对4号闭合环进行施测给予比较，比较结果如下：
表4：以环线高差闭合差、每公里偶然中误差给以比较
仪器 测站数 环线长/km 环线闭合差/mm 允许值/mm 每公里水准测量偶然中误差/mm 
DS3 174 17.6 -8 ±50.4 ±2.02 
DL-101C 208 17.6 -2 ±50.4 ±0.90 
表5：以往返测高差不符值比较
项目（右） 优（个数） 良（个数） 合格（个数） 优品率占总个数 
仪器（下） 
DS3 8 3 2 61.5% 
DL-101C 13 0 0 100% 
　　注：“优”表示不符值小于限差的1/3；“良”表示不符值大于限差的1/3而小于限差的1/2；“合格”表示不符值大于限差的1/2而小于限差。
表6：以高程中误差比较（对4号闭合环进行单独平差）
点号 高程中误差 点号 高程中误差 
DS3/mm DL-101C/mm DS3/mm DL-101C/mm 
Ш8944 0 0 Ш0112 3.9 1.0 
Ш0117 2.0 0.5 Ш8926 3.7 0.9 
Ш0118 2.7 0.7 Ш0113 3.4 0.8 
Ш0119 3.2 0.8 Ш0114 2.8 0.7 
Ш0120 3.6 0.9 Ш0115 2.3 0.6 
Ш0121 3.9 1.0 Ш0116 1.7 0.4 
Ш0122 4.0 1.0 　 　 　 
　　通过以上数据的比较，很明显的得出DL-101C的施测精度高于DS3施测精度，远远超出技术规范要求。充分发挥了DL-101C的优越性，达到了意想不到的效果。
五、工作体会
　　1、DL-101C仪器和标尺标称精度高，性能稳定，处于良好状态，可保证高精度的可靠数据，观测精度满足各项技术规范要求。
　　2、读数客观。不存在误读、误记问题，没有人为读数误差。
　　3、精度高。视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象经处理后取平均得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响。多数仪器都有进行多次读数取平均的功能，可以削弱外界条件的影响。不熟练的作业人员也可进行高精度测量。
　　4、仪器操作简单、方便、直观，观测时不用从望远镜内直接读标尺上刻划数，直接从仪器显示窗读取，这大大削弱了因观测者引起的测量误差。
　　5、按下meas测量键，只需4S即可显示出测量数据，比用普通光学水准仪从标尺直接人工读数可节省1/3左右的时间，而且读数可靠。记录在内存或模块里的数据，不受噪音等恶劣环境的影响，避免了因观测员读错或记录员记错数据的影响。
　　6、能自动读取数据，自动记录、检核、处理并能输入电子计算机进行后处理，可实现内外业一体化。
　　7、若在夜间观测，则对照明的要求高，空气湿度对观测也带来了一定的影响。
　　8、仪器中固定的自动记录程序，记录和输出的数据格式不适合《国家三、四等水准测量规范》中的观测顺序“后、前、前、后，后、后、前、前”，需编制数据格式转换程序转换成规范中的数据记录格式，并打印观测手簿。
　　9、DL-101C主机内存51KB，可存储约1100个点的数据，最小读数为0.01mm，可满足各种等级水准测量。
　　DL-101C电子水准仪在柳州是三等水准加密网测量中发挥了它特有的优越性。在保证各项技术要求的前提下，达到了更高精度，实现数据自动记录，使观测成果规范化、标准化。在信息管理迅速发展中，发挥了其很好的作用。

参 考 文 献
[1] GB12898-91，国家三、四等水准测量规范，国家技术监督局 
[2] CJJ8-99，城市测量规范，中国建筑工业出版社

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