条码遮挡对DiNi12数字水准仪测量结果影响的研究.pdf

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1、第38卷第1期现代测绘Vo1．38，No．12015年O1月ModernSurvevin~andMaDDiJan．2015条码遮挡对DiNil2数字水准仪测量结果影响的研究白鏊，熊指南(交通运输部天津水运工程科学研究院，天津300456；。天津市陆海测绘有限公司，天津300191)摘要数字水准仪作为一种在恶劣环境下使用的测量仪器，必然会受到不利条件的影响。雨滴、油污及尘土等污染条码遮挡是经常发生的事情。国内外已有诸多文献研究过条码污染遮挡对数字水准仪测量结果的影响，但这些文献仅仅是从定性、粗略的角度进行了概略研究，得出了粗浅结果。虽然这些结论在学界广为传播，但这些结论是

2、值得斟酌的。依据DiNi12数字水准仪的测量原理，对条码尺上不同宽度的条码进行遮挡后进行实际测量，实验结果表明：在短视距时，条码尺的遮挡会导致DiNil2乱数的情况。本实验结果可以为相关测量规范的修订提供理论与实践支撑。关键词数字水准仪条码尺条码遮挡混乱结果中图分类号：P204文献标识码：B文章编号：1672—4097(2015)01—0041—03构可以分为主机、条码尺及数据处理软件三大部1引言分，如图1所示。国内已有多篇文献论述过条码遮挡对数字水准仪测量结果的影响[卜引，由于这些文献采用基本雷同的试验方法，或者后续文献直接引用文献I-的结果，这样只能够得出基本类似的

3、结论，即数字水准仪的条码尺容许被遮挡，当“遮盖率小于lO％，对电子读数没有影响；遮盖率大于15，电子读数时间将明显增长；遮盖率超过35，仪器将报警并停止观测。”国家现行的规范也声称数字水准仪测量时条图1数字水准仪测量系统的主要部件码尺的“遮挡不要超过标尺在望远镜中截长的2．2DiNi12数字水准仪的精测原理2O”。[4-5]DiNi数字水准仪的精测原理是基于相似三角实际上，这些流行的观点是值得商榷的。本文形的，如图2所示。图2中Gl为测量条码的起始边以美国天宝DiNil2数字水准仪为实验仪器，用黑色界，G十为本条码的结束边界和下一条码的起始边和黄色条码去遮挡与DiNi数

4、字水准仪配套的LD12界，它们在图像传感器上的成像位置为b和b川，表条码尺上的条码后进行测量，实际测量结果表明：示该测量条码到电子视准轴(中丝)的距离，用所占在短视距时，当黑色条码完全遮挡了1mm宽的黄像素的个数来表示。由相似三角形的关系得出物色条码后，DiNi数字水准仪给出了完全错误的测量象比：结果；长视距时，则对测量结果无影响。为了探寻条码遮挡使DiNi12数字水准仪产生错误读数的缘由，本文从DiNi12数字水准仪的测量原理出发，研究了条码遮挡对DiNi12数字水准仪测量结果的影响，获得的结论可供今后制定规范时参考。2DiNil2数字水准仪的测量原理2．1测量原理概

5、述文献[将数字水准仪的通用测量原理概述为：依据条码尺的一段条码来确定视准轴的位置，其结图2视距及视线高的计算原理图42现代测绘第38卷求得物象比d后，则可以依据图(2)所示的几当在短视距测量时，则根据视场内条码的多何关系求得视线高为少，仪器自动确定式(7)中的多少。2．3DiNil2数字水准仪的粗测原理h一Gi+d·b(3)从式(7)可以看出，要想确定出视线高h，则矗1一(1一d·bi+1(4)必须已知条码在水准尺上的位置G。。文献I1论如果将图像传感器参考线(即电子视准轴)之述了DiNi12数字水准仪的粗测原理，即在视距上的b定为正值，参考线之下的b定为负值，则可大于

6、6In后(称为长视距模式)，最少采用视场中得视线高求解的通式为：心连续8个20mm宽的条码来确定条码在水准h一Gi+d·b(5)尺上的位置G。；当视距小于6rn时，则利用视场视场中心连续的6个20mm宽条码及附加的为了提高测量精度，DiNi数字水准仪取个测量间距平均值来计算。在视距大于51TI时，视场范1mm条码进行测量。围也就是取标尺上中丝上下各15cm的范围，即153条码尺遮挡试验个测量间距取平均来计算。于是物象比为：3．1短视距∑(一Gi)3．1．1视场内可见条码d一上—————一(6)DiNi12数字水准仪的视场角为5。。当视距为∑(6一b斗)1．8m时，获取的

7、条码尺截长为156mm。则视线高的最后结果为3．1．2用1mm宽黑条码遮挡时的测量结果为了检验条码遮挡对精测读数的影响，分别h一(G+·6r)(7)ni：0用11Tim宽的黑色条码延宽G。条码内不同的条视距S的计算方法为码位置后进行测量，其测量结果见表1。当用1ITlm宽的黑色条码完全遮挡住G。中的黄色条s=d·(8)码时。式(8)中，e为数字水准仪望远镜物镜的焦距。表1用1mm宽黑色条码遮挡对DiNil2数字水准仪测量结果的影响条码遮挡状态无遮挡加宽G^。中lmm加宽加宽G中4．5mm完全遮挡住(。的黑条码至2mm的黑条码至5．5mm中