Leica DNA03数字水准仪及其精度测试.doc

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1、LeicaDNA03数字水准仪及其精度测试张志勇（嘉兴市规划设计研究院浙江嘉兴314001）摘要对数字水准仪的原理进行了阐述。介绍了LeicaDNA03数字水准仪的主要技术指标、特点及各种测量功能，并对仪器进行了野外精度测试，得出了LeicaDNA03数字水准仪适用于精密水准测量的结论。关键词数字水准仪；精度测试DNA03数字水准仪是徕卡公司继NA3003数字水准仪后于2002年5月向中国市场投放的新型数字水准仪。仪器极具特色，测量性能佳，中文菜单显示，操作方便，符合中国国家水准测量规范，增加了数据加密、间歇测量等功能。本文对数字水准仪的原理进行了阐述，介绍了LeicaDNA03数字水

2、准仪的主要技术指标、特点及各种测量功能，通过对仪器进行野外精度测试，说明LeicaDNA03数字水准仪完全适用于精密水准测量。1数字水准仪的基本原理数字水准仪又称电子水准仪，具有与自动安平水准仪相同的光学机械结构，采用了典型的交叉吊带光学机械补偿器（如图1—1所示），它融光机电技术、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，从而实现了水准测量的自动化。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（CCD探测器）。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

3、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的方法（也就是自动电子读数方法）有相关法、几何法和相位法三种，三种方法在原理上有较大差别，Leica公司的数字水准仪均采用的是相关法，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，称之为目标点，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

4、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rij，将仪器的调焦透镜位置参数作为相关搜索的初始值，当r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（如图1—2所示）。图1—21DNA03数字水准仪的技术指标及特点DNA03是Leica第二代数字水准仪。1990年徕卡测量系统（LeicaGeosystems）的前身—瑞士威特厂在世界上率先研制出数字水准仪NA2000，可以说从1990年起，大地测量仪器全面完成了从精密光机仪器向光机电测一体化

5、的高科技产品的过渡，攻克了大地测量仪器中水准仪数字化读数这一最后难关。2002年5月徕卡公司又推出了新型的DNA03数字水准仪，该仪器外形美观，大屏幕中文显示，测量数据可存入内存和PC卡中，并具有符合中国国家水准测量规范的丰富的机载软件，这意味着数字水准仪真正地为中国用户所接受。2．1主要技术指标重量：2.8kg（含GEB111电池）大小：168´240´210mm水准测量精度（每公里双次观测标准偏差）：电子测量铟钢条码尺——0.3mm/km普通尺——1.0mm/km光学测量普通尺2.0mm/km距离测量精度：标准偏差5mm/10m电子测距范围：标尺长度3m1.8m—110m推荐的3m

6、铟瓦标尺1.8m—60m标尺长度=2.7m1.8m—100m标尺长度=1.82m/2m1.8m—60m所需测量时间：3秒望远镜放大倍率24´物镜自由孔径36mm孔径角2°视场3.5mati100m最短标尺距离0.6m乘常数100加常数0水准仪灵敏度圆水准器8¢/2mm补偿器用电子跟踪的磁阻尼摆补偿器倾斜角（补偿范围）±10²补偿精度：0.3²显示LC显示8行，每行24个字符，144´64象素照明节电模式/永久模式/只照明圆水准器模式加热开/关在-5度以下设置测量值改正倾斜误差改正自动地球曲率改正开/关；水准仪检验改正值记录内存约6000个测量成果，或大约1650站观测成果（BF），从“

7、测量与记录“，经RS232串行接口以GSI—8/GSI—16格式输出数据积累PCMCIA卡（电讯，SRAM），可达16MB的能力温度范围存贮-40°C~+70°C操作-20°C~+50°C环境条件防水、防灰尘IP53(Gem.IEC60529)湿度湿度达95%时不凝聚磁场灵敏度在水平面上0uTup的野外长度不变电池电量电池(NiMH)GEB111GEB121电压6V6V能力1800mAh3600mAhDNA03操作时间12h12h2．2仪器的主