电子水准仪的误差来源及分析.pdf

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1、工业技术l■ChinascienceandTechnologyReview电子水准仪的误差来源及分析李寅(黑龙江省航务勘察设计院黑龙江哈尔滨150000)[摘要】随着国民经济发展的需要，工程建设越发增多，国家在工程建设中的精度特别是高程精度的要求越来越高，电子水准仪与传统的光学水准仪相比，它具有测量速度快、操作简单、读数直观、高精度和容易实现内外业一体化的特点，在外业测量过程中大大减轻了几何水准测最的工作量，在国家一、二等水准测量和高精度工程测量中起到了重要作用。电子水准仪测量原理新颖，测量误差来源也有所不同，而且不同厂家的仪器采用了不同的读数

2、原理和标尺编码结构。[关键词]误差、水准、高程、精度分析中图分类号：P207文献标识码：A文章编号：1009—914X(2015)09—0046一O1水准测量在大地测量中占有相当重要的位置。尽管出现了三角高程测量和水准尺分划误差包括标尺条码线的条码分划误差和有缺陷的条码线引起GPS高程测量等一些快速确定高程的手段和技术，但是，它们的精度较低，只能的分划误差。达到三、四等水准测量的精度。对于建立国家高精度的大地控制网或用于高精33与条码尺光电读数有关的误差度高程测量领域，如地壳形变监测、大型工程设备的安装等，几何水准测量仍是I、最小读数及其进位误

3、差不可取代的一种测量手段。电子水准仪的出现，继承了几何水准测量精度高的数字水准仪上的最小显示位数为0．Imm或0．01mm，这将导致原始测量值优点，弥补了作业效率低下的不足，是水准测量仪器的重大创新，它具有测量速的进位误差，该误差最大可以达到最小显示位数的一半。度快、精度高、操作简单和容易实现内外业一体化的特点，大大减轻了几何水准2、读数误差测量的工作量。因此，电子水准仪自投放市场以来很快受到用户亲睐。由于测量信号遮挡、标尺照度不均匀、标尺亮度不合适、视线位于顶部或底2电子水准仪构成及测量原理部导致视场内有效条码个数减少、调焦位置不正确、震动等

4、外界因素，测量信号2．1电子水准仪的基本组成分析和图像处理误差等内在因素的共同影响，会引起数字水准仪的读数误差。电子水准仪又称数字水准仪，是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。3、重复测最精度就其基本构造而言由光学机械部分、自动安平补偿装置和电子设备组成，电子通常情况下，仪器的重复测量精度精度与视距、震动、光强和对比度、调设备主要包括：调焦编码器、光电传感器(线阵ccD器件)、读取电子元件、单片焦、气象条件等因素直接相关。微处理机、CSI接口(外部电源和外部存储记录)、显示器件、键盘和测量键以及4、周期误差影像、数据处理软件等，标尺采用条形码供

5、电子测量使用。因各厂家条码尺的编大量的实测数据表明，在某些特殊视距处及在标尺的不同位置，视线高测码规则各不相同，且采用了不同的数据处理方法，给观测成果的精度也带来不量结果中包含有周期误差。同的影响。上述误差中有些是可以改正的系统误差，有些事不能够改正的偶然误差，2．2电子水准仪的测量原理对于不能够改正的偶然误差，只能够在水准测量程序上进行全部或部分消除。电子水准仪的测量系统包括采用条码尺，图像传感器和数据处理软件。基34数字水准测量中的仪器误差本原理是条码尺的一段图像经过望远镜传输到图像传感器，由数据处理软件根观测过程中三脚架升降引起的误差在水

6、准测量过程中，每一个测站从观测据设定的数据对测量信号进行处理，得到仪器视准轴在条码尺上的位置及条码开始到结束，三脚架一直处于升降运动之中。在精密水准测量中，必须选择恰当尺距仪器的视距，然后由数据处理软件计算该站的观测数据，并本根据设定的的水准线路，例如坚固的致密土壤、沥青路面的公路或自行车道等是最佳的水测量等级的施测精度和观测值进行判断，将结果现场提供给施测者，并对满足准线路。特别要注意，铺石块的路面不能够作为高等级水准线路，因为观测员及进度要求的观测值进行存储。扶尺员的来回走动将水准仪及水准尺处于运动状态中。电子水准仪最主要的工作就是对图像进

7、行解码，得出条码尺的位置及条码3．5水准尺的误差源尺距仪器的视距。在纵多的解码方法中，归结起来主要有二维相关法、相位法、1、标尺倾斜对测量结果的影响载码相位法等。其中载码相位法又可分为几何法、RAB和叶氏原理等。当标尺倾斜时，将会给高程测量带来系统误差，读数始终变大，而且与水准3水准潮量的误差分类及分析尺的倾斜方向无关。在日常的水准测量工作中，受风及交通等外界因素的影响，数字水准仪测量系统由水准仪主机、条码尺和图像处理软件组成在测量要一直保持水准尺处于铅直状态并非易事。这也需要观察员和立尺员相互配时，由主机对条码尺图像进行处理，得到视线高和视距

8、。因此，数字水准测量系合，至少对水准尺进行读数时，水准尺必须处于铅直状态。统的误差源可分为主机误差、条码尺误差和条码尺光电读数误差。2、水准尺(包括尺