Dini 12型电子水准仪在精密水准测量中的应用

Dini 12型电子水准仪在精密水准测量中的应用
王长栓
【摘要】This paper discusses on application of DINI 12 digital level in precise leveling, making improvement proposals for reference.%本文主要介绍了Dini 12型电子水准仪代替原有光学水准仪在二等水准测量中的应用。

以实际工作中的实例数据为依据，对Dini 12型电子水准仪的测量精度和在操作过程中遇到的各种问题进行分析，提出相应的解决办法，对其精度进行探讨。

【期刊名称】《广西城镇建设》
【年(卷),期】2013(000)010
【总页数】4页(P124-127)
【关键词】电子水准仪;水准测量;应用
【作者】王长栓
【作者单位】广西壮族自治区地理信息测绘院
【正文语种】中文
【中图分类】P224.1
1 引言
随着光电技术、计算机技术和传感器工艺的飞速发展，传统测绘技术体系正在发生根本性的变化。

特别是20世纪90年代以来出现的许多先进的光电子测量仪器，使观测信息从模拟信号过渡到数字化的电子信号，可快速获得观测结果，提高测量
工作效率，测量精度和可靠性也有了较大改进。

电子水准仪则是集电子技术、编码技术、图像处理技术、计算机技术于一体的新型水准仪，代表了水准仪的发展方向，并将作为光学水准仪的替代产品被广泛应用。

受广西测绘局委托，广西第二测绘院承担了龙滩水电站库区淹没区二等水准路线重建项目，并按照技术要求，采用了一台DINI 12电子水准仪和二台Ni2光学水准仪，圆满完成了水准测量任务。

2 DINI 12电子水准仪特征
DINI 12电子水准仪是美国天宝/德国蔡司生产的第三代电子水准仪，它以自动安
平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测器（CCD），采用吊带式
补偿方式及条码标尺和图像处理的电子系统，是光机电测一体化的高科技产品，为实现水准测量内外业一体化提供了条件。

美国天宝/德国蔡司DINI 12电子水准仪与传统仪器相比有以下优点：
（1）读数客观。

DINI 12电子水准仪具有自动采集数据功能，不存在误读、误记
等问题，没有人为的读数、凑数误差。

（2）精度高。

水平视线读数和视距读数都是采用多个条码分划图像，经处理后取平均值得出，因此削弱了标尺分划误差的影响，精度较高，其每千米测量偶然中误差为±0.3mm，最小读数0.01mm；测距范围1.5m～100m，精度2.0mm；15'
内自动补偿，安平精度±0.2"。

（3）速度快。

由于省去了人工读数、报数、听记和现场计算的时间以及人为出错的重测数量，测量时间与传统仪器相比可以节省1/2左右。

（4）效率高。

1兆内存和8种水准测量模式可供使用和选择，只需调焦和按键就
可以自动读数，采用高速3s测量（包括温度），数据能自动记录、检核、处理，减轻了劳动强度。

由于测量工作中存在地形条件差或建筑物的阻挡，使得DINI不能读取整尺，所以DINI被设计成只需读取30cm的条码尺就可以计算出正确结果。

（5）仪器有i角检验程序。

四种i角校正模式在野外可方便地进行i角值的检验校
正。

（6）自动改正测量误差。

由于仪器带有内部计算机，可以对条码尺条码的分划误差、CCD传感器的畸变、电子i角、大气折光等系统误差进行修正。

（7）无缝数据传输。

DINI 12型电子水准仪以DOS格式的PC数据卡为数据存储介质，并可方便地将数据传至各种测绘和设计软件中（包括Trimble的后处理软
件或第三方软件），可实现内外业一体化。

3 仪器的检校与基本操作
3.1 仪器的检校
外业观测启动之前，根据《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897—2006）及《测量外业电子记录规范》的要求，对DINI 12电子水准仪及配套的条码式铟
瓦式合金标尺，5kg尺台做了如下检验：
（1）水准标尺的检验是非常重要的，它会对水准路线的高差造成系统性误差的影响。

水准标尺的一般检验，水准标尺上圆水准器的检校均良好；水准标尺中轴线与标尺底面垂直性测定，一对水准标尺零点不等差的测定的各单项误差均小于规范要求。

（2）水准仪检验，水准仪概略水准器的检校良好。

（3）自动安平水准仪补偿误
差的测定：前后左右四个方向分别为-0.02"、-0.03"、+0.02"、-0.06"，满足了《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897—2006）限差的要求（M限＜
0.30"）。

（4）数字水准仪视距测量误差M=0.8cm＜10cm±2cm。

（5）i角的检验。

仪器正式投入使用时整个作业期间应每天开测前进行i角测定，若开测为末结束测段,则在新测段开始前进行测定。

三个多月的作业期检查结果为i 角最大值为+2.48"，最小为+0.0"，符合《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897—2006）的要求（i≤15"）。

3.2 外业的基本操作
3.2.1 参数设置
根据规范要求，首先对DINI 12型电子水准仪做了设置。

按on/off key键，选择configuration；选择1：Input，进入时间，大气折光差系数的设置；选择2：Limits/Tests进行测站限差设置，如Max.dist=50m，BS to FS=1.5m；选择3：Adjustment有四种i角校正模式供选择随时对该仪器进行检验校正；选择4：Instrument settings进行测量所用的单位设置；选择5：Settings of recording 进行外业记录的格式，温度或时间选择的设置。

3.2.2 外业测量步骤
（1）文件夹建立。

打开电源后，选择Files后按Edit键，选择菜单2（NEW PROJECT）和CREATE DIRECTORY，输入目录名称（如LHX）。

（2）测站的操作。

在主界面下选择Survey和Edit键后按LINE软键，进入线路
水准测量模式，再选择测量方式aBFFB和Altemate如果是新的测量路线按NEW LINE，输入线路名（如LH1-2），如完成上次未结束测量按CONTINUELINE，
使用已完成的按CONT LINE，输入线号，在输入起测水准点高程和有关信息后，即可按显示屏右上角提示的观测顺序进行观测。

（3）结束测段操作。

一测段测量结束则选择LINE，输入测段高程值和测点编号、代码。

仪器显示：sh：测段高程（即测段高差）；dz：测段不符值（与输入测点
高程值有关）；dh：后视累计值；df：前视累计值；ESC返回主界面。

（4）数据传输。

采用Trimble的后处理软件将所有观测数据下载至计算机，导入广西第二测绘院研发的电子水准内外业一体化数据处理系统进行数据二次检查（包括剔除重复观测的无效数据、前后视距差、标尺的最大读数与最小读数、基辅读数差等）。

确保数据无误后进行数据字典及参数设置（包括路线名称、风向、风力、天气等），然后自动生成国家标准格式的水准测量记录手簿。

（见图1）
4 数据处理及精度分析
4.1 计算往返测高差不符值
此项计算是衡量外业观测精度最基本的依据。

经统计，该水准路线长177.65km，共42个测段，线路闭合差+22.32mm，限差±53.31mm。

往返测较差最小
+0.02mm，最大+4.75mm，平均+0.44mm，全线总往返差为+18.8mm，总允
许差±53.31mm，达到了1/2限差，说明DINI l2型电子水准仪观测二等水准的
外业精度良好。

4.2 计算每公里水准测量高差中数中误差
根据测段往返测高差不符值可计算出每公里水准测量偶然中误差，其公式为：
式中，△为测段往返测高差不符值，以mm计；R为测段长度，以km计；n为测段数。

经计算MΔ =±0.524mm，满足现行规范MΔ≤1.0mm要求。

4.3 成果精度分析
为检核该仪器的数学精度，用其他仪器对任意测段进行检测。

我们对该路线随机抽取了8个测段，用Ni2光学水准仪加测微器进行检测，检测高差差值最大为-
4.69mm，最小为+0.19mm，平均为-0.9375mm（见表1）。

说明用Ni2光学水准仪所测结果与DINI 12型电子水准仪观测的结果相符。

由此可见，利用DINI l2型电子水准仪所测高程在精度上是可靠的。

5 体会
通过该测区的使用及以上数据分析，得出DINI 12型电子水准仪完全可以代替光
学水准仪用于二等水准观测。

总之，该仪器无论是在测量的速度上，还是在成果的精度上都能够满足现行《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897—2006）
要求，但在具体应用过程中也发现了该仪器有如下不足的地方：
（1）前后视距累积差虽有限差设置，但若在观测完前（后）尺能马上报警就更好。

（2）若能设置视距大于100m，就可以用于观测等级稍低的水准测量。

（3）该仪器最短测距是1.5m，而二等水准测量的视距要求3m≤S≤50m，观测
时只能靠人工控制。

（4）在厂房内或光线昏暗的环境下观测时，如果亮度不够则仪器反应非常迟钝或无法观测。

图1 国家标准格式的水准测量记录手簿
表1 测段高差对照表?
（5）数据在文件夹内应再生成一个备份文件，以防数据遭到误删或破坏。

（6）太阳光通过树荫照射到标尺上产生的斑纹或遇到上、中、下三丝中有一丝被小小的树枝或其他障碍物遮挡时均无法观测。

（7）该仪器纠正能力差，当作业地面震动时，虽可以测量（如在车流量较多的公路），但特别容易造成成果超限。

6 结语
DINI 12型电子水准仪在龙滩库区淹没区二等水准测量中发挥了它特有的优越性。

但由于电子水准仪发展历史较短，相应的电子水准测量规范还不够完善，因此，在使用时有很多具体操作步骤只能套用光学水准仪的规范进行。

笔者希望通过分析DINI 12型电子水准仪的实际操作经验，与同行一起探讨、交流。

[参考文献]
[1]GB/T 12897—2006，国家一、二等水准测量规范[S].
[2]武汉测绘科技大学《测量学》编写组.测绘学（第3版）[M].北京：测绘出版社，2000.
[3]岳建平，秦茂芬.观测条件对数字水准仪读数的影响试验[J].测绘通报，2006（9）：69-71.。