数字水准仪的功能特点及测量原理
数字水准仪原理及误差分析
数字水准仪原理及误差分析摘要：在科技不断发展的背景下，工程测量项目逐渐朝着数字化的方向转变，传统光学水准仪逐渐被市场淘汰，取而代之的是数字水准仪，这是一种集光、电、机、微处理器等为一体的几何水准测量设备，能够对数据整合、分析等进行自动化处理，最大化地降低人为误差，确保测量数据更精准，本文作者结合多年的计量检定经验，介绍了数字水准仪误差分析的原理与误差分析，以提高数字水准仪的检测水平。
关键词：数字水准仪；误差分析；原理；计量1引言数字水准仪又称作“电子水准仪”，是20世纪90年代研制的一种全新测量仪器，其是根据电子工程学原理进行测量、计算的，能够确定所有观测值的一般平差。
由于这一设备具有较高的精准性，对此，市场应用范围不断扩大，在今后的技术领域中，数字水准仪取代光学水准仪是一个必然的发展趋势。
不过，该如何加强仪器的有效质量控制则是一个最关键的问题。
为了确保数据测量更精准，误差得到有效控制，则需要对数字水准仪的误差原因进行分析，并对其应用原理等进行逐一探究，以便于能够更好地发挥事半功倍的作用。
2数字水准仪的原理分析从应用角度来看，数字水准仪需要在自动安平水准仪的辅助下进行研制，其内部构件有三个：自动安平补偿设备、电子设备、光学设备。
其中，电子设备一般是指：光电传感仪、调焦编码器、读取电子元件、CIS接口、显示屏、键盘、单片微处理机、数据处理软件、光学传感器、测量键、影像等。
对于其使用的标尺来说，则是通过条形码的方式进行电子测量的。
不同的厂家在研制的过程中，选择的数据处理方式是不一样的。
通过调查发现，一般厂家的数据处理方式包括：相关法、几何法、相位法等。
由于方法有差异，所以精确度也是有很大差异的。
对于采用相关法的数字水准仪来说，其望远镜照准标尺且调焦后，标尺的伪随机码影像利用分光镜成像于行阵传感器中，并借助于入射的红外波段来收集测量信号，并且，入射光谱的可见光部分成像于分划板中，便于目测。
对于电子测量来说，标尺条码成像于行阵传感仪中，其随之能够把接收的图像转化为模拟信号，然后进行信号读出，并对视频信号进行放大处理，由此获得测量信号[1]。
数字水准仪在沉降观测中各种误差影响及解决方法
数字水准仪在某火电厂二等水准测量的应用随着数字技术的发展，传统的光学水准仪正在被数字水准仪所替代，它实现了水准测量的数字采集、记录和处理的自动化目前各厂家生产的数字水准仪,虽然仪器型号不同,但在标尺读数、数据记录、各种误差(限差)报警等方面均已实现自动,从而减轻了仪器使用者的劳动强度并大幅度提高了观测工作的效率它具有人为干预少、工作速度快、读数准确、测量精度高等优点,目前已成为沉降观测、工程水准测量、高精度水准网观测的骨干仪器1、数字水准仪工作原理为:一个数字水准仪测量系统主要是由编码标尺、光学望远镜、补偿器、CCD 传感器以及微处理控制器和相关的图象处理软件等组成。
工作基本原是标尺上的条码图案经过光反射，一部分光束直接成像在望远镜分划板上，供目视观测，另一部分光束通过分光镜被转折到线阵CCD传感器的像平面上，经光电转换、整形后再经过模数转换，输出的数字信号被送到微处理器进行处理和存储，并将其与仪器内存的标准码（参考信号）按一定方式进行比较，即可获得高度读数和水平距离。
2数字水准仪的误差影响及解决方法2.1视准线误差由数字水准仪的构造和测量原理知道,数字水准仪存在两个完全不同的i角,如图1所示,数字水准仪在它的望远镜光路中加装有分光镜和光电探测器CCD。
望远镜照准标尺并进行调焦后,标尺条码影像一方面被成像在望远镜十字丝分划板上供观测者目视观测;另一方面又在分光镜的作用下成像在光电探测器CCD上进行电子测量。
用于目视观测的光线与仪器水平轴线的夹角称作仪器的光学i角,而用于电子测量的光学(虚拟线)仪器水平轴线的夹角即是数字水准仪的电子i角。
带的i角检测程序测出其值,却无法通过改变探测器CCD或补偿器位置的方法来对其进行校正。
如图1所示,因为探测器CCD内存着标准编码,其参考点稍有变化都将直接影响仪器的精度,而调整补偿器位置也只能在工厂中进行。
由此可知数字水准仪的电子i角存在着工作中只能测定、不可校正的特性。
测量教案2章_南方测绘DL201数字水准仪
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(4) 数据管理 主菜单下移动光标到“数据管理”按 键 进入 “数据管理”菜单 ① 生成文件夹：在SD卡创建文件夹 文件夹名最多可以输入8位字符。 ② 删除文件夹：删除SD卡文件夹。 ③ 输入点：输入已知点名及其高程。 ④ 拷贝作业：在内存与SD卡之间复制文件。
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标尺的照准与调焦 ① 调焦——按 键观测前，应精确调焦 清晰地看清标尺分划可缩短测量时间提高精度 ② 障碍物——标尺被障碍物(如树枝等)遮挡 总面积小于30％时，都可按 键测量 但测量精度会受到一定影响 ③ 阴影——标尺遇阴影遮盖时测量精度会受影响 某些特殊情况下可能不能测量 ④ 背光——标尺所处背景较亮影响标尺对比度时 仪器可能不能测量； 强光进入物镜,仪器可能不能测量,可适当遮挡物镜。
• micro SD卡，又称TF卡，主要用于手机。
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外业观测数据可存储在内存/SD卡 标配通用USB数据线连接仪器miniUSB口 与PC机的USB口 用通讯软件可将仪器观测数据下载→PC机 也可将内存数据输出到SD卡 用读卡器将SD卡中的数据文件读入PC机
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DL-201数字水准仪开机界面与主菜单
• 南方测绘DL-201/202/2007数字水准仪
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1) DL-201数字水准仪测量原理 标尺条形码影像入射到分光镜5时 可见光影像成像在十字丝分划板7,供目视观测 红外光影像成像在CCD阵列传感器6
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传感器将接收到的光图像→数字信号 给处理器，与机内事先存储的标尺条形码 本源数字信息进行相关比较 当两信号处于最佳相关位置时 获得水准尺水平视线读数和视距读数 输出到屏幕显示。
水准测量的基本原理及测量方法
水准测量的基本原理及测量方法内容：理解水准测量的基本原理；掌握DS3 型微倾式水准仪、自动安平水准仪的构造特点、水准尺和尺垫；掌握水准仪的使用及检校方法；掌握水准测量的外业实施（观测、记录和检核）及内业数据处理（高差闭合差的调整）方法；了解水准测量的注意事项、精密水准仪和电子水准仪的构造及操作方法。
重点：水准测量原理；水准测量的外业实施及内业数据处理。
难点：水准仪的检验与校正。
§2.1 高程测量（Height Measurement ）的概念测量地面上各点高程的工作, 称为高程测量。
高程测量根据所使用的仪器和施测方法的不同，分为：（1）水准测量(leveling)（2）三角高程测量(trigonometric leveling)（3）气压高程测量(air pressure leveling)（4）GPS 测量(GPS leveling)§2.2 水准测量原理一、基本原理水准测量的原理是利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。
a ——后视读数A ——后视点b ——前视读数 B ——前视点1、A 、 B 两点间高差：2、测得两点间高差后，若已知 A 点高程，则可得B点的高程：。
3、视线高程：4、转点TP(turning point) 的概念：当地面上两点的距离较远，或两点的高差太大，放置一次仪器不能测定其高差时，就需增设若干个临时传递高程的立尺点，称为转点。
二、连续水准测量如图所示，在实际水准测量中， A 、 B 两点间高差较大或相距较远，安置一次水准仪不能测定两点之间的高差。
此时有必要沿 A 、 B 的水准路线增设若干个必要的临时立尺点，即转点（用作传递高程）。
根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，求和得到 A 、B 两点间的高差值，有：h 1 = a 1 － b 1h 2 = a 2 － b 2……则：h AB = h 1 + h 2 +…… + h n = Σ h = Σ a －Σ b结论：A 、 B 两点间的高差等于后视读数之和减去前视读数之和。
测量2章中纬ZDL700数字水准仪
• 传感器将接收到的光图像→数字信号 • 给处理器，与机内事先存储的标尺条形码 • 本源数字信息进行相关比较 • 当两信号处于最佳相关位置时 • 获得水准尺水平视线读数和视距读数 • 输出到屏幕显示。
• 2) ZDL700数字水准仪的技术参数 • 望远镜放大倍数——24× • 磁阻尼摆式补偿器安平视线 • 补偿范围——±10',安平精度——±0.35" • 与玻璃钢条码尺ZSF201配合使用 • 1km往返测高差中数中误差——±0.7mm • 屏幕显示的最小中丝读数——0.01mm • 测距范围——2m~105m,最小显示视距——1mm • 内存可存储3000个测点数据 • 4节AA电池供电,可供连续测量14h。
• 6) 数据管理 • 仪器内存三类存储器 • ① 测量存储器——存储所有测量点数据 • ② 固定点存储器——存储基准点测量数据 • ③ 野外测量报告。 • 内存最多可存储3000个数据块。 • 按 键进入菜单模式 • 移动光标到“4.数据管理”行按 键。
• (1) 查看数据 • 本例显示执行“程序/四等水准测量”命令 • 测量四站的最后一次测量界面 • 按 键为向后查看测量数据 • 或按 键为前后查看测量数据 • @1——表示线路名为1
• (2) BF后前水准测量 • 一站观测顺序——后(B)—前(F) • 对每把条码尺只测量一次 • 按 键进入菜单模式 • 移动光标到“1.程序”行按 键 • 移动光标到“4.BF”行按 键。
• 瞄准后视点条码尺,按 键测量,按 键保存 • 瞄准前视点条码尺,按 键测量,按 键保存 • 按 , 或 键，再按 键为退出BF测量。
水准仪简介
1.1 DS1水准仪简介
DS1型水准仪属 于精密水准仪，它 主要用于国家一、 二等水准测量，以 及地震测量、大型 建筑工程高程控制 与沉降观测、精密 机械设备安装等精 密工程测量。
DS1 1—物镜；2—测微器进光窗；3—测微 螺旋；4—微动螺旋；5—脚螺旋；6—
7—粗平水准管；8—物镜 调焦螺旋；9—读数显微镜；10—目镜
其他水准仪简介
1.精密水准仪的构造特点
精密水准仪的构造与 DS 3型水准仪基本相 同。主要区别在于：一是为了提高安平精度,水 准管采用符合水准器，且 τ =（8″～10″)/2 mm，安平精度不大于 ±0.2″。望远镜和水准器
LL∥CC 稳定，受外界影响因素小。二是为了提高读数 精度，望远镜放大倍率一般不小于 40倍，并配 有测量微小读数 0.1～0.05 mm 的光学测微器 和楔形丝介
3.数字水准仪的技术操作
1）粗平
2）照准
3）读数
其他水准仪简介
2.精密水准仪的测微原理
光学测微器的构造与读数
其他水准仪简介
3.精密水准尺 精密水准尺
精密水准尺又称铟瓦水准尺， 与精密水准仪配套使用。这种 尺是在优质木质标尺中间的尺 槽内，安装一厚度为1 mm、 宽度为30 mm、长为3 m的铟 钢合金尺带，尺带底端固定， 上端用弹簧绷紧。尺带上刻有 间隔为5 mm或10 mm的左右 两排相互错置的分划，左边为 基本分划，右边为辅助分划， dm或cm注记刻在木尺上。两 种分划相差常数K，供读数检 核用。有的尺无辅助分划，基 本分划按左右分奇偶排列，便 于读数。
其他水准仪简介
1.3 数字水准仪简介
电子水准仪又称数字水准仪。数字水准仪的 光学系统采用了自动安平水准仪的基本形式，是 一种集电子、光学、图像处理、计算机技术于一 体的自动化智能水准仪。它是在仪器望远镜光路 中增加了分光镜和光电探测器（CCD阵列）等 部件，采用条形码分划水准尺和图像处理电子系 统构成光、机、电及信息存储与处理的一体化水 准测量系统。
数字水准仪的实训报告
一、实习目的本次实训的主要目的是通过实际操作，使学生对数字水准仪的构造、工作原理、操作方法和应用领域有更深入的了解，提高学生的实际操作技能和解决问题的能力。
具体目标如下：1. 熟悉数字水准仪的构造、工作原理和操作方法；2. 掌握数字水准仪的校准、测量和数据处理方法；3. 学会使用数字水准仪进行实际工程测量，如高程测量、地形测绘等；4. 培养学生的团队合作精神和实际操作能力。
二、实习内容1. 数字水准仪的基本知识（1）数字水准仪的构造：数字水准仪主要由望远镜、测微器、光电传感器、数据处理单元等组成。
（2）数字水准仪的工作原理：利用光电传感器将望远镜中物体成像，通过测微器测量像点移动的距离，进而计算出高程差。
（3）数字水准仪的特点：高精度、高效率、自动化程度高、操作简便。
2. 数字水准仪的校准（1）仪器校准：在测量前，对数字水准仪进行校准，确保仪器精度。
（2）标尺校准：将标尺放置在已知高程点上，读取数字水准仪显示的高程值，与实际高程值进行比对，进行标尺校准。
3. 数字水准仪的测量（1）测量前准备：选择合适的测量路线，检查仪器和标尺，设置测量参数。
（2）测量操作：按照测量路线，使用数字水准仪进行高程测量。
（3）数据处理：将测量数据导入计算机，进行数据处理，计算高程差、高程等。
4. 数字水准仪的应用（1）高程测量：利用数字水准仪进行高程测量，如地形测绘、建筑物高程测量等。
（2）地形测绘：将数字水准仪与全站仪结合，进行地形测绘。
（3）其他应用：如土地测量、水利工程测量等。
三、实习过程1. 实习前期，学生通过查阅资料、课堂讲解等方式，了解数字水准仪的基本知识。
2. 实习中期，学生在教师指导下，进行数字水准仪的校准、测量和数据处理。
3. 实习后期，学生分组进行实际工程测量，如高程测量、地形测绘等。
四、实习总结1. 学生通过本次实训，掌握了数字水准仪的构造、工作原理、操作方法和应用领域。
2. 学生提高了实际操作技能和解决问题的能力，培养了团队合作精神。
数字水准仪的应用研究
数字水准仪的应用研究作者：国海峰来源：《科技创新导报》 2015年第10期国海峰(海伦市土地勘测技术服务中心黑龙江海伦 152300)摘?要：水准仪作为测量高程差的仪器，在建筑、采矿以及地震预警等多种领域中广泛应用，数字水准仪因为。
数字水准仪因为其测量的精确度达到了一定程度而具有较高的使用价值。
该文首先分析了数字水准仪的工作原理，然后讨论了其具体的操作方法和注意事项，最后分析了其优缺点并对其今后的发展方向进行了相关探头。
希望该文能够为相关工作者提供一些参考信息。
关键词：数字化水准仪应用中图分类号：P204文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2015)04(a)-0238-01矿山矿物开采和建筑工程地质测量以及地震预测报警等多个领域中都会应用到水准仪，矿藏开采力度的加大与建筑行业繁荣发展以及四川地震频发等诸多现实都对水准仪的测量的精确度提出了更高的要求，数字水准仪是人们对科技进一步追求的产物，同时也体现了科学技术对于各个行业和领域的重要影响。
作为现阶段最先进的水准仪其由于价格昂贵还没能够在相关的应用领域中广泛使用，因此应用该仪器的实践者比较少，所以要对数字水准仪进行深入的研究以扩大其生产制造规模和实际应用范围，从而使得科学技术能够服务于生产生活的各个方面，尤其是地震预测和建筑地质测量领域当中，高层建筑地测和地震报警关系到生命安危，因此,一定要将数字水准仪普及到这些领域中。
1 数字水准仪工作原理1.1 基本结构数字水准仪基本构造由光学机械部分、自动安平补偿装置和电子设备组成，电子设备主要包括调焦编码器和数据处理软件等等，标尺采用条形码供电子测量使用。
1.2 工作原理采用编码标尺，仪器内装置图像识别器和图像数据处理系统，标尺用不同宽度的条码组合来表征尺面的不同位置，人工完成照准和调焦之后，标尺条码一方面被成像在望远镜的分划板上，供目视观测;另一方面通过望远镜的分光镜，标尺条码又被成像在光电传感器（CCD）上，随后转换成电信号，经整形后进入模数转化系统（A/D），从而输出数字信号送入微处理器进行处理和存储，并将其与内存的标准码按一定的方式进行比较，即可获得编码标尺的读数。
电子水准仪的测量原理介绍
电子水准仪的测量原理介绍
电子水准仪又叫数字水准仪，由基座、水准器、单远镜及数据处理系统组成，电子水准仪是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)。
并采用条纹编码标尺和图像的处理电子系统而构成的光机电一体化的高科技产品。
电子水准仪利用数字图像处理技术,把由标尺进入望远镜的条码分划影像,用行阵探测器传感器替代观测员的肉眼,从而实现观测夹准和读数自动化。
测量作业时只要将水准仪概略整平,补偿器自动使视线水平,照准标尺并调焦,按测量键等4秒钟后,在显示器上即显示h和d。
每站观测数据在内存模块或PCMCIA卡上自动记录并进行各项检校,仪器可设置自动进行地球弯曲差和大气垂直折光差改正。
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电子水准仪
1。
电子水准仪基本构造和功能介绍
电子水准仪基本构造和功能介绍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。
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需目视进行。
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。
因此，如果使用传统水准标尺，电子水准仪又可以象普通自动安平水准仪一样使用。
不过这时的测量精度低于电子测量的精度。
电子水准仪一般由基座、水准器、望远镜及数据处理系统组成，它的光学系统和机械系统及自动安平水准仪基本相同，其原理和操作方法也大致相同，只是读数系统不同。
因各种电子水准仪操作方式大同小异，这里仅给出天宝DiNi电子水准仪的基本操作流程。
电子水准仪的主要特点是：(1) 操作简捷，实现了观测读数、记录、计算、显示的一体化，避免了人为误差；(2) 整个观测过程在几秒钟内即可完成，从而大大减少观测错误和误差；(3) 仪器的中央处理器配有专用软件，可将观测结果通过I/O接口输入计算机进入后处理，实现测量工作自动化和流水线作业，大大提高功效；(4) 除进行高程测量外，数字水准仪还可以进行水平角测量、距离测量、坐标增量测量、水平网的平差计算等。
1. 天宝DiNi电子水准仪(1) 各部件的名称1. 基座；2. 刻度盘；3. 微动螺旋；4. 圆水准器；5. 调焦螺旋；6. 测量快捷键；7. 提手；8. 物镜；9. PCMCIA卡插槽；10. 脚螺旋；11. 电池锁扣；12. 显示屏；13. 目镜；14. 水平气泡观察窗；15. 操作键附图3.1 天宝DiNi电子水准仪的各部件名称(2) 屏幕和键盘功能介绍屏幕左上方：已测量的数据信息屏幕右上方：下一个要测量点的信息屏幕左下方：Line：水准路线测量模式IntM：中间点测量模式SOut：放样模式F1~F6（功能键）：对应着按键上方显示的功能F6（ON/OFF）：电源开/关F7：屏幕背景光开/关F8：屏幕对比度调节F9：距离测量(不记录)F10：测量并记录当处于主测量显示屏时数字键有以下功能：RPT：重复测量模式INV：倒尺测量INP：输入尺子读数PNr：输入点号REM：输入记忆代码EDIT：编辑功能Menu：仪器设置等INFO：一般信息DISP：相关显示RPT (#1 key)：(1) 设置每次测量重复次数；(2) 设置重复次数测量后的最大标准误差。
测量教案2章_南方DL-2003A数字水准仪[37页]
![测量教案2章_南方DL-2003A数字水准仪[37页]](https://img.taocdn.com/s3/m/2159b77f6f1aff00bed51eea.png)
• 2) DL-2003A数字水准仪的主要技术参数 • 望远镜放大倍数：32×，视场角：1o20' • 圆水准器格值：8'/2mm • 磁阻尼补偿器补偿范围：±10'，补偿误差：±0.2" • 1km往返观测高差中数中误差：±0.3mm • 3英寸TFTLCD彩色触摸屏，分辨率400×240像素 • 屏幕显示的最小中丝读数：0.01mm • 测距范围：2m~100m，最小显示距离：1cm • 128MB内存，最多可存储1.5完个点的观测数据 • 7.4V/容量3400mAh的锂离子电池Li-34供电 • 一块充满电的Li-34电池可供连续测量20h。
• ① 新建水准测量文件 • 点击 按钮，进入“水准测量”文件列表界面 • 点击新建文件按钮 ,输入水准测量信息,点击确定按钮
• ② 执行测量命令 • 点击“四等水准(数字)180510_1”文件名 • 在弹出的快捷菜单点击“测量”命令 • 进入水准测量观测界面,点击 按钮 • 进入“蓝牙连接数字水准仪”界面。
• 6) 南方MSMT手机软件水准测量案例 • 南方DL-2003A数字水准仪内置蓝牙模块 • 设置水准仪为蓝牙测量模式 • 完成手机与DL-2003A的蓝牙配对 • 执行南方MSMT手机软件的水准测量程序 • 选择南方数字水准仪,手机蓝牙启动DL-2003A测量 • 并自动提取测量结果。
• (1) 设置DL-2003A为蓝牙测量模式 • 主菜单按 (测量) (串口/蓝牙测量) (蓝牙设置)键 • 点击 按钮，缺省设置蓝牙密码为“1234” • 点击 按钮，进入蓝牙测量界面。
DL-2003A数字水准仪面板与按键功能
DL-2003A数字水准仪按键功能
• 3) DL-2003A数字水准仪开关机方法 • (1) 开机：关机状态，按住 键1s • 一声峰鸣声响过后，松开按键为打开仪器电源。 • 自动进入电子气泡界面，参照电子气泡或圆水准器 • 用三个脚螺旋粗平仪器后，按 键或点击 按钮 • 返回主菜单界面。 • (2) 关机：开机状态，按住 键1s • 一声峰鸣声响过后，松开按键 • 点击 按钮为关闭仪器电源。
数字水准仪原理
第一章数字水准仪的原理与特点武汉大学李以赫§概述1963年Fennel厂研制出了编码经纬仪, 加上四十年代已经出现的电磁波测距技术、以后的光电技术、计算机技术和精密机械的发展,到八十年代已开始普遍使用电子测角和电子测距技术。
然而，到八十年代末，水准测量还在使用传统仪器。
这不仅由于水准仪和水准标尺在空间上是分离的，而且两者的距离可以从1米多变化到100米，因此在技术上引起实现数字化读数的困难。
为了现实水准仪读数的数字化，人们进行了近30年尝试。
如蔡司厂的RENI 002A己使测微器读数能自动完成，但粗读数还需人工读出并按键输入，与精读数一起存入存储器，因此还算不上真正的数字水准仪。
又如利用激光扫平仪和带探测器的水准标尺，可以使读数由标尺自动记录。
由于这种仪器的试验结果还不能达到精密几何水准测量的要求，因此也没有解决水准测量读数自动化的难题。
直到1990年徕卡测量系统的前身---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，大地测量仪器全面己经完成了从精密光机仪器向光机电测一体化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的这一最后难关。
到1994年蔡司厂研制出了数字水准仪DINI 10／20，同年拓普康厂也研制出了数字水准仪DL101／102。
２００２年５月徕卡公司向中国市场投放了DNA 中文数字水准仪，该仪器具有外形美观，大屏幕中文显示，测量数据可存入内存和PC卡中，并具有适合中国测量规范丰富的机载软件，这意味着数字水准仪将真正为中国用户所接受。
数字水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于自动输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的特点，因此它投放市场后很快受到用户青睐。
国外的低精度高程测量盛行使用各种类型的激光定线仪和激光扫平仪，因此目前数字水准仪主要定位在中精度和高精度水准测量范围，分为两个精度等级, 中等精度的标准差为：～Km,高精度的为：～／Km。
测绘设备数字水准仪误差分析
测绘设备数字水准仪误差分析【摘要】本文主要对测绘设备数字水准仪的误差进行分析。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
在首先介绍了数字水准仪的原理，然后分析了误差的来源，探讨了误差的影响因素，并提出了误差评定方法和误差控制策略。
在总结了数字水准仪误差分析的重要性，提出了未来研究方向，并展望了结论。
通过本文的研究，可以更好地了解数字水准仪的误差特点，为测绘工作中的精确度提供参考和指导。
未来的研究可以进一步探讨数字水准仪误差的影响因素，并制定更有效的误差控制策略，提高测绘数据的准确性和可靠性。
【关键词】数字水准仪、误差分析、测绘设备、原理、误差来源、误差影响因素、误差评定方法、误差控制策略、研究背景、研究目的、研究意义、总结、未来研究方向、结论展望1. 引言1.1 研究背景测绘设备是现代测绘工作不可或缺的重要工具，而数字水准仪作为其中的一种重要测量设备，具有高精度、高效率的特点，被广泛应用于各种测绘工程中。
随着测绘技术的不断发展，数字水准仪的测量误差也成为了影响测绘精度的重要因素之一。
数字水准仪的测量误差可能来自于多个方面，如仪器本身的精度、操作人员的技术水平、环境因素等。
对数字水准仪的误差进行深入分析和研究，不仅有助于提高测绘精度，还可以为进一步优化测绘工作提供重要参考。
针对数字水准仪误差分析的研究，将有助于揭示数字水准仪误差的来源和影响因素，指导误差的评定和控制方法，从而提高测绘数据的准确性和稳定性。
对数字水准仪误差进行系统分析和总结，具有重要的研究意义和实践价值。
1.2 研究目的研究目的是为了系统地分析测绘设备数字水准仪的误差特性，深入探讨误差来源、影响因素以及评定方法，进而提出有效的误差控制策略，从而提高数字水准仪的精度和可靠性。
通过本研究，可以更好地了解数字水准仪的工作原理及其误差特性，为相关领域的科研人员和工程师提供参考，促进数字水准仪技术的进步与发展。
本研究还旨在为数字水准仪的应用领域提供可靠的数据支撑，为工程测量和地理信息领域的发展贡献力量，推动测绘设备的数字化和智能化转型。
水准测量精度超限原因分析
水准测量精度超限原因分析摘要随着我国大地测量技术和测绘技术的飞速发展，在工程地质勘察中，电子水准计的使用日益增多，它的功能日益突出，能够极大的提升大地测量的准确性和工作效率。
这就要求具备电子水准、完成特定的工作和让人具备先进的技术技能。
对跨国水平计进行了详细的剖析与检验，并就如何降低其准确性和准确性的问题进行了探讨。
关键词：电子水准仪；水准测量；超限分析一、电子水准仪的原理和特点(一)电子水准仪的原理电子水准计是在安平自动水准计的基础上，在望远镜光程中增设分光镜、检测器、条形线及电子图象处理系统，是一种集光学、机械、电测量于一体的高技术仪器。
它的工作原理是对条形码图像进行人工调整和聚焦，用分光仪将条形码的影像以可视化的方式呈现在栅格上；一种是将图像通过一个检测器进行图像处理，然后将其输出的数字信号传送给一个微处理器，通过特定的方式来处理，把它与标准代码在仪器存储器中进行对比，从而得到测量的高度和横向距离。
①读写。
观测数据是用数字表示的，没有任何观测人员的解释和人工读数的误差；这种方法是将已处理后的条形码图像进行平均，从而实现了视觉的高度和读取，减少了标尺分割的误差。
大部分的仪器都有一种可以使多个读数平均的能力，从而减弱外界环境的影响。
不合格的操作者也能做高精度的测量；高精密电子水准仪表是国内第一款具有高度精确性的数码水准仪器，其高度测量准确率可达0.7毫米/公里，采用新型结构，密封防尘，操作简单，结构紧凑；外观设计新颖，具有世界一流水准校正方式，主要零件选用进口材质，配有温控；提高了在整个温度区间的补偿准确率。
它可以在全国水平面和精确的沉陷观测中使用。
二、水准路线测量实例(一)水平测量设备按规定，水平测量应提供下列仪表：①南方电子水平计：1个脚架，2米的数字标尺1个，2支撑条和2支 F型衬板2支。
②50米（按规定配备）(二)观测与计算要求每个封闭水平线包括3个待测点，1个测量值。
点 A是一个待测点， B, C, D是待测点。
简述数字水准仪的工作原理和读数方法
简述数字水准仪的工作原理和读数方法数字水准仪是一种测量高度和水平的仪器，它具有高精度和易于使用的优点。
其工作原理是利用重力和光电技术，通过测量水平线上两个点的高度差来计算出高度数据。
数字水准仪内置的传感器可以感知仪器的姿态和倾斜角度，从而确定水平线的位置。
读数方法是通过仪器的显示屏幕上的数字读数来获取高度差数据，并可以将数据存储在仪器内存中以备后续分析和处理。
在使用数字水准仪时，要确保仪器在水平状态下，且高度差量程要与测量范围相匹配，以保证测量的准确度和可靠性。
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徕卡数字水准仪操作说明
徕卡数字水准仪 操作说明目 录一、仪器简介………………………………………………………………………P2二、键盘功能………………………………………………………………………P3三、显示符号………………………………………………………………………P4四、仪器系统参数的设置…………………………………………………………P5五、水准测量1、简单水准测量⎯MO方式…………………………………………………P82、等外水准测量⎯BF方式…………………………………………………P83、等级水准测量⎯BFFB方式………………………………………………P94、间视水准测量⎯IN方式…………………………………………………P95、注意事项…………………………………………………………………P10六、数据管理………………………………………………………………………P10七、仪器检测………………………………………………………………………P11八、数据格式………………………………………………………………………P12九、出错信息………………………………………………………………………P12十、仪器保养………………………………………………………………………P13一、仪器简介数字水准仪是一种高精度的电子水准仪，其配套的水准尺为条码水准尺。
数字水准仪的测量原理是：当水准仪照准条码尺时，一按测量键，则水准仪内部的CCD拍下了一段条码尺的影像，仪器内部的计算机对该影像进行图修处理，计算出被测点的标尺读数和视距值。
利用数字水准仪进行测量，整个观测过程，如标尺读数、数据记录、结果计算、成果显示等等都是自动进行的，这就消除了读数误差、记录错误和计算错误，大大提高了外业观测的速度和精度。
一套数字水准仪主要包括：主机一台、GEB70电池一块、GKL22充电器一个、678电缆一根、GST05脚架一个、GRM10模块两块，GIF12读卡器一个，接口电缆一根、条码水准尺一对、尺垫一对。
数字水准仪的工作原理及其在测量过程中的应用
551 概述电子技术的迅猛发展，改变了传统的测量方法。
同时，GPS定位技术的出现，不仅提高了测量精度，而且为控制测量提供了极大便利。
GPS测量技术和电磁波测距三角高程测量的精度可以替代等级较低的几何水准测量，但是在精度测量中，依旧采用几何水准测量。
传统的重力测量和水准测量依旧是精确测定各点间正常高差的主要方法。
在实际的测量过程中，如果几何水准测量使用传统的光学水准仪，不仅受到外界误差、人工和仪器的影响，配备专业计算能力的记录人员，而且效率低、投入多。
虽然水准仪的自动化是从光学微倾发展至自动安平水准仪，但是依旧依靠人工读数，还会带来误差。
数字水准仪的产生，不仅实现了自动记录观测数据，而且使内外业一体化，减少了误差，提高了效率，减少了投入。
2 数字水准仪的工作原理数字水准仪的生产厂家很多，其拥有的仪器结构和相关的条形码编码方式不尽相同，但是数字水准仪的工作原理是统一的。
数字水准仪的工作原理是仪器内配置图像识别器和图像数据处理系统，使用编码标尺，标尺可以使用具有不同宽度的条形码及其组合标识在尺面的不同位置上，在使用时，人工完成调焦和照准之后，标尺条码一方面通过被成像在望远镜的分划板上，以便测量人员进行目视观测，同时，另一方面测量人员可以通过望远镜的分光镜，将标尺条码成像在光电传感器上，将其转换为电信号，经过处理整形之后进入模数转化系统，这样就可以输出数字信号，将信号送入微处理器上进行处理和储存，此时可以使用处理器将其与内存中的标准码按照一定的方式比较分析，即可获得编码标尺的读数。
3 数字水准仪在测量工作中的应用3.1 数字水准仪在测量过程中的应用技巧目前，数字水准仪以其精度高、操作方便和实用性强的特点，在测量过程中得到了大规模的使用，基于笔者多年的使用经验，本文详细地分析了其在使用过程中的相关技巧。
3.1.1 补偿误差。
数字水准仪最初的发展原理是光学自动安平水准仪。
由于补偿器都属于吊带重力补偿器，通过温度变化、运输等条件的影响，仪器的内应力发生变化，补偿性能差异大，因此要及时进行检测，如果超过限差要及时予以调校。
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数字水准仪的功能特点及测量原理
【摘要】数字水准仪的问世革新了传统意义上的水准测量，利用水准标尺上（条形码）得到的光学图像转换成数字电子图像并加以处理，避免了测量员目估分划值的误差，极大地提高了测量精度和生产效率。
【关键词】数字水准仪;测量系统;工作原理;误差;精密工程测量
0.引言
数字水准仪是20世纪90年代初出现的新型几何水准测量仪器，它的出现解决了水准仪数字化读数的难题，标志着大地测量完成了从精密光机仪器到光机电测一体化的高科技产品的过渡。
由于数字水准仪克服了传统水准测量的诸多弊端，具有读数客观、精度高、速度快、能够减轻作业强度、测量结果便于输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的特点，其市场应用前景十分乐观。
目前占据数字水准仪市场的主要是瑞士Leica公司、德国Zeiss公司以及日本Topcon 和Sokkia公司生产的几种型号的产品。
本文以瑞士Leica公司为例介绍数字水准仪的特点、误差来源、测量系统的组成及工作原理等。
1.数字水准测量系统的组成及工作原理
一个数字水准仪测量系统主要是由编码标尺、光学望远镜、补偿器、CCD 传感器以及微处理控制器和相关的图象处理软件等组成。
工作基本原理是标尺上的条码图案经过光反射，一部分光束直接成像在望远镜分划板上，供目视观测，另一部分光束通过分光镜被转折到线阵CCD传感器的像平面上，经光电转换、整形后再经过模数转换，输出数字信号被送到微处理器进行处理和存储，并将其与仪器内存的标准码（参考信号）按一定方式进行比较，即可获得视线高度和水平距离。
就象光学水准测量一样，测量标尺要直立，只要把标尺照亮，还可以在夜间进行测量（传感器的敏感范围从最高频率的可见光到亚红光的频率）。
2．数字水准仪的特点
数字水准仪是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）,并采用条码标尺和图象处理电子系统而构成的光机电测量一体化的高科技产品。
主要优点是感光读数，自动识别，消除了人为误差。
可进行地球曲率及气象改正。
采用普通标尺时，又可象一般自动安平水准仪一样使用。
它与传统仪器相比有以下共同特点：
2.1读数客观
不存在误差、误记问题，没有人为读数误差。
2.2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，可以削弱外界条件影响。
不熟练的作业人员也能进行高精度测量。
2.3速度快
由于省去了报数、听记、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1/3左右。
2.4效率高
只需调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强度。
视距还能自动记录、检核、处理并能输入电子计算机进行后处理，可实线内外业一体化。
3．数字水准仪的误差来源
由数字水准仪的构造及其测量原理可知，数字水准仪的误差来源主要包含两方面，即光学、机械部分和电子部分。
3.1光学和机械部件引起的误差
一般说来，数字水准仪具有与光学水准仪相同或相似的光学和机械结构，因此，数字水准仪因光学和机械部件本身引起的误差与光学水准仪基本相同。
同时，数字水准仪是光学、机械部件和电子部件相结合的产物，而光学、机械部件引起的误差，又会因其与电子部件结合而表现出新的特征，如圆水准器误差、调焦透镜运行误差和竖轴倾斜引起的视轴误差等。
3.2自动补偿装置引起的误差
数字水准仪的补偿功能与自动安平水准仪原理相同，结构和工艺略有不同，它仍由重力摆和阻尼器构成。
因此，数字水准仪自动补偿器误差包括：补偿器安平误差、剩余补偿误差、迟滞影响和恒磁场中的状态(地磁影响)等。
3.3电子设备引起的误差
数字水准仪是根据探测器(CCD)获取的条码影像进行测量的，CCD的物理特性决定其在光线强弱变化、条码标尺表面光照不均匀、观测瞬间强光闪烁、外界气流抖动等情况下，可能会降低标尺成像的对比度而引起误差。
还包括线阵探测器(CCD)的物理特性引起的误差、信号分析和处理的误差以及电子视轴i角的误差等。
3.4外界条件改变而引起的误差
数字水准仪与条码标尺组成的测量系统是处在时刻变化的外界条件下进行工作的，外界条件的变化将引起仪器各部件产生误差。
这种影响常常表现为各部件及其组合的综合影响。
外界因素的影响产生的误差主要有：温度变化对电子i 角的影响、大气垂直折光的影响、仪器和标尺垂直位移的影响、地面振动的影响和地面电磁场的影响等。
4.数字水准仪的应用
数字水准仪主要用于国家一、二等水准测量和高精度的工程测量。
例如建筑物沉降观测、大型精密设备安装等各个领域。
因为它精度高，特别适用于下表的各种测量。
数字水准仪的应用范围举例
5.结论
数字水准仪对标尺分划的自动测量技术，防止了人为读数和传递误差，观测员集中于照准、调焦和启动测量。
测量过程简捷迅速，测量数据真实可靠，节省了人力。
数字水准仪取代光学水准仪是测绘仪器发展的必然趋势，但是还必须遵循水准测量的基本规律和测量规范的基本技术要求。
随着技术进步和仪器价格的下调，越来越多的测量单位都会使用数字水准仪。
【参考文献】
［１］徕卡DNA03/DNA10用户手册．
［２］肖进丽，等.几种数字水准仪标尺的编码规则和读数原理比较[J].测绘通报，2004,(10)：57-58.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。