数字水准仪在工程观测中的应用研究

数字水准仪在工程观测中的应用研究摘要：随着现代科学技术的发展，工程测量中对数据采集与护理的要求也逐渐向信息化转变。数字水准仪将自动化技术、数字信息技术融合在一起，实现水准数据的采集、处理与记录的信息化。本文分析了工程测量中各种不同数字化仪器的应用，针对数字水准仪的实际应用进行探讨。

关键词：数字水准仪；工程观测：应用；软件

随着测绘科学技术和计算机技术的不断发展，以全球卫星定位（gps）技术、航空遥感（rs）技术、数字化测图技术、地理信息系统（gis）和通信网络技术等为代表的现代数字化测绘技术在测绘领域得到了广泛的应用，逐步取代了传统的测绘技术。测绘产业正经历由传统型向现代地理信息产业转化的历史性变革。

1 数字化仪器的使用

1.1 数字化电子水准仪的使用

电子水准仪在仪器的中央处理器（数据处理系统）中建立了一个对单平面上所形成的图像信息自动编码程序，通过望远镜中的照相机摄取水准尺上的图像信息，传输给数据处理系统，自动地按编码转换成水准尺读数和水平距离或其它所需要的数据，并自动记录储存在记录器中或显示器。电子水准仪不仅可进行普通水准仪的各种测量，还可以进行水平角测量、高精度距离测量、坐标增量测量、水准网测量的平差计算，在较为平坦的地区可作中等精度全站仪使

用，具有一机多能的作用。尤其是自动连续测量的功能对大型建筑物的变形（瞬时变化值）观测，更具有优越性，不是常规仪器所能比拟的。

1.2 gps rtk的使用

常规rtk定位的标准模式是利用两台gps接收机（一台为参考站，一台为流动站）进行同步观测，常规rtk作业时，参考站需将所获得的载波相位观测值（最好加上测码伪距观测值）及参考站位置，通过数据通信链实时播发给在其周围工作的流动站用户。于是，这些动态用户就能根据自己获得的相同历元的载波相位观测值（最好加上测码伪距观测值和广播星历）进行实时相对定位，进而根据参考站的站坐标求得自己的瞬时位置。为消除卫星钟和接收机钟的钟差，削弱卫星星历误差、电离层延迟误差和对流层延迟误差等的影响，在rtk中通常都采用双差观测值。

1.3 全站仪的使用

电子全站仪（速测仪）是集自动测角、测距、测高于一体，实现对测量数据进行自动获取、显示、存储、传输、识别、处理计算的三维测量系统。电子全站仪现已广泛应用于控制测量、工程放样、安装测量、形变监测、地形测绘和地籍测量等领域，成为实现测量工程内外业一体化、自动化、智能化的关键硬件系统。电子全站仪由电子经纬仪、电磁波测距仪、微处理器、电源装置和反射棱镜等组成。按仪器结构，分为整体式和组合式两种。整体式全站仪是由

电子经纬仪和电磁波测距仪安装在一起，共用一个望远镜的全站型仪器；组合式全站仪是在电子经纬仪的结合器上安装电磁波测距仪，再通过标准接口与电子手簿连接的全站型仪器。

1.4 数字化扫描仪的使用

数字化扫描仪输入是指利用扫描仪直接把地图和图像（如遥感图像、照片）扫描输入到计算机中，扫描后的数据是以像素阵列形式进行存储的。扫描仪的分辨率是扫描仪的主要精度指标，分辨率是指扫描面板单位长度上采样的点数。分辨率的单位通常是dpi（每英寸点数），常用扫描仪的分辨率从100-9600dpi。由于用扫描仪数字化速度快，并且能提供高分辨率、真彩色、近乎完美的图像效果，因此扫描矢量化正为越来越多的gis用户所采用。

1.5 机载激光扫描技术的使用

随着计算机技术和定位技术的发展，摄影测量可利用gps动态定位技术进行空中三角测量，即所谓gps辅助空中三角测量。gps 辅助空中三角测量是利用装在飞机上的一台gps信号接收机和设在地面上的一个或多个基准站上的gps信号接收机同时而连续地观测gps卫星信号，通过gps载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域网平差中，经采用统一的数学模型和算法以整体确定点位并对其质量进行评定的理论、技术和方法，这为航空摄影测量真正成为一种既经济又可准实时地提供对地观测基础和专

题信息的方法奠定了基础。

1.6 超站仪的出现及未来的使用

电子经纬仪与电磁波测距仪的集成产生了电子全站仪。这种电子全站仪在大地测量及工程测量中发挥着重要作用，但也有一定的局限性。比如，必须在有控制点的情况下才能进行施工放样及测图等，另外作业影响范围很有限。gps的优点是大家共知的，但由于其必须保持对卫星通视条件下才能作业，因此在楼厦林立的城区，其作业将受到干扰或者不能作业。为了发挥两种技术的优点和补偿各自的缺陷，于是将它们集成，全功能的全站仪就应运而生了。

2 数字水准仪软件的应用

2.1 仪器配套软件的使用

数字水准仪软件应用中包括了多种功能：

（1）采用条纹编码标尺，进行摄像观测，自动实现图像的数据化处理及观测数据的自动检核、运算和显示。

（2）读数是采用大量条纹编码分划图像处理后取平均得出的，故削弱了标尺分划误差；它有多次获取平均值的功能，故可削弱外界条件的影响，没有人为误差，不存在误读、误记问题，故精度高，读数客观。

（3）可以进行水平角测量，距离测量、等，采用普通水准尺可作为一般自动安平水准仪使用，故具有一机多用的功能。

（4）只需照准标尺进行调焦和按键就可以自动得出结果，减轻

了劳动强度，节省了测量时间，提高了效率。

（5）含有用户测量程序、i角检测改正程序和水准网平差程序，能自动判断测量误差是否超限和计算路线闭合差。

操作程序操作步骤与自动水准仪一样，主要包括粗平、照准和读数三个步骤：

（1）粗平利用脚螺旋使圆水准器气泡居中，然后开机，仪器即进行自检，当合格后，则进行下一步工作。

（2）照准目镜调焦使十字丝清晰，安置相应测量模式或测量程序，最后进行物镜对光，并利用水平螺旋使十字丝准确照准条纹编码标尺。

（3）读数按相应的键即可读得所需要的相应数据，如果仪器在测量与记录的模式下，则仪器可以自动记录测量有关数据。在路线水准测量中，完成后视测量后，仪器会自动在显示器上提示测量员观测前视；一个测站完成后，仪器会自动提示进行下一站后视观测，如此连续进行，直至终点。

2.2 数字水准仪系统精度检定

数字水准仪系统精度检定是指将数字水准仪视线的高度的测量结果与已知值进行比较，求其视线高改正数、尺度改正数、是否存在视差及视线高测量精度等参数的过程。数字水准仪系统精度检定方法分为野外检定法和室内检定法。野外检定法就是在野外建立一组高程不等的标志点，其已知高程值由其他仪器测定。再用数字水