2.8　自动安平水准仪及电子水准仪简介

2.8.1　自动安平水准仪

1.自动安平原理

如图2.32所示,当望远镜视准轴倾斜了一个小角α时,由水准尺上的a0点过物镜光心O所形成的水平线,不再通过十字丝中心Z,而在离Z为l的A点处,显然

在图2.32中,若在距十字丝分划板S处,安装一个补偿器K,使水平光线偏转β角,以通过十字丝中心Z,则

故有

这就是说,式(2.19)的条件若能得到满足,虽然视准轴有微小倾斜,但十字丝中心Z仍能读出视线水平时的读数a0,从而达到自动补偿的目的。

2.自动安平水准仪的使用

使用自动安平水准仪时只要将圆水准气泡居中(粗略整平),即可瞄准水准尺进行读数。另外,由于补偿器相当于一个重力摆,其重力摆静止稳定一般需2～4s,所以瞄准水准尺约过几秒钟后再读数为好。

有的自动安平水准仪配有一个键或自动安平钮,每次读数前应按一下键或按一下钮才能读数,否则补偿器不会起作用。使用时应仔细阅读仪器说明书。

2.8.2　电子水准仪

1.电子水准仪原理

电子水准仪又称数字水准仪,它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像在望远镜分划板上,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(又称探测器)上,即线阵CCD器件上,供电子读数,如图2.33所示。因此,如果使用传统水准标尺,电子水准仪又可以像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。特别是精密电子水准仪,由于没有光学测微器,当成普通自动安平水准仪使用时,其精度更低。

当前电子水准仪采用了原理上相差较大的三种自动电子读数方法。

(1)相关法(徕卡NA3002/3003)。

(2)几何法(蔡司DiNi10/20)。

(3)相位法(拓普康DL101C/102C)。

2.电子水准仪的使用步骤

电子水准仪型号不同,使用方法和操作也不太一样,在此简单介绍Trimble公司生产的DINI03型电子水准仪的作业步骤。

(1)新建项目。主要是在文件菜单下,选择项目管理,进入项目管理界面,可以选择已有的项目或者新建项目等。新建项目需要输入项目名称、操作者和备注。

(2)限差设置。在正式测量之前,需要按相应规范要求进行限差设置,仪器会根据所设限差进行实时超限提示,保证外业数据质量。进入限差设置界面可以进行最大视距、最小视距高、最大视距高、单站前后视距差、水准线路前后视距之差等设置。

(3)线路测量。完成新建项目和限差设置后,选择测量菜单,进入测量菜单界面,选择水准路线,可以进行观测模式的设置,然后即可以根据提示开始水准测量。如果完成整个线路测量要退出,根据相关界面操作,会得出合计高差、闭合差、合计视距等。如果符合规范要求,则外业数据合格;如果不符合,则应寻找原因,重测相应测站。

(4)数据导出。数据的导出可以采用该仪器自带的Data Transfer软件进行。

3.电子水准仪的特点

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),并采用条码标尺和图像处理电子系统构成的光机电测一体化的高科技产品。采用普通标尺时,又可像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。

(1)读数客观。不存在误差、误记问题,没有人为读数误差。

(2)精度高。视线高和视距读数都是采用大量条码分划图像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。

(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。

(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,可实现内外业一体化。