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摘要：电子水准仪在外业操作方法和要满足的测量条件上与光学水准仪区别不大，但功能比光学仪器强大了很多，对仪器熟悉的基础上能大大提高工作效率和减轻劳动强度，在精密水准测量中测量精度和成果质量科学可靠。
关键词：电子水准仪；精密水准测量；精度可靠
Abstract: Electronic level has little to do with the optical level difference in the method of operation of outside the industry and the measurement conditions to be satisfied, but the function is powerful in many optical instruments, instrument based on familiar can greatly improve work efficiency and reduce labor intensity, in precise leveling precision and quality of the results of scientific and reliable.
Keywords: electronic level; precise leveling； accuracy and reliable;
中图分类号：P25
引言：在最近几十年水准仪的发展上，带有平行玻璃板测微器的水准器水准仪的出现，在提高读数精度上是一大进步，其后，自动安平水准仪的问世，大大提高了观测速度。由于几何水准是一站一站地传递高程，效率低是其最大的缺点。长期以来，人们都在追求读数和测量的自动化。1990年第一台数字水准仪NA2000的投入生产，标志着水准仪在观测自动化方向上的突破。笔者在2004年间有幸参加了温州市二等水准网外业测量工作，所用的仪器是蔡司DINI12电子水准仪，因此就此仪器为例在精密水准测量中电子水准仪应用的一些方法及其特点得出的几点心得，与读者共同探讨。
一、仪器的参数和电子水准仪测量规范
蔡司DINI12电子水准仪是天宝公司专为高等级水准测量设计生产的精密测量仪器。每站测量中误差0.4毫米，可自动数据收集、储存和简单的管理，结合仪器自带的水平度盘，还可以进行三维放样。与其配套的3米铟钢瓦尺的标尺条码由2cm间隔的黄/黑条码组成。高程测量是用单间隔测量方法测定的，即水准仪对标尺的15个2cm间隔的编码尺段进行测量并取平均值。距离测量是在解求高程时同时得到。这里指的距离是仪器的垂直轴线到标尺分划面的水平距离。
随着数字化水准测量的普及，国家测绘局制定了《数字水准仪检校及一、二等水准测量规程》。其中二等水准测量测站规定如下表：
由上表可知，与光学水准测量相比，前后视距差、前后视距累积差的限差都放宽了（光学水准仪的这两项限差分别为≤1.0m和≤3.0m），视线高度由于电子水准仪只有中丝读数，没有上下丝读数，规定有所不同（光学的规定下丝读数≥0.3m），还有就是电子水准仪对重复测量次数有规定，而光学测量没有这项要求。其他的规定，如同一标尺两次读数差、两次读数所测高差之差、检测间歇点高差的差的规定和光学水准测量相应的规定一致。
二、仪器的设定、操作及精度情况
工程开始前，在仪器中输入工程名、测段名，对照规范要求设定最大视线长度、视线高度和重复测量次数，检查仪器的时间设定，最小单位显示是否正确。由于仪器是西方国家设计制造的，所以有些参数跟我国习惯不一致，如没有两次读数差限差、没有前后视距差和前后视距累积差限差等我国严格执行的限差标准，却根据西方国家习惯设置了我国没有的读数标准差。对于标准差的设定，据笔者跟兄弟测量单位的交流情况来看，国家没有统一的标准设置，设置值靠的都是经验。根据笔者实践情况和兄弟单位提供的参考值，设定本次二等水准测量标准差的限差值为0.3mm。
每日工作开始前要对水准仪和标尺圆水准器的正确性进行检查校正，并在仪器和外界温度一致时测量i角。跟外界气温一致以求得准确的i角值是非常重要的，由于DiNi电子水准仪有温度传感器，在0℃~40℃之间具有视线自动改正功能，如地球曲率和大气折射改正功能，但这些改正跟随i角值变化而变化。
测量时不分往返测，奇数站采取“后、前、前、后” 偶数站此采取“前、后、后、前”的观测顺序，往返测尽量上下午错开进行,观测时脚架轮换旋转180º，使观测误差尽量减小。由于仪器本身没有前后视距差和前后视距累积差限差的设置，所以每一站都得看所测的前后视距是否超限，隔几站查询一下总的累积差是否超限。
温州市二等水准测量最后的成果精度很高．测区26个水准环闭合差都在限差1/3以内，每公里偶然中和全中误差分别只有±0.54㎜和±0.40㎜，平差后单位权中误差只有±0.43㎜/km，达到优秀级别。
三、电子水准仪在精密水准测量中的优缺点
1.温州市二等水准测量最后成果精度这么高除了技术设计科学合理，测量人员操作规范、认真外，仪器本身有很多优点是非常重要的因素:
（1）自动化程度高。DiNi12水准仪自动安平、自动读数、自动记录，本身设置了一些警告功能，最大程度上减少了测量粗差的影响，仪器本身对测量数据有简单的管理功能，减轻了内、外业工作量。
（2）精度高，对外界大气温度、地理因素引起的误差有自动改正功能。电子水准仪自带的温度传感器能把测量时由温度差引起的仪器误差对数据精度的影响有效降低，仪器自带软件中的路径视线校正功能，能有效调整和减小由于过度使用，频繁运输引起的仪器性能下降和前后视距不等导致的测量误差。温州市二等水准测量时间较长，前后气温差有30℃左右，测量时仪器本身已改正了温度差导致的误差，对最后成果精度的影响较小。
（3）成果科学可靠。不存在误读，误记问题，没有人为读数误差。作业过程中，由于不存在人工读数的情况，可以变换观测人员，减轻了观测人员劳动强度，且对观测人员的经验要求也没光学测量的要求高，有效地避免了不同测量人员分别观测引起的观测误差。
（4）没有视差、调焦误差的影响。由于高程测量和距离测量都是基于对标尺的15个2㎝间隔的编码尺段进行的测量，只要仪器的分辨率符合观测要求，用眼睛进行观测所造成的视差和调焦影响就不存在了，且对观测人员的裸视视力要求没光学测量的要求高。
2.当然，电子水准仪进行精密水准测量时也有不足之处。以DiNi12为例，主要有下面几点：
（1）仪器本身参数设置没有很好的结合我国测量行规，一些测站限差无法设置。象前后视距差，前后视距累积差，二次读数差等，都无法设置，作业时观测人员要时刻注意视距变化。
（2）作业时的测段信息、天气信息等外界因素无法输入，得手工记录在测量手簿上，造成采集的数据量和环境信息分散，不便于保存。
（3）易受震动、光线、障碍物等外界因素影响。由于是自动安平仪器，对震动比较敏感，不易通过长桥或铁路。作业过程中，由于有树荫等造成水准尺面上明暗不均，阳光反射太强烈或光线不足、亮度发生突变，会增加测量时间，降低观测数据的精度或采集不到数据。观测时尺段有障碍物遮挡，且刚好在中丝上下范围15㎝以内，仪器不读取数据。
四、电子水准仪和光学水准仪在水准测量中的规程差异
国家测绘局发布的《数字水准仪检校及一、二等水准测量规程》和国家技术监督局发布的《国家一、二等水准测量规范》对测站限差有些差异。以二等水准测量精度为例，前后视距差和前后视距累积差，电子水准仪测量的比光学水准仪限差要求降低了，主要是由于电子仪器作业时人为因素误差较少，仪器对视线有自动校正功能。
视线高度高低端规定差别比较大。这是由于电子水准仪只有中丝读数，高程测量和距离测量时要有30㎝的观测尺段。
视线长度电子水准仪规定≥3.0 m，也是由于观测距离太近，视场内的水准尺段长度不够，观测数据精度不高或无法读数。
五、测量的一些心得
温州市二等水准测量覆盖面积较大，线路所经地段地理情况多样，工程时间较长，笔者在大量的测量实践中得到几点心得。
1.车流量大的交通繁忙地段，易震动的长桥、铁路附近地段适当地缩小视距，增加测量次数。
2.至少带两把测伞，一把遮仪器，一把遮挡水准尺防止尺面由于树荫等原因造成光线不均。
3.光线不足情况下，如过隧道，用发光均匀的灯具照亮所观测的尺段，并减小测距。
六、结束语
电子水准仪在外业操作方法和要满足的测量条件上与光学水准仪区别不大，但功能比光学仪器强大了很多，对仪器熟悉的基础上能大大提高工作效率和减轻劳动强度，测量精度和成果质量科学可靠，且可以和遥感测绘、地理信息系统实现测绘数据互通，满足3D测绘产品数据无缝通讯要求电子水准仪在水准测量特别是精密水准测量领域的广泛应用与普及是必然趋势。
参考文献：
[1]武汉测绘学院控制测量教研室，控制测量学，测绘出版社，1986。
[2]国家测繪局，数字水准仪检校及一、二等水准测量规程(试行版)，2003。
[3]李青岳，陈永奇，工程测量学，测绘出版社，1995。
关键词：电子水准仪；精密水准测量；精度可靠
Abstract: Electronic level has little to do with the optical level difference in the method of operation of outside the industry and the measurement conditions to be satisfied, but the function is powerful in many optical instruments, instrument based on familiar can greatly improve work efficiency and reduce labor intensity, in precise leveling precision and quality of the results of scientific and reliable.
Keywords: electronic level; precise leveling； accuracy and reliable;
中图分类号：P25
引言：在最近几十年水准仪的发展上，带有平行玻璃板测微器的水准器水准仪的出现，在提高读数精度上是一大进步，其后，自动安平水准仪的问世，大大提高了观测速度。由于几何水准是一站一站地传递高程，效率低是其最大的缺点。长期以来，人们都在追求读数和测量的自动化。1990年第一台数字水准仪NA2000的投入生产，标志着水准仪在观测自动化方向上的突破。笔者在2004年间有幸参加了温州市二等水准网外业测量工作，所用的仪器是蔡司DINI12电子水准仪，因此就此仪器为例在精密水准测量中电子水准仪应用的一些方法及其特点得出的几点心得，与读者共同探讨。
一、仪器的参数和电子水准仪测量规范
蔡司DINI12电子水准仪是天宝公司专为高等级水准测量设计生产的精密测量仪器。每站测量中误差0.4毫米，可自动数据收集、储存和简单的管理，结合仪器自带的水平度盘，还可以进行三维放样。与其配套的3米铟钢瓦尺的标尺条码由2cm间隔的黄/黑条码组成。高程测量是用单间隔测量方法测定的，即水准仪对标尺的15个2cm间隔的编码尺段进行测量并取平均值。距离测量是在解求高程时同时得到。这里指的距离是仪器的垂直轴线到标尺分划面的水平距离。
随着数字化水准测量的普及，国家测绘局制定了《数字水准仪检校及一、二等水准测量规程》。其中二等水准测量测站规定如下表：
由上表可知，与光学水准测量相比，前后视距差、前后视距累积差的限差都放宽了（光学水准仪的这两项限差分别为≤1.0m和≤3.0m），视线高度由于电子水准仪只有中丝读数，没有上下丝读数，规定有所不同（光学的规定下丝读数≥0.3m），还有就是电子水准仪对重复测量次数有规定，而光学测量没有这项要求。其他的规定，如同一标尺两次读数差、两次读数所测高差之差、检测间歇点高差的差的规定和光学水准测量相应的规定一致。
二、仪器的设定、操作及精度情况
工程开始前，在仪器中输入工程名、测段名，对照规范要求设定最大视线长度、视线高度和重复测量次数，检查仪器的时间设定，最小单位显示是否正确。由于仪器是西方国家设计制造的，所以有些参数跟我国习惯不一致，如没有两次读数差限差、没有前后视距差和前后视距累积差限差等我国严格执行的限差标准，却根据西方国家习惯设置了我国没有的读数标准差。对于标准差的设定，据笔者跟兄弟测量单位的交流情况来看，国家没有统一的标准设置，设置值靠的都是经验。根据笔者实践情况和兄弟单位提供的参考值，设定本次二等水准测量标准差的限差值为0.3mm。
每日工作开始前要对水准仪和标尺圆水准器的正确性进行检查校正，并在仪器和外界温度一致时测量i角。跟外界气温一致以求得准确的i角值是非常重要的，由于DiNi电子水准仪有温度传感器，在0℃~40℃之间具有视线自动改正功能，如地球曲率和大气折射改正功能，但这些改正跟随i角值变化而变化。
测量时不分往返测，奇数站采取“后、前、前、后” 偶数站此采取“前、后、后、前”的观测顺序，往返测尽量上下午错开进行,观测时脚架轮换旋转180º，使观测误差尽量减小。由于仪器本身没有前后视距差和前后视距累积差限差的设置，所以每一站都得看所测的前后视距是否超限，隔几站查询一下总的累积差是否超限。
温州市二等水准测量最后的成果精度很高．测区26个水准环闭合差都在限差1/3以内，每公里偶然中和全中误差分别只有±0.54㎜和±0.40㎜，平差后单位权中误差只有±0.43㎜/km，达到优秀级别。
三、电子水准仪在精密水准测量中的优缺点
1.温州市二等水准测量最后成果精度这么高除了技术设计科学合理，测量人员操作规范、认真外，仪器本身有很多优点是非常重要的因素:
（1）自动化程度高。DiNi12水准仪自动安平、自动读数、自动记录，本身设置了一些警告功能，最大程度上减少了测量粗差的影响，仪器本身对测量数据有简单的管理功能，减轻了内、外业工作量。
（2）精度高，对外界大气温度、地理因素引起的误差有自动改正功能。电子水准仪自带的温度传感器能把测量时由温度差引起的仪器误差对数据精度的影响有效降低，仪器自带软件中的路径视线校正功能，能有效调整和减小由于过度使用，频繁运输引起的仪器性能下降和前后视距不等导致的测量误差。温州市二等水准测量时间较长，前后气温差有30℃左右，测量时仪器本身已改正了温度差导致的误差，对最后成果精度的影响较小。
（3）成果科学可靠。不存在误读，误记问题，没有人为读数误差。作业过程中，由于不存在人工读数的情况，可以变换观测人员，减轻了观测人员劳动强度，且对观测人员的经验要求也没光学测量的要求高，有效地避免了不同测量人员分别观测引起的观测误差。
（4）没有视差、调焦误差的影响。由于高程测量和距离测量都是基于对标尺的15个2㎝间隔的编码尺段进行的测量，只要仪器的分辨率符合观测要求，用眼睛进行观测所造成的视差和调焦影响就不存在了，且对观测人员的裸视视力要求没光学测量的要求高。
2.当然，电子水准仪进行精密水准测量时也有不足之处。以DiNi12为例，主要有下面几点：
（1）仪器本身参数设置没有很好的结合我国测量行规，一些测站限差无法设置。象前后视距差，前后视距累积差，二次读数差等，都无法设置，作业时观测人员要时刻注意视距变化。
（2）作业时的测段信息、天气信息等外界因素无法输入，得手工记录在测量手簿上，造成采集的数据量和环境信息分散，不便于保存。
（3）易受震动、光线、障碍物等外界因素影响。由于是自动安平仪器，对震动比较敏感，不易通过长桥或铁路。作业过程中，由于有树荫等造成水准尺面上明暗不均，阳光反射太强烈或光线不足、亮度发生突变，会增加测量时间，降低观测数据的精度或采集不到数据。观测时尺段有障碍物遮挡，且刚好在中丝上下范围15㎝以内，仪器不读取数据。
四、电子水准仪和光学水准仪在水准测量中的规程差异
国家测绘局发布的《数字水准仪检校及一、二等水准测量规程》和国家技术监督局发布的《国家一、二等水准测量规范》对测站限差有些差异。以二等水准测量精度为例，前后视距差和前后视距累积差，电子水准仪测量的比光学水准仪限差要求降低了，主要是由于电子仪器作业时人为因素误差较少，仪器对视线有自动校正功能。
视线高度高低端规定差别比较大。这是由于电子水准仪只有中丝读数，高程测量和距离测量时要有30㎝的观测尺段。
视线长度电子水准仪规定≥3.0 m，也是由于观测距离太近，视场内的水准尺段长度不够，观测数据精度不高或无法读数。
五、测量的一些心得
温州市二等水准测量覆盖面积较大，线路所经地段地理情况多样，工程时间较长，笔者在大量的测量实践中得到几点心得。
1.车流量大的交通繁忙地段，易震动的长桥、铁路附近地段适当地缩小视距，增加测量次数。
2.至少带两把测伞，一把遮仪器，一把遮挡水准尺防止尺面由于树荫等原因造成光线不均。
3.光线不足情况下，如过隧道，用发光均匀的灯具照亮所观测的尺段，并减小测距。
六、结束语
电子水准仪在外业操作方法和要满足的测量条件上与光学水准仪区别不大，但功能比光学仪器强大了很多，对仪器熟悉的基础上能大大提高工作效率和减轻劳动强度，测量精度和成果质量科学可靠，且可以和遥感测绘、地理信息系统实现测绘数据互通，满足3D测绘产品数据无缝通讯要求电子水准仪在水准测量特别是精密水准测量领域的广泛应用与普及是必然趋势。
参考文献：
[1]武汉测绘学院控制测量教研室，控制测量学，测绘出版社，1986。
[2]国家测繪局，数字水准仪检校及一、二等水准测量规程(试行版)，2003。
[3]李青岳，陈永奇，工程测量学，测绘出版社，1995。