2.8　自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀及電子水準(zhǔn)儀簡介

2.8.1　自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

1.自動(dòng)安平原理

如圖2.32所示,當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸傾斜了一個(gè)小角α?xí)r,由水準(zhǔn)尺上的a0點(diǎn)過物鏡光心O所形成的水平線,不再通過十字絲中心Z,而在離Z為l的A點(diǎn)處,顯然

在圖2.32中,若在距十字絲分劃板S處,安裝一個(gè)補(bǔ)償器K,使水平光線偏轉(zhuǎn)β角,以通過十字絲中心Z,則

故有

這就是說,式(2.19)的條件若能得到滿足,雖然視準(zhǔn)軸有微小傾斜,但十字絲中心Z仍能讀出視線水平時(shí)的讀數(shù)a0,從而達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

2.自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的使用

使用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀時(shí)只要將圓水準(zhǔn)氣泡居中(粗略整平),即可瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)。另外,由于補(bǔ)償器相當(dāng)于一個(gè)重力擺,其重力擺靜止穩(wěn)定一般需2～4s,所以瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺約過幾秒鐘后再讀數(shù)為好。

有的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀配有一個(gè)鍵或自動(dòng)安平鈕,每次讀數(shù)前應(yīng)按一下鍵或按一下鈕才能讀數(shù),否則補(bǔ)償器不會(huì)起作用。使用時(shí)應(yīng)仔細(xì)閱讀儀器說明書。

2.8.2　電子水準(zhǔn)儀

1.電子水準(zhǔn)儀原理

電子水準(zhǔn)儀又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀,它是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它采用條碼標(biāo)尺,各廠家標(biāo)尺編碼的條碼圖案不相同,不能互換使用。目前照準(zhǔn)標(biāo)尺和調(diào)焦仍需目視進(jìn)行。人工完成照準(zhǔn)和調(diào)焦之后,標(biāo)尺條碼一方面被成像在望遠(yuǎn)鏡分劃板上,供目視觀測,另一方面通過望遠(yuǎn)鏡的分光鏡,標(biāo)尺條碼又被成像在光電傳感器(又稱探測器)上,即線陣CCD器件上,供電子讀數(shù),如圖2.33所示。因此,如果使用傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)尺,電子水準(zhǔn)儀又可以像普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一樣使用。不過這時(shí)的測量精度低于電子測量的精度。特別是精密電子水準(zhǔn)儀,由于沒有光學(xué)測微器,當(dāng)成普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀使用時(shí),其精度更低。

當(dāng)前電子水準(zhǔn)儀采用了原理上相差較大的三種自動(dòng)電子讀數(shù)方法。

(1)相關(guān)法(徠卡NA3002/3003)。

(2)幾何法(蔡司DiNi10/20)。

(3)相位法(拓普康DL101C/102C)。

2.電子水準(zhǔn)儀的使用步驟

電子水準(zhǔn)儀型號(hào)不同,使用方法和操作也不太一樣,在此簡單介紹Trimble公司生產(chǎn)的DINI03型電子水準(zhǔn)儀的作業(yè)步驟。

(1)新建項(xiàng)目。主要是在文件菜單下,選擇項(xiàng)目管理,進(jìn)入項(xiàng)目管理界面,可以選擇已有的項(xiàng)目或者新建項(xiàng)目等。新建項(xiàng)目需要輸入項(xiàng)目名稱、操作者和備注。

(2)限差設(shè)置。在正式測量之前,需要按相應(yīng)規(guī)范要求進(jìn)行限差設(shè)置,儀器會(huì)根據(jù)所設(shè)限差進(jìn)行實(shí)時(shí)超限提示,保證外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。進(jìn)入限差設(shè)置界面可以進(jìn)行最大視距、最小視距高、最大視距高、單站前后視距差、水準(zhǔn)線路前后視距之差等設(shè)置。

(3)線路測量。完成新建項(xiàng)目和限差設(shè)置后,選擇測量菜單,進(jìn)入測量菜單界面,選擇水準(zhǔn)路線,可以進(jìn)行觀測模式的設(shè)置,然后即可以根據(jù)提示開始水準(zhǔn)測量。如果完成整個(gè)線路測量要退出,根據(jù)相關(guān)界面操作,會(huì)得出合計(jì)高差、閉合差、合計(jì)視距等。如果符合規(guī)范要求,則外業(yè)數(shù)據(jù)合格;如果不符合,則應(yīng)尋找原因,重測相應(yīng)測站。

(4)數(shù)據(jù)導(dǎo)出。數(shù)據(jù)的導(dǎo)出可以采用該儀器自帶的Data Transfer軟件進(jìn)行。

3.電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)

電子水準(zhǔn)儀是以自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀為基礎(chǔ),在望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和探測器(CCD),并采用條碼標(biāo)尺和圖像處理電子系統(tǒng)構(gòu)成的光機(jī)電測一體化的高科技產(chǎn)品。采用普通標(biāo)尺時(shí),又可像一般自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一樣使用。

它與傳統(tǒng)儀器相比有以下共同特點(diǎn)。

(1)讀數(shù)客觀。不存在誤差、誤記問題,沒有人為讀數(shù)誤差。

(2)精度高。視線高和視距讀數(shù)都是采用大量條碼分劃圖像經(jīng)處理后取平均得出來的,因此削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響。多數(shù)儀器都有進(jìn)行多次讀數(shù)取平均的功能,可以削弱外界條件影響。不熟練的作業(yè)人員也能進(jìn)行高精度測量。

(3)速度快。由于省去了報(bào)數(shù)、聽記、現(xiàn)場計(jì)算的時(shí)間以及人為出錯(cuò)的重測數(shù)量,測量時(shí)間與傳統(tǒng)儀器相比可以節(jié)省1/3左右。

(4)效率高。只需調(diào)焦和按鍵就可以自動(dòng)讀數(shù),減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。視距還能自動(dòng)記錄、檢核、處理并能輸入電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行后處理,可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化。