文档介绍：ZEISS DINI 11型数字水准仪
及其在地面沉降观测应用中精度分析
张志勇
(嘉兴市城乡规划设计院,嘉兴市中山西路235号,314001)
[摘要] 本文对数字水准仪的基本原理及ZEISS DINI 11型数字水准仪的主要特点、主要技术参数作了介绍,通过对ZEISS DINI 11型数字水准仪用于地面沉降观测实测数据资料的精度分析,说明ZEISS DINI 11型数字水准仪完全适用于精密水准测量。
[关键词] 数字水准仪原理地面沉降观测精度分析
一、引言
众所周知,测量工作的一项主要内容就是确定地球表面一点的三维坐标(X,Y,Z),二十世纪八十年代以来,全球定位系统GPS用于确定平面坐标(X,Y)的技术已经成熟并得到了广泛应用,由于GPS技术只能确定大地高,大地高通过拟合方法转换为正常高还需要通过精密水准测量来确定高程异常。随着数字技术的发展,几十年来人们探求的精密水准测量自动化,在二十世纪九十年代初有了重大突破,1990年瑞士徕卡公司首先研制出第一台数字水准仪NA2000,成功地将数字水准仪推向市场,实现了水准测量标尺分划和视距的电子读数、数据自动存储和处理等数据采集的自动化,从而减轻了水准测量的劳动强度,提高了作业效率和成果质量。从那以后国外测量仪器厂家纷纷致力于数字水准仪的开发研制,目前市场上推出的数字水准仪主要有徕卡的NA2002、NA2003,蔡司的DINI 20、DINI10、DINI11、DINI21、DINI11T,日本拓普康公司的DL-101C、DL-102C等。为了对嘉兴市地域内的地面沉降进行监测,我院新近购进一台ZEISS DINI11型数字水准仪并配以一对3米铟钢条形码标尺,下面结合嘉兴市地面沉降观测工程的实测数据对该仪器的精度进行分析。
二、数字水准仪的基本原理
数字水准仪又称电子水准仪,它们的光学系统都采用了光学自动安平水准仪的基本形式,具有典型的交叉吊带补偿器,也可以象光学水准仪一样使用。标尺采用条形码分划,D探测器)。在水准测量中,条形码的象通过一个分光器,将光线分为两束,一束转射到传感器光电二极管阵列上,另一束转射到观测镜上,信号的分析和处理采用了相关方法,将储存在仪器内的基准码与传感器阵列的图象信号进行比较,仪器和标尺之间的高差即是标尺条形码象的位移量和因仪器、标尺间距离而产生的条形码象的大小的二维相关函数。二维相关是在标尺条形码影像上先确定一个待定点,称之为目标点,以此待定点为中心选取m ´ n 个像素的灰度阵列作为目标区,为了在储存在仪器内的基准码影像中搜索同名影像,必须估计出该同名影像可能存在的范围,建立一个k ´ l个像素的灰度阵列作为搜索区,相关的过程就是依次在搜索区中取出m ´ n 个像素灰度阵列,计算其与目标区的相似测度rij,将仪器的调焦透镜位置参数作为相关搜索的初始值,当r取最大时,认为是最佳相关,该搜索窗口的条形码影像被认为是同名影像,这时标尺读数就可以确定。
三、DINI 11的主要技术参数
高程测量精度:
往返水准测量每千米标准差
电子测量——铟瓦精密编码尺
测量范围: ~100m
测距精度: 20mm
最小显示单位:
高程测量
测距 1mm
: 3s
望远镜:
放大率 32´ 孔径 40