摘要：新型电子水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于输入计算机和容易水准测量内外业一体化的特点。能够消除人工判读错误和出色的精度表现，使水准测量工作变得前所未有的轻松、简便、精确和高效。
关键词：新型电子；水准仪；特点；
测绘仪器的数字化智能化是测绘走向全数字化的必然要求，在数字电子水准仪技术诞生十余年后的今天，由于诸多原因，国内仍然存在许多对数字水准仪技术的片面认识。
一、新型电子水准仪的特点
1.读数客观。由于观测值是自动显示在电子水准仪的屏幕上，所以不存在观测员的判读错误，消除了人为读数误差。
2.精度较高。视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象经处理后取平均得出来的数值，因此削弱了标尺分划误差的影响。电子水准仪都有多次读数取平均的功能，可以削弱外界条件的影响。对仪器操作不太熟练的测量人员也能进行高精度测量。
3.效率高。电子水准仪在使用时只需要进行调焦和按键就可以自动读数，所以大大减轻了劳动强度，提高了工作效率。
4.速度快。由于电子水准仪省去了人工读数以及人为出错的重测数量，测量时间与传统水准仪相比可以节省1 /3左右。
5.自动存储。电子水准仪可以对数据自动记录、检核、处理，并能从仪器中把数据输入电子计算机进行后处理，可实现内外业一体化。
二、新型电子水准原理的比较
目前流行的几种电子水准原理主要是相关法、几何法。从这几种原理的共同性的角度看，都使用了光学水准仪的光路原理，也都使用了条形码标尺，条码明暗相间，通过改变明暗条码的宽度实现编码，且条码不存在重复的码段。但它们的编码规则也有非常明显的个性区别，从这些区别是可以看出它们的解码原理的区别的。另外，除上述编码环节存在共同性外，解码环节也还是有共同性的。可以断定，所有的电子水准原理的解码过程都存在粗测、精测和精粗衔接这些步骤过程。且这些过程和普通的光学模拟水准仪仍然有相似之处。粗测—— 确定光电传感器所截获条码片段在标尺上的位置，这一过程也就是图象识别过程。精测— 确定电子中丝在所截获的条码片段中的位置。精粗衔接—根据精测值和粗测值求得电子中丝在标尺上的位置— 即测量结果。当然，相位法的精测粗测含义则有所不同。
1.相关法。Leica 仪器使用相关法，其解码原理就是对图象信号与约定的编码进行相关解算，寻找最大相关点的位置从而完成图象识别，进而获得所截获的条码片段的原码（粗测值）和物象比（距离），精测原理则由电子中丝和码元的相位关系实现。其解码突破口在于二维相关搜索运算。相关法的精测原理仍然利用电子中丝和所截获的码片段码元的相位（位置）关系实现。对于这一点，目前还没发现有文献对其进行了分析和披露。为解决测量速度慢的问题，早期的Leica 仪器在望远镜的调焦旋钮上安装传感器以实现视距（物象比）的粗略测量以缩小相关算法的搜索范围，也有仪器则采用面阵光电传感器通过测量标尺条码的横向长度来实现视距（物象比）的粗略测量以缩小相关算法的搜索范围。目前文献所介绍的“粗相关”“精相关”概念实质都是介绍的粗测原理—即条码段或其码序的确立过程，对其真正的精测原理即电子中丝和条码片段之间的位置关系的确立过程没有涉及。
2.几何法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆几何法的解码原理区别于相关法的地方是通过载码的引入减少了标尺上黑白条纹宽度的种类，并使得图象信号中可以恢复出载码的周期波谱，从而实现了准确的码元坐标定位继而实现快速的“码词”（和相关法中的条码片段概念类似）读取，解决了相关法的测量速度慢的问题。其所谓的相似三角形空间变换几何关系不是其真正特点，因为这种相似三角形空间几何比例关系其实是所有电子水准原理所共同采用的（包括相关法、相位法、RAB 原理以及叶氏原理也实质都使用了这种望远镜成像的光学比例关系），所有电子水准原理的精测过程实质都是使用了这种几何关系。所以我们一直认为几何法的叫法是不妥的。可以看出，相关法和几何法的命名角度本身是不一致的，前者是粗测特征，后者是精测特征。这样的命名与分类当然是不严谨的。实际上，相关法也利用了望远镜成像几何位置（相位）关系实现精测，几何法也可以使用相关算法（但不是二维相关）实现粗测（获得“码词”）。而其区别仅在于是否利用载码调制来实现解码运算量的减少。
三、在实践工作中的应用
1.新型电子水准仪的高精度、高效率、方便简便、可加长水准标尺等诸多优点，保证了数据成果精确，完善了工程作业方法，明显提高了工程工作效率，因此，在控制测量中被得到广泛应用。以某区1∶ 2 000 地形图测绘控制点水准测量为例，该工程为四等水准测量，两个国家水准点为起算点，联测16 个平面控制点，共计120． 6 km，闭合差为0． 036m，完全符合要求。部分地段山势陡峭，乡间路曲曲折折，给水准测量带来很大困难，利用电子水准仪可以解决诸多难题。例如，阴雨天气同样可以满足前后视距的测量长度；加长的水准标尺可以在高差比较大的地方减少测站数量，避免了多次测量高差较大地方时所带来的误差，发挥了其中短距离测量的特点，方便快捷的数据存储功能；在测量地势平缓的地方时，增加前后视距提高了水准测量速度等。电子水准仪测量前后视距虽然没有普通水准仪测量的前后视距长，但是电子水准仪屏幕上能够直观地显示出前后视距的读数，可以有效地控制前后视距差，视距累积差，避免造成前后视距差和视距累积差超限。另外，电子水准仪和水准标尺要比普通水准仪和水准标尺轻很多，这会减轻作业人员的劳动强度。即使在数据量很大的情况下，只需导入Excel 表格中便可在短时间内处理完毕，这一功能明显优越于普通水准仪。
2.应用中的注意事项。电子水准仪无论在测量速度上，还是在测量精度上都能够满足要求，但在具体应用中也发现了它的很多缺点。1）前后视距差及视距累积差没有提示功能。在实践工作中要随时记录前后视距差，避免前后视距差超限。2）当前后视距大于100 m 时，电子水准仪不能测出数据，这也在一定程度上制约了水准测量速度。3）遇到树枝或其他障碍物时，只要上、中、下三丝中有一丝被遮挡则无法显示距离和中丝读数。4）当近距离观测时，只要上丝离尺上边缘刻划较近，则不显示读数。只有降低脚架才能解决这样的问题。5）电子水准仪在运输过程中，会发生震荡，所以整个作业期间都应在每天施测前进行i 角检验。6）使用电子水准仪前，还应进行预热，预热不少于20次单次测量。7）进行各等级水准测量时，要对仪器进行等级设置，以免造成误差超限，影响测量成果。8）水准标尺上要配备水平圆气泡，确保水准标尺扶直，提高测量成果质量。9）测量前后视距时，应避免二次调焦，降低不必要偶然误差。10）在每次测量时，检查水准标尺的条形码是否完好无损，尺面是否清洁干净，成像是否清晰可见。
新型电子水准仪的出现，使水准测量实现了自动化、数字化，是水准测量仪器史上一次技术性的革命。实践证明电子水准仪具有很高的精度和工作效率，深受测绘行业的青睐，是野外测量工作的首选。虽然它还具有不足之处，但相信随着测绘科技的发展，这些问题一定会得到解决。
参考文献：
［1］廖亮． 数字水准仪关键技术研究［D］． 西安：西安电子科技大学，2016．
［2］王凤鹏． 多尺度条码图像复原技术及其在数字水准仪中的应用［D］． 南京：南京理工大学，2017．
［3］范会敏，李晋惠． 数字水准仪测量算法概述［J］． 西安工业学院学报，2016，22（4）：318 － 321．
论文作者:王潇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
标签：水准仪论文; 测量论文; 视距论文; 水准论文; 电子论文; 标尺论文; 读数论文; 《基层建设》2018年第34期论文;