（青海黄河水电公司大坝管理中心 青海西宁 810008）
摘要：通过对数字水准仪在弱光线下的应用，提高观测效率及测量精度，并针对优缺性进行说明，供大坝观测人员进行参考。
关键词：DNA03 弱光线水准测量优缺性
一、概述
李家峡水电站位于青海省尖扎县和化隆县交界处，是以发电为主，兼顾灌溉、供水等综合利用的大型水电工程。电站至龙羊峡水电站河道里程108.6km，距青海省会西宁市直线距离55km，公路里程112km。电站设计装机5台，总装机容量为2000MW（5×400MW）。工程分二期建成，一期工程装机1600MW（4×400MW），二期工二期工程装机400MW（未安装），土建工程一次建成。电站在系统中担任调峰、调频、汛期担负基荷。
二、现水准测量布设现状、监测现状
在▽2059m、▽2114m廊道各布设一条精密水准路线，分别位于1～20＃坝段中部，靠下游位置，其中▽2059m设置19个测点、▽2114m设置21个测点，在水库下闸蓄水前开始连续监测。精密水准测线左、右岸两端在基岩内设有双金属标基准点。前期采用LeicaN3进行观测，2002后采用LeicaNA2+ GPM3进行测量，该仪器0. 3mm/KM。每月观测1次［1］。（测点分布图见表一）
在此期间，曾采用瑞士LeicaNA3000、NA3003进行过弱光线下水准测量实验及对比观测，由于照明、仪器、距离等因素，造成NA3000、NA3003测量时间过长，单站无法读数、闭合差值达不到精度要求。导致水准测量始终采用光学水准仪进行。
表一：水准测点布置图
三、DNA03电子水准仪在实际观测中的应用
1、原理
望远镜照准目标并启动测量按键后，条码尺上的刻度在望远镜中 成像，进入仪器的光线一部分用于光学测量（光路）供人眼监视，另一 部分用于电子测量用CCD线阵传感器识别水准尺上的条码分划，用 影像相关技术，由内置的计算机程序自动算出水平视线读数及视线 长度，并记录在数据模块中。标尺由于电子测量用到的光谱属可见光 范围，因此，在黑暗的条件下进行测量时，白炽灯及卤灯等照明设备 均可作为照亮标尺的光源。
2、实际测量过程中应用、发现问题
2.1光源采用、标准
本次廊道照明采用海洋王LED（发光二极管）手电作为辅助照明进行测量。LED光源采用与传统白炽灯发光原理有着本质区别的发光二极管作为发光体而制成。虽然LED光的颜色种类繁多，但其发射出的白色光线与太阳光非常相近。按照与LeicaNA2+GPM3相同的水准路线进行观测，最后对其结果进行比较分析。测量时仪器采用平均测量模式，设置为3次求平均，对水准路线进行往返测量。测量方法及数据计算按照《 国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）中二等水准测量相关规定严格执行。
2.2实际观测中出现的问题
a、将DNA03电子水准仪测量次数设置为三次，采用平均测量，并打开精密模式，在进行▽2059层LR14--LD21水准测量时（高差为1.70M，前后视距约35M），无法测量。在查阅说明书后，发现激活精密模式后，如果读数位置到标尺两端的距离小于50CM，仪器就显示警示，无法读数［2］。后在LR14--LD21单站中间增加转点，测量正常。说明DNA03电子水准仪在弱光线下超过一定距离后，数字水准仪上、下丝不能完全覆盖水准标尺后，会导致无法读数。
b、在测量中，由于光照的角度、高度也会影响读数时间及读数精度。经过反复测试，光源与水准尺夹角达到30°，照明距离8-10M左右，水准尺照明覆盖高度在0.4M—1.6M之间，3秒后开始读数，每次读数差值符合要求。（见图二现场测量）
通过趋势图可以反映出趋势符合历年来变化规律。
四、结语
为提高数字水准仪测量精度和效率，作业时应注意以下几个问题：
a、仪器预热问题
当天首次测量不预热时，易出现读数不稳定、测量速度慢等现象。因此，要针对仪器性能特点和测区环境，测量前应先对仪器进行预热和试测，待仪器性能状态稳定后再进行测量。
b、调焦成像质量对测量精度的影响
精密水准测量中，要求在同一测站上不得两次调焦。由于数字水准仪的读数是由仪器自动完成的，在成像模糊时，仪器也将自动读数。实际作业证明，调焦不清晰时测量速度明显下降，测量误差也随之增大，若出现前后视距不等引起成像模糊，只能移动仪器或标尺。
c、光线问题
标尺部分遮挡、光照太强、太弱、或不均匀覆盖水准标尺将使CCD信号产生饱和或无法读取条码而影响观测读数。［3］
本文通过在弱光线下的测量，进一步表明了数字水准仪克服了传统水准测量的诸多弊端，具有读数客观、精度高、速度快和效率高等特点，但利用数字水准仪进行水准测量的误差来源要比传统水准仪多，如CCD成像质量、标尺晃动、光照变化影响、视线遮挡影响等，应采取一定的有效措施消除或减弱这些误差来源的影响。通过LeicaDNA03数字水准仪与LeicaNA2+GPM3光学水准仪进行的水准测量表明，在黑暗条件下可以采用类似自然光的LED光源照明进行数字水准测量，但视距不要太大，保持20ｍ左右比较适宜，测量精度完全能够满足二等水准测量的要求。
参考文献：
［1］黄河李家峡水电站大坝安全监测资料分析报告，2010.
［2］徕卡DNA_03_10电子水准仪用户手册
［3］薛志宏 数字水准仪的原理、检定及应用研究［D］.郑州：信息工程大学，2002．
论文作者:张京利,李莉萍
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/27
标签：测量论文; 水准仪论文; 水准论文; 读数论文; 标尺论文; 弱光论文; 仪器论文; 《电力设备》2017年第19期论文;