数字水准仪及其在铁路变形监测中的应用.pdf

工程测量新技术与高速铁路的运营管理 专题一：数字水准仪及其专题一：数字水准仪及其 在铁路变形监测中的应用在铁路变形监测中的应用 数字水准仪的概念 数字水准仪(digital level) 用于自动 化水准测量的仪器，它采用CCD阵列传感器 获取编码水准尺的图像，依据图像处理技术 来获取水准标尺的读数，标尺图像处理及其 处理结果的显示均由仪器内置计算机完成。 数字水准仪的发展 u 1990年Wild厂推出了第一款数字水准仪NA2000，测量 精度为±1.5mm/km，用于普通水准测量，1991年升级为 NA2002；1991年底推出NA3000，测量精度提高到了 ±0.4mm/km，达到了精密水准仪的要求，1994年升级为 NA3003。2002年推出的DNA03和DNA10，面向精密水准测量， 精度分别为±0.3mm/km和±0.9mm/km。2004年下半年推出 了面向中低端市场的Sprinter 100/100M/200/200M，精度 分别为±2.0mm/km和±1.5mm/km。 数字水准仪的发展 u1994年德国Zeiss厂生产出了两种型号的数字水准仪Dini10 和Dini20，测量精度分别到了±0.3mm/km和±0.7mm/km， 不久又推出了带角度测量功能的Dini10T。？？年Dini12(T) 和Dini22，精度分别为±0.3mm/km和±0.7mm/km。 u1994年底Topcon也推出了两种型号的数字水准仪DL-101和 DL-102，测量精度分别达到了±0.4mm/km和±1.0mm/km。 1997年升级为能安置PCMCIA卡的DL-101C和DL-102C。 u？？年SOKKIA推出SDL30M和SDL50M。 Trimble Zeiss Dini Leica DNA SOKKIA SDL Topcon DL 比较评价指标 测量精度 测量速度 仪器重量 电池容量电池容量 屏幕信息 价 格 测量原理 标尺编码规则 目前4 数字水准仪都采用的 条码标尺，即用 不同宽度的条码组合来表征标尺面的不同高度位置， 但是其设计方法却不尽相同。 Note ：尽管各厂家的编码尺具有不同的编码规 则则和读数和读数方法方法，，但但编码标尺编码标尺全全是由是由同同一厂一厂家家，，即即德德 国的Zeiss公司生产的，这也 目前世界上惟一能够 生产数字编码水准标尺的厂家。 标尺编码规则 与光学水准仪的比较 n 相同点：数字水准仪具有与传统水准仪相同的光学、机械 和补偿器结构；光学系统也 沿用光学水准仪；水准标尺一 面具有用于电子读数的条码，另一面具有传统水准标尺的E 型分划，既可用于数字水准测量，也可用于传统水准测量。 n 不同点：传统水准仪用人眼观测，数字水准仪用光电传感 罪(CCD线阵)代替人眼；数字水准仪与其相应条码水准标尺 配用。仪器内装有图像识别器，采用数字图像处理技术。另 外对于精密水准仪而言，传统的利用测微器读数，而数字水 准仪没有测微器。 数字水准仪优点 1．速度快：水准仪自动探测读数、记录和检核，不用观测员 人工观测，作 速度快慢取决于仪器整置速度和跑尺人员的速度。 2．精度高：图像处理技术自动判别读数，免除了观测员人工 夹准分划和读数误差的影响。对图形影像多个分划取平均值，有 利于消除标尺分划误差。另外速度的提高，可消除与时间有关的 外界条件的影响，如温度变化引起的视准轴的变化，大气垂直折 光光的的变变化化，，仪器水准尺升仪器水准尺升降等降等的的影响影响。。 3．仪器重量轻，操作简便，减轻作 员的劳动强度。 4 ．易于实现测量内外 一体化。数字水准仪将数据直接记录 在卡或内存中，及时检核，按规定格式输出，便于在计算机上处 理，形成自动流程，不仅大大提高了工作效率，而且避免了由于 人工记录、计算出现的差错。 数据处理 数字水准仪能自动采集并将观测数据以一定的记录格式存储 下来，为内外 一体化提