隨著電子水準(zhǔn)儀器的普及，使用者往往因?yàn)椴涣私馄浠?a target="_blank">工作原理、性能，在工作過(guò)程中操作錯(cuò)誤，保護(hù)不當(dāng)。大大降低了電子水準(zhǔn)儀器的真正工作效率。為了避免不必要的錯(cuò)誤，本文對(duì)電子水準(zhǔn)儀器的基本工作原理和日常操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致論述，并結(jié)合具體工程項(xiàng)目行具體分析。

　　所有對(duì)高程進(jìn)行測(cè)量的方法中，幾何水準(zhǔn)測(cè)量法是最精密的測(cè)量方法，所以一直沿用至今。精密水準(zhǔn)測(cè)量方面，六十年代初由德國(guó)大地測(cè)量學(xué)者創(chuàng)造的機(jī)車化水準(zhǔn)測(cè)量法，七、八十年代前西德研制出機(jī)車化水準(zhǔn)測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)，該測(cè)量系統(tǒng)由平儀 Telamat 與主動(dòng)水準(zhǔn)標(biāo)尺構(gòu)成，2002年5月徠卡公司又向中國(guó)市場(chǎng)投放新型數(shù)字水準(zhǔn)儀 DNA03。該儀器符合中國(guó)國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范，功能齊全。

　　電子水準(zhǔn)儀器的概述

　　電子水準(zhǔn)儀又叫數(shù)字水準(zhǔn)儀，由基座、水準(zhǔn)器、單遠(yuǎn)鏡及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，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(cè)器（CCD）。并采用條紋編碼標(biāo)尺和圖像的處理電子系統(tǒng)而構(gòu)成的光機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品。

　　數(shù)字水準(zhǔn)儀俗稱電子水準(zhǔn)儀，它匯集了融光機(jī)電技術(shù)、圖象處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，該儀器能夠自動(dòng)采集數(shù)據(jù)和信息處理，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化水準(zhǔn)測(cè)量。其特點(diǎn)：

　　①讀數(shù)客觀。不存在誤讀、誤記問(wèn)題。

　　②精度高。實(shí)際觀測(cè)過(guò)程中，采用大量條碼分劃圖像經(jīng)處理削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響。

　　③速度快。由于省去了報(bào)數(shù)、聽(tīng)記、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算等工序，與傳統(tǒng)儀器相比縮短了測(cè)量時(shí)間。

　　④效率高，只需照準(zhǔn)、調(diào)焦和按鍵就可以自動(dòng)觀測(cè)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　電子水準(zhǔn)儀測(cè)量原理

　　與電子水準(zhǔn)儀配套使用的水準(zhǔn)尺為條形編碼尺，通常由玻璃纖維或銦鋼制成。在電子水準(zhǔn)儀中裝置有行陣傳感器，它可識(shí)別水準(zhǔn)標(biāo)尺上的條形編碼。電子水準(zhǔn)儀攝入條形編碼后，經(jīng)處理器轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字，在通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)化，在顯示屏上直接顯示中絲讀數(shù)和視距。

　　此儀器利用近代電子工程學(xué)原理由傳感器識(shí)別條形碼水準(zhǔn)尺上的條形碼分畫，經(jīng)信息轉(zhuǎn)換處理獲得觀測(cè)值，并以數(shù)字形式顯示在顯示窗口上或存儲(chǔ)在處理器內(nèi)。儀器的結(jié)構(gòu)如圖所示，儀器帶自動(dòng)安平補(bǔ)償器，補(bǔ)償范圍為±12‘。與儀器配套的水準(zhǔn)尺為條紋編碼尺——玻璃纖維塑料或鋼尺。水準(zhǔn)標(biāo)尺為雙面分畫三段折接式，每段長(zhǎng)度為1.35m，標(biāo)尺總長(zhǎng)為4.05m，其分畫形式為條紋碼和厘米分畫。條紋碼分畫供電子水準(zhǔn)儀觀測(cè)時(shí)電子掃描用，標(biāo)尺另一面的厘米分畫可供光學(xué)水準(zhǔn)儀觀測(cè)時(shí)使用。

　　觀測(cè)時(shí)，經(jīng)自動(dòng)調(diào)焦和自動(dòng)整平后，水準(zhǔn)尺條紋碼分畫影像映射到分光鏡上，并將它分為兩部分，一部分是可見(jiàn)光，通過(guò)十字絲和目鏡，供照準(zhǔn)用；另一部分是紅外光射向探測(cè)器，并將望遠(yuǎn)鏡接收到的光圖像信息轉(zhuǎn)換成電影像信號(hào)，并傳輸給信息處理器，與機(jī)內(nèi)原有的關(guān)于水準(zhǔn)尺的條紋碼本源信息進(jìn)行相關(guān)處理，于是就得出水準(zhǔn)尺上水平視線處的讀數(shù)。

　　使用電子水準(zhǔn)儀測(cè)量既方便又準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了水準(zhǔn)測(cè)量自動(dòng)化。近幾年來(lái)徠卡公司又推出了更精密的數(shù)字水準(zhǔn)儀NA3000，其觀測(cè)精度更高。下圖是NA2002、NA3003的測(cè)量原理示意圖。

　　電子水準(zhǔn)儀器的誤差源

　　光學(xué)和機(jī)械部件 數(shù)字水準(zhǔn)儀是光學(xué)和電子部件相結(jié)合的產(chǎn)物，而光學(xué)、機(jī)械部件引起的誤差，又會(huì)因其與電子部件結(jié)合而表現(xiàn)出新的特征。

　　自動(dòng)補(bǔ)償裝置 數(shù)字水準(zhǔn)儀自動(dòng)補(bǔ)償器誤差包括：補(bǔ)償器安平誤差、剩余補(bǔ)償誤差、遲滯影響和恒磁場(chǎng)中的狀態(tài)（地磁影響）等。

　　電子設(shè)備 數(shù)字水準(zhǔn)儀是根據(jù)探測(cè)器（CCD）獲取的條碼影像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換進(jìn)行讀取測(cè)量的，特性決定了其在光線強(qiáng)弱變化、條碼標(biāo)尺表面光照不均勻、觀測(cè)瞬間強(qiáng)光閃爍，外界氣流抖動(dòng)等情況下，可能會(huì)降低標(biāo)尺成像的對(duì)比度而引起誤差。

　　外界條件改變 數(shù)字水準(zhǔn)儀與條碼標(biāo)尺組成的測(cè)量系統(tǒng)是處在時(shí)刻變化的外界條件下進(jìn)行工作的，外界條件的變化將引起儀器各部件產(chǎn)生誤差。這種影響常常表現(xiàn)為各部件且其組合的綜合影響。

　　3 電子水準(zhǔn)儀器在 “2011 年青浦區(qū)二 、三等精密水準(zhǔn)復(fù)測(cè)”項(xiàng)目中的應(yīng)用為了進(jìn)一步提高水準(zhǔn)網(wǎng)精度，高效、可靠地提供測(cè)繪保障，并為研究上海地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)的變化提供高程依據(jù)，根據(jù)上海基礎(chǔ)測(cè)繪高程控制網(wǎng) 5 年更新周期要求，決定在2010 年開(kāi)展全面水準(zhǔn)點(diǎn)普查、水準(zhǔn)網(wǎng)優(yōu)化、勘測(cè)選埋點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)全市一、二、三等水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)。表 1、表 2 為青浦區(qū)水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。