园林工程测量技术
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2.6 电子水准仪

电子水准仪又称数字水准仪,它是以自动安平水准仪为基础,利用影像处理技术,实现数据采集、处理和记录自动化的水准测量仪器。

(1)电子水准仪的构造

电子水准仪是在望远镜光路中增加了分光镜和光电探测器等部件,采用条码水准尺和图像处理电子系统,构成光、机、电及信息存储与处理一体化的水准测量系统。其光学系统和机械系统的部分结构与自动安平水准仪基本相同。图2-18所示为DL-101C电子数字水准仪。

图2-18 DL-101C电子数字水准仪

1—望远镜;2—圆气泡调整螺钉;3—开关键(POWER);4—显示窗;5—圆气泡窗;6—提手;7—望远镜调焦钮;8—测量钮(MEAS);9—操作键盘;10—串行接口

专用条码水准尺(标尺)多采用玻璃钢或因瓦合金钢材料制成,编码标尺的图像由宽窄不同和间隔不等的条码组成,如图2-19所示。目前各厂家生产的标尺编码的条码图案不相同,不能互换使用。

图2-19 编码标尺

(2)电子水准仪的测量原理

电子水准仪与传统水准仪的不同之处,主要在于CCD摄像及编码图像识别处理系统和相应的编码水准尺。电子水准仪的测量原理是标尺的条码像经望远镜、调焦镜、补偿器的光学零件和分光镜后,分成两路,一路成像在分划板上,供目视观测;另一路成像在CCD线阵上,用于进行光电转换。经光电转换、整形后再经过模数转换,输出数字信号,然后被送到微处理器进行处理和存储,并与机器内已存储的条码信息进行比较,即可以获得标尺中丝读数和前、后视距离等数据,如图2-20所示。

图2-20 电子水准仪的测量原理

(3)电子水准仪的基本操作

①安置仪器 将三脚架调到适宜的高度,使架头大致水平,从仪器箱中取出电子水准仪,用连接螺旋将其固连在三脚架上。

②粗略整平 电子水准仪的粗略整平操作与普通水准仪相同,即通过调节基座上的三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中。

③调焦与照准 电子水准仪的调焦与照准和普通水准仪的调焦与照准方法相同。

④选择操作模式 电子水准仪的操作模式分为高差测量模式和高程测量模式等。

⑤基本操作 在相应操作模式下,进行具体的测量工作,如标尺读数、高差或高程的计算等。

⑥数据的记录和存储 根据实际工作的需要,选择人工记录或自动记录。选择人工记录时,可直接从显示窗获取所需数据;当选择自动记录,即存储时,需要进行存储设置,实现数据的存储。

(4)特点

它与传统仪器相比有以下特点:

①读数客观 不存在误差、误记问题,没有人为读数误差。

②精度高 视线高和视距读数都是采用大量条码分划图像经处理后取平均得出来的,因此削弱了标尺分划误差的影响。多数仪器都有进行多次读数取平均的功能,可以削弱外界条件影响。不熟练的作业人员业也能进行高精度测量。

③速度快 由于省去了报数、听记、现场计算的时间以及人为出错的重测数量,测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右。

④效率高 只需调焦和按键就可以自动读数,减轻了劳动强度。视距还能自动记录、检核、处理并能输入电子计算机进行后处理,可实线内外业一体化。