[發(fā)明專利]一種具有儀器高實時精確測量功能的電子水準(zhǔn)儀及其用法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710146904.9
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN108020203B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖孟光;李羲;李朝奎;易四海
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何精確地測量電子水準(zhǔn)儀儀器高。一種具有儀器高實時精確測量功能的電子水準(zhǔn)儀，包括電子水準(zhǔn)儀，延展基座，測量尺和攝像頭，延展基座為電子水準(zhǔn)儀基座的水平延伸體，延展基座上具有一豎直方向的穿孔尺套，測量尺從穿孔尺套中穿過，攝像頭安裝在延展基座上，與電子水準(zhǔn)儀通過有線或無線方式相連，朝向測量尺的刻度面，測量尺下端為基底。本發(fā)明具有以下有益效果：利用電子水準(zhǔn)儀自身圖像讀數(shù)功能讀取儀器高，測量精度很高且節(jié)省了大量成本；電子水準(zhǔn)儀的高程是已知的，減少了該基準(zhǔn)點上的高程測量步驟，測量效率翻倍；電子水準(zhǔn)儀精平后，測量尺與延展基座和大地兩平面嚴(yán)格垂直，其次測量尺始終伸開與地面基準(zhǔn)點緊密接觸，且攝像頭的測量精度很高，共同保證了所測儀器高程的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是電子水準(zhǔn)儀儀器高的測量。

背景技術(shù)

水準(zhǔn)儀是建立水平視線測定地面兩點間高差的儀器。原理為根據(jù)水準(zhǔn)測量原理測量地面點間高差。主要部件有望遠(yuǎn)鏡、管水準(zhǔn)器（或補償器）、垂直軸、基座、腳螺旋。按結(jié)構(gòu)分為微傾水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀。按精度分為精密水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)儀。

目前，電子水準(zhǔn)儀的照準(zhǔn)標(biāo)尺和調(diào)焦仍需目視進行。人工調(diào)試后，標(biāo)尺條碼一方面被成像在望遠(yuǎn)鏡分化板上，供目視觀測，另一方面通過望遠(yuǎn)鏡的分光鏡，又被成像在光電傳感器（又稱探測器）上，供電子讀數(shù)。由于各廠家標(biāo)尺編碼的條碼圖案各不相同，因此條碼標(biāo)尺一般不能互通使用。當(dāng)使用傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)尺進行測量時，電子水準(zhǔn)儀也可以像普通自動安平水準(zhǔn)儀一樣使用，不過這時的測量精度低于電子測量的精度，特別是精密電子水準(zhǔn)儀，由于沒有光學(xué)測微器，當(dāng)成普通自動安平水準(zhǔn)儀使用時，其精度更低。

當(dāng)前電子水準(zhǔn)儀采用了原理上相差較大的三種自動電子讀數(shù)方法：1）相關(guān)法（徠卡NA3002/3003）2)?幾何法（蔡司DiNi10/20）3)?相位法（拓普康DL101C/102C）。它與傳統(tǒng)儀器相比有以下特點：

1)讀數(shù)客觀。不存在誤差、誤記問題，沒有人為讀數(shù)誤差。

2)精度高。?視線高和視距讀數(shù)都是采用大量條碼分劃圖象經(jīng)處理后取平均得出來的，因此削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響。多數(shù)儀器都有進行多次讀數(shù)取平均的功能，可以削弱外界條件影響。不熟練的作業(yè)人員業(yè)也能進行高精度測量。

3)速度快。由于省去了報數(shù)、聽記、現(xiàn)場計算的時間以及人為出錯的重測數(shù)量，測量時間與傳統(tǒng)儀器相比可以節(jié)省1/3左右。

4)效率高。只需調(diào)焦和按鍵就可以自動讀數(shù)，減輕了勞動強度。視距還能自動記錄，檢核，處理并能輸入電子計算機進行后處理，可實線內(nèi)外業(yè)一體化。

確定地面點高程的測量工作，稱為高程測量。高程測量又是測量三項基本工作之一。根據(jù)使用儀器和施測方法的不同，高程測量可分為水準(zhǔn)測量、三角高程測量和氣壓高程測量。用水準(zhǔn)儀測量高程，稱為水準(zhǔn)測量，它是高程測量中最常用、最精密的方法。

水準(zhǔn)測量的基本原理是利用水準(zhǔn)儀提供的“水平視線”，測量兩點間高差，從而由已知點高程推算出未知點高程。

目前，通常用高差法測量高程。若已知A點的高程，欲測定B點的高程，則在、兩點上豎立兩根尺子，并在、兩點之間安置一架可以得到水平視線的儀器。假設(shè)水準(zhǔn)儀的水平視線在尺子上的位置讀數(shù)分別為尺（后視）讀數(shù)為，尺（前視）讀數(shù)為?，則、兩點之間的高程差（簡稱高差）為

????（1）

于是點的高程為

???（2）

???（3）

連續(xù)水準(zhǔn)測量。在實際水準(zhǔn)測量中，A、B?兩點間高差較大或相距較遠(yuǎn)，安置一次水準(zhǔn)儀不能測定兩點之間的高差。此時有必要沿A、B?的水準(zhǔn)路線增設(shè)若干個必要的臨時立尺點，即轉(zhuǎn)點（用作傳遞高程）。根據(jù)水準(zhǔn)測量的原理依次連續(xù)地在兩個立尺中間安置水準(zhǔn)儀來測定相鄰各點間高差，求和得到A、B?兩點間的高差值。