水准仪型号(水准仪型号规格)

水准仪型号在哪看

水准仪型号有：DS0.5、DS1、DS3、DS10。主要用途：1、DS0.5主要用于国家一等水准测量及地震监测。2、DS1主要用于国家二等水准测量及精密水准测量。3、DS3主要用于国家三、四等水准测量及一般工程水准测量。DS10主要用于一般工程水准测量。

水准仪型号都以DS开头，分别为“大地”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，通常书写省略字母DS。其后"0.5”、“1”、“3”、“10”等数字表示该仪器的精度。

水准仪是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器。原理为根据水准测量原理测量地面点间高差。主要部件有望远镜、管水准器、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪。按精度分为精密水准仪和普通水准仪。

水

大地水准仪型号

A--GPS接收机标称的固定误差；α——电磁波测距仪器标称的固定误差；B---GPS接收机标称的比例误差系数、隧道开挖面宽度；b——电磁波测距仪器标称的比例误差系数；C——照准差；D——电磁波测距边长度、GPS-RTK参考站到检查点的距离、送变电线路档距；6Dg——测距边在高斯投影面上的长度；DH——测区平均高程面上的测距边长度；DP——测线的水平距离；D0——归算到参考椭球面上的测距边长度；d--GPS网相邻点间的距离、灌注桩的桩径；DS05、DS1、DS3—一水准仪型号；fβ——方位角闭合差；H——水深、建(构)筑物的高度、安装测量管道垂直部分长度、桥梁索塔高度、隧道埋深；Hm——测距边两端点的平均高程；Hp——测区的平均高程；h——高差、建筑施工的沉井高度、地下管线的埋深、隧道高度；hd——基本等高距；hm一一测区大地水准面高出参考椭球面的高差；i——水准仪视准轴与水准管轴的夹角；K——大气折光系数；L——水准测段或路线长度、天车或起重机轨道长度、桥的总长、桥的跨径、隧道两开挖洞口间长度、监测体或监测断面距隧道开挖工作面的前后距离；l——测点至线路中桩的水平距离、桥梁所跨越的江(河流、峡谷)的宽度；M——测图比例尺分母、中误差；Mw——高差全中误差；M△——高差偶然中误差；M——中误差；mD——测距中误差；mH——地下管线重复探查的平面位置中误差；mV——地下管线重复探查的埋深中误差；mα——方位角中误差；mβ——测角中误差；N——附合路线或闭合环的个数；n——测站数、测段数、边数、基线数、三角形个数、建筑物结构的跨数；P——测量的权；R——地球平均曲率半径；RA——参考椭球体在测距边方向法截弧的曲率半径；Rm——测距边中点处在参考椭球面上的平均曲率半径；S——边长、斜距、两相邻细部点间的距离、转点桩至中桩的距离；T——边长相对中误差分母；W——闭合差；Wx、Wy、Wz——坐标分量闭合差；Wf、Wg、Wj、Wb——分别为方位角条件、固定角条件、角-极条件、边(基线)条件自由项的限差；ym——测距边两端点横坐标的平均值；7α——垂直角、地面倾角、比例系数；δh——对向观测的高差较差；δ1、2——测站点1向照准点2观测方向的方向改化值；△——测段往返高差不符值；△d——长度较差；△H——复查点位与原点位的埋深较差；△S——复查点位与原点位间的平面位置偏差；△a——补偿式自动安平水准仪的补偿误差；μ--单位权中误差；σ——基线长度中误差、度盘和测微器位置变换值。

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水准仪型号图片大全

从事测绘一线工作20多年的砖家，和测绘同行分享测绘基础知识的一砖一瓦。

控制测量是各种测绘工作的基础，主要分为平面控制测量和高程控制测量两部分，上一篇我们介绍了平面控制测量现在所采用的主要方式—GNSS控制测量，这一次我们再介绍高程控制测量。高程控制测量就是获取控制点高程值的测量方法，一般有三种方式：水准测量、三角高程测量和利用GNSS测量的大地高进行转换。

水准测量是高程控制测量的主要方式。一般的三角高程测量可以代替四等及以下水准测量，其原理与水准测量基本一致，执行的也是《国家三、四等水准测量规范》。精密三角高程测量可以代替二、三等水准测量，现在已经由高校的试验转向推广应用，但是存在仪器设备要求过高、缺乏统一的规范标准问题。利用GNSS测量的大地高进行转换的方式主要是高程拟合和精化似大地水准面。高程拟合有固定常数改正、平面拟合、曲面拟合等方式，主要使用测区面积较小，起伏不大的情况。精化似大地水准面是一劳永逸的好办法，但是投入大、需要的高精度重力成果难以获取、实现技术比较复杂，一般由**测绘主管部门主导完成。即使是高程拟合和精化似大地水准面，也需要获取一定数量的控制点的水准高程成果。综上所述，可见水准测量是高程控制测量最主要，也是最基础的方式，没有之一。所以本文下面就主要对水准测量进行介绍。

一、技术设计

同GNSS控制测量相同，水准测量也首先进行技术设计，按照《测绘技术设计规定》的相关规定编写专业技术设计书。当然，水准测量大部分情况下是测绘项目的一部分，水准测量的技术设计作为项目技术设计的一部分，编入该项目的专业技术设计书即可。

技术设计最核心的部分是根据项目需求确定水准测量的技术等级。水准测量主要应用于国家大地测量、城市测量及工程测量三个领域，分别执行《国家一、二等水准测量规范》、《国家三、四等水准测量规范》，《城市测量规范》及《工程测量规范》。国家水准测量规范是基础，城市测量规范和工程测量规范是在各自领域的具体要求，总体上是大同小异。在等级划分上，国家水准测量规范分为一、二、三、四等，城市测量规范分为二、三、四等，工程测量规范分为二、三、四、五等。

图1《国家三、四等水准测量规范》中的精度等级规定

图2《城市测量规范》中的水准测量精度等级规定

图3《工程测量规范》中的水准测量精度等级规定

从我近年来参与的城市测量和工程测量项目来看，大部分水准测量的技术设计都是采用的国家水准测量规范，基本都是三等或四等。所以，在下面水准测量各主要工序的技术要求进行介绍时，是以《国家三、四等水准测量规范》为依据的。

在精度等级的规定中，核心的指标是每公里水准测量的偶然中误差MΔ和全中误差MW。每公里水准测量的偶然中误差MΔ是由进行往返测的水准路线的各测段的往返测不符值进行计算的，反映的是每公里水准测量往返测的误差值，最直观的表达了水准观测的精度水平。只有进行往返测的水准路线才能计算，如果四等水准只进行单程测量，则无需计算偶然中误差MΔ。进行偶然中误差MΔ计算的水准路线的测段至少要达到20个，如果少于20个，需要合并到邻近的水准路线一并结算。每公里水准测量的全中误差MW是由水准网中水准闭合环的闭合差进行计算，在进行闭合差计算前，各测段的观测值已经进行了尺长改正和正常水准面不平行改正。进行全中误差MW计算的闭合环也需要达到20个，达不到20个就不需要计算了。说到这里，大家可能有一个疑问：如果我们的水准路线和水准网达不到计算每公里水准测量的偶然中误差MΔ和全中误差MW的条件，怎样对观测的精度进行控制呢？实际上对达不到计算条件的简单的水准路线和水准网，只要附合路线或闭合环的闭合差达到规范要求即可，最好不要超过限差的2/3。另外水准点的高程精度，在水准平差过程中平差软件会进行统计。至于每公里水准测量的偶然中误差MΔ和全中误差MW的计算方法，按照这个水准测量规范中其中的公式计算即可，这里不再详细说明。

二、水准布网及标石埋设

水准路线一般布设为附合路线、环线或结点网的形式，特殊情况下可采用支线的形式布设。具体布设应考虑起始点分布情况，尽量沿道路布设，并在达到规范布设原则的条件下，设计较短的水准路线。布设要求主要是对路线长度的规定。比如单独的三等水准附合路线，长度不应超过150km；环线周长应不超过200km；同级网中结点间距离不超过70km；山地等特殊困难地区可适当放宽，但不宜大于上述各指标的1.5倍。如果对测区的情况不够熟悉，应首先进行实地踏勘，确定起始点和道路的现状，避免设计好的路线，在实地因起始点破坏或道路施工等情况造成施测困难。水准路线应沿利于施测的公路，大路及坡度较小的乡村路布设，水准路线尽量避免跨越500米以上的河流、湖泊、沼泽等障碍物。

水准点按实际的需求以一定的密度沿水准路线布设，现在控制测量的现状一般是：同一控制点既是GNSS平面控制点又是水准高程控制点，所以在布设水准点是应与GNSS平面控制点位要求综合考虑，同时满足二者的需求。还有一种情况是GNSS平面控制点已完成布设及观测，需要进行水准联测，这就需要根据已有点位和起始点情况进行水准路线布网设计，而不是先设计路线再设计点位了。

水准路线及点位设计完成后，应绘制水准布网略图。略图中应包含起始点、水准点点位及名称，水准路线及往测方向，各测段概略长度等信息，方便外业观测时使用。

图4某测区水准观测略图

水准路线布网设计完成后，就可以进行实地选点埋石工作。水准点应选在土质坚实、安全僻静、观测方便和利于保存的地点。应避免易受水淹的下湿地，易滑坡沉陷的变形地，铁路两侧50米内、公路两侧30米内易受震动以及近期可能进行建设易破坏的地点。埋石是非常重要的一项基础性工作，具有不可逆性，应严格按规范要求进行操作。很多埋石工作都是雇佣临时人员完成的，应加强关键工序的质量监控。在标石埋设过程中应拍摄标石坑、标石安置及标石埋设后标志头及近景及远景照片。标石埋设完成后应现场绘制点之记略图，量取栓距尺寸，每天埋石工作结束后回驻地应及时完成点之记的制作。

还需要注意的一点是三等以上水准标石（基岩点除外）埋设后，一般应经过一个雨季后进行观测，在冻土厚度大于0.8米的北方地区，还应经过一个冻解期才能进行观测，否则标石会发生沉降。我曾经参与过一个城市地铁前期二等水准测量项目，由于项目工期要求，在寒冷的冬季进行埋石后直接进行观测。为防止沉降过大，在四米深的钻坑现场浇筑标志。即使这样，在第二春季解冻浇水后进行复测，很多水准点还是发生了2-3厘米的沉降，不得不进行了重新观测平差。

三、水准观测

水准观测首先要选择好仪器设备，水准观测的核心仪器设备是水准仪和水准标尺。水准仪主要分为光学水准仪和数字水准仪两种。光学水准仪型号为DS3、DS1、DS05；数字水准仪型号为DSZ3、DSZ1、DSZ05。DS代表光学水准仪，DSZ代表数字水准仪，后面的数字表示水准仪的精度，例如“3”表示每千米往返测高差中数的高程中误差为3毫米；“05”表示每千米往返测高差中数的高程中误差为0.5毫米。一、二等水准测量需采用DS1、DS05、DSZ1、DSZ05型号的水准仪，三四等水准测量采用上述各型号水准仪均可。一、二等水准测量需采用铟瓦水准标尺，热胀冷缩变型小，满足高精度水准测量要求，三、四等水准测量采用普通木质标尺或玻璃纤维尺即可。

水准观测前还需对仪器设备进行检校。水准仪和水准标尺的检校项目很多，测绘单位每年都需将仪器送到专门的检验机构进行检校。在水准观测时的必须的检校项目是水准仪i角的检校，自动安平光学水准仪水准仪每天检校一次i角，气泡式水准仪每天上、下午各检校一次i角，作业开始后的7个工作日内，若i角较为稳定，以后每隔15天检校一次。数字水准仪，整个作业期间每天开测前进行i角测定。另外，在水准观测期间比较容易忽略的是三脚架的稳定性检查，应当每天开测前进行检视。还有水准标尺圆水准气泡的检校，在水准尺长途运输等可能造成气泡偏斜的情况下，应及时进行检校。

三等水准观测采用中丝读数法进行往返测。当使用带有测微器的水准仪和铟瓦尺观测时，也可进行单程双转点观测。四等水准采用中丝读数法进行单程观测，支线应往返测或单程双转点观测。三四等水准每测段（两水准点间）观测的测站数均须为偶数站，其主要目的是消除一对标尺零点不等差的影响。这个比较容易操作，只要做到测段起始点是哪个标尺上点，到终点时也是这个标尺上点，测站数就是偶数站。三、四等水准测量采用的尺垫质量不小于1kg，观测应在标尺分划成像清晰稳定时进行。每测站的视线长度、前后视距差、视线高度等应严格按规范执行。每一测站的观测顺序也应按规范执行，三等水准每测站的观测顺序为“后-前-前-后”，四等水准的观测顺序为“后-后-前-前”。

图5《国家三、四等水准测量规范》中的测站观测限差规定

水准观测前30分钟，应将仪器置于阴影下使其与外界温度一致，数字水准仪还应进行不少于20次的单次测量进行预热；在连续各测站设置三脚架时，应使其中两脚与观测路线平行，另一脚轮换置于路线的左右两侧；除路线拐弯处，应使水准仪与两根标尺近似呈一条直线；测段进行往返测，由往测转向返测时，两根标尺的位置要互换；在一测站后尺第一次读数调焦后，后续其他观测时不要调焦；数字水准仪应避免对着太阳，在逆光等成像条件不佳时，应缩短视距长度，保证成像清晰。

水准观测中每测站的各项限差需要记簿人员在记簿过程中及时计算，如有超限，及时告知观测人员进行测站重测，对记簿人员要求较高，出错的概率也比较大。为解决这个问题，最好的办法是采用电子记簿，电子记簿程序能够及时准确发现观测中的各种问题，保证记录的质量。我们单位一直采用自然资源部国家第三地形测量队研发的水准测量外业数据采集软件，从观测电子记簿到手簿生成、段高差计算等都可以自动化完成，效果还是非常好的。

在水准观测中特别需要注意的一点是，当一测站的全部观测未结束前，后尺千万不能移动，否则当测站观测中有超限情况出现，需要重测该测站时，后尺移动，只能重测整测段，欲速而不达。还有每天观测结束回到驻地，要及时检查记录手簿，电子记簿把记录数据传输到计算机中，生成观测手簿，发现问题及时处理。

四、水准平差计算

水准观测结束后，首先要整理各测段往返测的高差，计算往返测高差不符值是否超限，如果超限，应进行重测。各测段高差往返测不符值均不超限后，取往返测高差中数作为测段高差。再根据测段高差计算环线的环闭合差或附合路线的闭合差。需要注意的是，在进行闭合差计算前，应当对测段高差进行水准标尺长度误差的改正和正常水准面不平行改正。

水准标尺长度误差是指水准标尺由于生产或后期发生形变而产生的水准标尺的每米刻画长度不是精确的1米，总是有一定的长度误差，因此测得的段高差也包含了这个长度误差，需要进行改正。在水准标尺的检校证书上，就有每米真长数据值。比如某检定证书上标尺A的每米真长数据是1000.03mm，标尺B的每米真长数据是1000.05mm，则可取中数得一对标尺的每米真长数据是1000.04mm，改化为以米为单位是1.00004m。水准标尺长度误差改正时，把每一个段高差都乘以这个数就可以了，比如测段S01-S02的段高差是35.4657m，则改正后的段高差为35.4657*1.00004=35.4799m。

正常水准面不平行的改正比较难理解，需要参照我之前的《高程系统、基准与框架》一文，可以理解由于地球的密度不均匀的性质，在不同高度的多个水准面是不平行的，所以，我们水准测量所在的水准面测得的段高差，与高程系统采用的似大地水准面上的段高差是不一致的，所以应把测得的段高差改正到似大地水准面上。正常水准面改正的计算公式如下图：

图6《国家三、四等水准测量规范》中的正常水准面不平行改正公式

其中的常系数A既可以在水准规范的附表（D.5）中查询，也可以直接按公式A=0.0000015371*sin(2φ)，其中φ为测段始、末点纬度平均值，单位为度。如测段S01-S02中，S01的纬度为42°25′，S02的纬度为42°35′，则平均纬度φ为42°30′，既42.5°。不平行改正按中水准规范中附表（D.4）的样式进行计算。

图7《国家三、四等水准测量规范》中的正常水准面不平行改正计算表格

水准网中个测段的测段高差经过水准标尺长度误差改正和正常水准面不平行的改正两项改正后，且计算的环闭合差或附合路线闭合差不超限（超限需分析、重测），就可以进行平差计算了。平差计算一般采用专门的平差软件进行，我们单位采用的是南方公司开发的控制网平差软件《南方平差易2005》，该软件的使用比较简单，只要录入起算点高程及水准路线中各测段的经改正的始末点、段高差、测段长度等信息，即可自动进行平差处理，输出平差报告及高程点成果表等信息。

五、成果整理

水准平差计算结束后，要对整个作业过程的成果进行整理，提交检查验收。主要成果应包括水准点点之记、水准点成果表、水准点联测略图、水准观测手簿、水准平差计算手簿等主要内容。当然，最后的上交成果还应包含专业技术设计书、专业技术总结、质量检查报告、验收报告等文档类资料。水准观测手簿的主要内容应包括观测说明（说明水准测量采用的规范、技术等级、仪器设备型号、观测路线及长度、记簿方式、观测日期等内容。）、i角检测记录、水准观测记录等。水准平差计算手簿主要内容应包括计算说明（说明水准网采用的规范、技术等级、高程基准、平差软件、精度统计等内容）、起算点成果表、测段高差改正计算表、环闭合差及符合路线闭合差计算数据、平差计算数据、水准点成果及精度等。

开始觉得高程控制测量是比较简单的，但写起来还真不容易，由于春节假期的间断，这点东西断断续续的写了一个月。虽然只把三、四等水准测量作为重点说明，还是有越写越啰嗦的感觉，文字表达能力太差了，望各位同行理解。

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水准仪型号规格

本题库是根据最新考试大纲要求，结合近年来考试真题的重难点进行汇编整理组成的全真模拟试题，考生们可以进行专项训练，查漏补缺巩固知识点。本题库对热点考题和重难点题目都进行了仔细的整理和编辑，相信考生在经过了针对性的刷题练习后，对于考试内容会更加有自信和把握。以下为本考试部分试题内容，答案在文末。

1.组织测量工作应遵循的原则是：布*上从整体到*部，精度上由高级到低级，工作次序上（）。

A 先规划后实施

B 先细部再展开

C 先碎部后控制

D 先控制后碎部

2.在小范围内测制大比例尺地形图时，以()作为投影面。

A 参考椭球面

B 大地水准面

C 圆球面

D 水平面

3.国产水准仪的型号一般包括DS05、DS1、DS3，精密水准仪是指()。

A DS05、DS3

B DS05、DS1

C DS1、DS3

D DS05、DS1、DS3

4.测量的算术平均值是()。

A 几次测量结果之和的平均值

B 几次等精度测量结果的平均值

C 是观测量的真值

D 理论值

5.1980西安坐标系的大地原点定在我国()省。

A 山西

B 陕西

C 河南

D 四川

6.测量上确定点的高程是通过()工作来实现。

A 边长测量

B 距离测量

C 角度测量

D 高差测量

7.总体来说，()主要是测量建筑物的平面位置、高程、附属物所处的位置及参数等。

A 竣工测量

B 变形观测

C 工程实测

D 质量测量

8.下列关于测量基本工作的说法，正确的有()。

A 测量基本工作有水平角测量、水平距离测量、高差测量

B 水平角测量和水平距离测量，目的是确定点的平面位置

C 确定点的高程位置，应进行高差测量

D 进行直线定向，需测量水平角

E 高差测量只能采用水准仪完成

9.电子测距仪的主要指标是()。

A 测程和测距精度

B 测距精度和测距模式

C 测距范围和测距长短

D 测距精度和测距可靠度

10.某直线的方位角为260°，则该直线的象限角为()。

A NE60°

B SE30°

C SE80°

D SW80°

11.水准管轴是水准管零点圆弧的()。

A 法线

B 水平线

C 垂线

D 切线

12.1954年北京坐标系是按()平差逐步提供大地点成果的，因而不可避免地出现一些矛盾和不够合理的地方。

A *部

B 整体

C 简单

D 复杂

13.用全站仪进行距离测量前，不仅要设置正确的大气改正数，还要设置()。

A 乘常数

B 湿度

C 棱镜常数

D 仪器高]

14.已知某直线的象限角为SW75°，则其坐标方位角为()。

A 75°

B 105°

C 255°

D 285°

15.等高距是相邻两条等高线之间的()。

A 高差间距

B 水平距离

C 实地距离

D 图上距离

16.水平距离指()。

A 地面两点的连线长度

B 地面两点投影在同一水平面上的直线长度

C 地面两点的投影在竖直面上的直线长度

D 地面两点投影在任意平面上的直线长度

17.全站仪在测量中有广泛应用，主要有()。

A 坐标测量

B 导线测量

C 数字测图

D 放样测量

E 海洋测量

18.同一地形图上等高线越密的地方，实际地形越()。

A 陡峭

B 平坦

C 高

D 低

19.第Ⅱ象限,象限角R与方位角α的关系为()。

A α=R

B α=360°-︱R︱

C α=180°+R

D α=180°-︱R︱

20.水准仪各轴线之间的正确几何关系是()。

A 视准轴平行于水准管轴、竖轴平行于圆水准轴

B 视准轴垂直于竖轴、圆水准平行于水准管轴

C 视准轴垂直于圆水准轴、竖轴垂直于水准管轴

D 视准轴垂直于横轴、横轴垂直于竖轴

【参考答案】

1.D

2.D

3.B

4.B

5.B

苏一光水准仪型号

摘要：本文以南方DL-2003A型号高精度数字水准仪为例,在海拔3000m以上区域进行了二等水准观测,通过与LeicaDNA03型号高精度数字水准仪观测成果进行对比分析,结果表明国产仪器在仪检指标方面达到DSZ05级别,在观测精度、性能稳定等方面与进口仪器相当,满足国家二等水准观测要求。

高精度的数字水准仪(DSZ05、DSZ1级别)是光机电一体化的高科技产品,国产仪器一直存在精度不高,可靠性、稳定性不好等问题,国家高等级高程控制网建设、精密工程测量长期依赖LeicaDNA03、TrimbleDini03、TOPCONDL-101C等进口品牌的产品[1]。随着“中国制造”战略的实施和我国光学技术、机械技术、电子技术、信息处理技术的发展,国产仪器性能不断精进,但各项仪器检验指标是否满足国家高精度水准测量的规范要求,在高海拔地区,能否顺利开展长距离高等级水准观测工作,观测的成果数据质量如何是值得关注和研究的问题。本文以国产DL-2003A数字水准仪为研究对象,DNA03为对照组,同步进行二等水准观测,并对两组仪器的观测数据进行对比分析,为验证国产高精度数字水准仪在高海拔地区的观测精度、仪器性能提供了依据。

当前各厂家生产的数字水准仪的仪器结构、数据处理原理等方面不完全相同[2],但基本结构和测量原理相似,数字水准仪主要由主机身、条码尺、数据处理软件三部分组成,测量时标尺上的条码图案经过光反射,一部分光束直接成像在望远镜分划板上,供目视观测,另一部分光束通过分光镜转射到线阵电荷耦合组件(chargecoupleddevice,CCD)传感器上,随后转换成电信号,经整形后进入模数转化系统转化为数字信号,输出的数字信号被送到微处理器进行处理和存储,并将其与仪器内存的标准码(参考信号)按一定的方式进行比较,即可获得编码标尺的读数[3-4]。在使用数字水准仪进行水准测量时,为提高测量精度,应当使用与数字水准仪相配套的水准标尺,而且标尺面应该没有破损、污染等情况,确保在进行水准观测时能正常识别读数。

DNA03是当前世界上测量精度最高的数字水准仪之一,长期作为国家一、二等水准观测的主流仪器,具有操作简便、测量精度高、仪器性能稳定和能适应各种地形、气候等优点,其仪器性能在长期生产时间中得到了充分检验。因此,选取DNA03作为对照组具有较好的可靠性、可信性。DL-2003A是目前国产精度最高的数字水准仪之一,其各项仪器性能指标均达到了与DNA03相当的水平。从标称精度来看,两款仪器均满足DSZ05级,优于二等水准观测所需的DSZ1级要求,主要标称性能指标见表1。

表1DNA2003、DL-2003A的主要标称性能指标

为验证国产仪器在高原地区的生产性能,此次试验选取位于青海省海南藏区自治州共和县境内的Ⅱ大塘线作为观测路线。Ⅱ大塘线全长约150km,起点为4509(夏艾里沟),终点为4553(三塔拉),共由26个各类测量标志组成,路线整体走向为西北向东南,平均海拔约3100m。试验区域内分布有G109国道、G225国道、X308县道等主要交通干道,便于开展二等水准观测工作。

试验作业流程严格按照《国家一、二等水准测量规范》(以下简称《规范》)[5]相关要求执行,开展资料收集与分析、测前仪器和标尺检查、外业数据采集、数据质量检查、测后仪器和标尺检查、数据对比分析等工作。

2.2.1资料收集与分析

收集Ⅱ大塘线点之记、检测点点之记、起止点高程成果等资料,作为开展二等水准观测测区分析、数据采集、附合路线平差计算、质量检查等工作的依据。

2.2.2测前仪器和标尺检查

按照《规范》和《数字水准仪》[6]中有关要求,开始数据采集之前,对水准仪、水准标尺进行检校。为避免水准仪、水准标尺自身存在系统性误差,导致实验结果的不准确[7],水准仪、水准标尺必须各项检校合格后,才能用于试验。

2.2.3外业数据采集

外业数据采集采用单路线往返观测,数据记录手簿统一采用欧珩杰A380,记录软件采用自然资源部第三大地测量队编制的“水准测量外业记录软件包”,该软件包对观测过程中的视线长度、前后视距差、累计视距差、视线高度、两次读数所测高差之差等指标能严格按照《规范》要求进行控制。

数字水准仪作为精密仪器,外界温度、湿度、光照等条件变化,均可能引起仪器性能的变化[8-9],导致DL-2003A和DNA03观测数据进行对比不能反映真实情况。为真实、客观反映两者之间的观测性能,应该使两款仪器最大限度在相近条件下进行比较,为此,本次实验设计为安排两个观测组进行同步观测,除执行《规范》中相关规定外,还提出如下要求：

(1)两个观测组分别使用DL-2003A、DNA03沿同一路线进行二等水准观测,每一个测段的开始、结束时间不大于1d,保证在观测期间各项环境因素基本一致。

(2)为对两款水准仪每一测站的观测数据进行研究,选取部分测段,沿测量路线布设测钉,每一测站水准标尺都放置在布设好的测钉上,使两个观测组在同一时间内沿测钉依次观测,两个观测组开始、结束时间间隔不超过20min,严格消除环境、温度、尺承等因素的影响。

(3)两个观测组每天开始进行二等水准观测之前,都需要测定仪器i角,确保在试验期间仪器性能稳定、良好,减小i角对观测成果的影响[10]。

(4)观测过程中,如遇到观测温度、道路土质、天气、风力情况、太阳方向、观测环境发生异常或者仪器、标尺出现故障的情况时,要准确、详细记录相关情况,对于有问题的观测测段,两个款仪器要一并重新测量。

2.2.4测后仪器和标尺检查

在完成全部二等水准观测后,需要对水准仪进行测后i角检验、对水准标尺进行分划面弯曲差测定,以确认DL-2003A、DNA03在试验过程中的稳定性。同时,还需要对水准标尺进行一对标尺米间隔长度平均值测定,以消除标尺尺长差异带来的误差[11]。

2.2.5数据质量检查

按照《规范》要求,对测段、区段、路线的往返测高差和附合路线闭合差按照二等水准观测要求进行检查,计算两款仪器的每千米偶然中误差,由于未构成20个以上的水准环,不计算全中误差。本文在进行测段、区段、路线的往返测高差中数、不符值、高差偏离等指标分析时,均是采用经正常水准面不平行改正、水准标尺长度改正的数据,后续章节不再做特殊说明。

2.2.6数据比较分析

数据对比分析过程中,以测段、区段、路线的往返测高差中数、点位高程作为数据分析单元,以DNA03观测成果为基准,分析DL-2003A的高差偏离Δh,将二等往返测高差不符值限差作为Δh的限差,Δh在限差内时,表明DL-2003A观测成果与DNA03观测成果一致性较好,其观测成果具有较好的可靠性。

(1)

式中,Δh为高差偏离值;HDL-2003A、HDNA03分别为DL-2003A、DNA03的测段、区段、路线往返测高差中数。

在进行测站数据分析时,还要进行平均每站、平均每千米、平均每米高差的高差偏离值,具体为

(2)

式中,分别为平均每站、平均每千米、平均每米高差的高差偏离值;ΣΔh为每一测站高差偏离值的和;N为测站数;S为观测距离;ΔHDNA03为DNA03观测的起止点高差。

为量化两款仪器观测成果的符合性,计算两款仪器测站、测段观测成果的相关系数r,相关系数越高,表明两款仪器观测数据的符合性越好,计算方法如式(3)所示[12]。

(3)

式中,r为两种不同类型仪器的相关系数;HDL-2003A、HDNA03为两种不同类型仪器的高差观测数据;Cov(HDL-2003A,HDNA03)为HDL-2003A与HDNA03的协方差;Var[HDL-2003A]为HDL-2003A的方差;Var[HDNA03]为HDNA03的方差。

按照《规范》和《数字水准仪》中相关规定,对DL-2003A、DNA03相关指标进行检查,检查结果为DL-2003A、DNA03两款仪器外观完好、性能正常、没有明显的物理缺陷,能够与A380手簿和水准测量外业记录软件包有效兼容,实现数据的观测、传输、存储等功能,仪器、标尺的各项指标结果均满足一等水准观测要求,即满足DSZ05级要求,优于二等水准观测要求,可以用于本次试验。

选取4509(夏艾里沟)-Ⅱ大塘02(13)为试验区进行同步观测,同步观测期间天气云量、成像状况、太阳方向、风速风向、道路土质、温度等信息均一致,每一测站仪器安放位置基本一致,从而确保两款仪器每一测站前后视距一致,每一测站放置标尺时,扶持人员都要检查测钉的稳定性,确认测钉稳定后,再放置标尺,最终两个测段同步完成的最大时间间隔为14min。同步观测的高差偏离值见图1。

图1测站往返测高差偏离值图

最大测站高差偏离、最小测站高差偏离、平均每站高差偏离、平均每千米高差偏离、平均每米高差的高差偏离见表2。

表2测站高差偏离统计表

按照《规范》中对于数字水准仪两次读数所测高差的差执行基辅分化所测高差之差的限差这一规定,以二等水准观测基辅分化所测高差的差的限差Δ=0.6mm作为测站高差偏离的限差,统计分析结果见表3。

表3测站高差偏离精度统计表

在水准观测过程中,水准路线的不同走向会引起测量精度的轻微变化[13],往测为从北至南走向、返测为从南至北走向,分别对DL-2003A、DNA03测站数据进行线性相关性分析和协方差量化分析。为使相关性分析的结果更加显著,需要先对测站观测高差去大数,例如某一测站DL-2003A、DNA03观测高差分别为-1.29770m、-1.29777m,去大数后为-0.70mm、-0.77mm,然后再对去大数后的数值进行线性相关性分析和协方差量化分析。经计算得到往测相关系数为r往测=0.94,返测相关系数为r返测=0.91,均大于0.85,表明观测结果具有强相关性。由此可以看出,在测站层面上,无论水准路线走向是从北向南,还是从南向北,DL-2003A、DNA03观测结果的一致性、吻合性都较好。

Ⅱ大塘线共计25个测段,测段走向丰富,包括南-北走向2个、东-西走向2个、东北-西南走向5个、西北-东南走向16个,同步观测的最大时间间隔为2d。通过分析DL-2003A、DNA03两种仪器25个测段的测段不符值(图2),可以看出DL-2003A、DNA03的测段往返测不符值均满足限差要求。测段高差偏离值最大为-7.57mm,最小为-0.12mm,测段高差偏离值在0.5倍限差内的测段有23个,占比92%。同样,对测段高差中数进行去大数处理后,计算相关系数r测段=0.87,大于0.85,表明在测段层面上,DL-2003A、DNA03观测的高差成果具有强相关性,而且在不同走向的测段观测成果上,具有较好的一致性。

图2测段高差和高差偏离值图

Ⅱ大塘线分为4个区段,区段同步观测最大时间间隔为2d,以区段高差中数作为研究对象,分析4个区段的区段往返测不符值、区段高差偏离值,具体见表4。可以看出,DL-2003A、DNA03的区段不符值均满足限差要求,而且均小于0.5倍限差;区段高差偏离值也全部满足限差要求,最大为20.35mm,最小为4.85mm。由于区段数据量较少,在此不做相关性分析。

表4区段不符值、区段高差偏离值表

Ⅱ大塘线整体同步观测最大时间间隔为2d,以路线往返测高差中数为研究对象,可以得出,DL-2003A、DNA03的路线往返测不符值、路线高差偏离均满足限差要求,具体见表5。在路线层面上,DL-2003A与DNA03观测成果高度吻合,其路线高差偏离值在限差的10%以内。

表5路线不符值、路线高差偏离值表

对Ⅱ大塘线两款仪器观测结果进行重力异常改正、固体潮改正后,DL-2003A、DNA03观测结果的附合路线闭合差分别为-5.83mm、4.63mm,满足限差要求。计算DL-2003A、DNA03观测成果的每千米偶然中误差MΔ[14-15] 为

(4)

式中,Δ为测段往返测高差不符值,单位为毫米;R为测段长度,单位为千米;n为测段数。

求得DL-2003A、DNA03每千米偶然中误差分别为MΔDL-2003A=0.71mm,MΔDNA03=0.58mm,均满足二等水准观测每千米偶然中误差小于1.0mm的要求,但DNA03每千米偶然中误差优于DL-2003A。

通过开展同步试验的方式,可以科学、准确评估国产高精度数字水准仪与进口仪器在高海拔地区同等条件下的综合性能,实验结果表明：

(1)DL-2003A的主要仪器检验指标实测结果与DNA03相当,DL-2003A仪器检验指标达到DSZ05级别。

(2)在高海拔地区DL-2003A、DNA03能进行同步观测,而且没有出现重大仪器故障,表明DL-2003A仪器性能良好,观测效率与DNA03相当。

(3)对测站、测段、区段、路线的往返测高差不符值、高差偏离值等指标进行分析,可以看出DL-2003A、DNA03观测的高差成果具有强相关性,不同走向的测段观测成果没有明显的系统性误差,附合路线闭合差、每千米偶然中误差均满足二等水准观测要求,表明DL-2003A可以满足高海拔地区二等水准观测要求。

此次研究也存在一些不足：①本文仅选用DL-2003A作为国产高精度数字水准仪的代表进行研究,其他品牌、型号的水准仪是否满足高等级精密水准测量需要进一步研究验证;②本文仅在高海拔环境下进行了试验,在高温、高寒、高湿度、大高差等环境下,国产高精度数字水准仪的性能需要进一步验证;③本文的观测时间较短、观测数据量不大,国产高精度数字水准仪在长时间、大量观测的情况下,其仪器性能的稳定性有待进一步验证。

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