天宝DiNi03系列数字水准仪i角误差检校及误差分析 毕业设计说明书(论文).doc

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1 绪论
随着科学技术特别是电子技术的迅速发展,数字水准仪在水准测量中被广泛应用。它融电子技术、图像处理技术、计算机于一体,以条码间隔影像信息与参考信号进行图像数学处理的测量原理,自动采集测量数据、信息处理和获取自动记录每一个观测值,从而实现水准测量仪器的发展方向。虽然数字水准仪具有将测定的i角存入机内,并对所测数据按该i角进行自动修正功能,但仪器i角受外界温度、湿度、振动的影响而瞬时变化仍然存在。因此,研究讨论数字水准仪i角问题非常有必要。天宝DiNi03系列数字水准仪——世界上精度最高的数字水准仪之一,其各项指标都明显优于其他数字水准仪。其性能卓越、操作方便,使水准测量进入了数字时代,大大提高了生产效率。已广泛应用于地震、测绘、电力、水利等系统,在各项重大工程中发挥着强大的作用。由此天宝DiNi03系列数字水准仪i角问题研究显得尤为重要。
目前,水准仪的i角研究主要反映在三个方面,即:方法、速度和精度。关于i角的检校方法,我们比较成熟,许多测量学类教材中,就提供了一种广泛采用的方法。近年电子水准仪i角自动检校中,又出现了其他三种新方法。在提高检验水准仪i角的速度上,也出现了一些研究成果,电子水准仪的自动化检校更是大大提高了检校水准仪i角的速度。在评定水准仪i角的精度上,也出现了一些成果,既有定性的也有定量的。国内外对水准仪的i角全部采用平行光管进行检验和校正,仪器设备价格昂贵,一般都是送专门的测绘仪器鉴定部门进行检验和校正,而仪器使用单位如果自己对水准仪的i角进行检验和校正,大都是在室外安置仪器、立尺进行检验和校正,需要人员多、误差较大、作业条件差,利用误差传播定律的定量研究不深入。尽管这方面工作之前有人进行过研究,诸如DS3、徕卡系列、蔡司系列水准仪i角的研究,但对于天宝DiNi03系列数字水准仪i角误差检校方法与误差分析这方面,前人尚未做出过系统地分析,仍可以在这方面做一些有益的初步探究工作。
2 数字水准仪简介
数字水准仪工作原理
数字水准仪是目前最先进的水准仪,配合专门的条码水准尺,通过仪器中内置的数字成像系统,自动获取水准尺的条码读数,不再需要人工读数。这种仪器可大大降低测绘作业劳动强度,避免人为的主观读数误差,提高测量精度和效率。它利用数字图像处理技术,把由标尺进入望远镜的条码分划影像,用行阵探测器传感器替代观测员的肉眼,从而实现观测夹准和读数自动化。测量作业时只要将水准仪概略整平,补偿器自动使视线水平,照准标尺并调焦,按测量键等4秒钟后,在显示器上即显示h和d。每站观测数据在内存模块或PCMCIA卡上自动记录并进行各项检校,仪器可设置自动进行地球弯曲差和大气垂直折光差改正。
数字水准仪特点
数字水准仪是以自动安平水准仪为基础,D),并采用条码标尺和图象处理电子系统二构成的光机电测一体化的高科技产品。采用普通标尺时,又可象一般自动安平水准仪一样使用。它与传统仪器相比有以下共同特点:
(1)读数客观。没有人为读数误差,不存在误记问题。
(2)精度十分高。视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象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。对于不专业的的测绘人员也能进行高精度测量。
(3)测量进程快。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)工作效率高。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,可实现内外业一体化[1]。
国内数字水准仪研究和应用现状
关于数字水准仪的研究,武汉测绘科技大学的孙坚曾在《数字水准仪的现状与发展》一文中系统的阐述了数字水准仪的基本原理、存在问题、解决办法及发展趋势,而岁有中、郝永青、张新霞在《数字水准仪的原理及应用》一文中系统的阐述了数字水准仪的特点、组成部分、读数原理和误差来源等,前人在这些方面做出的研究已经比较详细。落实到具体的仪器上,前人在这方面也做了一些工作,例如冷明全在《数字水准仪在水准测量中的应用》水准仪的简介、使用、水准测量数据通信传输与处理、使用注意的问题等,而张志勇曾在《Leica DNA03数字水准仪及其精度测试》一文中全面地介绍了DNA03数字水准仪的技术指标及特点、主要功能、精度分析等,此外,包宝华、陈星辰、付兵等在《Trimble DiNi12数字水准仪原理与应用》一文中详细的介绍了Trimble DiNi12数字水准仪的特点、工作原理、量算核心等,并结合具体的工程实例进行了应用。前人在具体仪器方面做了一些研究,但关于天宝
DiNi03数字水准仪的研究仍是一片空白。
目前,