LeicaDNA03数字水准仪及其精度测试.doc

Leica DNA03数字水准仪及其精度测试 张志勇 （嘉兴市规划设计研究院 浙江嘉兴 314001） 摘 要 对数字水准仪的原理进行了阐述。介绍了Leica DNA03数字水准仪的主要技术指标、特点及各种测量功能，并对仪器进行了野外精度测试，得出了Leica DNA03数字水准仪适用于精密水准测量的结论。 关键词 数字水准仪；精度测试 DNA03数字水准仪是徕卡公司继NA3003数字水准仪后于2002年5月向中国市场投放的新型数字水准仪。仪器极具特色，测量性能佳，中文菜单显示，操作方便，符合中国国家水准测量规范，增加了数据加密、间歇测量等功能。本文对数字水准仪的原理进行了阐述，介绍了Leica DNA03数字水准仪的主要技术指标、特点及各种测量功能，通过对仪器进行野外精度测试，说明Leica DNA03数字水准仪完全适用于精密水准测量。 数字水准仪的基本原理 数字水准仪又称电子水准仪，具有与自动安平水准仪相同的光学机械结构，采用了典型的交叉吊带光学机械补偿器（如图1—1所示），它融光机电技术、图象处理技术、计算机技术于一体，以条码间隔影像信息与参考信号进行数字图像处理的原理，自动采集数据、信息处理和获取自动记录观测值，从而实现了水准测量的自动化。 数字水准仪水准标尺采用条形码分划，代替人们眼睛读数的是光电二极管阵列（CCD探测器）。在水准测量中，仪器完成照准调焦之后，条形码的象通过一个分光器，将光线分为两束，一束转射到传感器光电二极管阵列上，供电子读数，另一束转射到观测望远镜的分划板上，供目视观测。目前标尺条码信号的分析和处理采用的方法（也就是自动电子读数方法）有相关法、几何法和相位法三种，三种方法在原理上有较大差别，Leica公司的数字水准仪均采用的是相关法，将储存在仪器内的基准码与传感器阵列的图象信号进行比较，仪器和标尺之间的高差即是标尺条形码象的位移量和因仪器、标尺间距离而产生的条形码象的大小的二维相关函数。二维相关是在标尺条形码影像上先确定一个待定点，称之为目标点，以此待定点为中心选取m ( n个像素的灰度阵列作为目标区，为了在储存在仪器内的基准码影像中搜索同名影像，必须估计出该同名影像可能存在的范围，建立一个k ( l个像素的灰度阵列作为搜索区，相关的过程就是依次在搜索区中取出m ( n个像素灰度阵列，计算其与目标区的相似测度(ij，将仪器的调焦透镜位置参数作为相关搜索的初始值，当(取最大时，认为是最佳相关，该搜索窗口的条形码影像被认为是同名影像，这时标尺读数就可以确定（如图1—2所示）。 图1—2 DNA03数字水准仪的技术指标及特点 DNA03是Leica第二代数字水准仪。1990年徕卡测量系统（Leica Geosystems）的前身—瑞士威特厂在世界上率先研制出数字水准仪NA2000，可以说从1990年起，大地测量仪器全面完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高科技产品的过渡，攻克了大地测量仪器中水准仪数字化读数这一最后难关。2002年5月徕卡公司又推出了新型的DNA03数字水准仪，该仪器外形美观，大屏幕中文显示，测量数据可存入内存和PC卡中，并具有符合中国国家水准测量规范的丰富的机载软件，这意味着数字水准仪真正地为中国用户所接受。 2．1主要技术指标 重量：2.8kg（含GEB111电池） 大小：168(240(210mm 水准测量精度（每公里双次观测标准偏差）： 电子测量 铟钢条码尺——0.3 mm/km 普通尺——1.0mm/km 光学测量 普通尺2.0mm/km 距离测量精度： 标准偏差 5mm/10m 电子测距范围： 标尺长度3m 1.8m—110m 推荐的3m铟瓦标尺 1.8m—60m 标尺长度=2.7m 1.8m—100m 标尺长度=1.82m/2m 1.8m—60m 所需测量时间：3秒 望远镜 放大倍率 24( 物镜自由孔径 36mm 孔径角 2( 视场 3.5m ati 100m 最短标尺距离 0.6m 乘常数 100 加常数 0 水准仪灵敏度 圆水准器 8(/2mm 补偿器 用电子跟踪的磁阻尼摆补偿器 倾斜角（补偿范围） (10( 补偿精度： 0.3( 显示 LC显示 8行，每行24个字符，144(64象素 照明 节电模式/永久模式/只照明圆水准器模式 加热 开/关 在-5度以下设置 测量值改正