0 引 言
数字水准技术是当前测绘行业飞速发展的重要标志，电子水准仪在测量工作中得到广泛应用，它和全站仪、GPS 接收机已成为测量行业中最得力、最方便的测量工具。本文通过电子水准仪在大屯矿区三等水准网中的实际应用，对其观测精度、存在的问题及误差进行分析与探讨。
1 工程概况
大屯矿区位于江苏、山东两省交界的微山湖畔沛县境内，测区东临昭阳湖和微山湖，总面积约240 km2。由于地下煤炭开采及地下水的抽取等种种因素，造成大屯矿区各地每年下沉量较大且不均匀，对矿区的安全生产造成隐患。为满足大屯矿区 4 个矿安全生产和发展规划的需要，徐州大屯工程咨询有限公司勘测院于 2009 年 1 月对大屯矿区三等水准网进行联测。
2 测量方案设计
2.1 三等水准网的布设
本次大屯矿区三等水准网共布设 81 个水准点，9 个闭合环，以三个二等水准点为起算点，基本覆盖了整个矿区。
2.2 测量仪器的选择
本次观测采用了 DiNI12 电子水准仪。电子水准仪与传统光学水准仪相比有精度高、速度快、效率高等特点，可以自动读数。DiNil1只需读取30cm的条码尺就可计算出测量结果;数据能自动记录、检核和处理，并能输入电子计算机进行后处理，真正实现了内外业一体化作业。
2.3 测站最大偏差值的设定
DiNi12 电子水准仪的每千米往返测量中误差的标称精度是 ± 0.3 mm，能满足所有等级的水准测量要求。为控制测量精度，在“后前前后”测量模式中需要设定测站最大偏差值。经多次测试，在本次三等水准网测量中，将测站最大偏差值设为2 mm，小于《国家三、四等水准测量规范》中不超过 3 mm的要求，又不影响观测速度。
3 实测方法及精度分析
在本次三等水准网测量过程中，严格按照《国家三、四等水准测量规范》的要求进行。采用了“后前前后”的测量模式进行单程往返观测，环线闭合差精度统计如表1 所示。
外业施测结束后用数据传输软件 ZHonghanData Processor V4.8 进行数据处理。用清华山维平差软件 NASEW.2003 进行平差计算。水准网精度统计如表2 所示。
成果资料完全满足《国家三、四等水准测量规范》的各项要求及矿山生产的需要。
4 存在的问题及误差分析
4.1 存在的问题及解决办法
通过实际应用，电子水准仪与传统光学水准仪相比优势非常明显，不仅保证了观测精度，而且节省了人力、物力，外业和内业的作业时间也大幅度缩减。但在应用过程也存在一些问题，具体如下：①前后视距累积差超限没有报警功能，在测站开始前后应注意观察前后视距累积差，接近限差时在以后测站即时进行调整;②遇到树枝或其它障碍物时，只要上、中、下三丝中有一丝被遮挡则无法显示距离和中丝读数，因此，观测时应避开障碍物;③当近距离观测时，只要上丝离尺上边缘刻划较近 ，则不显示读数，只有通过降低脚架解决。④该仪器对震动非常敏感，特别容易造成成果超限，要消除震动带来的误差，有效的办法是设置2 次读数，并限制两读数之差，如超限立即重测，同时，仪器摆放要整平，使气泡处于圆圈中央。尺垫的重量越大越好，而且一定要踩实，有条件的地方应打固定桩;⑤当光线太强或太弱时无法观测，解决此问题的方法，一是避开光线太强或太弱的时段，二是缩短观测距离。
4.2 电子水准仪的误差分析
电子水准仪克服了光学水准仪所产生的一些误差，比如：没有人为读数误差;多条码测量，削弱标尺分划误差;自动多次测量，削弱外界条件变化的影响;可实现内外业一体化，实现自动记录、检核、处理和存储等。但电子水准仪自身依然存在一些误差。
电子水准仪是由光学机械部分和电子设备组成，其误差除由以上两项单独所产生的而外，还包括二者组合产生的误差。其中光学机械部分产生的误差已被大家所熟知。以下主要对电子设备和二者组合所产生的主要误差进行简要分析。
4.2.1 光线的强弱引起条码标尺影像对比度的误差影响
电子水准仪是根据条码影像在探测器上的位置和比例进行测量的，CCD 的物理特性决定其在光线过强或过弱、条码标尺表面光照不均匀、观测瞬间强光闪烁、外界热闪烁等情况下，都会大大降低标尺成象的对比度，也会造成局部失真，这将造成测量误差，甚至无法读数。为减弱该误差，应尽量避免在光线太强或太弱时进行观测，仪器扫描范围内的条码尺亮度要一致，不能半明半暗，当仪器处光线比标尺亮时，应用物体对仪器进行遮挡。
4.2.2 信号处理( 图像处理) 的误差
电子水准仪的测量信号处理是获得高精度水准测量的关键环节，条码影像在 CCD 阵列上的成象的质量以及处理技术的优劣，在很大程度上决定着测量的精度。引起图像误差的主要原因包括 CCD 阵列的物理特性引起的误差、标尺被遮挡引起条码信息丢失的误差、调焦的准确引起的图像的分辨力误差、标尺倾斜引起的图像变形误差、测量信号形成时电子设备的误差等。一般来说，图像的处理是由水准仪内置的软件完成的，其误差依赖于软件的算法和技术的先进性。
4.2.3 电视准轴(i 角)的误差
电视准轴(i 角)的误差对水准测量的影响理论上与光学水准仪 i 角误差相同，可以用前后视距等长加以减弱，数字水准仪也可由机内设置的程序自动改正，实测中，前一周应每天对 i 角进行检查并改正，i 角稳定后每周检查并改正一次。
4.2.4 外界条件变化引起的误差
外界条件变化的影响常常表现为各部件及其组合的综合影响，外界因素影响产生的误差主要有：大气垂直折光的影响、仪器和标尺垂直位移的影响、地面震动的影响、地面电磁场的影响等。
5 结 语
实践证明，电子水准仪具有精度高、速度快、效率高等优势，已被越来越广泛地用于各种精密工程测量中，尤其在高程控制测量及沉降观测中具有较好的应用前景，取代传统的光学水准仪是必然的发展趋势。
[作者简介]韩效海，工程师，毕业于大连理工大学土木工程专业，现工作于徐州大屯工程咨询有限公司。
