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计量校准机构天溯计量跟您分享数字水准仪室内、外检定方法的分析与比较

- 2019-08-02 -

                             室内、外方法的比较及数据分析


1.差异性比较

选用相同的被测对象与不同的测量方法,来评估分析光管模拟外业与实际室外法的检定结果的差异性。

选用5台被检数字水准仪DiNi03,针对我院数字水准仪检定装置进行室内法检测。检定之前,需将被检的数字水准仪光学角调校准确,或与基准水平线符合,以保证其光学角相同,从而保证光学照准得到一致的标高视线。还需检定其补偿器,确定其补偿器的补偿误差合格,且补偿器的特性稳定。数字水准仪检定装置,即双平行光管按要求建立满足准线偏差≤2″,并平行光管里内置标准条码作为扫读目标提供标准视线高读数。

将被检数字水准仪采用室内光管法,测量得到的电子角剩余误差结果后,该数字水准仪不做电子角校正(未实施保存新值作为修正值)。随后,将被检数字水准仪与室外相应配套的因瓦条码水准标尺按照相应费式法、日本法、库式法及李式法要求,分别再次测量得到每一次电子角测量结果,数据如表1所示。

 


                                                                                        


 

  实验数据表明,室内光管法得到的结果与室外法差距较大,电子i角正负号不相同,即实测的i角有仰角也有俯角,数值也偏差极大。考虑到室外立尺有极大的外界影响因素,并不可预估且不好追溯影响原因,如若选择在已知高程或相互标高的标点处测量会带来更稳定的数值;再者,室外法选择的配套条码水准标尺,是作为标高的长度标准。因此,为避免因数字水准仪扫读条码分划标准差引入的不确定度分量影响,实验中应尽量选择检定合格的因瓦条码水准标尺,且每次测量需保证标尺处于铅垂位置。

2。平行光管法准确性验证

采用徕卡数字水准仪(DNA03、LS15),针对平行光管法与费式法做重复性测量,以验证平行光管法的性能是否准确。

1)费式法

如图1所示,在相距D=45m的距离两端设置配套的条码型水准标尺,将距离D均分为三等分,分别在距A、B条码水准标尺15m 处设两个仪器站,即测站1,测站2,则仪器角可按式(1)计算:

       

  

式中:i——数字水准仪电子视准轴误差;hA——测站1中,数字水准仪瞄准A条码水准标尺读数得到标高读数;hB——测站1中,数字水准仪瞄准B条码水准标尺读数得到标高读数;hA——测站2中,数字水准仪瞄准A条码水准标尺读数得到标高读数;hB——测站2中,数字水准仪瞄准B条码水准标尺读数得到标高读数;ρ——206265″。

  

 

2)我院数字水准仪检定装置原理

在平行光管中配置一带有徕卡DNA系列标准条码的分划板,按照近点15m,远点30m移动目标。其设立的检定方法就是模拟费式法。将被检的徕卡DNA03数字水准仪照准平行光管A管的近点15m,继而旋转数字水准仪180°,照准平行光管B管远点30m,此为测站1的测量。接着模拟搬站,将被检的徕卡DNA03数字水准仪照准B管近点15m,再次翻转数字水准仪180°,照准A管30m,此为测站2。分别按照式(1)计算电子角,按照上述的测量方法对数字水准仪做6次重复性测量,数据如表2所示。LS15型徕卡数字水准仪费式电子i角重复性测量数据如表3所示。

针对费式法测量徕卡数字水准仪电子i角得到的结果,按合并样本标准偏差计算。由于选用2组徕卡数字水准仪测量,第一组测量n=4,第二组n=6,则应该采用方差的加权平均,权重为(nj-1),合并样本标准差spxk)为

数字水准仪电子角的限差≤为15″,即MPEV=15″,则由式(5)可得:

 

经表2、表3数据分析可知,费式法得到的电子角剩余误差均大致相等,偏离不大,按照费式法建立的水平基准线满足≤2″, 经计算得到其合并样本标准偏差sp=0。68"≤5",满足的要求,可认为检定装置稳定可靠,所建立的水平基准线性能可靠,提供的基准水平线可以满足数字水准仪电子角和补偿误差的检定需求。



 

  数字水准仪检定方法的选择,一直是困扰测绘仪器检定领域的一个焦点问题。JJG425-2003《水准仪检定规程》提供了数字水准仪电子角的检定方法,JJG(测绘)2101-2013《数字水准仪检定规程》提出了将水准标尺联测的方法来评定系统误差,而GB/T 10156-2009《水准仪》则推荐使用室外法来获得电子i角的测量结果。本文通过比较各检定方法,参考借鉴国内外研究人员对数字水准仪所进行的大量研究,分析计算得到了电子角测量结果区别差异。随着测绘仪器的发展,制造技术的不断更新,数字水准仪的检定必然会形成一个各行业公认且行之有效的准确判别方法,且为后续的数字水准仪比对方法的确立提供可靠的参考,这对确保测绘仪器的检测质量有着十分重要的指导应用意义。

 


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