數(shù)字水準(zhǔn)儀的測量原理及其檢定

前言

數(shù)字水準(zhǔn)儀是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的現(xiàn)代測繪儀器，它集光機(jī)電、計(jì)算機(jī)和圖像處理等高新技術(shù)為一體，是現(xiàn)代科技最新發(fā)展的結(jié)晶，代表了測繪儀器的發(fā)展方向之一。本書是在研究數(shù)字水準(zhǔn)儀測量原理并參閱國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上撰寫而成的。由于數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺的編碼原理涉及許多專利技術(shù)，若有意實(shí)施書中涉及的內(nèi)容時(shí)，應(yīng)獲得專利權(quán)所有人的許可。全書共分3章，第1章主要介紹數(shù)字水準(zhǔn)儀的發(fā)展歷史及檢定情況。第2章主要介紹數(shù)字水準(zhǔn)儀的測量原理，并給出了多種數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺條碼的編碼原理及解碼方法。第3章主要介紹數(shù)字水準(zhǔn)儀的檢定設(shè)備及檢定方法。第2章的內(nèi)容，除§2.4 和§2.5 參考了日本拓普康公司和日本索佳公司的專利申請說明書外，其余內(nèi)容均為筆者的研究結(jié)果。第1章和第3章的內(nèi)容是參考有關(guān)文獻(xiàn)并根據(jù)本人的研究成果撰寫的。第3章中有關(guān)數(shù)字水準(zhǔn)儀的誤差分類，直接采納了澳大利亞新南威爾士大學(xué)Rneger博士的分類方法。第3章中數(shù)字水準(zhǔn)儀的系統(tǒng)精度檢定部分介紹了兩種檢定方法：野外檢定法以澳大利亞西澳大利亞州土地局所建數(shù)字水準(zhǔn)儀檢定場為例；室內(nèi)檢定法以奧地利格拉茨大學(xué)的檢定設(shè)備為例。第3章中數(shù)字水準(zhǔn)儀系統(tǒng)精度檢定設(shè)備及檢定結(jié)果的不確定度的評定，選用了奧地利格拉茨大學(xué)woschitz博士和芬蘭大地測量研究所Takalo博士論文中的數(shù)據(jù)。限于筆者的知識水平，本書沒有涉及數(shù)字水準(zhǔn)儀中的其他內(nèi)容，如CCD傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)等，有興趣的讀者可以參閱相關(guān)書籍。本書可供測繪儀器及計(jì)量儀器生產(chǎn)、使用和檢定等領(lǐng)域中的科技人員；相關(guān)院校的大、中專學(xué)生及研究生閱讀和參考。

內(nèi)容概要

　　《數(shù)字水準(zhǔn)儀的測量原理及其檢定》全面系統(tǒng)地介紹了數(shù)字水準(zhǔn)儀的測量原理，論述了數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺條碼的編碼原理及解碼方法，介紹了數(shù)字水準(zhǔn)儀測量系統(tǒng)的誤差源、檢定設(shè)備及檢定方法?！稊?shù)字水準(zhǔn)儀的測量原理及其檢定》內(nèi)容豐富、資料新穎，可以滿足測繪儀器及計(jì)量儀器生產(chǎn)、使用和檢定等領(lǐng)域中的科技人員，相關(guān)院校的大、中專學(xué)生及研究生的需要。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 數(shù)字水準(zhǔn)儀的發(fā)展簡史1.2 水準(zhǔn)尺檢定的歷程及現(xiàn)狀1.3 國內(nèi)外數(shù)字水準(zhǔn)儀的檢定情況1.4 關(guān)于測量儀器精度表達(dá)問題1.4.1 測量儀器的準(zhǔn)確度與精(密)度的定義1.4.2 測量儀器精度的計(jì)算方法第2章 數(shù)字水準(zhǔn)儀的測量原理與特點(diǎn)2.1 數(shù)字水準(zhǔn)儀的基本部件2.2 徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀的編碼原理及解碼方法2.2.1 編碼原理2.2.2 解碼方法2.3 蔡司(天寶)數(shù)字水準(zhǔn)儀的編碼原理及解碼方法2.3.1 編碼原理2.3.2 解碼方法2.4 拓普康數(shù)字水準(zhǔn)儀的編碼原理及解碼方法2.4.1 編碼原理2.4.2 解碼方法2.5 索佳數(shù)字水準(zhǔn)儀的編碼原理及解碼方法2.5.1 編碼原理2.5.2 解碼方法2.6 數(shù)字水準(zhǔn)儀的通用編碼原理及解碼方法2.6.1 通用編碼原理2.6.2 編碼實(shí)例2.6.3 解碼方法2.7 數(shù)字／光學(xué)一體化水準(zhǔn)儀的通用編碼原理及解碼方法2.7.1 方法1——位置相位法2.7.2 方法2——位置碼2.8 數(shù)字水準(zhǔn)儀測量系統(tǒng)中幾個(gè)問題的討論2.8.1 條碼的遮擋2.8.2 標(biāo)尺的倒置2.8.3 視距的測量問題2.8.4 調(diào)焦不清晰的問題2.8.5 測量精度估計(jì)2.8.6 望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸位于標(biāo)尺頂部或底部2.9 常用精密數(shù)字水準(zhǔn)儀的指標(biāo)及特點(diǎn)2.9.1 常用數(shù)字水準(zhǔn)儀的指標(biāo)2.9.2 數(shù)字水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)2.9.3 數(shù)字水準(zhǔn)儀與光學(xué)水準(zhǔn)儀的主要區(qū)別第3章 數(shù)字水準(zhǔn)儀的誤差源及檢定方法3.1 數(shù)字水準(zhǔn)儀的誤差源及檢定項(xiàng)目3.1.1 數(shù)字水準(zhǔn)儀的誤差源3.1.2 數(shù)字水準(zhǔn)儀的系統(tǒng)精度3.1.3 數(shù)字水準(zhǔn)儀的檢定項(xiàng)目3.2 數(shù)字水準(zhǔn)儀的常規(guī)檢定項(xiàng)目及方法3.2.1 數(shù)字水準(zhǔn)儀角檢定與校正3.2.2 數(shù)字水準(zhǔn)儀鑒別力的檢定3.2.3 CCD傳感器位置正確性的檢定3.2.4 條碼尺調(diào)焦不清對測量結(jié)果的影響3.2.5 條碼尺亮度對測量結(jié)果的影響3.2.6 1千米往返測高差標(biāo)準(zhǔn)差3.3 數(shù)字水準(zhǔn)儀系統(tǒng)精度檢定3.3.1 系統(tǒng)精度檢定的定義3.3.2 數(shù)字水準(zhǔn)儀測量系統(tǒng)精度檢定的重要性3.3.3 數(shù)字水準(zhǔn)儀測量系統(tǒng)精度檢定的方法與設(shè)備參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：早在1993年，奧地利格拉茨大學(xué)的Reithofer博士就建成了一套水平比長器，對NA3000和DiNil0兩種數(shù)字水準(zhǔn)儀的系統(tǒng)精度進(jìn)行了檢定（薛志宏，2001）。當(dāng)利用水平比長器對數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行系統(tǒng)精度檢定時(shí)，條碼尺必須水平放置，這與實(shí)際水準(zhǔn)測量不相符，因此，他們在1996年就開始將水平比長器改建成豎直比長器。同一時(shí)期，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)和芬蘭大地測量研究所也建成了各自的豎直比長器，用于對數(shù)字水準(zhǔn)儀測量系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)精度檢定。雖然國外大部分學(xué)者認(rèn)為應(yīng)該對數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行系統(tǒng)精度檢定，但也有部分學(xué)者反對采用該種方法，認(rèn)為這種方法分不清是對條碼尺進(jìn)行檢定，還是對數(shù)字水準(zhǔn)儀主機(jī)進(jìn)行檢定。例如，德國波恩大學(xué)大地測量研究所的SchaueJrte博士就認(rèn)為：應(yīng)采用分項(xiàng)檢定的方法對條碼尺和數(shù)字水準(zhǔn)儀分別進(jìn)行檢定，以便確定條碼尺的分劃誤差。國內(nèi)對數(shù)字水準(zhǔn)儀檢定方法的研究起步較晚，與國外的研究結(jié)果相比還存在較大的差距，主要表現(xiàn)為：（1）對數(shù)字水準(zhǔn)儀測量原理缺乏深入的研究；（2）缺乏統(tǒng)一和指導(dǎo)性的檢定方法用于指導(dǎo)數(shù)字水準(zhǔn)儀的檢定；（3）缺乏關(guān)鍵的檢定設(shè)備；（4）目前國內(nèi)采用的檢定方法（包括水準(zhǔn)儀國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG425-2003所規(guī)定的檢定方法）主要是依據(jù)原有光學(xué)水準(zhǔn)儀所采用的檢定方法，對各項(xiàng)誤差（例如補(bǔ)償器的補(bǔ)償誤差、測站單次高差標(biāo)準(zhǔn)差、電子角等）分開進(jìn)行檢定?；谶@些原因，各單位對數(shù)字水準(zhǔn)儀的檢定工作是在原有的光學(xué)水準(zhǔn)儀檢定的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，基本采用了原來的檢定模式和內(nèi)容。大多數(shù)單位對數(shù)字水準(zhǔn)儀的檢定工作采用外業(yè)檢核加室內(nèi)檢定的模式，主要依靠外業(yè)測量數(shù)據(jù)，如往返測閉合差、高差閉合差或與已知高程點(diǎn)的成果進(jìn)行比較來評定儀器的精度。這種方法雖然有一定的道理，但是野外工作量大，受外界環(huán)境條件的影響大，不能夠有效地分出是儀器本身的誤差，還是環(huán)境條件變化引起的誤差。

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