呼和浩特铁路局呼和浩特工务段 内蒙古呼和浩特市 010200
摘要：本文先分析了电子水准仪的工作原理及其主要特征，然后探讨了沉降观测的基本要求，最后对电子水准仪在沉降观测中的具体应用以及应注意的问题进行了研究，以供相关的工作人员参考借鉴。
关键词：电子水准仪；工作原理；主要特征；沉降观测要求；应用
1电子水准仪的工作原理和主要特征
1.1电子水准仪的工作原理
电子水准仪又称数字水准仪，是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和读数器，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。
电子水准仪由条码尺和主机两部分构成。其中条码尺由宽度相等或不等的黑白黄条码按照某种编码规则进行有序排列而成，这些黑白条码的不同排列方法就构成了目前各数字水准仪生产厂家编码标尺自主知识产权的核心。编码标尺用不同宽度的条码组合来表示尺面的不同位置，人工完成照准及调焦后，标尺条码一方面被成像在望远镜分划板上，供目视观测，另一方面经过分光镜的反射又被成像在CCD器件上，随后转化成电信号，经整形后进入模数转换系统(A/D)，从而输出数字信号送入微处理器进行处理和存储，并将其与内存的标准码参考信号，按一定的方式进行比较，即可获得编码标尺的高程读数。在使用电子水准仪时必须要通过目视进行电子水准仪的照准标尺，然后进行人工调焦。
完成以上步骤后在标尺条码望远镜分化板上就会出现标尺条码，可以进行人工观测；如果利用电子水准仪的光电传感器也可以进行测量，会在分光镜出现标尺条码进行电子读数。电子水准仪也具备普通自动安平水准仪的功能，可以当做普通水准仪使用，由于电子水准仪并不配备光学测微器，因此测量精度低于电子测量的精度。
1.2电子水准仪的主要特征
电子水准仪与传统光学仪器比较，其主要具有以下特征：
1.2.1客观性的特征
电子水准仪通过自动化的电子传感器进行测量，以测量本身不会受到人为因素的干扰，且数字化的数据显示和储存，不会出现数据遗漏、错误等问题，所以测量结果客观。
1.2.2精度高的特征
电子水准仪利用图像处理技术自动识别读数，免除了观测员人工读数误差的影响。观测信号与参考信号采取全截断比对，对图形影像所有分划取平均值，视线高和视距读数都是采用大量条码分划图像经处理后取平均值得到，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。
1.2.3高效性的特征
传统水准测量工作中往往由于需要报数、听计、计算和现场分析，所以需要大量的时间，并且由于人工测量误差较大，一旦超出误差范围需要重测就会浪费大量时间。而电子水准仪不需要人工进行计数，所有的测量数据，记录储存功能设备自身都能完成，大大减轻了人工的负担和人为影响因素；测量结束后还能直接将数据输入计算机系统中，更加便捷的进行数据处理分析，至少节约时间40%以上。
2沉降观测的基本要求
2.1仪器设备、人员素质的要求
根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确的反映出构筑物在不断加荷下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10-1/20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟合金水准尺。在不具备铟合金水准尺的情况下，使用一般塔尺尽量使用第一段标尺。作业人员必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题能分析原因并正确运用误差理论进行平差计算，按时、快速、精确地完成每次观测任务。
2.2观测时间的要求
构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般构筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期(如:30天/次)。
2.3观测点的要求
为了能够反映出构筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求构筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距以15-30米为宜，均匀地分布在构筑物的周围。通常情况下，其设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。此外，埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求。
2.4施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3-6个月后重新对所用仪器、设备进行检校。在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。
2.5沉降观测成果整理及计算要求
原始数据要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，按照依据正确、严谨有序、步步校核、结果有效的原则进行成果整理及计算。
3电子水准仪在铁路中的沉降观测及数据处理
3.1项目管理
在初次观测时，整平仪器,在主菜单下选择“文件”,打开“项目管理"菜单，选择“新建项目”后输入项目名称。后续观测按上述操作,打开“选择项目",选择初次建立的项目。
3.2测量模式
铁路观测站是沿铁路布设的线状观测站，观测时选用线路测量。在设置好项目后，回到主菜单，在“测量”菜单下选择“水准线路”，在线路名输入框中命名,测量模式选择“BBFF”，随后输入起始点名称及高程。
3.3线路测量
完成上述操作后，即可按光学水准仪常规测量程序操作，不同之处是不用设专人进行记录，在照准条码尺且调好焦距成像清晰后，按下测量键后即可。如果测量过程中出现差错，如不小心踢了脚架，则可以重测，将光标移至“重测”即可。
3.4数据处理
可以利用水准仪自带平差程序进行平差，利用传输软件后将项目文件传输到指定的文件夹中保存观测成果。线路平差必须是闭合水准路线或附合水准路线，如果需要平差，要在水准仪主菜单下选择“计算”子菜单，再选择“线路平差”菜单即可完成测量平差。注意平差后的数据会被记录下来，并将原始数据覆盖，不能恢复。如需要保留原始数据，要在进行线路平差前将原始数据传输到计算机中保存。
本次对铁路沉降观测，由于观测点是出于动态变化的(起始点除外)，原始观测成果即可满足铁路维护的需要，因此未对观测数据进行平差处理。
4电子水准仪在沉降观测中应注意的问题
(1)避免损坏条码面或者是表面出现污渍影响到数据的准确度。
(2)在运输和使用的时候要防止出现过度的颠簸震动。
(3)严格的按照相关要求进行仪器的调焦控制，确保成像清楚度。
(4)要防止条码出现半明半暗的情况，确保仪器扫描范围内亮度处于一个状态，有效的控制测量误差。
(5)电子水准仪通常不能够防水，因此在施工和运输的时候需要加强防水控制，从而防止出现短路的情况。
5结束语
随着科学技术的进步发展，电子水准仪的出现实现了水准测量数据采集、数据处理及数据记录的全程自动化，方便了内外业一体化，具有测量速度快、操作简便、读数客观、测量精度高等特征。因此对电子水准仪在沉降观测中的应用进行分析具有十分重要的现实意义。
参考文献
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