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数字水准仪及其在铁路变形监测中应用 　　摘要：本文详细分析了数字水准仪的原理、优点、使用注意事项及其在铁路路基和桥梁墩台沉降监测的方法、基准点和监测点的位置设计与埋设、观测路线设计、观测周期、相对沉降量和累计沉降量的计算。 　　关键词：数字水准仪；变形监测；沉降量 　　Abstract: this paper analyses the principle of digital levels, merit, and matters need attention and in railway roadbed and bridge pier subsidence monitoring method, and the position of the benchmark monitoring point design and embedment, observation route design, observation period, relative settlement and total settlement calculation. 　　Keywords: digital levels; Deformation monitoring; settlement 　　 　　 　　中图分类号：P224.1 文献标识码：A文章编号： 　　0 引言 　　随着铁路建设的快速发展，我国新建了许多铁路和高铁，这些铁路带给我们便捷的同时。交通安全也越来越受到人们的重视，为保证铁路建设和运行的安全，就必须在整个施工和运营阶段对它们实施系统的变形监测。数字水准仪以其时尚的外观设计、操作方便、高精度等优点，得到广大测绘工作者的青睐。下面就介绍一下数字水准仪的原理及在铁路变形监测中的应用 　　数字水准仪(digital level)是用于自动化水准测量的仪器，它采用CCD阵列传感器获取编码水准尺的图像，依据图像处理技术来获取水准标尺的读数，标尺图像处理及其处理结果的显示均由仪器内置计算机完成。测量原理如图： 　　 　　 　　1 数字水准仪优点 　　（1）速度快：水准仪自动探测读数、记录和检核，不用观测员人工观测，作业速度快慢取决于仪器整置速度和跑尺人员的速度。 　　（2）精度高：图像处理技术自动判别读数，免除了观测员人工夹准分划和读数误差的影响。对图形影像多个分划取平均值，有利于消除标尺分划误差。另外速度的提高，可消除与时间有关的外界条件的影响，如温度变化引起的视准轴的变化，大气垂直折光的变化，仪器水准尺升降等的影响。 　　（3）仪器重量轻，操作简便，减轻作业员的劳动强度。 　　（4）易于实现测量内外业一体化。数字水准仪将数据直接记录在卡或内存中，及时检核，按规定格式输出，便于在计算机上处理，形成自动流程，不仅大大提高了工作效率，而且避免了由于人工记录、计算出现的差错。 　　2 使用注意事项 　　（1）补偿误差 　　数字水准仪是在光学自动安平水准仪的基础上发展起来的，补偿器基本上都属于吊带重力补偿器，经过运输、温度变化等，其内应力发生变化，补偿性能差异较大，必须定期检测，超过限差时应及时调校。另外应注意补偿器的稳定时间，置平仪器后不要立即测量，要有1～2秒的时间延迟。 　　（2）视准线误差(i角) 　　视准线误差的大小直接影响着水准测量的成果，测量过程中尽量保证前后视距离差在规定的范围内。数字水准仪一般都有独立的测距功能，水准尺读数前可以根据距离测量值调整水准尺或水准仪的位置。 　　（3）光亮度对测量的影响 　　数字水准仪的CCD图象传感器只能在有限的亮度范围内将图像转换为用于测量的有效电信号，这些有效的信号强度是由时间积分决定的，象照相机一样用控制曝光时间来保证一定的光通量，其曝光时间的范围大约为几毫秒到2秒之间。 　　①采样条码群体中亮度不均匀时（如遇阴影），就会使曝光时间失控，影响测量精度，严重时使仪器自动中止测量。 　　②在逆光或背景光线很强时进行测量，标尺图象对比度下降，既使传感器CCD有充分的光通量，而测量实体标尺条码却曝光不足，使测量信号的估算产生困难，往往造成测量失败。 　　③另外在测量中光强发生强烈变化时，此时应停止测量。 　　④在测量中，若仪器处的亮度大于标尺处的亮度时，光线通过仪器的物镜和目镜的漫反射，使CCD的本底噪声增大，造成标尺条码曝光不足，使测量失败或影响测量。这时可将目镜遮住，物镜罩上遮光罩，情况就会得到改善。 　　（4）调焦对测量的影响 　　但是数字水准仪是依据用于测量的所有间隔码元估算并多次测量的平均值，因此调焦对测量的影响远比光学水准仪小得多。若仅是通常调焦波动，则对测量结果只产生微不足道的影响，测量时间相对延长而已。若读数时焦距未调整清晰，则易造成测量失