Leica DNA数字水准仪野外测试报告

DNA03

数字水准仪是徕卡公司继NA2000数字水准仪后于2002

年5月向中国市场投放的新型数字水准仪。该仪器具有以下新的特点：

1) 超大的存储容量。可支持最大容量达32MB的PCMCIA 卡； 2) 大屏幕的LCD，中文菜单显示，方便了操作；

3) 可选超大容量的镍氢电池。可支持6节AA干电池供电，给测量供电多了一种保障，少了一份顾虑；

4) 用户可自由定义输出数据格式，还用户多一点自主； 5) 现代时尚的流线型外观，减低了风阻的影响；

6) 符合中国水准测量规范，更有特别为中国用户设计的软件功能。如数据加密功能，间隙检查。 7) 全电子测量，超限自动停测报警。

8) 独特的相关测量原理，使得水准标尺刻划误差的影响降低到几乎可以忽略的程度。

9) 小视场读数，充分考虑了折光影响。

10) 多达5种测量模式，能及时有效地确定和剔除周围环境如汽车行驶（震动）对水准测量的影响，从而确保了测量成果的质量。 11) 标准化的GSI指令，使联机测量方便易行。用户使用仪器多了一种方式。

12) 采用新型CCD，既提高了测量精度，又提高了测程。

为了综合评价DNA03数字水准仪的性能，我们对该仪器进行了野外测试。

一、 测试情况简介

测试主要针对线路测量，测试现场选定在嘉兴市中环南路，测试线路为嘉兴市二等水准网线路，沿中环南路二等水准点“中环东路”——“亭子浜桥”——“八里村”，测试线路上有I350、I351、I352、I353、……I367、I368、I369、I370等23个嘉兴市四等水准点，测试线路单程长度为6公里，跨越中环南路上五座大中型桥梁。测试按照中华人民共和国国家标准《国家一、二等水准测量规范》（GB127—97）要求，按照二等水准测量要求，对测试路线进行往返观测。测试时间为2002年8月21日——8月23日，适逢高温天气，平均气温为36度。

二、DNA03数字水准仪i角检测

DNA03数字水准仪提供了四种i角检测方法和程序：AB法和AB法，其中AB法有中心测量法和Kukkamaek法（库式法），AB法有Forstner法（费式法）和Nabauer法（李式法）。我们采用AB法的Forstner法（费式法），在水准线路测量测试前、测试过程中和测试结束后分别三次对DNA03数字水准仪i角进行了检测，检测结果为+5.5、+3.6、+4.7，说明仪器是稳定的。

三、水准线路测量

测试采用DNA03数字水准仪配以两根2M铟钢条码尺和两只 重量分别为5KG的尺垫进行，用皮尺丈量距离，尽量使前后视距

相等。在水准测量中一切均按“规范”二等要求进行，考虑水准折 光影响，视线长度 50m，前后视距差不超过1.0m，视距累计差小 于3.0m，视线高度均在0.3m以上，同一标尺两次读数的差不大于 0.4mm，两次读数所测高差的差不大于0.6mm，这些限差在仪器“设 置限差”菜单中输入，如出现超限情况仪器会自动报警。仪器提供 了交替可变的前后视观测顺序程序（aBFFB），即奇数站BFFB（后 —前—前—后），偶数站FBBF（前—后—后—前），符合国家精密 水准测量规范要求。

通过我们测试，提供以下建议：

1、 我们在测试过程中，观测员由5人轮换交替，对观测结

果精度影响甚微。DNA03数字水准仪电子读数自动记录，消除了人工读数误差，司尺员立尺是否迅速竖直成为观测成果质量好坏的重要因素，我们在测试中司尺员采用两根竹杆支撑扶尺，建议在精密水准测量时使用仪器商提供的可调节升降尺撑，更应注意提高扶尺质量和司尺员的素质。

2、 测量时调焦清晰程度，只影响测量时间，对测量结果无

明显影响。

3、 测量时尺子应尽量立在阳光下或全处阴影处，使标尺亮

度均匀，否则无法读数。

4、 仪器在阳光下观测，应避免向阳方向，否则不能读数。 5、 温度变化、外界高温对仪器观测结果影响不明显。我们

在测试过程中，适逢高温天气，平均气温36度，对仪器观测没有影响。 四、测试结果与精度分析

DNA03数字水准仪往返测观测高差h往、h返及各测段往返测高差不符值列于下表中，并作以下精度分析。 1、 每公里往返测高差中数的偶然中误差

水准测量中观测高差的权与距离成反比。设每公里单程观测高差的权为1，则每段L公里单程观测高差的权为1/L，每段往返测高差不符值i的权为1/2L，权为1的往返测高差之差为： P =i/2L [P]=1/2[/L]

则往测或返测权为1的高差中误差即单位权中误差为： =[P]/n =1/2[/L]/n =1/2 n[/L] =0.65mm 每公里往返测高差中数的中误差为： M=/2 =1/4 n[/L] =0.46mm ——测段往返测高差不符值，以毫米计； L——测段长度，以公里计； N——测段数

2、每公里水准测量高差中数的偶然误差

根据拉列曼公式，每公里水准测量高差中数的偶然误差为：

2=1/4{[]/[L]-[L2][ /L]/[L]2}=0.01369mm2 =0.12mm

测段名 h往(m) 测段长L(Km) L2 h返(m) 往返平均值往返较差  (mm) h(m) 0.10829 -0.207 0.0428 /L 中环东路-I350 I350-I351 I351-I352 I352-I353 I353-I354 I354-I355 I355-I356 I356-I357 I357-I358 I358-I359 I359-I360 I360-I361 I361- 亭子浜桥 亭子浜桥-I362 I362-I363 I363-I3 I3-I365 I365-I366 I366-I367 I367-I368 I368-I369 I369-I370 I370- 八里村  中环东路-亭子浜桥 亭子浜桥-八里村 0.10818 0.296 0.0876 -0.10839 0.1448 -0.96843 0.257 1.69396 0.277 -1.83180 0.265 0.01802 0.270 0.10701 0.282 0.27005 0.283 -0.34540 0.267 1.674 0.272 -1.71112 0.265 -0.00285 0.227 0.02249 0.278 1.21990 0.182 0.0660 0.0767 0.0702 0.0729 0.0795 0.0801 0.0713 0.0740 0.0702 0.0515 0.0773 0.0331 0.96818 -1.69400 1.83151 -0.01709 -0.10776 -0.26965 0.34449 -1.69016 1.71088 0.00341 -0.02161 -1.21977 -0.96831 1.69398 -1.83166 0.01756 0.10739 0.26985 -0.34495 1.695 -1.71100 -0.00313 0.02205 1.21984 -0.250 -0.048 -0.290 0.930 -0.750 0.400 -0.910 -0.420 -0.240 0.560 0.880 0.130 0.0625 0.0023 0.0841 0. 0.5625 0.1600 0.8281 0.17 0.0576 0.3136 0.7744 0.0169 0.2432 0.0083 0.3174 3.2033 1.9947 0.5654 3.1015 0.85 0.2173 1.3815 2.7856 0.0928 -0.39486 0.142 0.0202 0.39428 -0.39457 -0.580 0.33 2.3690 -0.87114 0.2 2.335 0.281 -2.40829 0.265 0.02014 0.265 4.19431 0.345 -4.21302 0.325 0.69131 0.2 0.22141 0.292 -0.73375 0.047 0.0835 0.0790 0.0702 0.0702 0.1190 0.1056 0.0835 0.0853 0.0022 0.87111 -2.332 2.40888 -0.02016 -4.19486 4.21302 -0.69110 -0.22108 0.73372 -0.87113 2.334 -2.40859 0.02015 4.19459 -4.21302 0.69121 0.22125 -0.73374 -0.030 0.030 0.590 -0.020 -0.550 0.000 0.210 0.330 -0.030 0.0009 0.0009 0.3481 0.0004 0.3025 0 0.0441 0.10 0.0009 0.0031 0.0032 1.3136 0.0015 0.8768 0 0.1526 0.3729 0.0191 5.961 1.6291 5.02 19.8161 [L] [L2] -0.26996 0.26985 -0.215 [] [/L] 0.26975 3.421 -1.10454 2.540 1.10449 -1.10452 -0.050 3、平差后的精度评定

以二等水准点“中环东路”、“亭子浜桥”、“八里村”为起算，

按附合水准线路采用间接平差方法对测试水准线路进行平差计算，平

差后最弱点的高程中误差为0.00134米，最大点间的高程中误差为0.00079米。

从以上精度分析可以看出，DNA03数字水准仪的实测精度大大高于规范的精度要求。

五、DNA03数字水准仪与ZEISS DINI 11数字水准仪的比较 我们使用ZEISS DINI 11数字水准仪已有四年时间，从实测精度方面比较，DNA03与ZEISS DINI 11精度相当；DNA03比ZEISS DINI 11的显示屏大，且有全面的中文菜单和中文提示，DNA03比ZEISS DINI 11操作使用要方便；DNA03电池充满可以连续测量2天，ZEISS DINI 11电池充满则可以连续测量4天，但DNA03配备了6节干电池的GAD39电池适配器，弥补了这一缺陷。

六、间歇测量程序测试

DNA03按照国家一、二等水准测量规范要求，提供了间歇测量（Break Measurement）功能，经测试，完全符合国家水准测量规范要求，可以在限差设置菜单中输入间歇测量检测限差，检测后仪器自动提示是否符合限差，程序操作简便，适合生产单位野外作业。

七、存在问题

我们测试的时间是每天早上6点至中午12点，测试地点在嘉兴市中环南路上，为东西向道路，早上第一站开始测试时，仪器从东向西（即逆光观测）测量不能读数（视距为40米左右），而从东向西观测则可以读数，我们采用了遮光罩、用草帽挡光等办法都无济于事，最后只能将视距缩短为20米左右，这时则可以测量。第二站~第四站

有时视距为40米左右时逆光可以测量，有时不能测量，这样测量四、五站后则可以正常测量，这种情况在测试过程中每天都经历过。我们分析认为，可能是由于仪器刚开机原因内部元件需要经过一段时间的预热，而逆光观测太阳的强光正对仪器照准部使仪器内部的CCD摄像机不能识别条形码。请厂商研究后找出原因，对仪器进行改进，解决这一问题。

八、结论 1、

DNA03数字水准仪的实测精度与标称精度相符，完全适用于一、二等精密水准测量；

2、

DNA03数字水准仪性能稳定，温度变化对测量结果影响不明显，高温天气下仪器仍可以正常工作，而且对测量结果影响甚微。

测试单位：浙江省嘉兴市规划设计研究院 2002年8月30日

－－ NASEW V3.0 －－ ** 控制网概况 **

Leica DNA03数字水准仪水准线路测量测试 1. 本成果为按[ 高程 ]网处理的[ 平差 ]成果 数据库为: C:\\EPSNAS\\LIECA.OBS 2. 控制网中:

直高 间高 H点 待定 23 0 21 固定 0 0 3 特类 0 0 0 3. 平差前后基本观测量中误差情况: 观测值 平差前 平差后 直接高差: 0.003000 0.001455 4. 控制网中最大误差情况:

最大点位误差 = 0.00134米 最大点间误差 = 0.00079米 **闭合差统计表**

序号 —闭合差— 权倒数 —限差— -- 1 0.00356 3.42 0.01665

观测值中误差(m) = [0.001455], 闭合差信息如下-------- 序号 < 1 > 是 :附合高程

中环 I350 I351 I352 I353 I354 I355 I356 I357

I358 I359 I360 I361 亭子 序号 —闭合差— 权倒数 —限差— -- 2 0.00116 2.54 0.01434

观测值中误差(m) = [0.001455], 闭合差信息如下-------- 序号 < 2 > 是 :附合高程

亭子 I362 I363 I3 I365 I366 I367 I368 I369 I370 八里 [水准测量成果表]

================================================ 前视点 后视点 高差值 改正数 改正后值 路线长 备注

-----------+-----------+---------+---------+---------+---------+-------- 中环 I350 0.1083 -0.0003 0.1080 亭子 I362 -0.3946 -0.0001 -0.3946 I350 I351 -0.9683 -0.0003 -0.9686 I351 I352 1.6940 -0.0003 1.6937 I352 I353 -1.8317 -0.0003 -1.8319 I353 I354 0.0176 -0.0003 0.0173 I354 I355 0.1074 -0.0003 0.1071 I355 I356 0.2699 -0.0003 0.2696 I356 I357 -0.3450 -0.0003 -0.3452 I357 I358 1.6900 -0.0003 1.67

I358 I359 -1.7110 -0.0003 -1.7113 I359 I360 -0.0031 -0.0002 -0.0034 I360 I361 0.0221 -0.0003 0.0218 I361 亭子 1.2198 -0.0002 1.2197 I362 I363 -0.8711 -0.0001 -0.8713 I363 I3 2.33 -0.0001 2.32 I3 I365 -2.4086 -0.0001 -2.4087 I365 I366 0.0202 -0.0001 0.0200 I366 I367 4.1946 -0.0002 4.1944 I367 I368 -4.2130 -0.0001 -4.2132 I368 I369 0.6912 -0.0001 0.6911 I369 I370 0.2213 -0.0001 0.2211 I370 八里 -0.7337 -0.0000 -0.7338 [和]=0 段数=0

=============================================== [高差误差表]

================================================ 点名 点名 高差中误差 高差 备注 -----------+-----------+---------+---------+-------------------- 中环 I350 0.0008 0.1080 亭子 I362 0.0005 -0.3946 I350 I351 0.0007 -0.9686

I351 I352 0.0007 1.6937 I352 I353 0.0007 -1.8319 I353 I354 0.0007 0.0173 I354 I355 0.0007 0.1071 I355 I356 0.0007 0.2696 I356 I357 0.0007 -0.3452 I357 I358 0.0007 1.67 I358 I359 0.0007 -1.7113 I359 I360 0.0007 -0.0034 I360 I361 0.0007 0.0218 I361 亭子 0.0006 1.2197 I362 I363 0.0007 -0.8713 I363 I3 0.0007 2.32 I3 I365 0.0007 -2.4087 I365 I366 0.0007 0.0200 I366 I367 0.0008 4.1944 I367 I368 0.0008 -4.2132 I368 I369 0.0007 0.6911 I369 I370 0.0007 0.2211 I370 八里 0.0003 -0.7338

[高程成果表]

===============================================

点名 等级 标石 H MH 备注 ---------+-----+-------+-----------+-----------+------------------------

中环 3.500 固定点 亭子 I350 I351 I352 I353 I354 I355 I356 I357 I358 I359 I360 I361 I362 I363 I3 I365 3.766 3.608 2.639 4.333 2.501 2.518 2.626 2.5 2.550 4.240 2.528 2.525 2.547 3.372 2.500 4.0 2.481 固定点 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

I366 2.501 0.001 I367 6.695 0.001 I368 2.482 0.001 I369 3.173 0.001 I370 3.394 0.000

八里 2.661 固定点 ================================================