本實(shí)用新型涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是電子水準(zhǔn)儀儀器高的測(cè)量。

背景技術(shù)：

水準(zhǔn)儀是建立水平視線測(cè)定地面兩點(diǎn)間高差的儀器。原理為根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量原理測(cè)量地面點(diǎn)間高差。主要部件有望遠(yuǎn)鏡、管水準(zhǔn)器（或補(bǔ)償器）、垂直軸、基座、腳螺旋。按結(jié)構(gòu)分為微傾水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀。按精度分為精密水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)儀。

目前，電子水準(zhǔn)儀的照準(zhǔn)標(biāo)尺和調(diào)焦仍需目視進(jìn)行。人工調(diào)試后，標(biāo)尺條碼一方面被成像在望遠(yuǎn)鏡分化板上，供目視觀測(cè)，另一方面通過(guò)望遠(yuǎn)鏡的分光鏡，又被成像在光電傳感器（又稱(chēng)探測(cè)器）上，供電子讀數(shù)。由于各廠家標(biāo)尺編碼的條碼圖案各不相同，因此條碼標(biāo)尺一般不能互通使用。當(dāng)使用傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行測(cè)量時(shí)，電子水準(zhǔn)儀也可以像普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一樣使用，不過(guò)這時(shí)的測(cè)量精度低于電子測(cè)量的精度，特別是精密電子水準(zhǔn)儀，由于沒(méi)有光學(xué)測(cè)微器，當(dāng)成普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀使用時(shí)，其精度更低。

當(dāng)前電子水準(zhǔn)儀采用了原理上相差較大的三種自動(dòng)電子讀數(shù)方法：1）相關(guān)法（徠卡NA3002/3003）2) 幾何法（蔡司DiNi10/20）3) 相位法（拓普康DL101C/102C）。它與傳統(tǒng)儀器相比有以下特點(diǎn)：

1)讀數(shù)客觀。不存在誤差、誤記問(wèn)題，沒(méi)有人為讀數(shù)誤差。

2)精度高。視線高和視距讀數(shù)都是采用大量條碼分劃圖像經(jīng)處理后取平均得出來(lái)的，因此削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響。多數(shù)儀器都有進(jìn)行多次讀數(shù)取平均的功能，可以削弱外界條件影響。不熟練的作業(yè)人員業(yè)也能進(jìn)行高精度測(cè)量。

3)速度快。由于省去了報(bào)數(shù)、聽(tīng)記、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算的時(shí)間以及人為出錯(cuò)的重測(cè)數(shù)量，測(cè)量時(shí)間與傳統(tǒng)儀器相比可以節(jié)省1/3左右。

4)效率高。只需調(diào)焦和按鍵就可以自動(dòng)讀數(shù)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。視距還能自動(dòng)記錄，檢核，處理并能輸入電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行后處理，可實(shí)線內(nèi)外業(yè)一體化。

確定地面點(diǎn)高程的測(cè)量工作，稱(chēng)為高程測(cè)量。高程測(cè)量又是測(cè)量三項(xiàng)基本工作之一。根據(jù)使用儀器和施測(cè)方法的不同，高程測(cè)量可分為水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量和氣壓高程測(cè)量。用水準(zhǔn)儀測(cè)量高程，稱(chēng)為水準(zhǔn)測(cè)量，它是高程測(cè)量中最常用、最精密的方法。

水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理是利用水準(zhǔn)儀提供的“水平視線”，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間高差，從而由已知點(diǎn)高程推算出未知點(diǎn)高程。

目前，通常用高差法測(cè)量高程。若已知A點(diǎn)的高程，欲測(cè)定B點(diǎn)的高程，則在、兩點(diǎn)上豎立兩根尺子，并在、兩點(diǎn)之間安置一架可以得到水平視線的儀器。假設(shè)水準(zhǔn)儀的水平視線在尺子上的位置讀數(shù)分別為尺（后視）讀數(shù)為，尺（前視）讀數(shù)為，則、兩點(diǎn)之間的高程差（簡(jiǎn)稱(chēng)高差）為

（1）

于是點(diǎn)的高程為

（2）

（3）

連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量。在實(shí)際水準(zhǔn)測(cè)量中，A、B 兩點(diǎn)間高差較大或相距較遠(yuǎn)，安置一次水準(zhǔn)儀不能測(cè)定兩點(diǎn)之間的高差。此時(shí)有必要沿A、B 的水準(zhǔn)路線增設(shè)若干個(gè)必要的臨時(shí)立尺點(diǎn)，即轉(zhuǎn)點(diǎn)（用作傳遞高程）。根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量的原理依次連續(xù)地在兩個(gè)立尺中間安置水準(zhǔn)儀來(lái)測(cè)定相鄰各點(diǎn)間高差，求和得到A、B 兩點(diǎn)間的高差值。

目前測(cè)量高程使用的高差法中，由于水準(zhǔn)儀儀器高是未知的，每次測(cè)量?jī)牲c(diǎn)的高程差都必須在兩點(diǎn)之間架設(shè)水準(zhǔn)儀以測(cè)量?jī)牲c(diǎn)的水準(zhǔn)尺讀數(shù)，這樣測(cè)量效率受到了限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何精確地測(cè)量電子水準(zhǔn)儀儀器高。

一種具有儀器高實(shí)時(shí)精確測(cè)量功能的電子水準(zhǔn)儀，包括電子水準(zhǔn)儀，延展基座，測(cè)量尺和攝像頭，延展基座為電子水準(zhǔn)儀基座的水平延伸體，延展基座上具有一豎直方向的穿孔尺套，測(cè)量尺從穿孔尺套中穿過(guò)，攝像頭安裝在延展基座上，與電子水準(zhǔn)儀通過(guò)有線或無(wú)線方式相連，朝向測(cè)量尺的刻度面，測(cè)量尺下端為基底。優(yōu)選地，測(cè)量尺的刻度面上有一豎直方向的凹槽，刻度位于凹槽內(nèi)。優(yōu)選地，測(cè)量尺的橫截面為矩形，測(cè)量尺上端安裝有圓水準(zhǔn)器或管水準(zhǔn)器，在穿孔尺套上安裝有兩軸向方向相互垂直且上下錯(cuò)位的微調(diào)螺旋，微調(diào)螺旋內(nèi)部一端嵌套在測(cè)量尺豎直方向的凹槽內(nèi)。優(yōu)選地，測(cè)量尺的刻度與水準(zhǔn)尺的刻度相配套。優(yōu)選地，基底固定安裝在測(cè)量尺下端。優(yōu)選地，基底為圓柱形。優(yōu)選地，基底可拆卸更換。優(yōu)選地，測(cè)量尺為銦鋼尺。優(yōu)選地，測(cè)量尺的長(zhǎng)度在1650-1800mm之間。本實(shí)用新型由于采用了以上技術(shù)方案，具有以下有益效果：利用電子水準(zhǔn)儀自身圖像讀數(shù)功能讀取儀器高，測(cè)量精度很高且節(jié)省了大量成本；電子水準(zhǔn)儀的高程是已知的，減少了該基準(zhǔn)點(diǎn)上的高程測(cè)量步驟，測(cè)量效率翻倍；電子水準(zhǔn)儀精平后，測(cè)量尺與延展基座和大地兩平面嚴(yán)格垂直，其次測(cè)量尺始終伸開(kāi)與地面基準(zhǔn)點(diǎn)緊密接觸，且攝像頭的測(cè)量精度很高，共同保證了所測(cè)儀器高程的精度。

附圖說(shuō)明

圖1是一種具有儀器高實(shí)時(shí)精確測(cè)量功能的電子水準(zhǔn)儀整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是電子水準(zhǔn)儀與測(cè)量尺連接部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是測(cè)量尺凹槽結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是微調(diào)螺旋、穿孔尺套、測(cè)量尺的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是目前的高程測(cè)量高差法原理示意圖；

圖6是本實(shí)用新型的高程測(cè)量高差法原理示意圖；

圖中：1.電子水準(zhǔn)儀，2.測(cè)量尺，3.攝像頭，4.延展基座，5.圓柱形基底，6. 穿孔尺套，7.刻度，8.圓水準(zhǔn)器，9.微調(diào)螺旋，10.凹槽。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1，如附圖1-4所示。

一種具有儀器高實(shí)時(shí)精確測(cè)量功能的電子水準(zhǔn)儀，包括電子水準(zhǔn)儀，延展基座，測(cè)量尺和攝像頭，延展基座為電子水準(zhǔn)儀基座的水平延伸體，延展基座上具有一豎直方向的穿孔尺套，測(cè)量尺從穿孔尺套中穿過(guò)，攝像頭安裝在延展基座上，與電子水準(zhǔn)儀通過(guò)有線方式相連，朝向測(cè)量尺的刻度面，測(cè)量尺下端為基底。

由于物距是恒定的，攝像頭可按其焦距固定安裝，使測(cè)量尺上的標(biāo)尺象清晰地呈在攝像頭。利用電子水準(zhǔn)儀自身圖像讀數(shù)功能讀取攝像頭的照片數(shù)據(jù)，測(cè)出儀器高，測(cè)量精度很高且節(jié)省了大量成本。測(cè)量尺依靠自身重力，能夠保證測(cè)量尺底端與地面基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)刻保持接觸，減少測(cè)量誤差，同時(shí)亦可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器高的微小變化。

優(yōu)選地，測(cè)量尺的刻度面上有一豎直方向的凹槽，刻度位于凹槽內(nèi)。這是為了避免刻度面在穿孔尺套內(nèi)滑動(dòng)帶來(lái)的磨損。優(yōu)選地，測(cè)量尺的橫截面為矩形，測(cè)量尺上端安裝有圓水準(zhǔn)器或管水準(zhǔn)器，在穿孔尺套上安裝有兩軸向方向相互垂直且上下錯(cuò)位的微調(diào)螺旋，微調(diào)螺旋內(nèi)部一端嵌套在測(cè)量尺豎直方向的凹槽內(nèi)。該結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)微調(diào)螺旋在各自的調(diào)節(jié)方向上互不影響，且可以在各自方向上推拉測(cè)量尺，保證了測(cè)量尺能夠在兩個(gè)微調(diào)螺旋的調(diào)節(jié)下實(shí)現(xiàn)調(diào)平，同時(shí)保證了及時(shí)測(cè)量尺有微小形變，也能順利插入穿孔尺套進(jìn)行調(diào)平。調(diào)平后測(cè)量尺是豎直的，便可準(zhǔn)確讀取位移計(jì)讀數(shù)。優(yōu)選地，測(cè)量尺的刻度與水準(zhǔn)尺的刻度相配套。這是為了使得測(cè)量尺與水準(zhǔn)尺能夠配套使用。

優(yōu)選地，基底固定安裝在測(cè)量尺下端。優(yōu)選地，基底為圓柱形。這是為了方便基底與地面基準(zhǔn)點(diǎn)的接觸。優(yōu)選地，基底可拆卸更換。優(yōu)選地，測(cè)量尺為銦鋼尺。銦鋼尺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不容易發(fā)生形變。優(yōu)選地，測(cè)量尺的長(zhǎng)度在1650-1800mm之間。此高度范圍符合測(cè)量時(shí)的人體工程學(xué)，方便使用。該電子水準(zhǔn)儀使用方法：a.架設(shè)電子水準(zhǔn)儀，伸開(kāi)測(cè)量尺，使其底端接觸到地面基準(zhǔn)；b.粗平；c.粗略瞄準(zhǔn)、調(diào)焦、精確瞄準(zhǔn)；d.精平；e.讀數(shù)；f.測(cè)取儀器高，在電子水準(zhǔn)儀上讀取攝像頭所拍照片，獲得儀器高；g.高程測(cè)量原理與步驟，已知A點(diǎn)的高程，欲測(cè)定B點(diǎn)的高程，則在點(diǎn)上豎立水準(zhǔn)尺，在點(diǎn)之間安置一架可以得到水平視線的電子水準(zhǔn)儀，假設(shè)電子水準(zhǔn)儀的水平視線在尺子上的位置讀數(shù)分別為尺讀數(shù)為，電子水準(zhǔn)儀儀器高為h，于是點(diǎn)的高程為

之后轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡測(cè)量C尺讀數(shù)c，然后以B點(diǎn)或A點(diǎn)為已知點(diǎn)，再用高差法計(jì)算C點(diǎn)的高程，測(cè)完后再在D點(diǎn)安置電子水準(zhǔn)儀，以此循環(huán)測(cè)量下去。

下面詳述本實(shí)用新型的高程測(cè)量原理與步驟。

高差法，即利用高差計(jì)算待測(cè)點(diǎn)高程的方法。在此，與目前的普遍使用的高差法進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明。

目前的高差法原理如圖5所示，其測(cè)量步驟與計(jì)算方法如背景技術(shù)所述。

本實(shí)用新型的高差法原理如圖6所示，由于本實(shí)用新型的電子水準(zhǔn)儀儀器高h是已知的，相當(dāng)于目前高差法中的尺讀數(shù)，即無(wú)需測(cè)量尺（前視）讀數(shù)，則、兩點(diǎn)之間的高程差（簡(jiǎn)稱(chēng)高差）為

（4）

于是點(diǎn)的高程為

（5）

于是點(diǎn)的高程為

（6）

將目前的和本實(shí)用新型的測(cè)量步驟對(duì)比可知，本實(shí)用新型在測(cè)量點(diǎn)的高程，電子水準(zhǔn)儀只測(cè)量了尺（后視）讀數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)C點(diǎn)上C尺子，即可測(cè)量C尺（前視）讀數(shù)c，然后以B點(diǎn)或A點(diǎn)為已知點(diǎn)，再用高差法計(jì)算C點(diǎn)的高程。這樣，免去了B點(diǎn)高程的測(cè)量，測(cè)量效率翻倍。