数字电子水准仪原理综述刘经南1叶晓明2杨蜀江1(1.武汉大学卫星导航定位技术研究中心,武汉430079;2.武汉大学测绘学院测量工程研究所,武汉430079)摘要:目前,诸多文献关于数字电子水准原理的研究存在一些含糊不清的现状,甚至有个别文献断言“解码方法可以互换”,完全否认不同电子水准原理方法之间存在实质区别,造成了一些研究误导。而各厂商的电子水准原理的命名角度本身也不一致,不同原理之间的异同点也不明晰。鉴于此,根据数字电子水准仪研究的成功经验,明确指出电子水准原理的解码算法的本质都是模糊识别算法,并对目前流行的几种电子水准原理的标尺编码方法进行研究,分析它们的解码突破口,指出它们之间的异同点,梳理它们的学理名称与分类,澄清学术界的一些模糊认识。关键词:电子水准原理；电子水准仪；数字水准仪:TP216文献标识码:A国家标准学科分类代码:420.60TheoverviewofdigitalelectroniclevelprincipleLiu激ngnan1YeXiaoming2YangShu激ang1(1.2.WuhanUniversity,wuhan430079,China)Abstract:Now,therearesomeambiguoussituationsfortheresearchaboutdigitalelectroniclevelprinciple,evenindividual-documenttoassert“decodemethodcanbeexchanged”,itdenycompletelythatdifferencesbetweendifferentelectroniclevelprin-ciple,hascausedsomemisleadonresearch.Andthenameangletoelectroniclevelprincipleofeachmanufacturerarealsodisac-cord,thepointofsimilaritiesanddifferencesbetweendifferentprincipleisalsonotclear.Inviewofthis,theauthorpointsoutclear-lythattheessenceofthedecodealgorithmofelectroniclevelprincipleisvagueidentificationalgorithmaccordingtothesuccess-fulexperienceofthedigitalelectroniclevelresearch,andstudythecodingmethodofrulerofallkindsofpopularelectroniclevel-principles,analysestheirdecodebreach,pointoutthepointofsimilaritiesanddifferencesbetweenthem,clearofftheiracademic-nameandclassfication,clarifysomevagueknowledgesofacademiccircle.Keywords:electroniclevelprinciple,electroniclevel,digitallevel.1引言测绘仪器的数字化智能化是测绘走向全数字化的必然要求,在数字电子水准仪技术诞生十余年后的今天,由于诸多原因,国内仍然存在许多对数字水准仪技术的片面认识,对不同电子水准原理之间的异同点模糊不清,造成了一些研究误导。这里结合多年从事数字电子水准仪研究开发的实践经验,在此专门对目前几种不同的数字电子水准仪原理的技术要点发表一些看法。2数字电子水准仪的技术核心数字电子水准仪是通过阅读标尺上的条码来完成测量的,所以数字水准仪的第一个技术门槛就是条纹图象的识别。由于数字电子水准仪的标尺位于仪器以外几米至百余米之间的任意位置,图象成像压缩比是随意的,距离越远,图象压缩越小。也由于远距离时图象太小而光电图象传感器的像素又相对太大,图象细节很模糊,加上望远镜调焦模糊、像差、几何失真、传感器噪声、光干扰、电干扰、标尺常年野外作业导致条码磨损、破损、视场中局部条纹被遮挡(如树枝叶等)、自然光线照度不均匀等复杂因素,图象传感器所截取的只是一个夹杂噪声和干扰的、模糊的、甚至残缺不全的灰度图象。由于在恶劣技术条件下都要求数字水准仪还必须准确无误的完成精确测量,从而使得数字水准仪的图象识别技术都是模糊识别算法或叫图象相关算法,即通过对图象信号的宏观分析逐步确立图象微观细节。而采用类似商品条码阅读技术的简单边沿识别技术根本就不可能实现正常测量。在图象识别完成以后,条码的码序及条纹的边沿坐标信息都已经确立,获得测量结果的后续计算处理过程当然就大同小异了。由于图象和实物的几何比例关系随距离不同而变化无常,这就增加了一个物象比未知量。也由于增加了这一个物象比未知量,水准仪的一维图象识别实质是二维识别算法,其运算量和运算时间当然是巨大的。所以人们一开始就想到尽可能缩小相关算法的搜索范围来减少运算量来提高解码测量速度,leica早期的仪器使用调焦传感器来粗略测量标尺与仪器间的距离就是这一思想的体现。由于这个粗略距离很不精确,...