数字水准仪产品及原理介绍(ppt 40页)
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测量教案2章中纬ZDL700数字水准仪-PPT课件
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按 按 按 按
键进入菜单模式 键向上或按 键向下移动光标 键执行光标行命令 键返回上级菜单直至退出菜单模式。
• 菜单模式总图
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4) 测量模式 (1) 视距与视线高测量(不用内存) 按 键进入菜单模式, 按 或 键移动光标到“5.记录”行按 移动光标到“关”按 键。
键
• • • •
使望远镜瞄准条码尺并调焦 按 键测量,按 键——切换至视线高测量 再按 键——切换至视距测量 再按 键——返回视距与视线高测量。
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(2) 高差、高程、视距与视线高测量(不用内存) 输入基准点已知高程,测量基准点条码尺 获取仪器视线高程,重复测量多个前视点条码尺 显示基准点→前视点高差,前视点高程 按 键进入该命令,按 键退出该命令。
• 5) 程序测量 • 菜单模式“程序”命令下——6个水准测量命令 • ZDL700的水准测量等级分为二、三、四等。
• • • • • • •
(1) 四等水准测量 一站观测顺序——后(B)—后(B)—前(F)—前(F) 对每把条码尺连续测量两次 按 键进入菜单模式 移动光标到“1.程序”行按 键 移动光标到“3.四等水准测量”行按 键 输入水准线路名——本例为1。
• 4节AA电池供电,可连续测量12h
• 使用仪器标配的ZDC102数据线 • 连接仪器的RS-232接口与PC机的USB口 • 用通讯软件将仪器内存的测量数据下载→PC机。
• USB数据线——ZDC102
• 3) 开机界面与按键功能
• • • •
按 键开机,当显示中纬商标信息时 按 键以外的任意键,显示机载软件版本信息 自动进入测量模式界面。 瞄准条码尺并调焦,按 键测量。
水准仪的原理与应用PPT课件
率对水准尺上读数的影响为p。得
p S2 2R
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地球曲率和大气折光的影响
• 大气折光对一根水准尺上读数的影响
• 设弯曲视线的曲率为
，此处k为折光系数。由于R′远远大于R，故k小于1，通常取平均值 k=0.11
R' R K
f S2 K S2 2( R ) 2R K
第7页/共50页
光学水准仪原理
• 望远镜视准轴与水准管水准轴， • 在竖直面上的投影是否平行的检验称为i角检验。 • 在水平面上的投影是否平行的检验称为交叉误差检验。
第36页/共50页
i角检验原理
• 在地面选定两个固定点Ａ、B，测出Ａ、B 间的两次高差hAB和h’AB 。设仪器存在i角误差，
hAB
hA' B
i
S
' A
S
' B
)
i hA" B hA' B
2S AB
第39页/共50页
i角检验原理
• 水准测量规范规定， • 用于一、二等水准测量的仪器i角不得大于15″； • 用于三、四等水准测量的仪器i角不得大于20″，否则应进行校正。
第40页/共50页
交叉误差的消除
• 水准测量时仪器旋转轴不严格竖直，两轴在水平面上的投影不平行可能会导致两轴在竖直面上不平行，即 交叉误差转变为i角误差
• 解决方法：先调目镜，再调物镜
第11页/共50页
水准器
• 水准管：单个方向整平，精确整平 • 圆水准器：所有方向
，粗略整平
第12页/共50页
光学测微原理
• 带有光学测微器装置的水准仪
第13页/共50页
自动安平水准仪的原理
• 方法1：在光路中装置一个“补偿器”．使光线偏转而通过十字丝交点
p S2 2R
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地球曲率和大气折光的影响
• 大气折光对一根水准尺上读数的影响
• 设弯曲视线的曲率为
，此处k为折光系数。由于R′远远大于R，故k小于1，通常取平均值 k=0.11
R' R K
f S2 K S2 2( R ) 2R K
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光学水准仪原理
• 望远镜视准轴与水准管水准轴， • 在竖直面上的投影是否平行的检验称为i角检验。 • 在水平面上的投影是否平行的检验称为交叉误差检验。
第36页/共50页
i角检验原理
• 在地面选定两个固定点Ａ、B，测出Ａ、B 间的两次高差hAB和h’AB 。设仪器存在i角误差，
hAB
hA' B
i
S
' A
S
' B
)
i hA" B hA' B
2S AB
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i角检验原理
• 水准测量规范规定， • 用于一、二等水准测量的仪器i角不得大于15″； • 用于三、四等水准测量的仪器i角不得大于20″，否则应进行校正。
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交叉误差的消除
• 水准测量时仪器旋转轴不严格竖直，两轴在水平面上的投影不平行可能会导致两轴在竖直面上不平行，即 交叉误差转变为i角误差
• 解决方法：先调目镜，再调物镜
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水准器
• 水准管：单个方向整平，精确整平 • 圆水准器：所有方向
，粗略整平
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光学测微原理
• 带有光学测微器装置的水准仪
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自动安平水准仪的原理
• 方法1：在光路中装置一个“补偿器”．使光线偏转而通过十字丝交点
水准仪课件
案例二：某桥梁施工的水准测量
总结词
大跨度桥梁的高程控制
详细描述
在某大型桥梁施工中，为了确保桥梁的线性和高程精度，采用水准仪进行了高程测量。通过在桥墩施 工、梁板安装等关键环节进行精确测量，有效控制了桥梁的线性和跨度，保证了桥梁的安全性和稳定 性。
案例三：某地质勘测的水准测量
总结词
复杂地形下的地质勘测
建筑、交通、农业等。
高精度与高稳定性
追求更高精度和更稳定的测量性 能，满足各种高标准测量需求。
智能化与自动化
加强智能化和自动化技术的研发 与应用，提高测量效率和精度。
05
案例分析与实践操作
案例一：某建筑工程的水准测量
总结词
复杂环境下的高精度测量
详细描述
在某高层建筑工程中，为了确保建筑物的垂直度和沉降量控制，采用水准仪进行 了高精度测量。通过在施工前和施工过程中的测量数据对比，及时发现并纠正了 施工误差，保证了工程质量。
尺子
用于测量距离和高程。
操作步骤
01
02
03
04
安置仪器
将水准仪放置在稳固的地面上 ，调整脚螺旋使仪器处于水平
状态。
瞄准目标
使用望远镜瞄准目标，确保十 字丝或测微器对准目标。
读数记录
读取水准器的角度读数，并记 录下来。同时，读取尺子上的
距离和高程数据。
移动仪器
将仪器移动到下一个位置，重 复上述步骤。
水准仪课件
• 水准仪简介 • 水准仪的构造与使用 • 水准仪的校准与维护 • 水准仪的发展趋势与展望 • 案例分析与实践操作
01
水准仪简介
定义与特点
定义
水准仪是一种用于测量两点之间 高差的测量仪器。
各类数字水准尺条码尺原理介绍
• 世界第一台数字水准仪创造者——徕卡全 新推出的第二代数字水准仪！亲切的中文 字体、时尚的外观设计、符合人类工程学 的合理搭配、市场上最大的LC显示屏，这 一切都成为让人们投注无限热情的理由。 当然还包括：先进的电子技术，优秀的光 学机械系统、自如地揉合了TPS700全站仪 的菜单设计概念。徕卡的前沿科技给测量 引入了新的行业标准。
•
Leica的数字水准尺采用的是伪随机码。 伪随机码是指一种预先确定，并可重复实 现的具有某种随机特性的码，它虽然仅有2 个电平，却具有类似白噪声的相关特性， 只是幅度概率分布不再服从高斯分布。它 具有功率谱密度在很宽的频带内是均匀的、 自相关特性为s函数以及互相关函数为零等 优点，显然具备了上述3个条件，很适合在 数字水准仪中使用。
数字水准测量系统自动读数的原理在数字水准测量系统中当望远镜把标尺成像在其十字丝分划面上时一组由光敏二极管组成的探测器阵列把条码图像转换成具有256位灰度值的模拟视频信号对其整形放大和数字化后形成的测量信号与仪器内存的标准信号进行比较就可以实现自动读数如图leica数字水准仪采用相关法读数测量时由望远镜截取的某段标尺条码被ccd传感器转换成测量信号后与水准仪内存的参考信号做2维离散相关相关函数值最大的地方其坐标值即为所求的高度读数根据所成像的放大倍率可以求出视距的大小
土木八班 20110101434 杜昊桐
• 随着CCD传感器以及微处理技术迅猛发展， 高精度水准测量自动化已经成为现实。十 余年来，数字水准仪在中、高精度水准测 量方面已获得了长足的发展，其测量精度 已达到0.3一0.5 mm/km。
目前占据数字水准仪市场的主要是： • 瑞士 Leica公司 • 德国Zeiss公司 • 日本Sokkia公司 • 日本Topcon公司
电子水准仪
NA3003数字水准仪测量模块中每个数据行通常由2～6个数据段组成，每个数据行开始的第一个数据都存放数 据行的编码号和点号，第二个数据段开始存放其它测量数据和信息。针对不同的测量程序、观测方法、测量内容， 数据行中的数据段有不同的组合，这由程序自行设定。
数据通讯是指将数据在不同设备之间进行传输的过程，计算机的通讯采用美国标准信息转换码(ASCII码)作 为数据传输码。通讯方式有串行通讯和并行通讯两种。REC模块通过GIF10阅读器与计算机之间的数据传输就是采 用串行通讯方式。因此，在数据通讯前除了用通讯电缆将GIF10阅读器与计算机串行口连接之外，还需要对通讯 参数进行设置。只有双方参数设置一致，数据通讯才能顺利的进行，微机的通讯参数是通过通讯程序来进行设置。 而GlF10阅读器是通过COMM功能来设置，要进行设置的通讯参数主要有以下几个部分：
使用注意事项
在使用电子水准仪之前必须注意以下几点： 1)不要将镜头对准太阳，将仪器直接对准太阳会损伤观测员眼睛及损坏仪器内部电子 元件。在太阳较低或阳光直接射向物镜时，应用伞遮挡。 ’ 2)条纹编码尺表面保持清洁，不能擦伤，仪器是通过读取尺子黑白条纹来转换成电信 号的，如果尺子表面粘上灰尘、污垢或擦伤，会影Plan量精度或根本无法测量。Fra bibliotek仪器简介
电子读数方法
优点
当前电子水准仪采用了原理上相差较大的三种自动电子读数方法： 1）相关法(徕卡NA3002/3003)； 2)几何法(蔡司DiNi10/20)； 3)相位法(拓普康DL101C/102C)；
它与传统仪器相比有以下特点：
1)读数客观。不存在误差、误记问题，没有人为读数误差。
使用电子水准仪测量既方便又准确，实现了水准测量自动化。近几年来徕卡公司又推出了更精密的数字水准 仪NA3000，其观测精度更高。图2是NA2002、NA3003的测量原理示意图。
DL-101C型数字水准仪工作原理介绍
DL-101C型数字水准仪工作原理介绍自1990年第一台数字水准仪问世以来,随着科学技术的飞速发展,尤其是微电子技术工艺水平的提高,数字水准仪经不断地改进,其观测精度有了很大的提高,在实际生产过程中,数字水准仪已逐步取代了传统的光学仪器。
由于数字水准仪是一种新型仪器,其工作原理和方法都与传统的光学仪器不同,因此其工作性能和检验项目与方法都需进一步的研究和探索。
电子水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的特点,因此它投放市场后很快受到用户青睐。
国外的低精度高程测量盛行使用各种类型的激光定线仪和激光扫平仪。
因此电子水准仪定位在中精度和高精度水准测量范围,分为两个精度等级,中等精度的标准差为:1.0-1.5mm/km,高精度的为:0.3-0.4mm/km。
[1]下面我来介绍“DL101C数字水准仪工作原理”总结观测经验为该仪器投入生产使用打下基础。
拓普康电子水准仪DL-101C/102C采用相位法。
标尺的条码象经望远镜、物镜、调焦镜、补偿器的光学零件和分光镜后,分成两路,一种成象在CCD线阵上,用于进行光电转换,另一路成象在分划板上,供目视观测。
标尺上有三种不同的码条。
R表示参考码,其中有三条形码2mm宽的黑色码条,每两条黑色码条之间是一条1mm宽的黄色码条。
以中间的黑码条的中心线为准,每隔30mm就有一组R码条重复出现。
在每组R码条左边10mm处有一道黑色的B码条。
在每组参考码R的右边10mm处为一道黑色的A码条。
每组R码条两边的A和B码条的宽窄不相同,实际上A和B码条的宽度是在0到10mm之间变化,这两种码包含了水准测量时的高度信息。
仪器设计时有意安排了它们的宽度按正弦规律变化。
其中A码条的周期为600mm,B码条的周期为570mm。
当然,R码条组两边的黄码条宽度也是按正弦规律变化的,这样在标尺长度方向上就形成了亮间强度按正弦规律周期变化的亮度波。
数字水准仪原理资料讲解
数字水准仪原理第一章数字水准仪的原理与特点武汉大学李以赫§1.1 概述1963年Fennel厂研制出了编码经纬仪, 加上四十年代已经出现的电磁波测距技术、以后的光电技术、计算机技术和精密机械的发展,到八十年代已开始普遍使用电子测角和电子测距技术。
然而，到八十年代末，水准测量还在使用传统仪器。
这不仅由于水准仪和水准标尺在空间上是分离的，而且两者的距离可以从1米多变化到100米，因此在技术上引起实现数字化读数的困难。
为了现实水准仪读数的数字化，人们进行了近30年尝试。
如蔡司厂的RENI 002A己使测微器读数能自动完成，但粗读数还需人工读出并按键输入，与精读数一起存入存储器，因此还算不上真正的数字水准仪。
又如利用激光扫平仪和带探测器的水准标尺，可以使读数由标尺自动记录。
由于这种仪器的试验结果还不能达到精密几何水准测量的要求，因此也没有解决水准测量读数自动化的难题。
直到1990年徕卡测量系统的前身---威特厂在世界上率先研制出数字水准仪NA2000，可以说，从1990年起，大地测量仪器全面己经完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高科技产品的过渡，攻克了大地测量仪器中水准仪数字化读数的这一最后难关。
到1994年蔡司厂研制出了数字水准仪DINI 10／20，同年拓普康厂也研制出了数字水准仪DL101／102。
２００２年５月徕卡公司向中国市场投放了DNA中文数字水准仪，该仪器具有外形美观，大屏幕中文显示，测量数据可存入内存和PC卡中，并具有适合中国测量规范丰富的机载软件，这意味着数字水准仪将真正为中国用户所接受。
数字水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于自动输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的特点，因此它投放市场后很快受到用户青睐。
国外的低精度高程测量盛行使用各种类型的激光定线仪和激光扫平仪，因此目前数字水准仪主要定位在中精度和高精度水准测量范围，分为两个精度等级, 中等精度的标准差为：1.0～1.5mm/Km,高精度的为：0.3～0.4mm／Km。
水准仪使用方法及原理培训讲义PPT(图片丰富)PPT课件
精度比较：板尺精度高于塔尺。
用 途：板尺一般常用于三、四等水准 测量，而塔尺则用于等外水准测量。
使用注意事项：使用前应认清尺子刻划线 与数字之间的位置关系，是否为正、倒 数字，尺底的数值。对于塔尺，当使用 两节以上时应注意两节接口位置是否对 准、卡簧是否卡住。
2.3 水准仪使用方法
三角架 脚螺旋
视准轴
• 目镜的作用：放大，人眼经过目镜，可以看到目标 的小实像与十字丝一起放大了的虚像。
• 十字丝的作用：提供照准目标的标准。其中心交点 和物镜光心的连线称为视准轴，即视线。玻璃片上
的上、下短丝称为视距丝。水准测量就是当视线水 平时，用中间横丝截取水准尺读数。
• 视准轴：十字丝中央交点和物镜
横丝ห้องสมุดไป่ตู้
水准点选择：结合测区内水准点的分布情况、 被测点的分布以及地形地势情况、所采取的 路线形式选择。
水准点类型：永久性和临时性 水准点制成：依永久性及临时性水准点而制做。
2. 水准路线布置
（1）闭合水准路线 高差闭合差：
3
fh h测
闭合水准路线
（2）附合水准路线 高差闭合差：fh h测 (H终 H 始 )
1. 往返观测取平均 2. 控制前后视点距离 3. 选择良好气候观测 4.视线尽量高于地面
2.6 水准仪校验
1. 水准仪轴线几何关系 （1）水准盒轴平行竖轴； （2）十字丝横丝垂直竖轴； （3）水准管轴平行视准轴。
2. 检验方法： （1）检验水准盒轴与竖轴是否平行： 调平水准盒
气泡居中，然后旋转望远镜180度，若气泡依然 居中则两轴平行。 （2）检验十字丝横轴与竖轴是否垂直： 将十字丝 横丝左端对准某一目标，旋转水平微动螺旋使目 标移到十字丝的右端，若目标依然位于十字丝横 丝上则表明两轴垂直。 （3）检验水准管轴是否平行视准轴： 在已知高差 的两点间架设仪器，并使仪器距两点之间的距离 悬殊，首先在其中一个点立尺观测读数a，并根 据a计算出仪器对另一点的应该读数b。然后对其 进行观测读数得b’，利用b’、b及两测点之间的 距 若离 γ 大D于MN2可0秒以计不算平出行两。轴线的夹角γ (单位为秒) ，
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主要特点:
0.3mm / 0.7mm/km PCMCIA 数据存贮 (DiNi12)
或在线数据存贮(DiNi22) 静态的 30cm电子视场
补偿器置平精度 0.2˝ / 0.5˝
放大倍率 32x / 26x
主要卖点: 缺点:
字母与数字键盘 线路平差 精度 0.3 mm 视场 = 30cm
补偿器置平精度 0.3 ˝
放大倍率 32x
主要卖点: 缺点:
3
放大倍率 测量时间短 1.0 mm精度 1°20’的视场 价格低
按键少 无字母数字键盘 显示少（4x21个字符) 比较大 无圆水准器照明 无标准电池概念 只有内存/RS232
Geosystems
26.08.2020
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15
Geosystems
相关法—标尺及相关原理（2）
26.08.2020
测量信号与参考信号进行比较，
这就是相关过程, 称为相关。例
如先与标尺底部对齐，发现不相
同，然后往上移动一个步距（基
本码宽），再比较，直到两码相
同为止，或说两信号相同为止，
也就是最佳相关位置时， 读数
就可以确定。如图中的０.116ｍ。
竞争 对手- Topcon DL – 101/102
主要特点:
0.4mm / 1.0mm/km PCMCIA 卡数据存贮和内部数据存贮 1°20’的电子视场
补偿器置平精度 0.3˝ / 0.5 ˝
放大倍率 32x / 30x
主要卖点: 缺点:
字母数字输入 5m 标尺 内存和 PCMCIA卡 1°20’的视场角
主要卖点: 缺点:
较强的防雨功能 耗电少 重量轻 测量时间短 (2秒)
样子笨 显示窗小 (128x32象素) 应用特色少 无圆水准器照明 测量距离近 (2-60m)
5
Geosystems
竞争对手 – Internet查询
更多的信息:
26.08.2020
6
Geosystems
三、Leica DNA03/10 的特性和优点1
一、数字水准仪产品
1990
2002
1994
NA2000（世界第一） Leica DNA03/10
Topcon DL-101/102
Sokkia SDL30
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Trimble DiNi12/DiNi22
1
Topcon DL-103
GeoNi22
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Geosystems
DNA 系列的外部特性
➢ 显示内容可按层、名称和流程定制 ➢ 固件是可升级 ➢ 仪器软件接口上载 ➢ 通过 PCMCIA 卡输出数据
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Geosystems
四、数字水准仪工作原理
1、相关法（威特NA2000， Leica NA03/10）
— 可增加外部数据采集器。
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Geosystems
Leica DNA03/10 的特性和优点2
特性
优点
• 8行24字符的大屏幕 显示
• 机载程序
• 功能 用户键。 程序键。
• 显示屏液晶加热
— 易读数。 — 减少了外部计算。
— 快速进入用户自定义的操作， 在线程序和编码功能。
— 可在寒冷条件下继续工作。
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Geosystems
Leica DNA03/10 的特性和优点3
PCMCIA 卡
带有概略瞄准器 的固定提把
优秀的光学系统
可定制的显示屏
双侧无限位 微动螺旋
低耗能电池
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钻石般的圆水准器 (有照明)
字母数字 键盘
9
RS232 接口
Geosystems
Leica DNA03/10 的特性和优点4
内存: 6000 测量点或 1650个测站的前后视
杰出的 设计和外型
宽大的 LC显示屏
可变的数据 输出格式
分离的开关键
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分离的 DATA 和 ESC 键
独立的 的定位键
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中轴位置 的测量按钮
Geosystems
DNA 系列软件 –概要
‘你所要用的’-应用程序和功能机内即时调用 应用简单，操作容易 在线作业管理 按当地需求改制显示内容 用户可定义数据输出格式
笨大 较小的显示窗 (4x21字符) 稍有点重 较老式 无圆水准器的照明 无标准电池的概念 用Trimble仪器的PCMCIA卡才能测量
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Geosystems
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竞争对手- Sokkia SDL30
主要特点:
0.8mm / 1.0mm/km 内部数据存贮 (2000个点) 1°20’的电子视场
2、几何法（蔡司DINI10/20） 3、相位法(拓普康DL101C/102C)
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Geosystems
1、相关法-仪器光路示意图
Leica DNA系列数字水准仪采用相关法
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Geosystems
相关法—标尺及相关原理（1）
徕卡数字水准仪配套的水准标尺 为伪随机条码，该条码图象已被 存储在数字水准仪中作为参考信 号。在条码标尺上，最窄的条码 宽为2.025mm（黑的、黄的或白 的），称为基本码宽。在标尺上 共有2000个基本码(指4.05m的标 尺)，不同数量的同颜色的基本 码相连在一起，就构成了宽窄不 同的码条。
特性
优点
• 重量轻.
• 直观好用的字母数字 键盘 (TPS700 概念)。
• 大存贮容量. • 闪存. • PCMCIA 卡槽. • RS232 接口.
— 易提，易搬。 — 缩短了学习时间. — 快速、 容易、方便的数据存
贮，无电缆， 可处理大的任 务。 — 长期保存数据不用电。
— 易进行野外与办公室的数据 传输。
显示窗小 (2x8字符) 卡槽位于电池仓后 无圆水准器照明 无标准电池概念 内存小(51KB)、PCMCIA( 256KB)
卡存贮能力小
4
Geosystems
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竞争对手 - Topcon DL – 103
主要特点:
1.8mm/km RS232C 接口数据输出 1°30’的电子视场 补偿器置平精度 5” 放大倍率 26x
移动一个基本码宽来进行比较的
精度是不够的，但是可以作为粗
相关过程，得到粗读数。再在粗
读数上下选取一定范围，减少步
距，进行精相关，就可以得到精