公路工程測量中水準儀產(chǎn)生的誤差及控制

1、公路工程測量中水準儀產(chǎn)生的誤差及控制 公路工程測量中水準儀產(chǎn)生的誤差及控制 摘?要 在公路工程設計施工過程中，測量是必不可少的重要環(huán)節(jié)，而其中水準儀的誤差控制從某種程度上說直接影響到公路工程質(zhì)量的好壞。在實際的工程測量中，通常要花費大量的時間、采取更多的步驟將誤差的影響降至最低?？梢哉f公路工程測量過程中，應用水準儀所產(chǎn)生的誤差控制是一項至關重要的工作。本文就針對該問題展開討論。 關鍵詞 公路測量；水準儀；誤差控制 中圖分類號 P224 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2021)052-0172-01 1 公路工程中的水準測量 在公路測量過程中，水準測量通常根據(jù)幾何原理，通過測量

2、水平視線上兩點間的高差來實現(xiàn)。一般采用水準儀進行輔助測量，常用的型號有DS3型微傾式自動安平水準儀，其在單位公里內(nèi)可以將測量誤差控制在3 mm以內(nèi)。在測站使用水準儀的根本步驟如下：首先將儀器安置于適當?shù)奈恢?，再進行粗略整平，調(diào)整好水準尺后再進行精確的整平，最后讀取測量數(shù)據(jù)。當測量完每個水準點后，再進行結果復合。在進行水準測量時要注意，同一個公路工程要參照相同的高程系統(tǒng)，同時測量基平和中平，同一個水準尺要由兩臺水準儀同時觀測，在進行間視與轉點時，要兩個人同時立水準尺，不過兩臺水準儀對同一個水準尺進行觀測是不變的。需要注意的是，如果每個測站沒有對每個水準點段的測量結果進行檢核，那么會提高出現(xiàn)誤差的

3、機率。因此水準測量的誤差控制非常有必要。 2 水準測量的誤差與控制 通常進行水準測量會產(chǎn)生誤差，主要是由三個原因造成的，即儀器自身精度誤差、觀測過程中的操作誤差以及測量環(huán)境對測量操作的影響所引起的誤差。 2.1 儀器自身的精度誤差 當水準儀的望遠鏡視準軸與水準管軸不平行時，就會導致測量結果出現(xiàn)誤差。盡管在實際測量前均會對儀器進行校正，但是剩余誤差是在所難免的，所以水準管氣泡處于居中的位置，相應的水準管軸處于水平位置，而此時望遠鏡的視準軸是處于傾斜的狀態(tài)，于是讀數(shù)誤差自然就會產(chǎn)生。通常視距長度和所產(chǎn)生的誤差二者為正比關系，因此在觀測時消除這種誤差可以通過距離補償法或者中間法來實現(xiàn)。所謂的距離補償

4、法是指前視距離和與后視距離和相等，這種方法在實際操作時相對復雜，因此多采用中間法。中間法前后視距是一樣的，在實際測量時，立尺人利用普通皮尺將測量距離確定下來后再立尺。 此外，儀器自身的精度誤差還有可能是水準尺造成的。水準尺誤差三種：一種是由于尺長誤長，即水準尺的長度不夠精確；一種是刻度誤差，即水準尺上的刻度劃分不精確；還有一種是零點差，即水準尺歸零的刻度位置錯位等。在實際測量前，要先檢查水準尺，如果尺子存在尺長誤差或者刻度誤差等現(xiàn)象，那么盡量不要使用；如果在必要的情況下一定要用，那么要找出水準尺的誤差特點，要先對數(shù)據(jù)進行修正才能正常使用。針對水準尺的零誤差，可以采用同一水準段內(nèi)兩根水準尺交替使

5、用的方法，即如果在一個測站作為后視尺用，那么在下一個測站作前視尺用。而且要把測段站數(shù)尺量布置成偶數(shù)，以便于在高差中互楊抵消，并將刻度誤差與尺長誤差控制在最小的范圍。 2.2 儀器操作誤差 在測量過程中，有時候會由于人為的操作問題使得水準測量產(chǎn)生較大誤差，比擬常見的有以下幾種。 1符合水準管氣泡居中所產(chǎn)生的誤差：在測量過程中，如果符合水準氣泡無法嚴格居中，會導致望遠鏡視準軸發(fā)生傾斜，最終導致測量結果出現(xiàn)誤差。水準管的靈敏度決定了測量結果精度的上下，其中最主要的是水準管分劃值J的大小。需要注意的是，視線長度與測量結果讀數(shù)誤差二者成正比關系，通常水準管居中誤差為0.1 J，按照相關公式m居0.1.s

6、/p，在觀測過程中，只需保證符合水準管氣泡可以居中并且限制視線長度，即可消除該誤差。 2視差：如果有視差出現(xiàn)，尺像和十字絲平面是無法重合的，在觀測過程中，眼睛所處的位置不一樣，那么讀取的測量結果也會產(chǎn)生差異，從而出現(xiàn)讀數(shù)誤差。因此在讀取測量結果前，要先做物鏡對光，將視差的影響消除。 3水準尺的傾斜誤差：如果水準尺傾斜于視線的前方，那么在觀測時很容易就可以通過望遠鏡十字絲發(fā)現(xiàn)這一問題。尺子傾斜的度數(shù)越大，尺子上的讀數(shù)就會越大，其對讀數(shù)的影響受到水準尺傾斜解以及水準尺讀數(shù)大小的影響，即水準尺傾斜角度越大，對讀數(shù)準確度的影響就越大；同樣的水準尺讀數(shù)越大，讀數(shù)準確度受其影響的程度就越大。其所產(chǎn)生的讀數(shù)

7、誤差可以通過下式來表達，即：a=1-r，如果r30，a1.5，那么a=2 mm。由此可見，水準尺的傾斜誤差對測量結果有著很大的影響。在實際測量時，一般立鏡高度設置在1.6 m-1.7 m的范圍內(nèi)，此時讀數(shù)誤差a就會大于2 mm。所以測量過程中的立尺非常重要，要保證水準尺處于鉛垂位置，如果有圓水準水泡，要保證氣泡的居中。 2.3 測量環(huán)境所導致的誤差 2.3.1 外界條件 假設用水平面取代水準面影響高程的程度，那么可以采用以下公式表達：h=D2/2R，其中D為視距，R為地球的半徑取6371 km；如果D為75 m，那么h為0.44 cm；如果D為100 m，那么h為8 cm；如果D為2 km，那

8、么h為31 cm。由上述數(shù)據(jù)可以看出，當水平面取代水準面時，高程所產(chǎn)生的誤差要大幅度高于測量高程誤差。因此，對于高程來說，在很短距離的條件下也可用水平面來取代水準面，要將地球曲率對高程的影響因素充分的考慮進去，實際測量過程中，可以通過中間法將誤差消除。大氣折光的原因造成視線成為一條曲線，其曲率是地球半徑的七倍，使得測量結果讀數(shù)有所減小?？梢酝ㄟ^以下公式來表達，即hD/227R。當視線與地面的距離越短，那么折射就越大，所以視線和地面的至少要大于0.3 m，同樣可以通過中間法消除或者降低其對于測量精度的影響。不過實際測量時最好不要在光照較強的中午時段進行，盡量選擇比擬有利的時間，一天中從上午十點到

9、下午四點之間，大氣相對穩(wěn)定，這對于消除大氣折光影響比擬有利，不過中午前后時段會導致尺像的跳動，同樣會對讀數(shù)產(chǎn)生影響，因此最好避開這段時間；在陰天或者微風天氣時，可以全天觀測。 2.3.2 儀器下沉 所謂儀器下沉，是在同一測站上進行前視與后視讀數(shù)時，儀器出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象，減小了前視讀數(shù)，使得高差有所增大。要降低儀器下沉對測量精度的影響，可以采用雙面尺法或者變更儀器高等方法，第一次測量時先將后視讀數(shù)讀出，再讀前視讀數(shù)；接下來進行第二次測量時那么將讀數(shù)的順序反過來即可。通過這種方法可以獲取兩次高差的平均值，從而將儀器下沉所導致的誤差控制在最小的范圍內(nèi)。水準尺下沉所造成的誤差，是由于在遷移儀器的過程中，轉點出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，在遷站完成后增大了后視讀數(shù)，相應的高差也隨之增大。此時可以通過往返測量的方法來消除或減小誤差，因為往測的高差會增大，而反測的高差那么是減小，取二者的平均值即可把水準尺下沉所造成的誤差控制在最小的范圍內(nèi)。不過最有效的措施還是采用尺墊，將尺墊墊實，以防止觀測過程中水準尺出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象。 參考文獻 【1】蘇登天,工程測量M.北京:科技出版社,2007. 【2】成亞宣,田寶明