水準(zhǔn)測量誤差分析及控制方法探討

1、    水準(zhǔn)測量誤差分析及控制方法探討    湯偉杰【摘 要】由于水準(zhǔn)測量在社會生活中的到越來越廣泛的應(yīng)用，對于測量中存在的問題及控制也引發(fā)了人們越來越多的關(guān)注。進(jìn)行水準(zhǔn)測量時(shí)，會受到各種誤差影響，包括儀器誤差、外界因素影響而產(chǎn)生的誤差和觀測誤差。通過對水準(zhǔn)測量的誤差分析和控制可以有效的解決施工中存在的問題，對于設(shè)計(jì)施工具有深遠(yuǎn)的意義?！娟P(guān)鍵詞】水準(zhǔn)測量；誤差；分析；控制由于施工單位對質(zhì)量的要求越來越越高，對水準(zhǔn)測量的誤差來源以及控制分析越來越重要。在勘察的過程中可以對可能出現(xiàn)的問題更好地把握，使得分析研究更加具有針對性和方向性，有利于水準(zhǔn)測量的順利實(shí)施

2、和完成，保證測量結(jié)果更加可靠。一、儀器誤差分析及控制方法（一）視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸不平行的誤差水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行，在垂直面上投影的交角稱為i角。雖然經(jīng)過校正，但兩軸完全保持平行是困難的，仍然會存在少量的殘余誤差。因此造成水準(zhǔn)管氣泡居中，水準(zhǔn)管軸居于水平位置而望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸卻發(fā)生傾斜，致使讀數(shù)誤差。這種誤差與視距長度成正比。 在控制方法方面，可以利用中間法或者距離補(bǔ)償法來消除測量誤差，中間法是指前后的視距相等，立尺人發(fā)揮著重要的作用，在對測量的距離進(jìn)行測量后開始立尺，使得測量過程更加簡單有效。距離補(bǔ)償法要求前視距離和與后視距離總和相等，在實(shí)施上具有一定的難度，沒有中間法簡單易行。（二）水準(zhǔn)尺

3、誤差水準(zhǔn)標(biāo)尺的誤差包括三個(gè)方面，分別是尺長誤差和刻劃誤差以及零點(diǎn)差。其中尺長誤差是指尺子的長度不準(zhǔn)確帶來的誤差，刻劃誤差是由于尺上的分化不均勻產(chǎn)生的誤差，零點(diǎn)差是由于零刻劃位置不精準(zhǔn)造成的誤差。首先水準(zhǔn)尺的分劃不精確、尺長發(fā)生變化、尺身彎曲都會給讀數(shù)造成誤差。此外，由于水準(zhǔn)尺長期使用導(dǎo)致尺底端零點(diǎn)磨損，或者是水準(zhǔn)尺的底端沾上泥土改變了水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)位置。因此，在對于精密程度較高的水準(zhǔn)測量上，一定要選擇刻劃誤差以及尺長誤差較低的標(biāo)尺并且交叉使用，在測段站數(shù)目方面設(shè)為偶數(shù)，這樣可以有效地避免對零點(diǎn)差的影響，從而大大的提升測量的精度。二、觀測誤差分析及控制方法觀測誤差是與觀測過程有關(guān)的誤差項(xiàng)，主要因?yàn)?/p>

4、觀測者自身素質(zhì)、人眼判斷能力及儀器本身精度限制所導(dǎo)致。因此，要減弱這些誤差項(xiàng)的影響，要求測量工作人員嚴(yán)格、認(rèn)真遵守操作規(guī)程。（一）水準(zhǔn)管氣泡的居中誤差由于符合水準(zhǔn)氣泡未能做到嚴(yán)格居中，造成望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸傾斜，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。讀數(shù)誤差的大小與水準(zhǔn)管的靈敏度有關(guān)，與視線長度成正比。根據(jù)公式m居=0.1··s/，ds3級水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)管的分劃值一般為20，視線長度s為75m，=206265，那么，m居=0.4mm。由此看來，只要觀測時(shí)符合水準(zhǔn)管氣泡能夠認(rèn)真仔細(xì)進(jìn)行居中，且對視線長度加以限制，此誤差可以消除。（二）水準(zhǔn)尺傾斜的影響誤差水準(zhǔn)尺傾斜誤差是測量過程中常見的問題，也是常常被忽略的部

5、分。在測量的過程中水準(zhǔn)尺發(fā)生傾斜時(shí)，如果只是水平上的傾斜很容易被察覺出來，而一旦傾斜的方向和視線方向同步的話很難被發(fā)現(xiàn)。水準(zhǔn)尺的傾斜會使得觀測在讀數(shù)上產(chǎn)生誤差，并且使讀書結(jié)果超過正常的測量水平。這是由于水準(zhǔn)尺的傾斜角以及尺上數(shù)字的大小決定的，傾斜角和讀數(shù)越大，對讀數(shù)的影響就越大，反之，傾斜角和讀數(shù)越小，對讀數(shù)的影響就相對越小。要想有效的避免水準(zhǔn)尺的傾斜誤差，還應(yīng)該關(guān)注立尺的環(huán)節(jié)，在水準(zhǔn)測量中，立尺是一項(xiàng)十分重要的工作，一定要認(rèn)真立尺，使尺處于鉛垂位置。（三）照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃誤差照準(zhǔn)標(biāo)尺分化誤差是指在測量的過程中造成的觀測尺像與十字絲平面不重合，如果觀測時(shí)眼睛所處的位置不同，相應(yīng)的讀數(shù)也會產(chǎn)生不同程

6、度的差異，造成觀測誤差。要想有效的避免照準(zhǔn)標(biāo)尺分化誤差，在觀測的過程中應(yīng)該仔細(xì)的調(diào)整物鏡對光，提高可見效果。在一些專業(yè)領(lǐng)域的測量中還運(yùn)用到了光學(xué)測微器，可以最大程度的讀取標(biāo)尺上的讀數(shù)。（四）估讀水準(zhǔn)尺的誤差水準(zhǔn)尺估讀毫米數(shù)的誤差大小與望遠(yuǎn)鏡的放大倍率以及視線長度有關(guān)。在測量作業(yè)中，應(yīng)遵循不同等級的水準(zhǔn)測量對望遠(yuǎn)鏡放大倍率和最大視線長度的規(guī)定，以保證估讀精度。三、外界條件影響的誤差分析及控制方法（一）儀器下沉誤差儀器安置在土質(zhì)松軟的地方，腳架如未踏實(shí)，在觀測過程中，儀器受自重和人在周圍走動(dòng)的影響，往往下沉。如果觀測程序是先后視再前視，則前視讀數(shù)變小，高差增大。這種誤差對總高差的影響是積累性的，往

7、返測取平均值則可抵消一部分的影響。為了減少儀器下沉對水準(zhǔn)測量的影響，應(yīng)選堅(jiān)實(shí)的地點(diǎn)安置儀器，腳架要踏實(shí)，觀測速度要提高。儀器下沉誤差的影響在春暖化凍或沼澤地區(qū)尤其應(yīng)當(dāng)注意。1.儀器下沉（或上升）所引起的誤差。儀器下沉（或上升）的速度與時(shí)間成正比。為了減弱此項(xiàng)誤差的影響，可以在同一測站進(jìn)行第二次觀測，而且第二次觀測應(yīng)先讀前視讀數(shù)，再讀后視讀數(shù)，取兩次高差的平均值。2.水準(zhǔn)尺下沉（或上升）引起的誤差是指儀器在遷站過程中，轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生下沉（或上升），使遷站后的后視讀數(shù)增大（或減?。愕玫母卟钜苍龃螅ɑ驕p?。?，往測和返測時(shí)水準(zhǔn)尺下沉（或上升）量是相同的，由于誤差符號相同，而往測和返測高差符號相反，因此取

8、往測和返測高差的平均值可消除其影響。（二）轉(zhuǎn)點(diǎn)下沉誤差和儀器下沉原因一樣，為了減少這種誤差的影響，應(yīng)選堅(jiān)實(shí)處做轉(zhuǎn)點(diǎn)；使用尺墊時(shí)，要用力踏實(shí)，觀測過程中保護(hù)好轉(zhuǎn)點(diǎn)位置。同樣也可取往返觀測結(jié)果的平均值來抵消一部分的影響。（三）溫度的變化造成誤差水準(zhǔn)測量通常是在是在室外進(jìn)行的，測量環(huán)境的溫度變化大，對測量的精度會產(chǎn)生一定的影響。在測量的過程中，溫度的變化與標(biāo)尺讀數(shù)是成反比變化的。在前后距離保持相等的條件下，i角與溫度變化成正比。如果讀數(shù)的間隔保持不變可以有效地消除i角對讀數(shù)的影響。因此，在觀測順序的選擇上應(yīng)該根據(jù)不同等級的水準(zhǔn)測量做出，在測量的過程中盡量保持溫度不要太大幅度的變化，并根據(jù)客觀的環(huán)境制

9、定詳細(xì)的檢測方案。（四）大氣層折光的影響由于愈靠近地面空氣密度愈大，視線通過不同密度的介質(zhì)而產(chǎn)生折射，所以實(shí)際上視線并不水平而是呈彎曲狀，這就是大氣折光的影響。在平坦地區(qū)測量，如果前、后視距離相等，距離地面的高度也大致相同，則折光影響相同，視線彎曲程度也相同，在高差計(jì)算中就可以消除這種誤差影響。當(dāng)水準(zhǔn)測量通過一個(gè)較長的坡度時(shí)，由于前視視線離地面的高度總是大于（或小于）后視視線離地面的高度，這時(shí)，垂直折光對高差就會產(chǎn)生系統(tǒng)性質(zhì)誤差影響。為了減弱垂直折光對觀測高差的影響，應(yīng)使前后視距盡量相等，并使視線離地面有足夠的高度，在坡度較大的水準(zhǔn)路線上進(jìn)行作業(yè)時(shí)也應(yīng)適當(dāng)縮短視距。四、結(jié)語總之，測量中操作熟練，提高觀測的速度，采取規(guī)范的辦法，嚴(yán)格執(zhí)行正確步驟，才能得到正確的