淺談公路水準測量誤差控制

劉召霞

[摘要]水準測量是確定公路工程地面點高程的方法之一,是高程測量中精度較高且常用的方法。

[關鍵詞]水準測量 水準儀 高程 誤差

1 勘察設計過程中水準測量的問題

水準測量是采用幾何原理,利用水平視線測定兩點間高差。儀器使用水準儀,工具是水準尺和尺墊。公路工程測量一般使用DS3型微傾式自動安平水準儀,每公里能達到的精度是3mm,水準儀在一個測站使用的基本程序是安置儀器、粗略整平、瞄準水準尺、精確整平和讀數(shù)。我們在實際勘測過程中按這個順序施行,在每一水準點段測完后復核結果。同一條公路采用同一個高程系統(tǒng),測量方法是基平與中平同時測量,兩臺水準儀同時觀測一個水準尺,間視和轉點由兩個人立水準尺,但兩臺水準儀總是同時觀測一個水準尺進行讀數(shù),一個水準點段測完后檢核,在每一測站,沒有檢查、復核,為誤差的積累創(chuàng)造了條件,容易返工,耽誤時間、浪費人力。通過工程實踐證明,這一方法經(jīng)常出現(xiàn)錯誤,節(jié)選五個水準點連續(xù)錯誤中的一個測段結果如表1.1和1.2所示:

表1.1 某公路BM4至BM5水準點外業(yè)測量結果

表1.2 某公路BM4至BM5水準點復核測量結果

0.36317.048 17.076表1.1經(jīng)過成果整理,讀數(shù)差Δh=Σ┖笫營-Σ┣笆營,Δh小于2mm滿足規(guī)范要求。但是施工過程中,施工單位提出問題,經(jīng)過表1.2復核補充測量成果證實,外業(yè)測量的結果不正確,因此,有必要分析水準測量的誤差,找出控制糾正的方法,避免錯誤的出現(xiàn),保證項目的順利施工。

2 水準測量的現(xiàn)狀

現(xiàn)在應用水準點與中樁分開觀測的方法,水準點觀測采取往返測量,成果整理要求高差閉合差f﹉容(f﹉容=Σh┩+Σh┓氮)達到平原微丘區(qū)三等水準測量的精度不大于±20?L(1/2)。平原微丘地區(qū)影響水準測量精度的主要因素是水準路線的長度,長度越長,精度越低。

3 水準測量的誤差分析及控制方法

水準測量誤差有儀器誤差、觀測誤差和外界條件的影響。

(1)儀器誤差之一是水準儀的望遠鏡視準軸不平行于水準管軸所產(chǎn)生的誤差。儀器雖在測量前經(jīng)過校正,仍會存在殘余誤差。因此造成水準管氣泡居中,水準管軸居于水平位置而望遠鏡視準軸卻發(fā)生傾斜,致使讀數(shù)誤差。這種誤差與視距長度成正比。觀測時可通過中間法(前后視距相等)和距離補償法(前視距離和等于后視距離總和)消除。針對中間法在實際過程中的控制,立尺人是關鍵,通過應用普通皮尺測距離,之后立尺,簡單易行。

(2)儀器誤差之二是水準尺誤差。主要包含尺長誤差(尺子長度不準確)、刻劃誤差(尺上的分劃不均勻)和零點差(尺的零刻劃位置不準確),對于較精密的水準測量,一般應選用尺長誤差和刻劃誤差小的標尺。尺的零誤差的影響,控制方法可以通過在一個水準測段內(nèi),兩根水準尺交替輪換使用(在本測站用作后視尺,下測站則用為前視尺),并把測段站數(shù)目布設成偶數(shù),即在高差中相互抵消。同時可以減弱刻劃誤差和尺長誤差的影響。

(3)外界條件的影響。用水平面代替水準面對高程的影響,可以用公式Δh=D2/(2R)表示,地球半徑R=6371Km,當D=75m時,Δh=0.44cm;當D=100m時,Δh=0.08cm;當D=500m時,Δh=2cm;當D=1Km時,Δh=8cm;當D=2Km時,Δh=31cm;顯然,以水平面代替水準面時高程所產(chǎn)生的誤差要遠大于測量高程的誤差。所以,對于高程而言,即使距離很短,也不能將水準面當作水平面,一定要考慮地球曲率對高程的影響。

4 結語

減小和消除誤差的方法都是以增加時間或采取更多的步驟為代價。在測量中操作熟練,才能提高觀測的速度,采取規(guī)范的辦法,嚴格執(zhí)行正確步驟,司儀與立尺互相配合,才能得到正確結果。通過實踐證明,將控制方法應用到實際工作中后,沒有出現(xiàn)過錯誤,達到了“多干事、動作快、效率好、省時間”的目的。