論精密水準測量誤差原因及掌控辦法

王盛

摘 要:精密水準測量屬于測量方式中高程測量的一個重要性組成部分。其精準度高、使用范圍極為廣泛，是目前被廣泛運用的一種測量方法。文章結核自己多年的工作經驗及對一些資料的查閱，針對精密水準測量誤差產生的原因進行分析，提出有關掌控辦法。

關鍵詞:精密水準測量;測量;誤差;掌控辦法

Abstract: Precision Leveling Leveling is measured in the way of an important component. Its high accuracy, the use of very wide, is currently widely used as a measurement method. Article tuberculosis their years of work experience and access to some information, for precise leveling causes of error analysis, put forward the relevant control measures.Keywords: precise leveling; measurement; error; controlled way

中圖分類號：P207+.1 文獻標識碼：A文章編號：

1.勘察設計工作中精密水準測量問題

精密水準測量運用幾何原理，采用水平視線測定兩個點相互間的差距，使用儀器是水準儀，工具是水準尺及尺墊。工程測量中通常是選用DS3型微傾式自動安平水準儀，一公路可以達到3mm的精準度，水準儀在測量中的大致程序是：安置儀器-粗略整平-瞄準水準尺-確整平-讀數。在現實的勘測工作當中，通常是遵循有關次序來進行測量的，對測量所產生的最終結果進行再次檢驗。

2.水準測量目前狀況

當下所運用的水準點擊中樁分離觀測的辦法，水準點觀測通常選擇來回測量的方式，對于測量結果整體要求高差閉合差fh容(fh容=Σh往+Σh返)達到平原微丘區三等水準測量精準度不能夠高于±20·L(1/2)。平原微丘地區對精密水準測量產生影響的因素主要是水準路線的長度。當水準路線越長的時候精準度就越低。而與其相反的是山區地區，測站越多精準度越低。

3.精密水準測量誤差分析及掌控辦法

通常造成精密水準測量誤差形成的主要因素有：儀器誤差、觀測誤差及外界因素對其形成的影響。

3.1儀器誤差產生其一：水準儀望遠鏡視準軸與水準管軸相互間不平行

在使用有關儀器進行測量的時候縱使在只用前期已經進行了有關校正，但依然有可能會有誤差的存在。這就是導致水準管氣泡居中、水準管軸居于中間但望遠鏡視準軸產生偏斜、讀數造成誤差的主要原因。在此種情況下產生的誤差通常與視距長度成正比。在對精密水準儀器進行觀測的過程中可以經過中間法及距離補償法進行消除。由于中間法在現實的工作當中的有效掌控，立尺人是比較重要的一個因素，經過運用普通皮尺加以測量，而后立尺，是非常簡單的一項工作。但距離補償法不單單程序比較復雜，并且特別不易把握。

3.2儀器誤差產生其二：水準尺誤差的存在

水準尺誤差的形成通常包括以下幾個方面：尺子長短程度不一、尺上分化不均勻、尺的零刻劃位置不精準，針對精密水準測量，通常會使用尺長誤差及刻化度誤差較小的標尺。這樣水準尺的誤差比較小，對其進行掌控的時候可以縮小在一定的水準尺刻度之內。在選用儀器進行測量的時候，兩根水準尺交替使用，同時將測量站樹木分布為偶數，在高差當中相互抵消，與此同時能夠有效的較小誤差的形成，避免誤差對測量精確度造成的影響。

3.3觀測誤差之一是符合水準管氣泡居中的誤差

因符合精密水準氣泡不能夠完全的將其居中，為此必然會造成望遠鏡視準軸產生傾斜的情況出現，導致讀數誤差的形成。而讀數誤差與精密水準管靈敏度存在密切的聯系，通常是水準管分劃值τ。除此之外，讀數誤差是與視線長度成正比，水準管誤差通常認為是0.1·τ，依據有關公式m居=0.1·τ·S/ρ，DS3級水準儀水準管的分劃值通常為20″，視線長度S為75m，ρ=206265″，則m居=0.4mm。從這里可以了解到，唯有所觀測的水準管氣泡能夠居中，并且視線長度受到一定的約束，與中間法保持一致，那么才能夠完全避免誤差的形成。

3.4觀測誤差之二是視差的影響

因視差的存在，尺像便不會與十字絲面相重合，對其進行觀測的過程中視覺處于的方位是有一定差異性的，為此，讀數也會有所不同，為此，讀數誤差變形成，所以在進行讀數之前，掌控誤差的有效辦法是對物鏡進行對光，以爭取避免讀數誤差的形成。

3.5觀測誤差之三是水準尺的傾斜誤差

水準尺假設是向視線左右傾斜，觀測的過程中利用望遠鏡十字絲非常容易觀察并且能夠及時糾正。但假設標準尺傾斜方位與視線的方位相同的話，是不容易查出來的。水準尺傾斜會導致尺子讀數不斷增加，這無論是對于讀數還是尺子的傾斜角度都會產生一定程度的影響。水準尺的傾斜角度越大，那對于讀數造成的影響就會越大；相反是一樣的道理。

水準尺傾斜誤差的形成為Δa=a(1-cosγ)。當γ=3o，a=1.5m時，Δa=2mm，從這里可以分析出，這種誤差所造成的影響是一定要加以重視的。往往我們立鏡高度是1.7m, 則Δa=2.33mm，為此，在進行精密水準測量的工作當中，立尺是一項極為關鍵的工作，在工作中一定要嚴格立尺，促使尺子處于鉛垂的方位中。尺上有圓水準的狀況下要使得氣泡居于中間位置。需要的時候可以選用搖尺法，就是在讀數的過程中尺低的位置要居于點上，尺的上部在視線方向緩緩移動，讀出最小數值。而在地面坡度比較大的時候，特別要關注一下把尺子扶直，同時要制約尺子的最大讀數，最為關鍵的是在轉點的方位。

3.6外界條件和下沉的影響

使用水平面代替水準處理對高程形成的影響，可以選用公式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;很明顯，用水平面代替水準面的過程中所造成的誤差要比測量高程所造成的誤差要高出很多，為此，針對測量高程來講，即便是相互之間的距離比較短，也不可以把水準面當成水平面來使用，必須要兼顧到地球曲率對高程所造成的影響因素。在進行測量的過程中選用中間法是可以將其消除的。大氣折光導致視線變成一條曲率約為地球半徑7倍的曲線，使得讀數逐漸變小，可以選用公式Δh=D2/(2x7R)來展現，當視線距離地面越近的時候，所產生的折射就會越大。為此，視線與地面的角度不可以小于0.3m，同時對其造成的影響我們可以使用中間法將其消除掉。除此之外，應該挑選最佳的時間，在一天24小時當中，上午10時至下午4時這一時間段中大氣是非常穩定的，能夠很好的避免大氣對折射光所造成的影響，但是在中午前后進行觀測的時候，尺像會有一些跳動的狀況出現，這將會對讀數造成一定的影響，為此需要避開這個時間段，而在陰天或者微風的天氣中也是可以進行觀測的。

儀器下沉指的是在觀測站進行讀數之后儀器所產生的下沉情況，導致前視讀數逐漸縮減，使得高差增加。為了削減對其造成的影響，在選擇使用雙面尺法或變更儀器高法的過程中，第一次是讀后視讀數再讀前視讀數，而第二次則先讀前視讀數再讀后視讀數。

水準尺下沉誤差的形成一般指的是儀器在遷過程當中，轉點所產生的下沉，導致遷站后的視讀數逐漸升高，導致高差隨之增加。假設選擇來回測量，那么測高差也會增加，為此，需要取來回返高差的平均數值，這樣才能夠削減水準尺下沉所造成的不良影響。最佳的掌控辦法是運用尺墊，在轉點的方位安放尺墊，同時把它踩實，避免在觀測當中水準尺有下沉的現象發生。

精密水準測量是測量工作中一項較為繁雜的測量工作，精密水準測量的精準度將直接關乎著工程的總體質量。為此，需要有關操作人員必須熟悉的掌握有關方面的科學技術，將水準測量所造成的誤差值減小的最低程度，確保測量精準性，以便于更好的為工程提供真實可靠的信息。

4.結束語

在精密水準測量工作中縮減誤差的最佳掌控辦法是通過提升時間及選用有效的方法，爭取能夠避免誤差的形成。在具體的測量工作當中，只有在一定程度上提升觀測速度，選擇有效的符合有關標準的測量辦法，嚴格遵循有關規定來進行，才能夠取得一個真實的測量結果。

大量的實踐工作表明，把測量掌控辦法有效的運用到現實的工作當中之后，完全能夠有效的避免了測量誤差問題的出現，不僅節約了很多時間，而且在一定程度上提升了工作效率，促使企業效益得到很大的提升。

參考文獻：

[1]鐘孝順，聶讓.測量學.北京：人民交通出版社，2005，8