水準(zhǔn)測量誤差分析及注意事項(xiàng)分析

趙杰

【摘要】在測量工作中，高程測量是一項(xiàng)不可缺少基本工作，一般使用的測量方法有三角高程測量與水準(zhǔn)測量等，在高程測量中，水準(zhǔn)測量具有較高的測量精準(zhǔn)度。分析了水準(zhǔn)測量誤差分析及注意事項(xiàng)，以減弱水準(zhǔn)測量誤差影響。

【關(guān)鍵詞】水準(zhǔn)測量；誤差；影響

因?yàn)槎嘀匾蛩氐挠绊懀纾饨绛h(huán)境及儀器等，不利把控水準(zhǔn)測量。產(chǎn)生的錯(cuò)誤不容易發(fā)現(xiàn)，使得基礎(chǔ)資料不準(zhǔn)確，進(jìn)而導(dǎo)致水準(zhǔn)點(diǎn)間高差出現(xiàn)錯(cuò)誤，對工程施工造成直接影響，帶來時(shí)間及經(jīng)濟(jì)損失。所以，分析水準(zhǔn)測量誤差的影響影響很重要。

1、水準(zhǔn)測量誤差分析

測量中難免存有誤差，按照水準(zhǔn)測量誤差產(chǎn)生原因不同，可將誤差劃分為三個(gè)方面：外界條件引起的誤差、儀器誤差、觀測誤差。

1.1外界條件引起的誤差

1.1.1地球曲率與大氣折光誤差

地球曲率影響高程測量，這點(diǎn)不能忽略，如果視距為100m，高程方面誤差接近1mm，影響較大。該誤差類1以于水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸，以前后視距離相等的方法可消除該誤差對高差帶來的影響。地面上空氣密度以梯度呈現(xiàn)，光線進(jìn)入各密度媒介時(shí)，產(chǎn)生折射，通常從疏媒介向密媒介折射，因?yàn)樗疁?zhǔn)儀視線不理想。通常大氣層上層空氣密度疏，下層空氣密，視線經(jīng)過大氣層，變成了向下彎曲的曲線，導(dǎo)致尺上讀數(shù)變小，與水平線出現(xiàn)差值，也就是遮光差。

山地連續(xù)下坡或上坡時(shí)，前后視線和地面的高度增大，遮光差產(chǎn)生的影響越來越大，體現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)性，需要減少視線長度，提升視線高度，以此，將大氣遮光影響減至較低。

如果天氣晴朗，接近地面的溫度比較高，使得下層空氣密度相對較稀，這時(shí)視線變成了向上彎曲的曲線，導(dǎo)致尺上讀數(shù)變大。視線線越接近地面，產(chǎn)生的折射越大，所以，通常視線要高出地面一定高度，比地面高出0.5m，就是為了減弱這種影響。如果地面平坦，地面覆蓋的物體大致相同，前視距與后視距是相等的，前視距與后視距具有相同的遮光差方向，大小大致相同，能夠很大程度上消除遮光差影響。

1.1.2尺子與儀器下沉誤差

在轉(zhuǎn)站過程中，尺墊會下沉，導(dǎo)致下一站后視讀數(shù)變大，導(dǎo)致測量出現(xiàn)高差誤差，通過往返進(jìn)行測量，選取平均數(shù)值，以減弱這種影響。因?yàn)樵谝巴忾_展作業(yè)，以自然土居多，一些土壤為淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土，將儀器架設(shè)后，儀器會下沉，導(dǎo)致前視變低，讀數(shù)減少，出現(xiàn)高差誤差，按照“后、前、前、后”順序進(jìn)行觀測，以減少這種影響。熟練操作，快速觀測，將儀器安裝在堅(jiān)實(shí)的地面，踩實(shí)腳架等，可減弱這種影響。

1.2儀器誤差

1.2.1水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸誤差

水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸相平行，盡管通過校正，還是存有一定誤差。水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸并未嚴(yán)格平行，進(jìn)而形成小夾角，由于這項(xiàng)誤差的存在，水準(zhǔn)量中時(shí)，出現(xiàn)讀數(shù)誤差。在相同站上進(jìn)行測量時(shí)，當(dāng)前、后視具有相等的距離，在兩種情況下讀數(shù)產(chǎn)生的誤差也相等。所以，在后視減前視得到高差中，可相互搋肖誤差。

1.2.2調(diào)焦誤差

因?yàn)閮x器制作有待完善，在轉(zhuǎn)動(dòng)角螺旋調(diào)焦過程中，透光鏡出現(xiàn)非直線移動(dòng)，使得視線位置改變，也就出現(xiàn)了調(diào)焦誤差。在觀測過程中，確保前視距與后視距相等，防止調(diào)焦誤差的出現(xiàn)。

1.2.3水準(zhǔn)尺誤差

水準(zhǔn)尺使用年限變長時(shí)，水準(zhǔn)尺自身產(chǎn)生變形，導(dǎo)致尺面刻劃出錯(cuò)等。為此，測量開始前，依照規(guī)范要求，逐項(xiàng)檢查水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)誤差等，以兩根水準(zhǔn)尺交替放置，讓各測段的測站數(shù)是偶數(shù)，可將誤差消除。

1.3觀測誤差

1.3.1水準(zhǔn)管氣泡居中誤差

因?yàn)樗菥又袝a(chǎn)生誤差，使得視線與水平位置偏離，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。為將這種誤差減至較小，在每次讀數(shù)過程中，均要使水準(zhǔn)管氣泡處在中間位置。在高溫環(huán)境下進(jìn)行觀察，將傘撐在儀器上方，避免陽光直射而損壞水準(zhǔn)管：使水準(zhǔn)氣泡居中，觀測視線不要過長；后視觀測結(jié)束后，前視觀測時(shí)，需重新轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使氣泡居中，如此，方能讀數(shù)。

1.3.2估讀水準(zhǔn)尺的誤差

估讀水準(zhǔn)尺上的毫米，會產(chǎn)生誤差。觀測員在讀數(shù)過程中，于厘米間隔內(nèi)以十字絲進(jìn)行毫米估讀，厘米分格，借助望遠(yuǎn)鏡，把視角放大，產(chǎn)生像。所以，和視線長度與十字絲的粗細(xì)等相關(guān)。

1.3.3水準(zhǔn)尺豎立不直誤差

當(dāng)水準(zhǔn)尺未豎直，前傾與后傾，相比豎直時(shí)，水準(zhǔn)尺讀數(shù)變大。當(dāng)水準(zhǔn)尺傾斜3°，于水準(zhǔn)尺上2m處讀數(shù)，產(chǎn)生的誤差為2.7mm。尺子傾斜產(chǎn)生的誤差和視線截尺高度、傾斜大小相關(guān)。將圓水準(zhǔn)器安裝在水準(zhǔn)儀上，使尺子豎直，避免因不豎直而產(chǎn)生誤差。

2、水準(zhǔn)測量注意事項(xiàng)

因?yàn)椴皇煜すぷ骰虼中模瑢?dǎo)致測量精度不符合要求或出現(xiàn)測量事故，進(jìn)而導(dǎo)致返工。所以，需要測量人員認(rèn)真負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作，把握水準(zhǔn)測量的要點(diǎn)。觀測、記錄、立尺工作的開展應(yīng)注意下述幾點(diǎn)：

①水準(zhǔn)測量時(shí)，多用步伐測或目估等消除水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平而出現(xiàn)的誤差，選擇合適觀測時(shí)間，避免視線高度或長度對遮光造成影響。②儀器平穩(wěn)放置在地面上，迅速觀測，將尺墊與儀器下沉產(chǎn)生誤差降至較低。③準(zhǔn)確估數(shù)，在讀數(shù)過程中，認(rèn)真對光，將視差消除，確保水準(zhǔn)管氣泡處在中間位置，接著讀數(shù)。估數(shù)結(jié)束后，進(jìn)行檢查，確保氣泡居中。④視線不要過長，通常在75m以上；通常視線與地面高度保持在0.2m以上。⑤在讀數(shù)過程中，要求記錄員反復(fù)記憶，有助于核對，依照記錄格式進(jìn)行填寫，字跡清晰。各計(jì)算結(jié)果通過校正，投入使用。⑥檢查塔尺連接處，確保連接緊密，清除尺底泥土。要求扶持者站正，以雙手扶尺，確保尺豎直。水準(zhǔn)尺要固定在樁位上。⑦記錄原始時(shí)，現(xiàn)場認(rèn)真填寫，出現(xiàn)記錯(cuò)時(shí)，要將錯(cuò)字行劃上一條斜，在上方寫上正確數(shù)字。⑧要求測量者嚴(yán)格執(zhí)行操作流程，不可馬虎，強(qiáng)化校對，確保準(zhǔn)確。在觀測過程中，陽光較強(qiáng)時(shí)，將傘遮在儀器上。

結(jié)語：

盡管誤差無法避免，不能徹麻肖除，而當(dāng)我們把握誤差產(chǎn)生規(guī)律，采取相應(yīng)對策，將能把誤差控制在合理范圍，為此，在水準(zhǔn)測量過程中，要求觀測者仔細(xì)，如果粗心將導(dǎo)致返工；測量時(shí)，熟練操作，快速觀測；使用規(guī)范手段，執(zhí)行正確步驟，司儀協(xié)同立尺，高效精準(zhǔn)搞好測量工作。