怎樣減少水準(zhun)儀(yi)測(ce)量誤(wu)差 減少水準(zhun)儀(yi)測(ce)量中誤(wu)差的有效措施(shi)

水(shui)(shui)準(zhun)測(ce)量是(shi)確(que)(que)定水(shui)(shui)利工程(cheng)(cheng)中(zhong)地面點(dian)高(gao)程(cheng)(cheng)的(de)(de)方法之一，是(shi)高(gao)程(cheng)(cheng)測(ce)量中(zhong)精(jing)(jing)度較高(gao)且(qie)常用的(de)(de)方法。實施(shi)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，需(xu)要幾個人合(he)作才能(neng)完成，誤差(cha)(cha)允許范圍內(nei)的(de)(de)精(jing)(jing)度由于儀器(qi)和人為的(de)(de)影(ying)響而不(bu)容易控制(zhi)，而且(qie)易出現(xian)(xian)隱蔽性錯誤，如(ru)果不(bu)能(neng)及早發現(xian)(xian)，基(ji)礎(chu)資料(liao)是(shi)錯誤的(de)(de)，從而水(shui)(shui)準(zhun)點(dian)高(gao)程(cheng)(cheng)不(bu)正確(que)(que)，直接影(ying)響水(shui)(shui)利工程(cheng)(cheng)的(de)(de)設計(ji)和施(shi)工。在(zai)實際(ji)測(ce)量工作中(zhong)總結(jie)出了水(shui)(shui)準(zhun)測(ce)量的(de)(de)誤差(cha)(cha)形成與如(ru)何避免(mian)誤差(cha)(cha)的(de)(de)措施(shi)，望大家(jia)共同(tong)學(xue)習研究(jiu)。

一、水準測量的誤差分析及控制方法

水(shui)準測量誤差(cha)有儀器(qi)誤差(cha)、觀測誤差(cha)和外界條件(jian)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生的誤差。

儀器雖(sui)在測量前經過(guo)(guo)校正，仍會(hui)存在殘余誤(wu)差(cha)(cha)。因(yin)此(ci)造成(cheng)(cheng)水(shui)準管氣(qi)泡居中(zhong)，水(shui)準管軸(zhou)居于水(shui)平位(wei)置而望遠(yuan)鏡視(shi)準軸(zhou)卻發生傾斜，致(zhi)使讀(du)數(shu)誤(wu)差(cha)(cha)。這種(zhong)誤(wu)差(cha)(cha)與視(shi)距(ju)(ju)長度成(cheng)(cheng)正比。觀測時(shi)可通過(guo)(guo)中(zhong)間法(fa)（前后視(shi)距(ju)(ju)相(xiang)等）和(he)距(ju)(ju)離補償法(fa)（前視(shi)距(ju)(ju)離和(he)等于后視(shi)距(ju)(ju)離總(zong)和(he)）消除。針對中(zhong)間法(fa)在實際過(guo)(guo)程中(zhong)的(de)控(kong)制，立尺(chi)人是關鍵，通過(guo)(guo)應用普通皮尺(chi)測距(ju)(ju)離，之后立尺(chi)，簡單易行。而距(ju)(ju)離補償法(fa)不(bu)僅繁(fan)瑣，并且不(bu)容易掌握。

2、儀器誤差之二是水準尺誤差

主(zhu)要包含(han)尺(chi)(chi)(chi)(chi)長(chang)誤(wu)(wu)差(cha)(cha)（尺(chi)(chi)(chi)(chi)子長(chang)度(du)不(bu)準(zhun)確）、刻(ke)劃誤(wu)(wu)差(cha)(cha)（尺(chi)(chi)(chi)(chi)上的(de)分(fen)劃不(bu)均(jun)勻）和(he)零(ling)(ling)點差(cha)(cha)（尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)零(ling)(ling)刻(ke)劃位置不(bu)準(zhun)確），對于較精(jing)密的(de)水準(zhun)測量，一(yi)般應選用尺(chi)(chi)(chi)(chi)長(chang)誤(wu)(wu)差(cha)(cha)和(he)刻(ke)劃誤(wu)(wu)差(cha)(cha)小的(de)標尺(chi)(chi)(chi)(chi)。尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)零(ling)(ling)誤(wu)(wu)差(cha)(cha)的(de)影響，控制方法可以(yi)通過在(zai)一(yi)個(ge)水準(zhun)測段內(nei)，兩根水準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)交替輪換使用（在(zai)本測站用作(zuo)后視(shi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)，下測站則用為前(qian)視(shi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)），并把測段站數目布(bu)設成偶(ou)數，即在(zai)高(gao)差(cha)(cha)中相(xiang)互(hu)抵消。同時可以(yi)減弱刻(ke)劃誤(wu)(wu)差(cha)(cha)和(he)尺(chi)(chi)(chi)(chi)長(chang)誤(wu)(wu)差(cha)(cha)的(de)影響。

3、觀測誤差之一是符合水準管氣泡居中的誤差

由于(yu)符(fu)合(he)水(shui)準(zhun)氣泡未能(neng)做到嚴格(ge)居中(zhong)，造成(cheng)望(wang)遠鏡視(shi)準(zhun)軸傾斜(xie)，產生讀數(shu)誤(wu)(wu)差(cha)。讀數(shu)誤(wu)(wu)差(cha)的大(da)小與(yu)水(shui)準(zhun)管(guan)的靈(ling)敏度有關(guan)，主要是水(shui)準(zhun)管(guan)分劃(hua)值(zhi)τ的大(da)小。此(ci)外，讀數(shu)誤(wu)(wu)差(cha)與(yu)視(shi)線長(chang)度成(cheng)正比。水(shui)準(zhun)管(guan)居中(zhong)誤(wu)(wu)差(cha)一(yi)般認(ren)為是0.1?τ，根(gen)據公式(shi)m居=0.1?τ?S/ρ，DS3級水(shui)準(zhun)儀(yi)水(shui)準(zhun)管(guan)的分劃(hua)值(zhi)一(yi)般為20″，視(shi)線長(chang)度S為75m，ρ=206265″，那么，m居=0.4mm。由此(ci)看來，只(zhi)要觀測時符(fu)合(he)水(shui)準(zhun)管(guan)氣泡能(neng)夠認(ren)真仔細進行(xing)居中(zhong)，且對視(shi)線長(chang)度加(jia)以(yi)限制，與(yu)中(zhong)間(jian)法(fa)一(yi)致，此(ci)誤(wu)(wu)差(cha)可以(yi)消除(chu)。

4、觀測誤差之二是視差的影響

當存在視差(cha)(cha)時(shi)，尺像不與(yu)十字絲平面重合，觀測時(shi)眼(yan)睛(jing)所在的(de)位置不同，讀(du)出的(de)數(shu)(shu)也不同，因(yin)此，產生(sheng)讀(du)數(shu)(shu)誤差(cha)(cha)。所以(yi)在每(mei)次讀(du)數(shu)(shu)前，控制方法就是要仔(zi)細(xi)進行(xing)物(wu)鏡(jing)對光，消(xiao)除視差(cha)(cha)。

5、觀測誤差之三是水準尺的傾斜誤差

水(shui)準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)如果(guo)是(shi)(shi)向(xiang)視線(xian)的(de)左右傾斜(xie)，觀測(ce)時通過望遠鏡十字絲很(hen)容易察覺而糾正(zheng)。但是(shi)(shi)，如果(guo)水(shui)準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)傾斜(xie)方向(xiang)與視線(xian)方向(xiang)一致，則不易察覺。尺(chi)(chi)(chi)(chi)子傾斜(xie)總是(shi)(shi)使(shi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀數(shu)(shu)(shu)(shu)增大(da)(da)(da)。它(ta)對讀數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)影響(xiang)與尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)傾斜(xie)角(jiao)和尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)大(da)(da)(da)小（即視線(xian)距(ju)地面的(de)高(gao)度(du)）有關。尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)傾斜(xie)角(jiao)越大(da)(da)(da)，對讀數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)影響(xiang)就越大(da)(da)(da)；尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀數(shu)(shu)(shu)(shu)越大(da)(da)(da)，對讀數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)影響(xiang)就越大(da)(da)(da)。因此(ci)，在(zai)水(shui)準(zhun)測(ce)量中，立(li)尺(chi)(chi)(chi)(chi)是(shi)(shi)一項十分(fen)重要(yao)的(de)工作，一定要(yao)認真立(li)尺(chi)(chi)(chi)(chi)，使(shi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)處于(yu)(yu)鉛(qian)垂位置。尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)有圓(yuan)水(shui)準(zhun)的(de)應使(shi)氣(qi)泡居(ju)中。必要(yao)時可用搖尺(chi)(chi)(chi)(chi)法，即讀數(shu)(shu)(shu)(shu)時尺(chi)(chi)(chi)(chi)底置于(yu)(yu)點(dian)上(shang)，尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)上(shang)部在(zai)視線(xian)方向(xiang)前后慢慢搖動，讀取最(zui)小的(de)讀數(shu)(shu)(shu)(shu)。當地面坡(po)度(du)較大(da)(da)(da)時，尤其(qi)應注意將尺(chi)(chi)(chi)(chi)子扶(fu)直，并應限制(zhi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)最(zui)大(da)(da)(da)讀數(shu)(shu)(shu)(shu)。最(zui)重要(yao)的(de)是(shi)(shi)在(zai)轉點(dian)位置。

6、外界條件和下沉的影響

用(yong)(yong)水平面(mian)(mian)(mian)代替水準(zhun)(zhun)(zhun)面(mian)(mian)(mian)對高(gao)程(cheng)的(de)(de)(de)影響，可(ke)以用(yong)(yong)公式(shi)Δh=D2/（2R）表(biao)示，地球(qiu)半徑(jing)R=6371Km，當(dang)(dang)D=75m時(shi)，Δh=0.44cm；當(dang)(dang)D=100m時(shi)，Δh=0.08cm；當(dang)(dang)D=500m時(shi)，Δh=2cm；當(dang)(dang)D=1Km時(shi)，Δh=8cm；當(dang)(dang)D=2Km時(shi)，Δh=31cm；顯然，以水平面(mian)(mian)(mian)代替水準(zhun)(zhun)(zhun)面(mian)(mian)(mian)時(shi)高(gao)程(cheng)所(suo)產生的(de)(de)(de)誤差要遠大(da)(da)于測(ce)(ce)量(liang)高(gao)程(cheng)的(de)(de)(de)誤差。所(suo)以，對于高(gao)程(cheng)而言(yan)，即(ji)使(shi)距離(li)(li)很短(duan)，也不能(neng)將水準(zhun)(zhun)(zhun)面(mian)(mian)(mian)當(dang)(dang)作水平面(mian)(mian)(mian)，一(yi)定(ding)要考慮(lv)地球(qiu)曲率(lv)對高(gao)程(cheng)的(de)(de)(de)影響。實(shi)測(ce)(ce)中(zhong)采用(yong)(yong)中(zhong)間(jian)法(fa)可(ke)消除(chu)。大(da)(da)氣折光使(shi)視(shi)線成為一(yi)條曲率(lv)約為地球(qiu)半徑(jing)7倍的(de)(de)(de)曲線，使(shi)讀數(shu)減小(xiao)，可(ke)以用(yong)(yong)公式(shi)Δh=D2/（2x7R）表(biao)示，視(shi)線離(li)(li)地面(mian)(mian)(mian)越近，折射越大(da)(da)，因此，視(shi)線距離(li)(li)地面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)角度不應小(xiao)于0.3m，并且其影響也可(ke)用(yong)(yong)中(zhong)間(jian)法(fa)消除(chu)或減弱。此外，應選擇有(you)利(li)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)，一(yi)日之(zhi)中(zhong)，上午10時(shi)至(zhi)下(xia)午4時(shi)這段(duan)時(shi)間(jian)大(da)(da)氣比較(jiao)穩定(ding)，便(bian)于消除(chu)大(da)(da)氣折光的(de)(de)(de)影響，但在中(zhong)午前后觀測(ce)(ce)時(shi)，尺像會有(you)跳動(dong)，影響讀數(shu)，應避開這段(duan)時(shi)間(jian)，陰天(tian)、有(you)微風的(de)(de)(de)天(tian)氣可(ke)全天(tian)觀測(ce)(ce)。

儀(yi)器下沉是指在一(yi)測站上讀(du)(du)的(de)后(hou)視(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)和前(qian)(qian)(qian)視(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)之(zhi)間儀(yi)器發生下沉，使得前(qian)(qian)(qian)視(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)減(jian)小，算得的(de)高差(cha)增大。為減(jian)弱(ruo)其影響(xiang)，當(dang)采用雙面尺法(fa)或變(bian)更儀(yi)器高法(fa)時(shi)，第一(yi)次是讀(du)(du)后(hou)視(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)再(zai)讀(du)(du)前(qian)(qian)(qian)視(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)，而第二次則先讀(du)(du)前(qian)(qian)(qian)視(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)再(zai)讀(du)(du)后(hou)視(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)。即(ji)“后(hou)、前(qian)(qian)(qian)、前(qian)(qian)(qian)、后(hou)”的(de)觀(guan)測程(cheng)序。這樣的(de)兩次高差(cha)的(de)平均值(zhi)即(ji)可消除或減(jian)弱(ruo)儀(yi)器下沉的(de)影響(xiang)。

水準(zhun)尺(chi)下(xia)(xia)沉的(de)誤差(cha)(cha)是指儀器在(zai)遷過(guo)程中，轉點(dian)發生下(xia)(xia)沉，使遷站后的(de)后視讀(du)數增大，算得的(de)高(gao)(gao)差(cha)(cha)也(ye)增大。如果采(cai)取(qu)往(wang)返測，往(wang)測高(gao)(gao)差(cha)(cha)增大，返測高(gao)(gao)差(cha)(cha)減(jian)小(xiao)，所以取(qu)往(wang)返高(gao)(gao)差(cha)(cha)的(de)平均值，可以減(jian)弱水準(zhun)尺(chi)下(xia)(xia)沉的(de)影響(xiang)。最有效(xiao)的(de)方法是應用尺(chi)墊(dian)，在(zai)轉點(dian)的(de)地方必須放置尺(chi)墊(dian)，并將(jiang)其踩實，以防止水準(zhun)尺(chi)在(zai)觀測過(guo)程中下(xia)(xia)沉。

二、水準測量注意事項

由于測量(liang)(liang)誤(wu)差(cha)是(shi)(shi)不(bu)可(ke)避免的(de)，我(wo)們無法完全消除(chu)其影(ying)響。但是(shi)(shi)可(ke)采(cai)取一(yi)定(ding)的(de)措施(shi)減弱(ruo)其影(ying)響，以(yi)提高測量(liang)(liang)成果(guo)的(de)精度。同(tong)時應(ying)(ying)(ying)絕對避免在測量(liang)(liang)成果(guo)中(zhong)存(cun)在錯誤(wu)，因(yin)此在進行(xing)水準(zhun)測量(liang)(liang)時，應(ying)(ying)(ying)注(zhu)意以(yi)下(xia)各點： ⑴、觀測前對所用儀器和(he)(he)工具，必(bi)須認真(zhen)進行(xing)檢驗和(he)(he)校正。 ⑵、在野外(wai)測量(liang)(liang)過程中(zhong)，水準(zhun)儀及水準(zhun)尺(chi)(chi)應(ying)(ying)(ying)盡(jin)量(liang)(liang)安置(zhi)在堅(jian)實(shi)的(de)地面上(shang)。三(san)(san)腳架和(he)(he)尺(chi)(chi)墊要(yao)踩(cai)實(shi)，以(yi)防(fang)儀器和(he)(he)尺(chi)(chi)子(zi)下(xia)沉(chen)。 ⑶、前、后(hou)視距離應(ying)(ying)(ying)盡(jin)量(liang)(liang)相等，以(yi)消除(chu)視準(zhun)軸(zhou)不(bu)平行(xing)水準(zhun)管(guan)軸(zhou)的(de)誤(wu)差(cha)和(he)(he)地球曲率與(yu)大氣折光(guang)的(de)影(ying)響。 ⑷、前、后(hou)視距離不(bu)宜太長，一(yi)般不(bu)要(yao)超(chao)過100m。視線高度應(ying)(ying)(ying)使上(shang)、中(zhong)、下(xia)三(san)(san)絲都能(neng)在水準(zhun)尺(chi)(chi)上(shang)讀(du)數(shu)(shu)以(yi)減少大氣折光(guang)影(ying)響。 ⑸、水準(zhun)尺(chi)(chi)必(bi)須扶(fu)直不(bu)得傾斜。使用過程中(zhong)，要(yao)經(jing)常檢查和(he)(he)清除(chu)尺(chi)(chi)底泥土。塔(ta)尺(chi)(chi)銜接處要(yao)卡住，防(fang)止二、三(san)(san)節塔(ta)尺(chi)(chi)下(xia)滑。 ⑹、完數(shu)(shu)后(hou)應(ying)(ying)(ying)再次檢查氣泡是(shi)(shi)否仍然(ran)吻合，否則應(ying)(ying)(ying)重(zhong)讀(du)。 ⑺、記錄(lu)(lu)員要(yao)復(fu)誦讀(du)數(shu)(shu)，以(yi)便核對。記錄(lu)(lu)要(yao)整(zheng)潔、清楚端正。如(ru)果(guo)有錯，不(bu)能(neng)用橡皮擦去(qu)而(er)應(ying)(ying)(ying)在改正處劃一(yi)橫，在旁邊注(zhu)上(shang)改正后(hou)的(de)數(shu)(shu)字(zi)。 ⑻、在烈日下(xia)作業要(yao)撐傘遮住陽光(guang)避免氣泡因(yin)受熱不(bu)均(jun)而(er)影(ying)響其穩定(ding)性。

三、水準測量的檢核方法

1、測站檢核

待(dai)定點的高(gao)程是根據(ju)水準點和沿(yan)線各(ge)(ge)測(ce)(ce)站所測(ce)(ce)的高(gao)差計算出來的。為了(le)確(que)保觀(guan)測(ce)(ce)高(gao)差正確(que)無誤(wu)，須對各(ge)(ge)測(ce)(ce)站的觀(guan)測(ce)(ce)高(gao)差進行檢核(he)，這(zhe)種檢核(he)稱(cheng)為測(ce)(ce)站檢核(he)。常用(yong)的檢核(he)方法有變儀高(gao)法和雙(shuang)面(mian)尺法

雙面尺(chi)法是在一測(ce)站(zhan)上(shang)，儀器高(gao)度不變(bian)，分(fen)別(bie)用雙面水準尺(chi)的黑面和紅(hong)面兩次測(ce)定高(gao)差(cha)(cha)。若兩次測(ce)得(de)高(gao)差(cha)(cha)之差(cha)(cha)未超過6mm，則(ze)取其平(ping)均值作為該測(ce)站(zhan)的高(gao)差(cha)(cha)。否則(ze)需要重測(ce)。

2.路線檢核

雖然每一(yi)(yi)測站都進行了檢(jian)核，但一(yi)(yi)條水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)是否有(you)錯還是沒有(you)保證(zheng)。例如(ru)，在前(qian)、后視某一(yi)(yi)轉點時(shi)，水(shui)(shui)(shui)準尺(chi)未放在同(tong)一(yi)(yi)點上，利用該轉點計算(suan)的(de)相鄰兩(liang)站的(de)高差雖然精度符合要求，但這(zhe)一(yi)(yi)條水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)卻含有(you)錯誤(wu)，因此必須進行路(lu)線(xian)檢(jian)核。水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)檢(jian)核方法一(yi)(yi)般有(you)以下三種(zhong)：閉合水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)、附合水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)、支水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)。

減小和消除誤差的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)都是以(yi)增(zeng)加時間或(huo)采取更多的(de)(de)(de)步驟為(wei)代(dai)價。在測量中(zhong)操作(zuo)熟練(lian)，才(cai)能提高觀測的(de)(de)(de)速度，采取規范的(de)(de)(de)辦法(fa)，嚴格執行正確步驟，司儀與(yu)立尺互相配合，才(cai)能得到正確結果。通過(guo)實踐證明，將控制方(fang)法(fa)應用到實際工作(zuo)中(zhong)后，沒有出現過(guo)錯誤，達到了“多干事(shi)、動作(zuo)快、效(xiao)率好、省時間”的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。