水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析及消減方法

1、水準(zhǔn)測(cè)量中的誤差分析及消減方法分析水準(zhǔn)測(cè)量中的誤差來源，尋求減小誤差的方法，對(duì)提高水準(zhǔn)測(cè)量成果的精度具有積極意義。我通過參加測(cè)站考證水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)踐，結(jié)合理論知識(shí)， 針對(duì)誤差產(chǎn)生的原因以及消減誤差的方法進(jìn)行了探討，談一點(diǎn)體會(huì)，供大家參考。一、儀器誤差1.儀器校正不完善產(chǎn)生的誤差儀器雖然經(jīng)過校正，但不可能絕對(duì)完善，還會(huì)存在一些殘余誤差，其中主要是水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸的誤差 。這項(xiàng)誤差在水準(zhǔn)測(cè)量中引起的讀數(shù)誤差大小與儀器距水準(zhǔn)尺的距離成正比。在同一測(cè)站，只要 將儀器安置于距前、后視尺等距離處，就可消除該項(xiàng)誤差。2. 調(diào)焦誤差由于儀器制造加工不夠完善，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)光螺旋調(diào)焦時(shí)，對(duì)光透鏡產(chǎn)生非直線移動(dòng)而改

2、變視線位置，產(chǎn)生調(diào)焦誤差。這項(xiàng)誤差，只要將儀器安置于距前、后視尺等距離處，后視完畢轉(zhuǎn)向前視，不再重新對(duì)光，就可消除這項(xiàng)誤差。3.水準(zhǔn)尺誤差隨著水準(zhǔn)尺使用年限的延長(zhǎng)，水準(zhǔn)尺就會(huì)彎曲變形，產(chǎn)生尺面刻劃不準(zhǔn)和尺底零點(diǎn)不準(zhǔn)等誤差。因此，在水準(zhǔn)測(cè)量前應(yīng)對(duì)水準(zhǔn)尺進(jìn)行檢驗(yàn)。 水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)誤差，使儀器站數(shù)為偶數(shù)或在由往測(cè)轉(zhuǎn)入返測(cè)時(shí)前后視標(biāo)尺互換即可消除。二、觀測(cè)誤差1.整平誤差整平誤差與水準(zhǔn)管分劃值及視線長(zhǎng)度成正比。若以ds3 型水準(zhǔn)儀進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，視線長(zhǎng) d=100m 時(shí)，則在讀數(shù)上引起的誤差為0.73mm。因此在觀測(cè)時(shí)必須切實(shí)使氣泡居中，視線不能太長(zhǎng)，后視完畢轉(zhuǎn)向前視，要注意重新轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使氣泡居中才能

3、讀數(shù)，但不能轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，否則將改變儀器高產(chǎn)生錯(cuò)差。若在日光強(qiáng)烈的晴天進(jìn)行測(cè)量時(shí)， 必須打傘遮陽(yáng)保護(hù)儀器，特別要注意保護(hù)水準(zhǔn)管。2.估讀誤差和照準(zhǔn)誤差估讀誤差是估讀水準(zhǔn)尺上的毫米產(chǎn)生的誤差。它與十字絲的粗細(xì)、望遠(yuǎn)鏡放大倍率和視線長(zhǎng)度有關(guān)。在一般水準(zhǔn)測(cè)量中，當(dāng)視線長(zhǎng)度為 100m 時(shí)，估讀誤差約為 1.5mm。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡放大倍率為30、視線長(zhǎng)度為100m 時(shí)，照準(zhǔn)誤差約為 0.97mm。若望遠(yuǎn)鏡放大倍率較小或視線過長(zhǎng)，尺子成像小，顯得不夠清晰，照準(zhǔn)誤差和估讀誤差都將增大。 故對(duì)各等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量，規(guī)定了儀器應(yīng)具有的望遠(yuǎn)鏡放大倍率及視線的最大長(zhǎng)度。3.水準(zhǔn)尺豎立不直產(chǎn)生的誤差如果水準(zhǔn)尺不垂直于地面時(shí)，其

4、讀數(shù)比水準(zhǔn)尺豎直時(shí)的讀數(shù)要大，而且視線越高，誤差越大。因此測(cè)量時(shí)一定要將水準(zhǔn)尺豎直，并且水準(zhǔn)尺讀數(shù)不能太大，一般應(yīng)不大于2.7m。三、外界條件影響1.儀器升降的誤差由于土壤的彈性和儀器的自重，可能引起儀器的上升或下沉，從而產(chǎn)生誤差。若后視完畢轉(zhuǎn)向前視時(shí)，儀器下沉了1，使前視讀數(shù)小了 1 ，即測(cè)得的高差大了1 ；若前視完畢轉(zhuǎn)向后視過程中儀器又下沉了2 ，則第二次測(cè)得的高差小了2 。如果儀器隨時(shí)間均勻下沉， 即 21，取兩次所測(cè)高差的平均值，這項(xiàng)誤差就可能得到有效削減。因此在國(guó)家三等以上等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量中，應(yīng)按后、前、前、后的順序進(jìn)行觀測(cè)。2.尺墊升降的誤差與儀器升降情況相類似。如轉(zhuǎn)站時(shí)尺墊下沉，所

5、測(cè)高差增大，如上升則使高差減小。故對(duì)一條水準(zhǔn)路線采用往返觀測(cè)取平均值，這項(xiàng)誤差可以得到有效地削弱。3.地球曲率影響地球是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的橢圓球體，在普通測(cè)量中， 當(dāng)測(cè)區(qū)面積不大時(shí)，可以把球面視為平面，即以水平面代替水準(zhǔn)面。但是地球曲率對(duì)高程測(cè)量的影響是不能忽略的，當(dāng)視距為100m 時(shí)，在高程方面的誤差就接近1mm，其影響是很大的。由于水準(zhǔn)儀提供的是水平視線，因此后視讀數(shù)和前視讀數(shù)中都含有地球曲率誤差，但只要將儀器安置于距前、后視尺等距離處，就可消除地球曲率的影響。4.大氣折光影響地面上空氣存在密度梯度，光線通過不同密度的媒質(zhì)時(shí)，將會(huì)發(fā)生折射， 而且總是由疏媒質(zhì)折向密媒質(zhì)，因而水準(zhǔn)儀的視線往往不是一條

6、理想的水平線。一般情況下， 大氣層的空氣密度上疏下密，視線通過大氣層時(shí)成一條向下彎折的曲線，使尺上讀數(shù)減小， 它與水平線的差值即為折光差。在晴天，靠近地面的溫度較高，致使下面的空氣密度比上面稀，這時(shí)視線成為一條向上彎折的曲線，使尺上讀數(shù)增大。視線離地面越近，折射也越大，因此一般規(guī)定視線必須高出地面一定高度，如高出地面0.3m，就是為了減少這種影響。若在平坦地面，地面覆蓋物基本相同，而且前后視距相等，這時(shí)前后視讀數(shù)的折光差方向相同，大小基本相等， 折光差的影響即可大部分得到抵消或削弱。當(dāng)在山地連續(xù)上坡或下坡時(shí)，前后視視線離地面高度相差較大， 折光差的影響將增大， 而且?guī)в幸欢ǖ南到y(tǒng)性，這時(shí)應(yīng)盡量

7、 縮短視線長(zhǎng)度， 提高視線高度 ， 以減小大氣折光的影響。四、對(duì)策以上對(duì)各種誤差進(jìn)行了逐項(xiàng)分析，實(shí)際上由于誤差產(chǎn)生的隨機(jī)性，其綜合影響在實(shí)際測(cè)量中將會(huì)相互抵消一部分。在實(shí)際測(cè)量中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)，可以減小各項(xiàng)誤差的影響，確保測(cè)量成果的精確度。1盡量做到前視距離與后視距離相等，前后視距離累積差不宜太大，等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量前后視距差及累積差不能超過相應(yīng)的限差，這樣就可以減小多項(xiàng)誤差的影響。2視線長(zhǎng)度要符合規(guī)范的要求，在不平坦地區(qū)應(yīng)縮短視線長(zhǎng)度，這樣就可以減小整平誤差、估讀誤差和照準(zhǔn)誤差的影響。3視線離地面高度應(yīng)保持一定的數(shù)值，不宜太高，也不宜太低，這樣就可以減小水準(zhǔn)尺豎立不直的誤差和大氣折光的影響。4每一測(cè)段的往測(cè)和返測(cè)，儀器站數(shù)應(yīng)為偶數(shù)，由往測(cè)轉(zhuǎn)