水準測量誤差分析和消減方法

1、水準測量中的誤差分析及消減方法分析水準測量中的誤差來源，尋求減小誤差的方法，對提高水 準測量成果的精度具有積極意義。我通過參加測站考證水準測量的實踐，結(jié)合理論知識，針對誤差產(chǎn)生的原因以及消減誤差的方法進 行了探討，談一點體會，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， 但不可能絕對完善， 還會存在一些殘余誤 差，其中主要是水準管軸不平行于 視準軸的誤差。這項誤差在水準 測量中引起的讀數(shù)誤差大小和儀器距水準尺的距離成正比。在同一測站，只要將儀器安置于距前、后視尺等距離處，就可消除該項誤差。2. 調(diào)焦誤差由于儀器制造加工不夠完善，當轉(zhuǎn)動對光螺旋調(diào)焦時， 對光透鏡產(chǎn)生非

2、直線移動而改變視線位置，產(chǎn)生調(diào)焦誤差。這項誤差，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 重新對光，就可消除這項誤差。3. 水準尺誤差隨著水準尺使用年限的延長， 水準尺就會彎曲變形， 產(chǎn)生尺面 刻劃不準和尺底零點不準等誤差。因此，在水準測量前應(yīng)對水準尺進行檢驗。水準尺的零點誤差， 使儀器站數(shù)為偶數(shù)或在由往測轉(zhuǎn)入 返測時前后視標尺互換 即可消除。二、觀測誤差1. 整平誤差整平誤差和水準管分劃值及視線長度成正比。若以DS3型水準儀進行水準測量，視線長D=100m時，則在讀數(shù)上引起的誤差為 0.73mm。因此在觀測時必須切實使氣泡居中，視線不能太長，后 視完畢轉(zhuǎn)向前視，要注意重

3、新轉(zhuǎn)動微傾螺旋使氣泡居中才能讀數(shù)， 但不能轉(zhuǎn)動腳螺旋，否則將改變儀器高產(chǎn)生錯差。若在日光強烈的晴天進行測量時，必須打傘遮陽保護儀器，特別要注意保護水準管。2. 估讀誤差和照準誤差估讀誤差是估讀水準尺上的毫米產(chǎn)生的誤差。它和十字絲的粗細、望遠鏡放大倍率和視線長度有關(guān)。在一般水準測量中，當視線 長度為100m時，估讀誤差約為 1.5mm。當望遠鏡放大倍率為 30、 視線長度為100m時，照準誤差約為 0.97mm。若望遠鏡放大倍率 較小或視線過長，尺子成像小，顯得不夠清晰，照準誤差和估讀誤 差都將增大。故對各等級的水準測量，規(guī)定了儀器應(yīng)具有的望遠鏡 放大倍率及視線的最大長度。3. 水準尺豎立不直產(chǎn)

4、生的誤差如果水準尺不垂直于地面時，其讀數(shù)比水準尺豎直時的讀數(shù)要 大，而且視線越高，誤差越大。因此測量時一定要將水準尺豎直， 并且水準尺讀數(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，儀器下沉了】，使前視讀數(shù)小了 】，即測得的高差大了 】；若前視完畢轉(zhuǎn)向后視過程中 儀器又下沉了 A2,則第二次測得的高差小了如果儀器隨時間均勻下沉，即 2取兩次所測高差的平均值，這項誤差就可能得到有效削減。因此在國家三等以上等級的水準測量中，應(yīng)按后、前、前、后的順序進行觀測 。2尺墊升降的誤差和儀器升降情

5、況相類似。如轉(zhuǎn)站時尺墊下沉，所測高差增大，如上升則使高差減小。故對一條水準路線采用往返觀測取平均值，這項誤差可以得到有效地削弱。3. 地球曲率影響地球是一個旋轉(zhuǎn)的橢圓球體，在普通測量中，當測區(qū)面積不大時，可以把球面視為平面，即以水平面代替水準面。但是地球曲率 對高程測量的影響是不能忽略的，當視距為100m時，在高程方面的誤差就接近1mm，其影響是很大的。由于水準儀提供的是水平 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， 將會發(fā)生折射，而且總是由疏媒質(zhì)折向密

6、媒質(zhì)，因而水準儀的視線往往不是一條理想的水平線。一般情況下，大氣層的空氣密度上疏下密，視線通過大氣層時成一條向下彎折的曲線，使尺上讀數(shù)減小，它和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。 當在山地連續(xù)上坡或下坡時，前后視視線離地面高度相差較大，折光差的影響將

7、增大，而且?guī)в幸欢ǖ南到y(tǒng)性， 這時應(yīng)盡量 縮短視線長度，提高視線高度，以減小大氣折光的影響。四、對策以上對各種誤差進行了逐項分析，實際上由于誤差產(chǎn)生的隨機性，其綜合影響在實際測量中將會相互抵消一部分。在實際測量中應(yīng)該注意以下幾點，可以減小各項誤差的影響，確保測量成果的精確度。1.盡量做到前視距離和后視距離相等，前后視距離累積差不 宜太大，等級水準測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誤差的影響。2 .視線長度要符合規(guī)范的要求，在不平坦地區(qū)應(yīng)縮短視線長 度，這樣就可以減小整平誤差、估讀誤差和照準誤差的影響。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尺豎立不直的誤差和大氣折光的影響。4 .每一測段的往測和返測，儀器站數(shù)應(yīng)為偶數(shù)，由往測轉(zhuǎn)向返測時，