怎樣減(jian)少水準(zhun)儀(yi)測量(liang)誤(wu)差(cha) 減(jian)少水準(zhun)儀(yi)測量(liang)中誤(wu)差(cha)的(de)有效措施

水準測(ce)量(liang)是確定水利工(gong)程(cheng)中(zhong)地面(mian)點高程(cheng)的(de)方法之一，是高程(cheng)測(ce)量(liang)中(zhong)精(jing)度較高且常(chang)用的(de)方法。實(shi)施(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，需(xu)要幾個人合(he)作才能完成，誤差允許范圍內的(de)精(jing)度由于儀(yi)器和人為的(de)影響而(er)不(bu)容(rong)易控(kong)制，而(er)且易出現(xian)隱(yin)蔽性錯誤，如果(guo)不(bu)能及早發現(xian)，基礎資料是錯誤的(de)，從而(er)水準點高程(cheng)不(bu)正確，直接影響水利工(gong)程(cheng)的(de)設計和施(shi)(shi)工(gong)。在實(shi)際測(ce)量(liang)工(gong)作中(zhong)總結出了水準測(ce)量(liang)的(de)誤差形(xing)成與如何避免誤差的(de)措施(shi)(shi)，望大家(jia)共同學習研究。

一、水準測量的誤差分析及控制方法

水準測量誤(wu)差(cha)(cha)有儀器(qi)誤(wu)差(cha)(cha)、觀測誤(wu)差(cha)(cha)和外(wai)界(jie)條(tiao)件的影響。

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(ce)量(liang)前經過校正(zheng)，仍會存在殘(can)余誤差(cha)。因此(ci)造(zao)成水(shui)準(zhun)管氣泡居中(zhong)，水(shui)準(zhun)管軸居于(yu)水(shui)平位置(zhi)而(er)望遠鏡視準(zhun)軸卻發生傾斜，致(zhi)使(shi)讀數誤差(cha)。這種誤差(cha)與視距(ju)長度成正(zheng)比。觀(guan)測(ce)時可通過中(zhong)間法(fa)（前后視距(ju)相等）和距(ju)離(li)補償法(fa)（前視距(ju)離(li)和等于(yu)后視距(ju)離(li)總和）消除(chu)。針(zhen)對中(zhong)間法(fa)在實際過程中(zhong)的(de)控(kong)制，立尺人是關鍵(jian)，通過應用普(pu)通皮尺測(ce)距(ju)離(li)，之后立尺，簡(jian)單易行。而(er)距(ju)離(li)補償法(fa)不(bu)僅(jin)繁(fan)瑣(suo)，并且不(bu)容易掌握(wo)。

2、儀器誤差之二是水準尺誤差

主要包(bao)含尺(chi)(chi)長(chang)(chang)(chang)誤差(cha)（尺(chi)(chi)子長(chang)(chang)(chang)度不(bu)準確）、刻(ke)劃(hua)誤差(cha)（尺(chi)(chi)上的(de)分(fen)劃(hua)不(bu)均勻）和(he)(he)零(ling)點差(cha)（尺(chi)(chi)的(de)零(ling)刻(ke)劃(hua)位置(zhi)不(bu)準確），對于較精密的(de)水準測(ce)(ce)量，一(yi)般應選用(yong)尺(chi)(chi)長(chang)(chang)(chang)誤差(cha)和(he)(he)刻(ke)劃(hua)誤差(cha)小(xiao)的(de)標尺(chi)(chi)。尺(chi)(chi)的(de)零(ling)誤差(cha)的(de)影響，控制方(fang)法可(ke)以通過在一(yi)個水準測(ce)(ce)段內(nei)，兩(liang)根水準尺(chi)(chi)交替(ti)輪換使用(yong)（在本測(ce)(ce)站用(yong)作后視(shi)尺(chi)(chi)，下測(ce)(ce)站則用(yong)為前視(shi)尺(chi)(chi)），并把測(ce)(ce)段站數目布設(she)成偶數，即在高差(cha)中相互抵消(xiao)。同時可(ke)以減(jian)弱刻(ke)劃(hua)誤差(cha)和(he)(he)尺(chi)(chi)長(chang)(chang)(chang)誤差(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

由于符合水準(zhun)(zhun)氣泡未能(neng)做到嚴格居(ju)中(zhong)，造(zao)成(cheng)望遠鏡視(shi)準(zhun)(zhun)軸傾斜(xie)，產生讀(du)數(shu)誤(wu)(wu)差。讀(du)數(shu)誤(wu)(wu)差的大小與水準(zhun)(zhun)管的靈敏度(du)有關，主要是水準(zhun)(zhun)管分劃(hua)值τ的大小。此外，讀(du)數(shu)誤(wu)(wu)差與視(shi)線(xian)長度(du)成(cheng)正比。水準(zhun)(zhun)管居(ju)中(zhong)誤(wu)(wu)差一(yi)般認(ren)為(wei)是0.1?τ，根據公式(shi)m居(ju)=0.1?τ?S/ρ，DS3級水準(zhun)(zhun)儀水準(zhun)(zhun)管的分劃(hua)值一(yi)般為(wei)20″，視(shi)線(xian)長度(du)S為(wei)75m，ρ=206265″，那么，m居(ju)=0.4mm。由此看來，只要觀測時符合水準(zhun)(zhun)管氣泡能(neng)夠認(ren)真仔細進(jin)行(xing)居(ju)中(zhong)，且對視(shi)線(xian)長度(du)加以限制，與中(zhong)間法一(yi)致，此誤(wu)(wu)差可以消除。

4、觀測誤差之二是視差的影響

當存(cun)在視差(cha)時(shi)，尺(chi)像不與十字絲平(ping)面重合，觀(guan)測時(shi)眼(yan)睛所在的位(wei)置不同，讀(du)出的數也(ye)不同，因此，產生讀(du)數誤差(cha)。所以(yi)在每次讀(du)數前，控制(zhi)方法就是(shi)要仔細進行物鏡對光，消除視差(cha)。

5、觀測誤差之三是水準尺的傾斜誤差

水準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)如果是向視(shi)線的(de)(de)左右傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)(xie)(xie)，觀測(ce)時通過望遠鏡十字絲(si)很容易察(cha)覺而糾正。但是，如果水準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)(xie)(xie)方向與視(shi)線方向一(yi)致，則不(bu)易察(cha)覺。尺(chi)(chi)(chi)(chi)子傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)(xie)(xie)總是使尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)(du)數(shu)(shu)增大。它對讀(du)(du)(du)數(shu)(shu)的(de)(de)影(ying)(ying)響與尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)(xie)(xie)角(jiao)和(he)尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)(du)數(shu)(shu)的(de)(de)大小（即視(shi)線距(ju)地面的(de)(de)高度(du)）有(you)關。尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)(xie)(xie)角(jiao)越(yue)(yue)(yue)大，對讀(du)(du)(du)數(shu)(shu)的(de)(de)影(ying)(ying)響就越(yue)(yue)(yue)大；尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)(du)數(shu)(shu)越(yue)(yue)(yue)大，對讀(du)(du)(du)數(shu)(shu)的(de)(de)影(ying)(ying)響就越(yue)(yue)(yue)大。因此(ci)，在水準(zhun)測(ce)量(liang)中(zhong)，立尺(chi)(chi)(chi)(chi)是一(yi)項十分重(zhong)要的(de)(de)工作，一(yi)定要認真立尺(chi)(chi)(chi)(chi)，使尺(chi)(chi)(chi)(chi)處于鉛(qian)垂(chui)位置。尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)有(you)圓水準(zhun)的(de)(de)應(ying)使氣泡居中(zhong)。必(bi)要時可用搖尺(chi)(chi)(chi)(chi)法，即讀(du)(du)(du)數(shu)(shu)時尺(chi)(chi)(chi)(chi)底置于點(dian)(dian)上(shang)，尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)上(shang)部在視(shi)線方向前(qian)后慢慢搖動，讀(du)(du)(du)取最(zui)小的(de)(de)讀(du)(du)(du)數(shu)(shu)。當地面坡度(du)較大時，尤其應(ying)注意將尺(chi)(chi)(chi)(chi)子扶直，并應(ying)限(xian)制尺(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)最(zui)大讀(du)(du)(du)數(shu)(shu)。最(zui)重(zhong)要的(de)(de)是在轉點(dian)(dian)位置。

6、外界條件和下沉的影響

用(yong)(yong)水(shui)平面代(dai)(dai)替水(shui)準(zhun)(zhun)面對高(gao)程(cheng)(cheng)的(de)(de)影(ying)響，可(ke)以(yi)用(yong)(yong)公式(shi)Δh=D2/（2R）表示，地(di)球半(ban)徑(jing)R=6371Km，當(dang)(dang)(dang)D=75m時(shi)(shi)，Δh=0.44cm；當(dang)(dang)(dang)D=100m時(shi)(shi)，Δh=0.08cm；當(dang)(dang)(dang)D=500m時(shi)(shi)，Δh=2cm；當(dang)(dang)(dang)D=1Km時(shi)(shi)，Δh=8cm；當(dang)(dang)(dang)D=2Km時(shi)(shi)，Δh=31cm；顯然(ran)，以(yi)水(shui)平面代(dai)(dai)替水(shui)準(zhun)(zhun)面時(shi)(shi)高(gao)程(cheng)(cheng)所產生的(de)(de)誤(wu)差要遠大于(yu)(yu)測(ce)量高(gao)程(cheng)(cheng)的(de)(de)誤(wu)差。所以(yi)，對于(yu)(yu)高(gao)程(cheng)(cheng)而言，即使距(ju)(ju)離很短，也不能將水(shui)準(zhun)(zhun)面當(dang)(dang)(dang)作(zuo)水(shui)平面，一定(ding)要考慮地(di)球曲率對高(gao)程(cheng)(cheng)的(de)(de)影(ying)響。實測(ce)中采用(yong)(yong)中間法可(ke)消除(chu)。大氣(qi)折(zhe)光使視(shi)線成(cheng)為一條曲率約為地(di)球半(ban)徑(jing)7倍的(de)(de)曲線，使讀數減(jian)(jian)小，可(ke)以(yi)用(yong)(yong)公式(shi)Δh=D2/（2x7R）表示，視(shi)線離地(di)面越(yue)(yue)近，折(zhe)射(she)越(yue)(yue)大，因此，視(shi)線距(ju)(ju)離地(di)面的(de)(de)角(jiao)度(du)不應小于(yu)(yu)0.3m，并且其影(ying)響也可(ke)用(yong)(yong)中間法消除(chu)或(huo)減(jian)(jian)弱。此外，應選擇(ze)有利的(de)(de)時(shi)(shi)間，一日之中，上午(wu)10時(shi)(shi)至(zhi)下午(wu)4時(shi)(shi)這段時(shi)(shi)間大氣(qi)比(bi)較(jiao)穩定(ding)，便(bian)于(yu)(yu)消除(chu)大氣(qi)折(zhe)光的(de)(de)影(ying)響，但在中午(wu)前后(hou)觀(guan)測(ce)時(shi)(shi)，尺像會有跳動，影(ying)響讀數，應避開這段時(shi)(shi)間，陰(yin)天(tian)、有微(wei)風的(de)(de)天(tian)氣(qi)可(ke)全天(tian)觀(guan)測(ce)。

儀器(qi)下(xia)沉是(shi)指在一(yi)測(ce)站上讀(du)(du)(du)(du)(du)的(de)后視(shi)讀(du)(du)(du)(du)(du)數(shu)和(he)前(qian)視(shi)讀(du)(du)(du)(du)(du)數(shu)之間儀器(qi)發生下(xia)沉，使得(de)前(qian)視(shi)讀(du)(du)(du)(du)(du)數(shu)減(jian)(jian)小，算得(de)的(de)高差(cha)增大(da)。為減(jian)(jian)弱其影響(xiang)，當采用(yong)雙面尺法或變(bian)更儀器(qi)高法時，第(di)一(yi)次是(shi)讀(du)(du)(du)(du)(du)后視(shi)讀(du)(du)(du)(du)(du)數(shu)再(zai)讀(du)(du)(du)(du)(du)前(qian)視(shi)讀(du)(du)(du)(du)(du)數(shu)，而第(di)二次則先讀(du)(du)(du)(du)(du)前(qian)視(shi)讀(du)(du)(du)(du)(du)數(shu)再(zai)讀(du)(du)(du)(du)(du)后視(shi)讀(du)(du)(du)(du)(du)數(shu)。即“后、前(qian)、前(qian)、后”的(de)觀測(ce)程序。這樣的(de)兩次高差(cha)的(de)平(ping)均值即可消除或減(jian)(jian)弱儀器(qi)下(xia)沉的(de)影響(xiang)。

水(shui)(shui)準(zhun)尺(chi)下沉的(de)誤差(cha)是指儀(yi)器在遷(qian)過(guo)程(cheng)中，轉點發生下沉，使(shi)遷(qian)站后的(de)后視(shi)讀(du)數增大，算得的(de)高(gao)差(cha)也增大。如果采取往返測，往測高(gao)差(cha)增大，返測高(gao)差(cha)減(jian)(jian)小，所以取往返高(gao)差(cha)的(de)平(ping)均值，可(ke)以減(jian)(jian)弱(ruo)水(shui)(shui)準(zhun)尺(chi)下沉的(de)影響。最有效的(de)方法是應用尺(chi)墊，在轉點的(de)地(di)方必須放置(zhi)尺(chi)墊，并將其踩實，以防止水(shui)(shui)準(zhun)尺(chi)在觀(guan)測過(guo)程(cheng)中下沉。

二、水準測量注意事項

由于測(ce)(ce)量誤(wu)差是(shi)不(bu)可避免(mian)的(de)(de)(de)(de)，我們無法(fa)完全消(xiao)除(chu)(chu)其(qi)(qi)影(ying)(ying)響(xiang)。但是(shi)可采取一(yi)定的(de)(de)(de)(de)措施(shi)減弱其(qi)(qi)影(ying)(ying)響(xiang)，以(yi)(yi)提高(gao)(gao)測(ce)(ce)量成果的(de)(de)(de)(de)精度。同時應(ying)(ying)絕對避免(mian)在(zai)(zai)測(ce)(ce)量成果中(zhong)存在(zai)(zai)錯誤(wu)，因此(ci)在(zai)(zai)進(jin)行水(shui)準(zhun)(zhun)測(ce)(ce)量時，應(ying)(ying)注意以(yi)(yi)下(xia)(xia)各點： ⑴、觀測(ce)(ce)前(qian)(qian)對所用(yong)儀器和(he)(he)(he)工(gong)具，必須(xu)認真進(jin)行檢(jian)驗(yan)和(he)(he)(he)校正。 ⑵、在(zai)(zai)野(ye)外(wai)測(ce)(ce)量過(guo)程(cheng)中(zhong)，水(shui)準(zhun)(zhun)儀及水(shui)準(zhun)(zhun)尺應(ying)(ying)盡量安置在(zai)(zai)堅實的(de)(de)(de)(de)地面上。三腳架和(he)(he)(he)尺墊(dian)要(yao)(yao)踩(cai)實，以(yi)(yi)防儀器和(he)(he)(he)尺子下(xia)(xia)沉。 ⑶、前(qian)(qian)、后(hou)視(shi)(shi)距離應(ying)(ying)盡量相等，以(yi)(yi)消(xiao)除(chu)(chu)視(shi)(shi)準(zhun)(zhun)軸不(bu)平(ping)行水(shui)準(zhun)(zhun)管軸的(de)(de)(de)(de)誤(wu)差和(he)(he)(he)地球(qiu)曲率與大氣折光的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。 ⑷、前(qian)(qian)、后(hou)視(shi)(shi)距離不(bu)宜太長，一(yi)般不(bu)要(yao)(yao)超過(guo)100m。視(shi)(shi)線高(gao)(gao)度應(ying)(ying)使上、中(zhong)、下(xia)(xia)三絲都能在(zai)(zai)水(shui)準(zhun)(zhun)尺上讀(du)(du)數以(yi)(yi)減少大氣折光影(ying)(ying)響(xiang)。 ⑸、水(shui)準(zhun)(zhun)尺必須(xu)扶(fu)直不(bu)得傾(qing)斜(xie)。使用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，要(yao)(yao)經常檢(jian)查和(he)(he)(he)清除(chu)(chu)尺底泥土。塔尺銜接處要(yao)(yao)卡住(zhu)，防止二、三節(jie)塔尺下(xia)(xia)滑。 ⑹、完數后(hou)應(ying)(ying)再次檢(jian)查氣泡是(shi)否仍然吻合，否則應(ying)(ying)重讀(du)(du)。 ⑺、記錄員(yuan)要(yao)(yao)復誦讀(du)(du)數，以(yi)(yi)便核對。記錄要(yao)(yao)整潔、清楚端正。如果有錯，不(bu)能用(yong)橡皮擦(ca)去而(er)(er)應(ying)(ying)在(zai)(zai)改正處劃一(yi)橫，在(zai)(zai)旁(pang)邊(bian)注上改正后(hou)的(de)(de)(de)(de)數字(zi)。 ⑻、在(zai)(zai)烈日下(xia)(xia)作業(ye)要(yao)(yao)撐(cheng)傘遮住(zhu)陽光避免(mian)氣泡因受熱不(bu)均而(er)(er)影(ying)(ying)響(xiang)其(qi)(qi)穩定性。

三、水準測量的檢核方法

1、測站檢核

待定點的高程是根據水準(zhun)點和沿線各測(ce)站所測(ce)的高差(cha)計算出來的。為了確(que)保觀測(ce)高差(cha)正(zheng)確(que)無誤，須對各測(ce)站的觀測(ce)高差(cha)進(jin)行檢(jian)核，這種(zhong)檢(jian)核稱(cheng)為測(ce)站檢(jian)核。常用的檢(jian)核方法有變儀(yi)高法和雙(shuang)面尺法

雙面尺(chi)法是在(zai)一測站上，儀(yi)器(qi)高(gao)度(du)不(bu)變，分別用雙面水準尺(chi)的黑面和(he)紅面兩(liang)次(ci)測定高(gao)差。若兩(liang)次(ci)測得高(gao)差之差未(wei)超過6mm，則(ze)取其(qi)平均值作為該測站的高(gao)差。否則(ze)需要重測。

2.路線檢核

雖(sui)然每一(yi)(yi)測站(zhan)都進行了檢(jian)核(he)，但(dan)一(yi)(yi)條水(shui)準(zhun)(zhun)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)是否有(you)錯(cuo)還是沒有(you)保證。例(li)如(ru)，在前、后視某一(yi)(yi)轉點(dian)時，水(shui)準(zhun)(zhun)尺未(wei)放在同一(yi)(yi)點(dian)上，利用該轉點(dian)計算(suan)的相鄰(lin)兩站(zhan)的高差雖(sui)然精(jing)度(du)符合要求，但(dan)這(zhe)一(yi)(yi)條水(shui)準(zhun)(zhun)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)卻含有(you)錯(cuo)誤，因此(ci)必須進行路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)檢(jian)核(he)。水(shui)準(zhun)(zhun)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)檢(jian)核(he)方法(fa)一(yi)(yi)般有(you)以下(xia)三種：閉合水(shui)準(zhun)(zhun)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)、附合水(shui)準(zhun)(zhun)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)、支水(shui)準(zhun)(zhun)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)。

減小和消除誤差的(de)(de)方法都是以增(zeng)加時(shi)(shi)間或采(cai)取(qu)更多的(de)(de)步(bu)驟為代價。在測量中操作熟練(lian)，才能提高觀測的(de)(de)速度，采(cai)取(qu)規范的(de)(de)辦法，嚴格執行正(zheng)確步(bu)驟，司儀與立尺互相配合，才能得到正(zheng)確結果。通過實踐證明，將控(kong)制方法應用到實際工(gong)作中后，沒有出(chu)現過錯誤，達到了“多干(gan)事、動作快、效率好、省時(shi)(shi)間”的(de)(de)目的(de)(de)。