怎(zen)樣(yang)減少水準儀測量(liang)(liang)誤差(cha) 減少水準儀測量(liang)(liang)中誤差(cha)的(de)有效措施

水(shui)準測(ce)量(liang)(liang)是(shi)(shi)確定水(shui)利(li)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)地面點高(gao)程(cheng)(cheng)的(de)方法之一，是(shi)(shi)高(gao)程(cheng)(cheng)測(ce)量(liang)(liang)中(zhong)(zhong)精度較高(gao)且常用(yong)的(de)方法。實施(shi)(shi)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，需要幾個人(ren)合作(zuo)才能完成，誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)允許范圍(wei)內的(de)精度由于儀器(qi)和(he)(he)人(ren)為的(de)影響(xiang)而不(bu)容易(yi)控制(zhi)，而且易(yi)出現隱蔽(bi)性錯誤(wu)(wu)(wu)，如(ru)果不(bu)能及早發(fa)現，基礎資(zi)料(liao)是(shi)(shi)錯誤(wu)(wu)(wu)的(de)，從而水(shui)準點高(gao)程(cheng)(cheng)不(bu)正確，直接影響(xiang)水(shui)利(li)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)的(de)設計(ji)和(he)(he)施(shi)(shi)工(gong)(gong)。在(zai)實際(ji)測(ce)量(liang)(liang)工(gong)(gong)作(zuo)中(zhong)(zhong)總結出了水(shui)準測(ce)量(liang)(liang)的(de)誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)形成與如(ru)何避免誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)的(de)措施(shi)(shi)，望大家(jia)共同學習(xi)研究。

一、水準測量的誤差分析及控制方法

水(shui)準(zhun)測量誤(wu)差有儀器誤(wu)差、觀測誤(wu)差和外(wai)界條件(jian)的影(ying)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。

儀器雖在測(ce)量前經過校正，仍會存在殘余誤(wu)差(cha)。因此造成水(shui)準(zhun)管氣泡居(ju)中(zhong)，水(shui)準(zhun)管軸居(ju)于水(shui)平位(wei)置而望遠鏡視準(zhun)軸卻(que)發生傾(qing)斜，致使讀數誤(wu)差(cha)。這種(zhong)誤(wu)差(cha)與(yu)視距(ju)(ju)(ju)(ju)長度(du)成正比。觀(guan)測(ce)時可通(tong)(tong)過中(zhong)間法(fa)(fa)（前后視距(ju)(ju)(ju)(ju)相等）和距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)補償(chang)法(fa)(fa)（前視距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)和等于后視距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)總和）消除。針對中(zhong)間法(fa)(fa)在實際過程中(zhong)的控制，立尺(chi)人(ren)是關鍵，通(tong)(tong)過應用普通(tong)(tong)皮(pi)尺(chi)測(ce)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)，之后立尺(chi)，簡(jian)單(dan)易(yi)行(xing)。而距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)(li)補償(chang)法(fa)(fa)不僅繁瑣，并且(qie)不容易(yi)掌握(wo)。

2、儀器誤差之二是水準尺誤差

主要包含尺長(chang)誤差(cha)(cha)（尺子長(chang)度不準(zhun)確）、刻(ke)劃(hua)誤差(cha)(cha)（尺上的分(fen)劃(hua)不均勻）和零點差(cha)(cha)（尺的零刻(ke)劃(hua)位置不準(zhun)確），對于較精密的水(shui)準(zhun)測(ce)量，一般應選用尺長(chang)誤差(cha)(cha)和刻(ke)劃(hua)誤差(cha)(cha)小的標尺。尺的零誤差(cha)(cha)的影響，控制方法可以(yi)(yi)通過在一個水(shui)準(zhun)測(ce)段內，兩根水(shui)準(zhun)尺交替輪換(huan)使用（在本測(ce)站(zhan)用作后視(shi)尺，下測(ce)站(zhan)則用為前視(shi)尺），并把測(ce)段站(zhan)數目(mu)布設成偶數，即(ji)在高差(cha)(cha)中相互抵消(xiao)。同時可以(yi)(yi)減弱刻(ke)劃(hua)誤差(cha)(cha)和尺長(chang)誤差(cha)(cha)的影響。

3、觀測誤差之一是符合水準管氣泡居中的誤差

由(you)于符合水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)氣(qi)泡未(wei)能做到(dao)嚴(yan)格居(ju)中，造(zao)成望遠鏡視準(zhun)(zhun)軸傾(qing)斜，產生(sheng)讀(du)數(shu)誤(wu)差(cha)(cha)。讀(du)數(shu)誤(wu)差(cha)(cha)的(de)大(da)小(xiao)與(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)管的(de)靈敏度(du)(du)有關，主要是(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)管分(fen)劃值τ的(de)大(da)小(xiao)。此(ci)(ci)外(wai)，讀(du)數(shu)誤(wu)差(cha)(cha)與(yu)視線長度(du)(du)成正比。水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)管居(ju)中誤(wu)差(cha)(cha)一般認為(wei)是(shi)0.1?τ，根據公式m居(ju)=0.1?τ?S/ρ，DS3級水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)儀(yi)水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)管的(de)分(fen)劃值一般為(wei)20″，視線長度(du)(du)S為(wei)75m，ρ=206265″，那(nei)么，m居(ju)=0.4mm。由(you)此(ci)(ci)看來(lai)，只(zhi)要觀測時符合水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)管氣(qi)泡能夠(gou)認真仔細進行居(ju)中，且對視線長度(du)(du)加以(yi)限制，與(yu)中間法一致，此(ci)(ci)誤(wu)差(cha)(cha)可以(yi)消(xiao)除。

4、觀測誤差之二是視差的影響

當存(cun)在(zai)視差(cha)時，尺(chi)像(xiang)不(bu)與(yu)十字絲平面重合(he)，觀(guan)測時眼睛(jing)所在(zai)的(de)位置不(bu)同，讀(du)出的(de)數也不(bu)同，因此，產生讀(du)數誤差(cha)。所以(yi)在(zai)每(mei)次(ci)讀(du)數前，控制方法就是要仔細(xi)進行物(wu)鏡對光，消(xiao)除(chu)視差(cha)。

5、觀測誤差之三是水準尺的傾斜誤差

水準尺(chi)(chi)(chi)如果(guo)是(shi)向(xiang)視線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)左右傾(qing)(qing)斜，觀測時(shi)通過望(wang)遠鏡十字絲很(hen)容易(yi)察(cha)(cha)覺而(er)糾正。但是(shi)，如果(guo)水準尺(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)傾(qing)(qing)斜方向(xiang)與(yu)視線(xian)(xian)方向(xiang)一致，則不易(yi)察(cha)(cha)覺。尺(chi)(chi)(chi)子傾(qing)(qing)斜總是(shi)使尺(chi)(chi)(chi)上讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)增大(da)。它(ta)對讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)與(yu)尺(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)傾(qing)(qing)斜角和尺(chi)(chi)(chi)上讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小（即(ji)視線(xian)(xian)距地(di)面的(de)(de)(de)(de)(de)高度(du)）有關。尺(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)傾(qing)(qing)斜角越大(da)，對讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)就越大(da)；尺(chi)(chi)(chi)上讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)越大(da)，對讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)就越大(da)。因此，在(zai)水準測量中，立(li)尺(chi)(chi)(chi)是(shi)一項十分重要的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作，一定要認(ren)真立(li)尺(chi)(chi)(chi)，使尺(chi)(chi)(chi)處(chu)于(yu)鉛垂位置。尺(chi)(chi)(chi)上有圓水準的(de)(de)(de)(de)(de)應使氣泡(pao)居中。必(bi)要時(shi)可用搖(yao)尺(chi)(chi)(chi)法，即(ji)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)時(shi)尺(chi)(chi)(chi)底置于(yu)點上，尺(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)上部在(zai)視線(xian)(xian)方向(xiang)前后慢(man)慢(man)搖(yao)動，讀(du)(du)(du)(du)取最小的(de)(de)(de)(de)(de)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)。當地(di)面坡度(du)較大(da)時(shi)，尤(you)其應注意將尺(chi)(chi)(chi)子扶直，并(bing)應限制(zhi)尺(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)最大(da)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)。最重要的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)在(zai)轉點位置。

6、外界條件和下沉的影響

用(yong)水(shui)平面(mian)(mian)代替水(shui)準面(mian)(mian)對高(gao)程(cheng)(cheng)的(de)影響，可以用(yong)公式Δh=D2/（2R）表示(shi)，地(di)球半徑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(shui)平面(mian)(mian)代替水(shui)準面(mian)(mian)時(shi)高(gao)程(cheng)(cheng)所(suo)產生的(de)誤差要(yao)遠(yuan)大(da)于(yu)測量高(gao)程(cheng)(cheng)的(de)誤差。所(suo)以，對于(yu)高(gao)程(cheng)(cheng)而言，即使距離很短，也(ye)(ye)不能將水(shui)準面(mian)(mian)當(dang)(dang)作水(shui)平面(mian)(mian)，一定要(yao)考慮地(di)球曲率(lv)對高(gao)程(cheng)(cheng)的(de)影響。實(shi)測中采(cai)用(yong)中間(jian)法可消(xiao)除(chu)。大(da)氣(qi)折(zhe)光使視線(xian)成(cheng)為一條曲率(lv)約為地(di)球半徑7倍的(de)曲線(xian)，使讀數減小，可以用(yong)公式Δh=D2/（2x7R）表示(shi)，視線(xian)離地(di)面(mian)(mian)越近(jin)，折(zhe)射越大(da)，因此，視線(xian)距離地(di)面(mian)(mian)的(de)角度不應(ying)小于(yu)0.3m，并且其影響也(ye)(ye)可用(yong)中間(jian)法消(xiao)除(chu)或減弱。此外，應(ying)選擇有利的(de)時(shi)間(jian)，一日(ri)之中，上午10時(shi)至下午4時(shi)這(zhe)段時(shi)間(jian)大(da)氣(qi)比較穩定，便于(yu)消(xiao)除(chu)大(da)氣(qi)折(zhe)光的(de)影響，但在中午前(qian)后觀(guan)測時(shi)，尺像會(hui)有跳動，影響讀數，應(ying)避開(kai)這(zhe)段時(shi)間(jian)，陰天(tian)(tian)、有微風的(de)天(tian)(tian)氣(qi)可全天(tian)(tian)觀(guan)測。

儀(yi)器下(xia)沉是指在一測站上讀(du)(du)的后視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)(shu)(shu)和前(qian)視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)(shu)(shu)之間(jian)儀(yi)器發(fa)生(sheng)下(xia)沉，使得前(qian)視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)(shu)(shu)減(jian)小(xiao)，算得的高差增大(da)。為減(jian)弱其(qi)影響，當采(cai)用(yong)雙面尺法(fa)或變更儀(yi)器高法(fa)時(shi)，第(di)一次是讀(du)(du)后視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)(shu)(shu)再讀(du)(du)前(qian)視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)(shu)(shu)，而第(di)二次則先讀(du)(du)前(qian)視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)(shu)(shu)再讀(du)(du)后視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)數(shu)(shu)(shu)(shu)。即(ji)“后、前(qian)、前(qian)、后”的觀(guan)測程序。這樣的兩次高差的平均值即(ji)可消除(chu)或減(jian)弱儀(yi)器下(xia)沉的影響。

水(shui)準(zhun)尺下沉(chen)的(de)誤差是指儀器在(zai)(zai)遷(qian)過程(cheng)中，轉點(dian)發生(sheng)下沉(chen)，使(shi)遷(qian)站后的(de)后視讀(du)數增(zeng)大(da)，算得的(de)高(gao)差也(ye)增(zeng)大(da)。如果采取(qu)往返(fan)測，往測高(gao)差增(zeng)大(da)，返(fan)測高(gao)差減小，所以取(qu)往返(fan)高(gao)差的(de)平均值，可以減弱水(shui)準(zhun)尺下沉(chen)的(de)影響。最有(you)效的(de)方法是應用尺墊，在(zai)(zai)轉點(dian)的(de)地(di)方必(bi)須放置尺墊，并將(jiang)其踩實，以防止水(shui)準(zhun)尺在(zai)(zai)觀測過程(cheng)中下沉(chen)。

二、水準測量注意事項

由(you)于測(ce)量(liang)誤(wu)差是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)可避(bi)免的(de)，我們無法完全消(xiao)除(chu)其影響(xiang)(xiang)。但是(shi)(shi)可采取一定的(de)措施減(jian)弱其影響(xiang)(xiang)，以(yi)提(ti)高測(ce)量(liang)成果(guo)的(de)精度(du)。同時應(ying)絕對避(bi)免在(zai)(zai)(zai)測(ce)量(liang)成果(guo)中(zhong)存在(zai)(zai)(zai)錯誤(wu)，因(yin)此在(zai)(zai)(zai)進(jin)行水(shui)準(zhun)測(ce)量(liang)時，應(ying)注意以(yi)下(xia)各點： ⑴、觀(guan)測(ce)前對所用(yong)儀(yi)器和(he)工具，必(bi)須認(ren)真進(jin)行檢驗和(he)校(xiao)正(zheng)。 ⑵、在(zai)(zai)(zai)野外測(ce)量(liang)過(guo)程中(zhong)，水(shui)準(zhun)儀(yi)及(ji)水(shui)準(zhun)尺應(ying)盡量(liang)安置在(zai)(zai)(zai)堅(jian)實的(de)地面上(shang)。三(san)腳架和(he)尺墊要(yao)(yao)踩實，以(yi)防儀(yi)器和(he)尺子下(xia)沉(chen)。 ⑶、前、后(hou)(hou)視(shi)(shi)距離應(ying)盡量(liang)相等，以(yi)消(xiao)除(chu)視(shi)(shi)準(zhun)軸不(bu)(bu)(bu)平行水(shui)準(zhun)管軸的(de)誤(wu)差和(he)地球曲率與大(da)氣(qi)(qi)折光(guang)的(de)影響(xiang)(xiang)。 ⑷、前、后(hou)(hou)視(shi)(shi)距離不(bu)(bu)(bu)宜(yi)太(tai)長，一般不(bu)(bu)(bu)要(yao)(yao)超過(guo)100m。視(shi)(shi)線高度(du)應(ying)使(shi)上(shang)、中(zhong)、下(xia)三(san)絲都(dou)能在(zai)(zai)(zai)水(shui)準(zhun)尺上(shang)讀(du)(du)數(shu)以(yi)減(jian)少大(da)氣(qi)(qi)折光(guang)影響(xiang)(xiang)。 ⑸、水(shui)準(zhun)尺必(bi)須扶直不(bu)(bu)(bu)得傾斜。使(shi)用(yong)過(guo)程中(zhong)，要(yao)(yao)經常檢查和(he)清(qing)除(chu)尺底泥土。塔(ta)(ta)尺銜(xian)接處要(yao)(yao)卡住，防止二、三(san)節塔(ta)(ta)尺下(xia)滑。 ⑹、完數(shu)后(hou)(hou)應(ying)再(zai)次檢查氣(qi)(qi)泡(pao)是(shi)(shi)否仍然吻合，否則應(ying)重讀(du)(du)。 ⑺、記錄員要(yao)(yao)復誦讀(du)(du)數(shu)，以(yi)便核對。記錄要(yao)(yao)整(zheng)潔、清(qing)楚端正(zheng)。如果(guo)有錯，不(bu)(bu)(bu)能用(yong)橡皮擦去而應(ying)在(zai)(zai)(zai)改正(zheng)處劃一橫，在(zai)(zai)(zai)旁邊注上(shang)改正(zheng)后(hou)(hou)的(de)數(shu)字。 ⑻、在(zai)(zai)(zai)烈日下(xia)作業要(yao)(yao)撐傘遮住陽(yang)光(guang)避(bi)免氣(qi)(qi)泡(pao)因(yin)受(shou)熱不(bu)(bu)(bu)均(jun)而影響(xiang)(xiang)其穩定性。

三、水準測量的檢核方法

1、測站檢核

待(dai)定點的高(gao)程是根據水準(zhun)點和沿線各測(ce)站所測(ce)的高(gao)差計算出(chu)來的。為(wei)了確(que)保(bao)觀測(ce)高(gao)差正確(que)無(wu)誤，須對各測(ce)站的觀測(ce)高(gao)差進行檢(jian)核(he)，這種檢(jian)核(he)稱(cheng)為(wei)測(ce)站檢(jian)核(he)。常用(yong)的檢(jian)核(he)方法有變儀高(gao)法和雙面尺(chi)法

雙面尺法是在一測站上，儀器高度不變(bian)，分別用雙面水(shui)準(zhun)尺的黑面和紅面兩(liang)次測定高差(cha)。若兩(liang)次測得高差(cha)之差(cha)未超過6mm，則(ze)取其平均值作為該測站的高差(cha)。否則(ze)需要重測。

2.路線檢核

雖然每一(yi)(yi)測站(zhan)都進(jin)行了檢(jian)核(he)，但一(yi)(yi)條水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)(xian)是否有錯(cuo)還(huan)是沒有保證(zheng)。例如(ru)，在前、后(hou)視(shi)某一(yi)(yi)轉(zhuan)點時，水(shui)(shui)(shui)準尺未放在同(tong)一(yi)(yi)點上，利用該轉(zhuan)點計(ji)算的相(xiang)鄰兩(liang)站(zhan)的高差(cha)雖然精(jing)度符合(he)要求(qiu)，但這一(yi)(yi)條水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)(xian)卻含有錯(cuo)誤，因此必(bi)須進(jin)行路(lu)線(xian)(xian)檢(jian)核(he)。水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)(xian)檢(jian)核(he)方(fang)法一(yi)(yi)般有以下三種(zhong)：閉合(he)水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)(xian)、附(fu)合(he)水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)(xian)、支(zhi)水(shui)(shui)(shui)準路(lu)線(xian)(xian)。

減小和消除誤差(cha)的方法(fa)(fa)都是以增加時間或采(cai)取(qu)(qu)更多(duo)的步驟(zou)為代價。在(zai)測(ce)量中操(cao)作熟練(lian)，才能提(ti)高觀測(ce)的速度，采(cai)取(qu)(qu)規范(fan)的辦法(fa)(fa)，嚴(yan)格執行(xing)正(zheng)確步驟(zou)，司儀與立尺互相配(pei)合，才能得(de)到正(zheng)確結果。通過(guo)實踐(jian)證(zheng)明，將控制方法(fa)(fa)應用到實際工作中后，沒(mei)有出現過(guo)錯誤，達到了“多(duo)干事、動作快、效率(lv)好、省時間”的目的。