怎樣減少(shao)水(shui)準(zhun)儀(yi)測量誤差 減少(shao)水(shui)準(zhun)儀(yi)測量中誤差的(de)有效措施(shi)

水(shui)(shui)準測(ce)量(liang)是(shi)確定水(shui)(shui)利工程(cheng)(cheng)(cheng)中地面點(dian)高程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)方法之(zhi)一，是(shi)高程(cheng)(cheng)(cheng)測(ce)量(liang)中精(jing)度較高且常用(yong)的(de)方法。實施(shi)(shi)過程(cheng)(cheng)(cheng)中，需要幾個(ge)人(ren)合作(zuo)才(cai)能完成，誤差(cha)(cha)允許(xu)范圍內的(de)精(jing)度由于儀器和人(ren)為的(de)影(ying)響而(er)不(bu)容易(yi)(yi)控制，而(er)且易(yi)(yi)出(chu)現(xian)隱蔽性錯(cuo)誤，如果不(bu)能及早(zao)發現(xian)，基礎資料是(shi)錯(cuo)誤的(de)，從而(er)水(shui)(shui)準點(dian)高程(cheng)(cheng)(cheng)不(bu)正確，直接影(ying)響水(shui)(shui)利工程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)設計和施(shi)(shi)工。在實際測(ce)量(liang)工作(zuo)中總結(jie)出(chu)了水(shui)(shui)準測(ce)量(liang)的(de)誤差(cha)(cha)形成與如何避(bi)免誤差(cha)(cha)的(de)措(cuo)施(shi)(shi)，望大家(jia)共(gong)同學習研究。

一、水準測量的誤差分析及控制方法

水準(zhun)測量(liang)誤(wu)差(cha)有儀器誤(wu)差(cha)、觀測誤(wu)差(cha)和(he)外(wai)界條件的(de)影響(xiang)。

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(qi)雖在測量前經過校(xiao)正(zheng)，仍會存(cun)在殘余誤差(cha)(cha)。因此造成水(shui)準管氣泡居(ju)(ju)中，水(shui)準管軸居(ju)(ju)于(yu)(yu)水(shui)平位置(zhi)而望遠鏡視(shi)(shi)準軸卻(que)發生(sheng)傾(qing)斜，致使讀數誤差(cha)(cha)。這(zhe)種誤差(cha)(cha)與視(shi)(shi)距(ju)(ju)(ju)長度(du)成正(zheng)比。觀測時可(ke)通過中間法(fa)(fa)（前后(hou)視(shi)(shi)距(ju)(ju)(ju)相(xiang)等(deng)）和距(ju)(ju)(ju)離補償法(fa)(fa)（前視(shi)(shi)距(ju)(ju)(ju)離和等(deng)于(yu)(yu)后(hou)視(shi)(shi)距(ju)(ju)(ju)離總和）消除。針(zhen)對中間法(fa)(fa)在實際過程中的控制，立尺(chi)人是關鍵，通過應用(yong)普通皮尺(chi)測距(ju)(ju)(ju)離，之后(hou)立尺(chi)，簡單(dan)易行(xing)。而距(ju)(ju)(ju)離補償法(fa)(fa)不僅繁瑣，并且不容易掌握。

2、儀器誤差之二是水準尺誤差

主要包含(han)尺(chi)(chi)(chi)長(chang)(chang)誤差（尺(chi)(chi)(chi)子長(chang)(chang)度不準(zhun)確）、刻(ke)(ke)劃誤差（尺(chi)(chi)(chi)上的(de)(de)分劃不均勻）和(he)零點差（尺(chi)(chi)(chi)的(de)(de)零刻(ke)(ke)劃位置(zhi)不準(zhun)確），對于較精密的(de)(de)水(shui)準(zhun)測量(liang)，一(yi)般應選用(yong)(yong)(yong)尺(chi)(chi)(chi)長(chang)(chang)誤差和(he)刻(ke)(ke)劃誤差小的(de)(de)標尺(chi)(chi)(chi)。尺(chi)(chi)(chi)的(de)(de)零誤差的(de)(de)影響，控制方法可(ke)以(yi)通過在一(yi)個水(shui)準(zhun)測段內，兩根水(shui)準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)交(jiao)替輪換使用(yong)(yong)(yong)（在本測站(zhan)(zhan)用(yong)(yong)(yong)作后視(shi)尺(chi)(chi)(chi)，下測站(zhan)(zhan)則用(yong)(yong)(yong)為前視(shi)尺(chi)(chi)(chi)），并(bing)把測段站(zhan)(zhan)數目布設(she)成偶數，即在高差中相互抵消。同時(shi)可(ke)以(yi)減弱刻(ke)(ke)劃誤差和(he)尺(chi)(chi)(chi)長(chang)(chang)誤差的(de)(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(shui)準(zhun)氣泡(pao)未(wei)能做(zuo)到嚴格居中(zhong)(zhong)，造(zao)成望遠鏡視(shi)(shi)準(zhun)軸傾斜(xie)，產(chan)生讀數誤(wu)(wu)差(cha)。讀數誤(wu)(wu)差(cha)的(de)大(da)小與(yu)水(shui)準(zhun)管(guan)的(de)靈敏度(du)有(you)關，主要是(shi)水(shui)準(zhun)管(guan)分(fen)劃(hua)(hua)值(zhi)τ的(de)大(da)小。此外，讀數誤(wu)(wu)差(cha)與(yu)視(shi)(shi)線長(chang)度(du)成正比。水(shui)準(zhun)管(guan)居中(zhong)(zhong)誤(wu)(wu)差(cha)一般認為是(shi)0.1?τ，根據公式m居=0.1?τ?S/ρ，DS3級水(shui)準(zhun)儀水(shui)準(zhun)管(guan)的(de)分(fen)劃(hua)(hua)值(zhi)一般為20″，視(shi)(shi)線長(chang)度(du)S為75m，ρ=206265″，那么，m居=0.4mm。由此看來，只要觀測時符合水(shui)準(zhun)管(guan)氣泡(pao)能夠認真(zhen)仔細(xi)進行居中(zhong)(zhong)，且對視(shi)(shi)線長(chang)度(du)加以限制，與(yu)中(zhong)(zhong)間法一致(zhi)，此誤(wu)(wu)差(cha)可以消除。

4、觀測誤差之二是視差的影響

當存在(zai)視差(cha)時(shi)，尺(chi)像不與十字絲平(ping)面重(zhong)合，觀測時(shi)眼睛所在(zai)的位置不同，讀出的數也不同，因此(ci)，產生讀數誤(wu)差(cha)。所以在(zai)每次讀數前，控(kong)制方法就是(shi)要(yao)仔(zi)細進行物鏡對(dui)光，消除視差(cha)。

5、觀測誤差之三是水準尺的傾斜誤差

水(shui)(shui)準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)如(ru)果是(shi)向視(shi)線(xian)的左右傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)，觀測(ce)時通過(guo)望(wang)遠鏡十字絲很容(rong)易察覺而(er)糾正。但(dan)是(shi)，如(ru)果水(shui)(shui)準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)的傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)方(fang)向與視(shi)線(xian)方(fang)向一致，則(ze)不易察覺。尺(chi)(chi)(chi)(chi)子傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)總是(shi)使(shi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)數(shu)(shu)增大(da)。它對讀(du)數(shu)(shu)的影(ying)響與尺(chi)(chi)(chi)(chi)的傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)角(jiao)和(he)尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)數(shu)(shu)的大(da)小（即(ji)(ji)視(shi)線(xian)距地(di)面的高度）有關。尺(chi)(chi)(chi)(chi)的傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)角(jiao)越大(da)，對讀(du)數(shu)(shu)的影(ying)響就越大(da)；尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)數(shu)(shu)越大(da)，對讀(du)數(shu)(shu)的影(ying)響就越大(da)。因此，在(zai)水(shui)(shui)準(zhun)測(ce)量中(zhong)，立尺(chi)(chi)(chi)(chi)是(shi)一項十分重要(yao)的工作，一定要(yao)認真(zhen)立尺(chi)(chi)(chi)(chi)，使(shi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)處于鉛(qian)垂位置(zhi)。尺(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)有圓水(shui)(shui)準(zhun)的應使(shi)氣泡居中(zhong)。必要(yao)時可用搖尺(chi)(chi)(chi)(chi)法，即(ji)(ji)讀(du)數(shu)(shu)時尺(chi)(chi)(chi)(chi)底置(zhi)于點(dian)上(shang)，尺(chi)(chi)(chi)(chi)的上(shang)部在(zai)視(shi)線(xian)方(fang)向前后慢(man)慢(man)搖動，讀(du)取最小的讀(du)數(shu)(shu)。當地(di)面坡(po)度較大(da)時，尤其應注意將尺(chi)(chi)(chi)(chi)子扶直，并(bing)應限制(zhi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)的最大(da)讀(du)數(shu)(shu)。最重要(yao)的是(shi)在(zai)轉(zhuan)點(dian)位置(zhi)。

6、外界條件和下沉的影響

用水(shui)平面(mian)(mian)(mian)代替水(shui)準面(mian)(mian)(mian)對(dui)高程(cheng)的(de)影(ying)(ying)(ying)響，可(ke)(ke)(ke)以用公式(shi)Δh=D2/（2R）表(biao)示，地(di)球(qiu)半徑R=6371Km，當D=75m時，Δh=0.44cm；當D=100m時，Δh=0.08cm；當D=500m時，Δh=2cm；當D=1Km時，Δh=8cm；當D=2Km時，Δh=31cm；顯然(ran)，以水(shui)平面(mian)(mian)(mian)代替水(shui)準面(mian)(mian)(mian)時高程(cheng)所產生的(de)誤(wu)差(cha)要(yao)遠(yuan)大(da)于測量(liang)高程(cheng)的(de)誤(wu)差(cha)。所以，對(dui)于高程(cheng)而言，即使距離很(hen)短(duan)，也(ye)不能將(jiang)水(shui)準面(mian)(mian)(mian)當作水(shui)平面(mian)(mian)(mian)，一(yi)定(ding)要(yao)考慮地(di)球(qiu)曲率對(dui)高程(cheng)的(de)影(ying)(ying)(ying)響。實測中(zhong)采用中(zhong)間(jian)法可(ke)(ke)(ke)消除(chu)。大(da)氣(qi)折(zhe)光使視(shi)線(xian)成為一(yi)條曲率約為地(di)球(qiu)半徑7倍的(de)曲線(xian)，使讀(du)數減(jian)小，可(ke)(ke)(ke)以用公式(shi)Δh=D2/（2x7R）表(biao)示，視(shi)線(xian)離地(di)面(mian)(mian)(mian)越(yue)近(jin)，折(zhe)射越(yue)大(da)，因此，視(shi)線(xian)距離地(di)面(mian)(mian)(mian)的(de)角度不應小于0.3m，并(bing)且(qie)其(qi)影(ying)(ying)(ying)響也(ye)可(ke)(ke)(ke)用中(zhong)間(jian)法消除(chu)或(huo)減(jian)弱。此外，應選擇有利(li)的(de)時間(jian)，一(yi)日(ri)之中(zhong)，上午(wu)10時至下(xia)午(wu)4時這段時間(jian)大(da)氣(qi)比較穩定(ding)，便于消除(chu)大(da)氣(qi)折(zhe)光的(de)影(ying)(ying)(ying)響，但在中(zhong)午(wu)前后觀(guan)測時，尺像會有跳(tiao)動，影(ying)(ying)(ying)響讀(du)數，應避開(kai)這段時間(jian)，陰天(tian)、有微風的(de)天(tian)氣(qi)可(ke)(ke)(ke)全天(tian)觀(guan)測。

儀器下(xia)沉(chen)是指在一測(ce)站上(shang)讀(du)(du)(du)(du)的(de)后視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)和前(qian)視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)之(zhi)間儀器發生下(xia)沉(chen)，使得前(qian)視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)減小(xiao)，算(suan)得的(de)高(gao)差(cha)增(zeng)大。為減弱其影(ying)響，當采用雙面(mian)尺法或變更(geng)儀器高(gao)法時，第(di)(di)一次是讀(du)(du)(du)(du)后視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)再讀(du)(du)(du)(du)前(qian)視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)，而第(di)(di)二次則先讀(du)(du)(du)(du)前(qian)視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)再讀(du)(du)(du)(du)后視(shi)(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)。即“后、前(qian)、前(qian)、后”的(de)觀測(ce)程序。這樣的(de)兩次高(gao)差(cha)的(de)平(ping)均值即可消(xiao)除(chu)或減弱儀器下(xia)沉(chen)的(de)影(ying)響。

水(shui)準(zhun)尺下沉(chen)的誤差(cha)是指儀(yi)器在(zai)遷(qian)(qian)過(guo)程中，轉點發生下沉(chen)，使遷(qian)(qian)站后的后視讀數增大(da)(da)，算得的高差(cha)也增大(da)(da)。如果采(cai)取(qu)往(wang)返(fan)(fan)測，往(wang)測高差(cha)增大(da)(da)，返(fan)(fan)測高差(cha)減小(xiao)，所(suo)以(yi)取(qu)往(wang)返(fan)(fan)高差(cha)的平均值，可以(yi)減弱水(shui)準(zhun)尺下沉(chen)的影(ying)響。最有效的方法是應用尺墊(dian)，在(zai)轉點的地方必須放置尺墊(dian)，并將其踩實，以(yi)防止(zhi)水(shui)準(zhun)尺在(zai)觀測過(guo)程中下沉(chen)。

二、水準測量注意事項

由于測(ce)量(liang)(liang)誤(wu)(wu)差是不(bu)可避免的(de)(de)，我們無(wu)法完(wan)全消(xiao)除其影(ying)響(xiang)(xiang)。但是可采取一定的(de)(de)措(cuo)施減弱其影(ying)響(xiang)(xiang)，以提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)(liang)成果(guo)的(de)(de)精度(du)。同時應(ying)絕對(dui)避免在(zai)(zai)(zai)測(ce)量(liang)(liang)成果(guo)中存在(zai)(zai)(zai)錯誤(wu)(wu)，因此在(zai)(zai)(zai)進行(xing)(xing)水準(zhun)(zhun)測(ce)量(liang)(liang)時，應(ying)注意以下各點： ⑴、觀測(ce)前(qian)(qian)對(dui)所用儀器和(he)工具，必(bi)須(xu)(xu)認真進行(xing)(xing)檢(jian)驗和(he)校(xiao)正。 ⑵、在(zai)(zai)(zai)野外測(ce)量(liang)(liang)過(guo)程(cheng)中，水準(zhun)(zhun)儀及水準(zhun)(zhun)尺(chi)(chi)(chi)應(ying)盡量(liang)(liang)安置在(zai)(zai)(zai)堅實的(de)(de)地面上。三腳架和(he)尺(chi)(chi)(chi)墊要(yao)踩實，以防(fang)儀器和(he)尺(chi)(chi)(chi)子下沉(chen)。 ⑶、前(qian)(qian)、后(hou)視(shi)距(ju)離應(ying)盡量(liang)(liang)相等，以消(xiao)除視(shi)準(zhun)(zhun)軸不(bu)平行(xing)(xing)水準(zhun)(zhun)管軸的(de)(de)誤(wu)(wu)差和(he)地球曲率與大氣(qi)折(zhe)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)。 ⑷、前(qian)(qian)、后(hou)視(shi)距(ju)離不(bu)宜太長(chang)，一般不(bu)要(yao)超過(guo)100m。視(shi)線高(gao)度(du)應(ying)使上、中、下三絲都(dou)能在(zai)(zai)(zai)水準(zhun)(zhun)尺(chi)(chi)(chi)上讀(du)數(shu)(shu)以減少大氣(qi)折(zhe)光(guang)(guang)(guang)影(ying)響(xiang)(xiang)。 ⑸、水準(zhun)(zhun)尺(chi)(chi)(chi)必(bi)須(xu)(xu)扶直不(bu)得傾(qing)斜(xie)。使用過(guo)程(cheng)中，要(yao)經常檢(jian)查(cha)和(he)清(qing)除尺(chi)(chi)(chi)底泥土。塔尺(chi)(chi)(chi)銜(xian)接處要(yao)卡住(zhu)，防(fang)止二、三節塔尺(chi)(chi)(chi)下滑。 ⑹、完(wan)數(shu)(shu)后(hou)應(ying)再次檢(jian)查(cha)氣(qi)泡是否仍然吻合，否則應(ying)重(zhong)讀(du)。 ⑺、記(ji)錄員要(yao)復誦(song)讀(du)數(shu)(shu)，以便(bian)核對(dui)。記(ji)錄要(yao)整潔、清(qing)楚端正。如果(guo)有(you)錯，不(bu)能用橡皮(pi)擦(ca)去而(er)應(ying)在(zai)(zai)(zai)改正處劃(hua)一橫(heng)，在(zai)(zai)(zai)旁邊注上改正后(hou)的(de)(de)數(shu)(shu)字(zi)。 ⑻、在(zai)(zai)(zai)烈日下作業要(yao)撐傘遮(zhe)住(zhu)陽光(guang)(guang)(guang)避免氣(qi)泡因受熱(re)不(bu)均(jun)而(er)影(ying)響(xiang)(xiang)其穩定性。

三、水準測量的檢核方法

1、測站檢核

待定點的高(gao)(gao)程是根(gen)據水準點和沿線各(ge)測(ce)(ce)站(zhan)所測(ce)(ce)的高(gao)(gao)差(cha)計算(suan)出來的。為了確保觀測(ce)(ce)高(gao)(gao)差(cha)正確無誤(wu)，須對(dui)各(ge)測(ce)(ce)站(zhan)的觀測(ce)(ce)高(gao)(gao)差(cha)進行檢(jian)核(he)(he)，這(zhe)種檢(jian)核(he)(he)稱為測(ce)(ce)站(zhan)檢(jian)核(he)(he)。常用的檢(jian)核(he)(he)方法有變儀高(gao)(gao)法和雙(shuang)面尺法

雙面(mian)尺法是在一測(ce)(ce)站上，儀(yi)器高(gao)(gao)度不變，分別用雙面(mian)水準(zhun)尺的黑面(mian)和(he)紅面(mian)兩次測(ce)(ce)定(ding)高(gao)(gao)差。若兩次測(ce)(ce)得(de)高(gao)(gao)差之差未(wei)超過6mm，則取其平均值作為該測(ce)(ce)站的高(gao)(gao)差。否則需(xu)要重測(ce)(ce)。

2.路線檢核

雖然每(mei)一測(ce)站都進(jin)行(xing)了檢(jian)核(he)，但(dan)一條水(shui)準(zhun)路(lu)線(xian)(xian)(xian)是否(fou)有(you)(you)錯還(huan)是沒有(you)(you)保(bao)證。例如，在前、后視某一轉點(dian)時，水(shui)準(zhun)尺未放在同一點(dian)上，利用該轉點(dian)計算(suan)的(de)相鄰兩站的(de)高(gao)差雖然精度(du)符合要(yao)求，但(dan)這一條水(shui)準(zhun)路(lu)線(xian)(xian)(xian)卻含有(you)(you)錯誤，因此必須(xu)進(jin)行(xing)路(lu)線(xian)(xian)(xian)檢(jian)核(he)。水(shui)準(zhun)路(lu)線(xian)(xian)(xian)檢(jian)核(he)方(fang)法一般有(you)(you)以下三種：閉合水(shui)準(zhun)路(lu)線(xian)(xian)(xian)、附(fu)合水(shui)準(zhun)路(lu)線(xian)(xian)(xian)、支(zhi)水(shui)準(zhun)路(lu)線(xian)(xian)(xian)。

減小和消(xiao)除誤差的(de)方法都是以增(zeng)加時間或采取更多的(de)步(bu)驟(zou)為代價。在(zai)測(ce)量中操(cao)作熟練(lian)，才(cai)能提(ti)高觀測(ce)的(de)速(su)度，采取規范的(de)辦法，嚴格執行正(zheng)確(que)步(bu)驟(zou)，司儀與立尺互(hu)相配合，才(cai)能得到(dao)(dao)正(zheng)確(que)結(jie)果。通(tong)過(guo)實踐證明，將控制方法應用到(dao)(dao)實際工作中后，沒有出現(xian)過(guo)錯誤，達(da)到(dao)(dao)了“多干事、動作快、效率(lv)好、省(sheng)時間”的(de)目的(de)。