怎樣減(jian)少水準儀(yi)測量誤(wu)差(cha) 減(jian)少水準儀(yi)測量中誤(wu)差(cha)的有效措施

水(shui)準測量(liang)(liang)是(shi)確定水(shui)利工(gong)(gong)程中(zhong)地面(mian)點(dian)(dian)高(gao)程的(de)方法之一，是(shi)高(gao)程測量(liang)(liang)中(zhong)精(jing)度較高(gao)且(qie)常用的(de)方法。實施(shi)(shi)過程中(zhong)，需要(yao)幾個人合作才(cai)能完(wan)成，誤差允(yun)許(xu)范(fan)圍內的(de)精(jing)度由于儀器和人為(wei)的(de)影響而不(bu)容易(yi)控制(zhi)，而且(qie)易(yi)出(chu)現隱蔽性(xing)錯誤，如(ru)果不(bu)能及早發現，基礎資料是(shi)錯誤的(de)，從而水(shui)準點(dian)(dian)高(gao)程不(bu)正確，直(zhi)接影響水(shui)利工(gong)(gong)程的(de)設(she)計(ji)和施(shi)(shi)工(gong)(gong)。在實際測量(liang)(liang)工(gong)(gong)作中(zhong)總(zong)結出(chu)了水(shui)準測量(liang)(liang)的(de)誤差形成與如(ru)何避免誤差的(de)措施(shi)(shi)，望(wang)大家共同學(xue)習研究。

一、水準測量的誤差分析及控制方法

水準測量誤差(cha)有儀器誤差(cha)、觀測誤差(cha)和外(wai)界(jie)條件的影(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(qi)雖在(zai)測(ce)量(liang)前(qian)經(jing)過(guo)校(xiao)正，仍會存在(zai)殘余誤差(cha)。因此造(zao)成水(shui)準管氣泡(pao)居(ju)中，水(shui)準管軸居(ju)于水(shui)平位置而(er)望遠鏡視(shi)(shi)準軸卻發(fa)生傾斜，致使讀數誤差(cha)。這種誤差(cha)與(yu)視(shi)(shi)距(ju)(ju)長(chang)度成正比。觀測(ce)時可通過(guo)中間法(fa)（前(qian)后(hou)視(shi)(shi)距(ju)(ju)相等）和距(ju)(ju)離補償法(fa)（前(qian)視(shi)(shi)距(ju)(ju)離和等于后(hou)視(shi)(shi)距(ju)(ju)離總和）消(xiao)除。針對中間法(fa)在(zai)實際過(guo)程中的控(kong)制，立尺人是關鍵，通過(guo)應用(yong)普通皮(pi)尺測(ce)距(ju)(ju)離，之后(hou)立尺，簡(jian)單易(yi)行。而(er)距(ju)(ju)離補償法(fa)不僅繁瑣，并且不容易(yi)掌握。

2、儀器誤差之二是水準尺誤差

主要包含尺(chi)(chi)(chi)長誤(wu)(wu)差（尺(chi)(chi)(chi)子(zi)長度不(bu)(bu)準(zhun)(zhun)確）、刻劃(hua)(hua)誤(wu)(wu)差（尺(chi)(chi)(chi)上的(de)分(fen)劃(hua)(hua)不(bu)(bu)均勻）和(he)零(ling)(ling)點差（尺(chi)(chi)(chi)的(de)零(ling)(ling)刻劃(hua)(hua)位置(zhi)不(bu)(bu)準(zhun)(zhun)確），對于較精密(mi)的(de)水準(zhun)(zhun)測量，一(yi)般應(ying)選用(yong)尺(chi)(chi)(chi)長誤(wu)(wu)差和(he)刻劃(hua)(hua)誤(wu)(wu)差小的(de)標尺(chi)(chi)(chi)。尺(chi)(chi)(chi)的(de)零(ling)(ling)誤(wu)(wu)差的(de)影響(xiang)，控制方法可以(yi)通過在一(yi)個水準(zhun)(zhun)測段內，兩根水準(zhun)(zhun)尺(chi)(chi)(chi)交替(ti)輪(lun)換使用(yong)（在本測站用(yong)作后視尺(chi)(chi)(chi)，下測站則用(yong)為(wei)前(qian)視尺(chi)(chi)(chi)），并把測段站數(shu)目布設成偶數(shu)，即在高差中相(xiang)互抵消。同時可以(yi)減弱刻劃(hua)(hua)誤(wu)(wu)差和(he)尺(chi)(chi)(chi)長誤(wu)(wu)差的(de)影響(xiang)。

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)準(zhun)氣泡未能(neng)做到嚴(yan)格居(ju)(ju)中，造成望遠鏡(jing)視準(zhun)軸傾斜，產生讀數誤差(cha)。讀數誤差(cha)的大小與水(shui)準(zhun)管(guan)的靈敏度(du)(du)有關，主要是水(shui)準(zhun)管(guan)分劃(hua)值τ的大小。此外，讀數誤差(cha)與視線(xian)長(chang)度(du)(du)成正(zheng)比。水(shui)準(zhun)管(guan)居(ju)(ju)中誤差(cha)一般認為是0.1?τ，根據公(gong)式m居(ju)(ju)=0.1?τ?S/ρ，DS3級水(shui)準(zhun)儀水(shui)準(zhun)管(guan)的分劃(hua)值一般為20″，視線(xian)長(chang)度(du)(du)S為75m，ρ=206265″，那么，m居(ju)(ju)=0.4mm。由(you)此看(kan)來，只(zhi)要觀測(ce)時(shi)符合水(shui)準(zhun)管(guan)氣泡能(neng)夠認真仔細(xi)進行居(ju)(ju)中，且對視線(xian)長(chang)度(du)(du)加以(yi)限(xian)制，與中間法一致，此誤差(cha)可以(yi)消除。

4、觀測誤差之二是視差的影響

當(dang)存在(zai)視(shi)差時(shi)，尺像不與十字絲平面重合，觀測時(shi)眼睛所在(zai)的(de)位置不同(tong)，讀出(chu)的(de)數也不同(tong)，因此(ci)，產(chan)生讀數誤差。所以(yi)在(zai)每次(ci)讀數前，控(kong)制方法就是要仔細進行物鏡(jing)對光(guang)，消除視(shi)差。

5、觀測誤差之三是水準尺的傾斜誤差

水準(zhun)(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)如果是(shi)向視線的(de)左(zuo)右(you)傾斜(xie)，觀測時(shi)通過望遠(yuan)鏡(jing)十(shi)字(zi)絲很(hen)容易察(cha)覺(jue)而糾正(zheng)。但是(shi)，如果水準(zhun)(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)傾斜(xie)方向與(yu)視線方向一致，則(ze)不易察(cha)覺(jue)。尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)子傾斜(xie)總(zong)是(shi)使尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)(du)數(shu)增大(da)(da)。它對讀(du)(du)(du)數(shu)的(de)影(ying)響與(yu)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)傾斜(xie)角和尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)(du)數(shu)的(de)大(da)(da)小（即視線距地面的(de)高(gao)度）有(you)關。尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)傾斜(xie)角越大(da)(da)，對讀(du)(du)(du)數(shu)的(de)影(ying)響就越大(da)(da)；尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)(du)數(shu)越大(da)(da)，對讀(du)(du)(du)數(shu)的(de)影(ying)響就越大(da)(da)。因此，在(zai)水準(zhun)(zhun)測量中(zhong)，立(li)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)是(shi)一項十(shi)分重要(yao)(yao)(yao)的(de)工作，一定(ding)要(yao)(yao)(yao)認真(zhen)立(li)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)，使尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)處(chu)于(yu)鉛垂(chui)位置。尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)有(you)圓水準(zhun)(zhun)的(de)應(ying)使氣泡居中(zhong)。必要(yao)(yao)(yao)時(shi)可用搖尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)法，即讀(du)(du)(du)數(shu)時(shi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)底置于(yu)點(dian)上(shang)，尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)上(shang)部在(zai)視線方向前后慢慢搖動，讀(du)(du)(du)取最(zui)(zui)小的(de)讀(du)(du)(du)數(shu)。當地面坡度較大(da)(da)時(shi)，尤其應(ying)注意將尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)子扶直，并應(ying)限(xian)制尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)最(zui)(zui)大(da)(da)讀(du)(du)(du)數(shu)。最(zui)(zui)重要(yao)(yao)(yao)的(de)是(shi)在(zai)轉點(dian)位置。

6、外界條件和下沉的影響

用水(shui)(shui)平(ping)面(mian)(mian)代替水(shui)(shui)準(zhun)面(mian)(mian)對(dui)高程(cheng)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)，可以(yi)用公式(shi)Δh=D2/（2R）表示，地球半徑R=6371Km，當(dang)D=75m時(shi)(shi)，Δh=0.44cm；當(dang)D=100m時(shi)(shi)，Δh=0.08cm；當(dang)D=500m時(shi)(shi)，Δh=2cm；當(dang)D=1Km時(shi)(shi)，Δh=8cm；當(dang)D=2Km時(shi)(shi)，Δh=31cm；顯(xian)然(ran)，以(yi)水(shui)(shui)平(ping)面(mian)(mian)代替水(shui)(shui)準(zhun)面(mian)(mian)時(shi)(shi)高程(cheng)所(suo)產生的(de)(de)(de)(de)誤(wu)差要(yao)遠大于測量高程(cheng)的(de)(de)(de)(de)誤(wu)差。所(suo)以(yi)，對(dui)于高程(cheng)而(er)言，即使距(ju)離很短，也不能將水(shui)(shui)準(zhun)面(mian)(mian)當(dang)作水(shui)(shui)平(ping)面(mian)(mian)，一(yi)定(ding)要(yao)考慮地球曲率(lv)對(dui)高程(cheng)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)。實(shi)測中采用中間(jian)(jian)法可消除(chu)(chu)(chu)。大氣(qi)折(zhe)光使視(shi)線(xian)成為(wei)(wei)一(yi)條(tiao)曲率(lv)約(yue)為(wei)(wei)地球半徑7倍的(de)(de)(de)(de)曲線(xian)，使讀數(shu)減(jian)小，可以(yi)用公式(shi)Δh=D2/（2x7R）表示，視(shi)線(xian)離地面(mian)(mian)越(yue)近(jin)，折(zhe)射(she)越(yue)大，因此(ci)，視(shi)線(xian)距(ju)離地面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)角度(du)不應小于0.3m，并且其(qi)影響(xiang)(xiang)也可用中間(jian)(jian)法消除(chu)(chu)(chu)或減(jian)弱。此(ci)外，應選擇有(you)利的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)，一(yi)日之中，上午10時(shi)(shi)至下午4時(shi)(shi)這段時(shi)(shi)間(jian)(jian)大氣(qi)比(bi)較穩(wen)定(ding)，便于消除(chu)(chu)(chu)大氣(qi)折(zhe)光的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)，但在中午前(qian)后(hou)觀測時(shi)(shi)，尺像會有(you)跳動，影響(xiang)(xiang)讀數(shu)，應避開這段時(shi)(shi)間(jian)(jian)，陰天、有(you)微風的(de)(de)(de)(de)天氣(qi)可全(quan)天觀測。

儀(yi)器(qi)(qi)下(xia)沉是指(zhi)在一測(ce)站上讀(du)(du)(du)(du)的(de)后(hou)視(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)(shu)和前(qian)視(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)(shu)之(zhi)間儀(yi)器(qi)(qi)發生下(xia)沉，使得前(qian)視(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)(shu)減小，算得的(de)高差增大。為減弱其影響，當采用雙(shuang)面尺法或(huo)變更儀(yi)器(qi)(qi)高法時(shi)，第(di)一次是讀(du)(du)(du)(du)后(hou)視(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)(shu)再(zai)讀(du)(du)(du)(du)前(qian)視(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)(shu)，而第(di)二次則先讀(du)(du)(du)(du)前(qian)視(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)(shu)再(zai)讀(du)(du)(du)(du)后(hou)視(shi)(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)(shu)。即(ji)“后(hou)、前(qian)、前(qian)、后(hou)”的(de)觀測(ce)程序。這樣的(de)兩次高差的(de)平均值即(ji)可消除或(huo)減弱儀(yi)器(qi)(qi)下(xia)沉的(de)影響。

水準(zhun)尺(chi)下沉(chen)的(de)(de)誤差(cha)是指(zhi)儀(yi)器在遷過(guo)程中(zhong)，轉(zhuan)點發生下沉(chen)，使遷站(zhan)后(hou)的(de)(de)后(hou)視讀數增(zeng)(zeng)大，算得的(de)(de)高(gao)差(cha)也增(zeng)(zeng)大。如果采取(qu)(qu)往返測，往測高(gao)差(cha)增(zeng)(zeng)大，返測高(gao)差(cha)減小，所以(yi)取(qu)(qu)往返高(gao)差(cha)的(de)(de)平均值，可以(yi)減弱水準(zhun)尺(chi)下沉(chen)的(de)(de)影(ying)響。最(zui)有效(xiao)的(de)(de)方(fang)法是應用尺(chi)墊，在轉(zhuan)點的(de)(de)地方(fang)必須放置尺(chi)墊，并將其踩(cai)實，以(yi)防(fang)止水準(zhun)尺(chi)在觀測過(guo)程中(zhong)下沉(chen)。

二、水準測量注意事項

由(you)于測(ce)量(liang)(liang)(liang)誤(wu)(wu)差(cha)是(shi)不(bu)可避(bi)免(mian)的(de)，我們無法完(wan)全消(xiao)除其影(ying)(ying)響。但是(shi)可采取一(yi)定的(de)措(cuo)施減弱其影(ying)(ying)響，以(yi)提高測(ce)量(liang)(liang)(liang)成(cheng)果的(de)精度(du)。同時應(ying)絕對(dui)避(bi)免(mian)在測(ce)量(liang)(liang)(liang)成(cheng)果中(zhong)存在錯誤(wu)(wu)，因此(ci)在進行水(shui)準(zhun)測(ce)量(liang)(liang)(liang)時，應(ying)注意以(yi)下(xia)各點： ⑴、觀測(ce)前(qian)對(dui)所用儀器和(he)工具，必須(xu)認真進行檢(jian)(jian)驗和(he)校正(zheng)(zheng)。 ⑵、在野外測(ce)量(liang)(liang)(liang)過程中(zhong)，水(shui)準(zhun)儀及水(shui)準(zhun)尺(chi)(chi)應(ying)盡量(liang)(liang)(liang)安置在堅實的(de)地面上。三(san)腳(jiao)架和(he)尺(chi)(chi)墊(dian)要(yao)(yao)踩實，以(yi)防儀器和(he)尺(chi)(chi)子下(xia)沉。 ⑶、前(qian)、后視距(ju)離應(ying)盡量(liang)(liang)(liang)相(xiang)等，以(yi)消(xiao)除視準(zhun)軸不(bu)平(ping)行水(shui)準(zhun)管軸的(de)誤(wu)(wu)差(cha)和(he)地球曲率(lv)與大(da)氣(qi)(qi)折(zhe)光(guang)的(de)影(ying)(ying)響。 ⑷、前(qian)、后視距(ju)離不(bu)宜太長，一(yi)般不(bu)要(yao)(yao)超(chao)過100m。視線(xian)高度(du)應(ying)使上、中(zhong)、下(xia)三(san)絲都能(neng)在水(shui)準(zhun)尺(chi)(chi)上讀(du)數以(yi)減少大(da)氣(qi)(qi)折(zhe)光(guang)影(ying)(ying)響。 ⑸、水(shui)準(zhun)尺(chi)(chi)必須(xu)扶直不(bu)得傾斜。使用過程中(zhong)，要(yao)(yao)經常檢(jian)(jian)查和(he)清除尺(chi)(chi)底泥土。塔尺(chi)(chi)銜接處要(yao)(yao)卡住，防止(zhi)二(er)、三(san)節塔尺(chi)(chi)下(xia)滑。 ⑹、完(wan)數后應(ying)再(zai)次檢(jian)(jian)查氣(qi)(qi)泡是(shi)否(fou)仍然吻(wen)合，否(fou)則應(ying)重讀(du)。 ⑺、記錄員要(yao)(yao)復誦讀(du)數，以(yi)便核(he)對(dui)。記錄要(yao)(yao)整(zheng)潔、清楚(chu)端正(zheng)(zheng)。如果有錯，不(bu)能(neng)用橡皮擦去(qu)而應(ying)在改正(zheng)(zheng)處劃一(yi)橫，在旁邊注上改正(zheng)(zheng)后的(de)數字。 ⑻、在烈日(ri)下(xia)作(zuo)業(ye)要(yao)(yao)撐傘遮住陽(yang)光(guang)避(bi)免(mian)氣(qi)(qi)泡因受熱不(bu)均(jun)而影(ying)(ying)響其穩定性。

三、水準測量的檢核方法

1、測站檢核

待定點(dian)的(de)高(gao)程是(shi)根據(ju)水準點(dian)和沿線各測(ce)站(zhan)所測(ce)的(de)高(gao)差(cha)計算出來的(de)。為(wei)了確保觀測(ce)高(gao)差(cha)正確無誤，須對各測(ce)站(zhan)的(de)觀測(ce)高(gao)差(cha)進(jin)行(xing)檢(jian)核(he)(he)，這種檢(jian)核(he)(he)稱為(wei)測(ce)站(zhan)檢(jian)核(he)(he)。常用(yong)的(de)檢(jian)核(he)(he)方法有變(bian)儀(yi)高(gao)法和雙(shuang)面尺法

雙(shuang)(shuang)面(mian)尺法是在一測站上，儀器高(gao)度不(bu)變，分(fen)別用雙(shuang)(shuang)面(mian)水準尺的黑面(mian)和(he)紅面(mian)兩次(ci)測定高(gao)差。若兩次(ci)測得高(gao)差之差未超過6mm，則取其平均值作為該測站的高(gao)差。否則需要重(zhong)測。

2.路線檢核

雖(sui)然每(mei)一(yi)測站(zhan)都進行了檢核，但一(yi)條水(shui)準路(lu)線(xian)(xian)是否(fou)有(you)錯還是沒有(you)保(bao)證。例如(ru)，在前、后視(shi)某一(yi)轉(zhuan)點時，水(shui)準尺(chi)未放在同一(yi)點上，利用該(gai)轉(zhuan)點計算(suan)的(de)相鄰兩站(zhan)的(de)高差雖(sui)然精度符合要求，但這一(yi)條水(shui)準路(lu)線(xian)(xian)卻(que)含(han)有(you)錯誤，因此(ci)必須進行路(lu)線(xian)(xian)檢核。水(shui)準路(lu)線(xian)(xian)檢核方法一(yi)般有(you)以下三種：閉合水(shui)準路(lu)線(xian)(xian)、附合水(shui)準路(lu)線(xian)(xian)、支水(shui)準路(lu)線(xian)(xian)。

減小和(he)消(xiao)除誤差的(de)(de)方法(fa)(fa)都是(shi)以增加(jia)時間(jian)或采取(qu)更多(duo)的(de)(de)步驟為代價(jia)。在測(ce)量中操作(zuo)熟練，才(cai)能(neng)提高觀(guan)測(ce)的(de)(de)速度(du)，采取(qu)規范的(de)(de)辦法(fa)(fa)，嚴格執(zhi)行正(zheng)(zheng)確步驟，司儀與立尺(chi)互相(xiang)配合，才(cai)能(neng)得到正(zheng)(zheng)確結果。通(tong)過(guo)實踐證明，將控制方法(fa)(fa)應用到實際工(gong)作(zuo)中后，沒有出現過(guo)錯誤，達到了“多(duo)干事、動(dong)作(zuo)快(kuai)、效率好、省時間(jian)”的(de)(de)目的(de)(de)。