怎樣減少水(shui)準儀測量(liang)誤差 減少水(shui)準儀測量(liang)中誤差的有效措施(shi)

水(shui)(shui)準測(ce)(ce)量是確定水(shui)(shui)利(li)工(gong)程中地面點高程的方法(fa)(fa)之一，是高程測(ce)(ce)量中精度(du)較高且(qie)常用的方法(fa)(fa)。實(shi)施(shi)(shi)過(guo)程中，需(xu)要幾(ji)個人合作(zuo)才能完成(cheng)，誤(wu)差允許(xu)范(fan)圍內的精度(du)由于儀(yi)器和(he)人為(wei)的影響(xiang)(xiang)而(er)不容易控(kong)制，而(er)且(qie)易出現隱蔽性錯(cuo)誤(wu)，如果不能及早發現，基(ji)礎(chu)資料是錯(cuo)誤(wu)的，從而(er)水(shui)(shui)準點高程不正(zheng)確，直接影響(xiang)(xiang)水(shui)(shui)利(li)工(gong)程的設計和(he)施(shi)(shi)工(gong)。在實(shi)際測(ce)(ce)量工(gong)作(zuo)中總結(jie)出了水(shui)(shui)準測(ce)(ce)量的誤(wu)差形成(cheng)與如何避免誤(wu)差的措(cuo)施(shi)(shi)，望大(da)家共同學習研究。

一、水準測量的誤差分析及控制方法

水準測量誤差(cha)有儀器誤差(cha)、觀測誤差(cha)和(he)外界條(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。

儀器雖在測(ce)量前(qian)經過校正(zheng)，仍會存在殘(can)余誤差(cha)(cha)。因此(ci)造(zao)成水(shui)準(zhun)管氣泡居(ju)中，水(shui)準(zhun)管軸(zhou)居(ju)于水(shui)平位置而望遠(yuan)鏡視(shi)準(zhun)軸(zhou)卻發生傾斜，致(zhi)使讀數誤差(cha)(cha)。這種誤差(cha)(cha)與視(shi)距(ju)(ju)長度成正(zheng)比。觀測(ce)時(shi)可通(tong)(tong)過中間法（前(qian)后(hou)視(shi)距(ju)(ju)相等）和(he)距(ju)(ju)離補(bu)償法（前(qian)視(shi)距(ju)(ju)離和(he)等于后(hou)視(shi)距(ju)(ju)離總和(he)）消除(chu)。針對中間法在實際(ji)過程中的(de)控制，立尺(chi)人是關(guan)鍵，通(tong)(tong)過應(ying)用(yong)普通(tong)(tong)皮尺(chi)測(ce)距(ju)(ju)離，之后(hou)立尺(chi)，簡單(dan)易行(xing)。而距(ju)(ju)離補(bu)償法不僅繁(fan)瑣，并且不容(rong)易掌(zhang)握。

2、儀器誤差之二是水準尺誤差

主要包含尺(chi)(chi)長誤差(cha)(cha)(cha)(cha)（尺(chi)(chi)子長度不準(zhun)確）、刻(ke)(ke)劃(hua)誤差(cha)(cha)(cha)(cha)（尺(chi)(chi)上的(de)(de)分劃(hua)不均勻）和零(ling)(ling)點差(cha)(cha)(cha)(cha)（尺(chi)(chi)的(de)(de)零(ling)(ling)刻(ke)(ke)劃(hua)位置不準(zhun)確），對于較精密的(de)(de)水準(zhun)測(ce)(ce)量，一般(ban)應選用(yong)尺(chi)(chi)長誤差(cha)(cha)(cha)(cha)和刻(ke)(ke)劃(hua)誤差(cha)(cha)(cha)(cha)小的(de)(de)標尺(chi)(chi)。尺(chi)(chi)的(de)(de)零(ling)(ling)誤差(cha)(cha)(cha)(cha)的(de)(de)影(ying)響，控制方法可以(yi)通過在一個(ge)水準(zhun)測(ce)(ce)段內，兩根(gen)水準(zhun)尺(chi)(chi)交替輪換使用(yong)（在本測(ce)(ce)站用(yong)作后視(shi)尺(chi)(chi)，下測(ce)(ce)站則(ze)用(yong)為前(qian)視(shi)尺(chi)(chi)），并把測(ce)(ce)段站數目(mu)布設成偶數，即(ji)在高差(cha)(cha)(cha)(cha)中(zhong)相互抵消。同(tong)時(shi)可以(yi)減弱刻(ke)(ke)劃(hua)誤差(cha)(cha)(cha)(cha)和尺(chi)(chi)長誤差(cha)(cha)(cha)(cha)的(de)(de)影(ying)響。

3、觀測誤差之一是符合水準管氣泡居中的誤差

由于符(fu)合水(shui)準氣泡未能(neng)做(zuo)到嚴格(ge)居(ju)中(zhong)，造成望遠(yuan)鏡視(shi)(shi)準軸(zhou)傾斜，產生讀數誤(wu)(wu)差。讀數誤(wu)(wu)差的大(da)小(xiao)與(yu)(yu)水(shui)準管的靈敏度(du)(du)有關，主要是水(shui)準管分劃(hua)值(zhi)τ的大(da)小(xiao)。此(ci)外，讀數誤(wu)(wu)差與(yu)(yu)視(shi)(shi)線(xian)(xian)長(chang)度(du)(du)成正比。水(shui)準管居(ju)中(zhong)誤(wu)(wu)差一(yi)般認為(wei)是0.1?τ，根據(ju)公式m居(ju)=0.1?τ?S/ρ，DS3級水(shui)準儀(yi)水(shui)準管的分劃(hua)值(zhi)一(yi)般為(wei)20″，視(shi)(shi)線(xian)(xian)長(chang)度(du)(du)S為(wei)75m，ρ=206265″，那么，m居(ju)=0.4mm。由此(ci)看(kan)來，只要觀(guan)測(ce)時(shi)符(fu)合水(shui)準管氣泡能(neng)夠認真仔細(xi)進行(xing)居(ju)中(zhong)，且對視(shi)(shi)線(xian)(xian)長(chang)度(du)(du)加以限制，與(yu)(yu)中(zhong)間法一(yi)致，此(ci)誤(wu)(wu)差可以消除。

4、觀測誤差之二是視差的影響

當存在視差(cha)時(shi)，尺像不(bu)與十字絲平面重合，觀(guan)測時(shi)眼睛所在的位(wei)置不(bu)同，讀出的數也不(bu)同，因此，產(chan)生讀數誤差(cha)。所以在每次讀數前，控制方法就是要仔細進行(xing)物(wu)鏡對光，消(xiao)除視差(cha)。

5、觀測誤差之三是水準尺的傾斜誤差

水準(zhun)(zhun)尺(chi)(chi)(chi)如果是向(xiang)視線的(de)左右傾斜(xie)，觀(guan)測(ce)(ce)時(shi)通過望遠鏡十字絲(si)很容易察覺(jue)而(er)糾正(zheng)。但是，如果水準(zhun)(zhun)尺(chi)(chi)(chi)的(de)傾斜(xie)方向(xiang)與(yu)視線方向(xiang)一致，則不易察覺(jue)。尺(chi)(chi)(chi)子傾斜(xie)總是使(shi)尺(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)數(shu)(shu)增大(da)。它對(dui)(dui)讀(du)(du)數(shu)(shu)的(de)影(ying)響(xiang)與(yu)尺(chi)(chi)(chi)的(de)傾斜(xie)角和尺(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)數(shu)(shu)的(de)大(da)小（即視線距(ju)地(di)面的(de)高度）有(you)關。尺(chi)(chi)(chi)的(de)傾斜(xie)角越大(da)，對(dui)(dui)讀(du)(du)數(shu)(shu)的(de)影(ying)響(xiang)就(jiu)越大(da)；尺(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)數(shu)(shu)越大(da)，對(dui)(dui)讀(du)(du)數(shu)(shu)的(de)影(ying)響(xiang)就(jiu)越大(da)。因(yin)此，在水準(zhun)(zhun)測(ce)(ce)量中，立尺(chi)(chi)(chi)是一項十分(fen)重要的(de)工作，一定要認真立尺(chi)(chi)(chi)，使(shi)尺(chi)(chi)(chi)處于鉛垂位置。尺(chi)(chi)(chi)上(shang)有(you)圓水準(zhun)(zhun)的(de)應(ying)使(shi)氣(qi)泡居中。必(bi)要時(shi)可用搖尺(chi)(chi)(chi)法，即讀(du)(du)數(shu)(shu)時(shi)尺(chi)(chi)(chi)底置于點(dian)上(shang)，尺(chi)(chi)(chi)的(de)上(shang)部(bu)在視線方向(xiang)前(qian)后慢(man)慢(man)搖動，讀(du)(du)取(qu)最(zui)小的(de)讀(du)(du)數(shu)(shu)。當地(di)面坡度較大(da)時(shi)，尤其(qi)應(ying)注意將尺(chi)(chi)(chi)子扶(fu)直(zhi)，并應(ying)限制(zhi)尺(chi)(chi)(chi)的(de)最(zui)大(da)讀(du)(du)數(shu)(shu)。最(zui)重要的(de)是在轉(zhuan)點(dian)位置。

6、外界條件和下沉的影響

用(yong)(yong)水(shui)(shui)平(ping)面(mian)(mian)代替(ti)水(shui)(shui)準(zhun)(zhun)面(mian)(mian)對高(gao)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)，可(ke)(ke)以用(yong)(yong)公(gong)式(shi)Δh=D2/（2R）表示(shi)，地(di)(di)(di)球半徑R=6371Km，當D=75m時(shi)(shi)，Δh=0.44cm；當D=100m時(shi)(shi)，Δh=0.08cm；當D=500m時(shi)(shi)，Δh=2cm；當D=1Km時(shi)(shi)，Δh=8cm；當D=2Km時(shi)(shi)，Δh=31cm；顯然，以水(shui)(shui)平(ping)面(mian)(mian)代替(ti)水(shui)(shui)準(zhun)(zhun)面(mian)(mian)時(shi)(shi)高(gao)程(cheng)所產生的(de)(de)(de)(de)誤差要(yao)(yao)遠大(da)(da)于測量高(gao)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)誤差。所以，對于高(gao)程(cheng)而言，即使距離(li)(li)很短(duan)，也(ye)不能將水(shui)(shui)準(zhun)(zhun)面(mian)(mian)當作水(shui)(shui)平(ping)面(mian)(mian)，一(yi)定(ding)要(yao)(yao)考慮地(di)(di)(di)球曲率對高(gao)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)。實測中(zhong)采用(yong)(yong)中(zhong)間法(fa)可(ke)(ke)消(xiao)除(chu)。大(da)(da)氣折(zhe)光使視(shi)線(xian)成為一(yi)條曲率約為地(di)(di)(di)球半徑7倍的(de)(de)(de)(de)曲線(xian)，使讀(du)數減小，可(ke)(ke)以用(yong)(yong)公(gong)式(shi)Δh=D2/（2x7R）表示(shi)，視(shi)線(xian)離(li)(li)地(di)(di)(di)面(mian)(mian)越近，折(zhe)射越大(da)(da)，因此，視(shi)線(xian)距離(li)(li)地(di)(di)(di)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)角度不應小于0.3m，并且其(qi)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)可(ke)(ke)用(yong)(yong)中(zhong)間法(fa)消(xiao)除(chu)或減弱。此外(wai)，應選擇有(you)利的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間，一(yi)日之中(zhong)，上午10時(shi)(shi)至下午4時(shi)(shi)這(zhe)段時(shi)(shi)間大(da)(da)氣比較穩(wen)定(ding)，便(bian)于消(xiao)除(chu)大(da)(da)氣折(zhe)光的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)，但在(zai)中(zhong)午前后觀測時(shi)(shi)，尺(chi)像(xiang)會有(you)跳(tiao)動，影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)讀(du)數，應避開這(zhe)段時(shi)(shi)間，陰天(tian)、有(you)微風(feng)的(de)(de)(de)(de)天(tian)氣可(ke)(ke)全天(tian)觀測。

儀器(qi)下(xia)(xia)沉是指(zhi)在一(yi)測(ce)站上讀(du)的(de)后(hou)視(shi)讀(du)數和前(qian)視(shi)讀(du)數之間儀器(qi)發(fa)生下(xia)(xia)沉，使得(de)前(qian)視(shi)讀(du)數減(jian)小，算得(de)的(de)高差增大。為減(jian)弱其影響(xiang)(xiang)，當采用雙面(mian)尺法或(huo)(huo)變更儀器(qi)高法時，第一(yi)次是讀(du)后(hou)視(shi)讀(du)數再讀(du)前(qian)視(shi)讀(du)數，而(er)第二次則先讀(du)前(qian)視(shi)讀(du)數再讀(du)后(hou)視(shi)讀(du)數。即(ji)“后(hou)、前(qian)、前(qian)、后(hou)”的(de)觀測(ce)程序。這(zhe)樣的(de)兩次高差的(de)平(ping)均值(zhi)即(ji)可消除或(huo)(huo)減(jian)弱儀器(qi)下(xia)(xia)沉的(de)影響(xiang)(xiang)。

水(shui)準尺(chi)下(xia)沉的誤差(cha)(cha)是指儀器在(zai)(zai)遷過程(cheng)中(zhong)，轉點發生下(xia)沉，使(shi)遷站后的后視讀數增(zeng)大，算得的高(gao)差(cha)(cha)也增(zeng)大。如果(guo)采取往(wang)返(fan)(fan)測(ce)(ce)，往(wang)測(ce)(ce)高(gao)差(cha)(cha)增(zeng)大，返(fan)(fan)測(ce)(ce)高(gao)差(cha)(cha)減小(xiao)，所以取往(wang)返(fan)(fan)高(gao)差(cha)(cha)的平均值，可以減弱(ruo)水(shui)準尺(chi)下(xia)沉的影響。最有(you)效的方法是應用尺(chi)墊，在(zai)(zai)轉點的地方必須放(fang)置尺(chi)墊，并將其踩(cai)實(shi)，以防止(zhi)水(shui)準尺(chi)在(zai)(zai)觀測(ce)(ce)過程(cheng)中(zhong)下(xia)沉。

二、水準測量注意事項

由于測量誤差是(shi)不(bu)可避(bi)免(mian)的(de)(de)，我們無法完全消除(chu)其(qi)(qi)影響(xiang)。但是(shi)可采(cai)取一(yi)定(ding)的(de)(de)措施減弱其(qi)(qi)影響(xiang)，以(yi)提高測量成果(guo)的(de)(de)精度。同時應(ying)絕對避(bi)免(mian)在(zai)測量成果(guo)中(zhong)存(cun)在(zai)錯誤，因(yin)此在(zai)進行(xing)水(shui)(shui)準(zhun)測量時，應(ying)注(zhu)意以(yi)下各點： ⑴、觀測前(qian)對所用儀(yi)器和(he)工(gong)具，必(bi)須認真(zhen)進行(xing)檢(jian)驗(yan)和(he)校正(zheng)(zheng)。 ⑵、在(zai)野外測量過(guo)程中(zhong)，水(shui)(shui)準(zhun)儀(yi)及(ji)水(shui)(shui)準(zhun)尺(chi)應(ying)盡(jin)量安置(zhi)在(zai)堅實(shi)的(de)(de)地(di)面(mian)上(shang)。三腳架和(he)尺(chi)墊要(yao)(yao)踩實(shi)，以(yi)防(fang)儀(yi)器和(he)尺(chi)子下沉(chen)。 ⑶、前(qian)、后(hou)視(shi)距(ju)離應(ying)盡(jin)量相等，以(yi)消除(chu)視(shi)準(zhun)軸(zhou)不(bu)平行(xing)水(shui)(shui)準(zhun)管(guan)軸(zhou)的(de)(de)誤差和(he)地(di)球曲(qu)率與(yu)大氣折光(guang)的(de)(de)影響(xiang)。 ⑷、前(qian)、后(hou)視(shi)距(ju)離不(bu)宜太長，一(yi)般不(bu)要(yao)(yao)超過(guo)100m。視(shi)線高度應(ying)使上(shang)、中(zhong)、下三絲都能在(zai)水(shui)(shui)準(zhun)尺(chi)上(shang)讀(du)數以(yi)減少大氣折光(guang)影響(xiang)。 ⑸、水(shui)(shui)準(zhun)尺(chi)必(bi)須扶直不(bu)得(de)傾(qing)斜。使用過(guo)程中(zhong)，要(yao)(yao)經常檢(jian)查和(he)清除(chu)尺(chi)底泥土。塔(ta)尺(chi)銜接處要(yao)(yao)卡住(zhu)，防(fang)止二(er)、三節(jie)塔(ta)尺(chi)下滑。 ⑹、完數后(hou)應(ying)再(zai)次檢(jian)查氣泡(pao)是(shi)否仍然(ran)吻(wen)合，否則應(ying)重讀(du)。 ⑺、記錄員要(yao)(yao)復(fu)誦讀(du)數，以(yi)便核對。記錄要(yao)(yao)整潔、清楚端(duan)正(zheng)(zheng)。如果(guo)有錯，不(bu)能用橡皮擦去而(er)(er)應(ying)在(zai)改正(zheng)(zheng)處劃(hua)一(yi)橫(heng)，在(zai)旁邊注(zhu)上(shang)改正(zheng)(zheng)后(hou)的(de)(de)數字。 ⑻、在(zai)烈日下作業(ye)要(yao)(yao)撐傘遮住(zhu)陽光(guang)避(bi)免(mian)氣泡(pao)因(yin)受熱不(bu)均而(er)(er)影響(xiang)其(qi)(qi)穩(wen)定(ding)性。

三、水準測量的檢核方法

1、測站檢核

待定點(dian)的(de)(de)高(gao)程是根據(ju)水準(zhun)點(dian)和沿線各測(ce)站(zhan)(zhan)所測(ce)的(de)(de)高(gao)差計算出(chu)來的(de)(de)。為了確保(bao)觀測(ce)高(gao)差正確無(wu)誤，須對(dui)各測(ce)站(zhan)(zhan)的(de)(de)觀測(ce)高(gao)差進行檢(jian)核，這種檢(jian)核稱(cheng)為測(ce)站(zhan)(zhan)檢(jian)核。常(chang)用(yong)的(de)(de)檢(jian)核方(fang)法(fa)有變(bian)儀(yi)高(gao)法(fa)和雙(shuang)面尺法(fa)

雙面(mian)尺法是在一測站(zhan)上，儀器高(gao)度不變(bian)，分(fen)別用(yong)雙面(mian)水準尺的黑面(mian)和紅面(mian)兩次測定高(gao)差(cha)(cha)(cha)(cha)。若兩次測得高(gao)差(cha)(cha)(cha)(cha)之差(cha)(cha)(cha)(cha)未超過(guo)6mm，則(ze)取其平均值作為(wei)該(gai)測站(zhan)的高(gao)差(cha)(cha)(cha)(cha)。否則(ze)需要重測。

2.路線檢核

雖然(ran)每一(yi)(yi)測站都進行了(le)檢核(he)，但一(yi)(yi)條(tiao)(tiao)水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)路線(xian)是(shi)否(fou)有(you)錯(cuo)還是(shi)沒有(you)保證。例(li)如，在前、后視(shi)某(mou)一(yi)(yi)轉點時(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)尺未放在同一(yi)(yi)點上，利(li)用(yong)該轉點計(ji)算(suan)的相鄰兩站的高差雖然(ran)精度(du)符(fu)合要求，但這一(yi)(yi)條(tiao)(tiao)水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)路線(xian)卻含有(you)錯(cuo)誤，因此(ci)必須(xu)進行路線(xian)檢核(he)。水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)路線(xian)檢核(he)方(fang)法一(yi)(yi)般有(you)以下三種：閉合水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)路線(xian)、附合水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)路線(xian)、支水(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)路線(xian)。

減小和消除誤(wu)差的(de)(de)方法(fa)都是以(yi)增加時間或采取更多的(de)(de)步驟(zou)為(wei)代價。在測(ce)量中操作(zuo)(zuo)熟練(lian)，才(cai)能提(ti)高(gao)觀測(ce)的(de)(de)速度，采取規范的(de)(de)辦法(fa)，嚴格執行正確(que)步驟(zou)，司儀與立尺互(hu)相配合，才(cai)能得到正確(que)結果(guo)。通過實踐(jian)證明，將控制方法(fa)應用到實際工作(zuo)(zuo)中后，沒有出現過錯誤(wu)，達到了“多干事(shi)、動作(zuo)(zuo)快、效率好、省時間”的(de)(de)目的(de)(de)。