水准测量误差控制方法分析

【摘 要】本文以测量的实施过程为侧重点，对水准测量的误差来源和控制方法进行了一系列的探索，对造成误差的原因进行了浅显的探讨，并在控制方法上进行分析研究。

【关键词】水准测量；精度；误差；控制

Leveling analysis error control methods

Huo Bao-lei，Yang Le-le，Huo Bao-ning

（Zhangweinan Texas Engineering Bureau Dezhou Shandong 253000）

【Abstract】In this paper， the implementation process for measuring focus on the sources of error and control methods to measure the level of a series of explorations of the causes of errors were plain to explore and analyze research on control methods.

【Key words】Leveling；Accuracy；Error；Control

1. 前言

准测量是高程控制测量中的重要内容，也就是几何水准测量。由于水准测量在社会生活中的到越来越广泛的应用，对于测量中存在的问题及控制也引发了人们越来越多的关注。通过对水准测量的误差分析和控制可以有效的解决施工中存在的问题，防止了设计施工过程中的路线断面等情况，对于设计施工具有深远的意义。

2. 水准测量的现状

2.1 勘察设计过程中水准测量的问题。水准测量是一种利用水平视线测定两点之间高差的测量方式，利用水准仪、水准尺以及尺垫等工具在几何原理的基础上进行测量。在实际的勘察过程中，基本上遵循着安装仪器、大致整平、精确水准尺、精确整平和读数的过程，并以此按顺序实施，在每个步骤完成后都要进行结果的复核，对勘察的各个步骤进行详细的分析并找到存在的问题进行及时的改正，使得水准测量的过程更加规范、可行，对于水准测量的合理实施具有重要的意义。由于施工单位对质量的要求越来越越高，对水准测量的误差来源以及控制分析越来越重要。在勘察的过程中可以对可能出现的问题更好地把握，使得分析研究更加具有针对性和方向性，有利于水准测量的顺利实施和完成，保证测量结果更加可靠，对于施工建设具有极其重要的意义。

2.2 水准测量的现状。随着经济的发展和社会环境的变化，对于水准测量的要求不断增加。在现在的水准测量中，基本上在使用的过程中水准点和中桩是完全分开的，并没有一起进行观测。在水准点的观测问题上基本上采用往返测量的测量方式，成果整理要求也做出了明确的规范，要求高差闭合差至少要达到平原微丘区。目前我国的水准测量问题很大程度上受到了平原微丘区的限制，严重影响了测量的精度。主要是由于水准路线过长，水准路线的长度是和精度成正比的，长度越长导致精度越低。在落后的山区，测量的难度较大，在测站的建立上需要进行精确的分析，精度主要受到测站的限制，测站建立的越多，对测量的意义越大，精度越高。

3. 水准测量的误差来源分析与控制方法

水准测量的误差来源主要包括仪器误差、外部条件引起的误差以及观测误差三个方面。

3.1 仪器误差。

3.1.1 望远镜的视准轴和水准轴不平行造成的误差。仪器在使用之前需要进行校准，但不会完全消除误差。交叉误差是指仪器的垂直轴位于垂直位置时产生的误差，因为在实际的水准测量过程中圆水准仪器的应用使得垂直轴脱离了铅垂线，造成观测时产生夹角，从而造成了测量误差。在控制方法方面，可以利用中间法或者距离补偿法来消除测量误差，中间法是指前后的视距相等，立尺人发挥着总要的作用，在对测量的距离进行测量后开始立尺，使得测量过程更加简单有效。距离补偿法要求前视距离和与后视距离总和相等，在实施上具有一定的难度，没有中间法简单易行。

3.1.2 水准标尺的误差。水准标尺的误差包括三个方面，分别是尺长误差和刻划误差以及零点差。其中尺长误差是指尺子的长度不准确带来的误差，刻划误差是由于尺上的分化不均匀产生的误差，零点差是由于零刻划位置不精准造成的误差。在对于精密程度较高的水准测量上，通常会选择刻划误差以及尺长误差较低的标尺并且交叉使用，在测段站数目方面设为偶数，可以有效地避免对零点差的影响，从而大大的提升测量的精度。

3.2 外界因素引起的误差。

3.2.1 温度的变化造成误差。水准测量通常是在是在室外进行的，测量环境的温度变化大，对测量的精度会产生一定的影响。在测量的过程中，温度的变化与标尺读数是成反比变化的。在前后距离保持相等的条件下，i角与温度变化成正比。如果读数的间隔保持不变可以有效地消除i角对读数的影响。因此，在观测顺序的选择上应该根据不同等级的水准测量做出，在测量的过程中尽量保持温度不要太大幅度的变化，并根据客观的环境制定详细的检测方案。

3.2.2 大气层折光的影响。由于地表的空气层温度是随着高度和时间不断变化的，这就造成了空气层在密度的垂直分布上不均匀，当光线通过时造成垂直折光的现象。所以在具体的测量过程中必须对高度进行合理的选择，不能脱离实际的测量意义。在时间的选择上，日出前后气温温差较大，折光严重，在观测时极易产生误差。在中午时间空气流通较大，密度也较为均匀，但是由于成像跳度过大，也通常不被作为检测时间。在进行测量时，人们通常选择日出后半个小时到正午之前三个小时以及正午之后三个小时到日落前半小时之内的时间。由于折光误差与视线的长度存在着紧密的联系，因此缩短视线的长度对于降低折光的误差具有重要的意义。

3.2.3 尺台位移的影响。在水准测量的过程中，仪器的脚架是插在土壤之中的，并且因为土壤的作用而产生一定的升降问题，极容易造成尺台下沉。这些情况会对读数产生不利的影响，造成测量误差。对于尺台位移和脚架下沉的问题，可以通过双面尺法以及变更仪器的高度等方法进行控制，在读数时分别从正反两个方面可视，并分别记录取平均值，可以在一定程度上减少测量误差。

3.3 观测误差。

观测误差是观测人员在观测的过程中造成的视觉上的误差，主要包括三个方面，分别是水准标尺倾斜误差、找准标尺分划误差以及人为因素误差。

3.3.1 水准尺的倾斜误差。水准尺倾斜误差是测量过程中常见的问题，也是常常被忽略的部分。在测量的过程中水准尺发生倾斜时，如果只是水平上的倾斜很容易被察觉出来，而一旦倾斜的方向和视线方向同步的话很难被发现。水准尺的倾斜会使得观测在读数上产生误差，并且使读书结果超过正常的测量水平。这是由于水准尺的倾斜角以及尺上数字的大小决定的，倾斜角和读数越大，对读数的影响就越大，反之，倾斜角和读数越小，对读数的影响就相对越小。要想有效的避免水准尺的倾斜误差，还应该关注立尺的环节，保证立尺处于铅垂位置。

3.3.2 照准标尺分划误差。照准标尺分化误差是指在测量的过程中造成的观测尺像与十字丝平面不重合，如果观测时眼睛所处的位置不同，相应的读数也会产生不同程度的差异，造成观测误差。要想有效的避免照准标尺分化误差，在观测的过程中应该仔细的调整物镜对光，提高可见效果。在一些专业领域的测量中还运用到了光学测微器，可以最大程度的读取标尺上的读数。

3.3.3 人为因素误差。人为因素误差是在测量的过程中由于人为因素引起的测量误差，主要包括读数误差和行为习惯以及立尺不规范等因素引发的误差。由于观测人员在实力上的差异对读数不能完全的一致，造成读数上存在误差。此外，由于观测人的行为习惯以及立尺的不规范等因素，使得观测人员在观测的过程中存在着很大的主观性，不具有说服力。因此，应该对测量的过程进行完整的规范并对观测人员进行专业的培训。

4. 结束语

水准测量对社会生活具有良好现实意义，但是也存在着很多的不完善性，对于其误差的控制和消除成为完善水准测量的首要任务。在测量和观测的过程中应该严格按照规范要求并在测量中吸取经验、实事求是，熟练地掌握测量的相关知识，同时运用正确的测量方法才能确保测量的精度，得到正确的结论。

参考文献

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