怎樣(yang)減少水(shui)準儀測量誤差(cha) 減少水(shui)準儀測量中誤差(cha)的有效(xiao)措(cuo)施

水(shui)(shui)準(zhun)測(ce)量是(shi)確定水(shui)(shui)利工程(cheng)中(zhong)地面點高程(cheng)的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)之一(yi)，是(shi)高程(cheng)測(ce)量中(zhong)精度較高且(qie)常(chang)用的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)。實(shi)施(shi)過程(cheng)中(zhong)，需(xu)要幾個人合作才(cai)能完成，誤(wu)(wu)差允許范(fan)圍內(nei)的(de)(de)精度由于儀器和(he)人為的(de)(de)影(ying)響而(er)不(bu)容易(yi)控(kong)制(zhi)，而(er)且(qie)易(yi)出(chu)現隱蔽性錯誤(wu)(wu)，如(ru)果不(bu)能及早發現，基礎(chu)資料是(shi)錯誤(wu)(wu)的(de)(de)，從而(er)水(shui)(shui)準(zhun)點高程(cheng)不(bu)正確，直接影(ying)響水(shui)(shui)利工程(cheng)的(de)(de)設計和(he)施(shi)工。在實(shi)際測(ce)量工作中(zhong)總結出(chu)了(le)水(shui)(shui)準(zhun)測(ce)量的(de)(de)誤(wu)(wu)差形(xing)成與如(ru)何避免誤(wu)(wu)差的(de)(de)措(cuo)施(shi)，望大(da)家共同(tong)學(xue)習研(yan)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)(qian)經過(guo)校(xiao)正，仍會存在殘余(yu)誤(wu)差。因此造(zao)成水準管氣泡居中(zhong)，水準管軸居于水平位置而(er)望(wang)遠鏡(jing)視(shi)準軸卻發生(sheng)傾(qing)斜(xie)，致使讀(du)數誤(wu)差。這種誤(wu)差與視(shi)距(ju)長度(du)成正比(bi)。觀測(ce)時可通過(guo)中(zhong)間(jian)法（前(qian)(qian)后(hou)視(shi)距(ju)相等(deng)(deng)）和距(ju)離(li)(li)(li)補償法（前(qian)(qian)視(shi)距(ju)離(li)(li)(li)和等(deng)(deng)于后(hou)視(shi)距(ju)離(li)(li)(li)總(zong)和）消除。針對中(zhong)間(jian)法在實際過(guo)程中(zhong)的控(kong)制，立(li)尺(chi)人(ren)是關鍵(jian)，通過(guo)應用(yong)普通皮尺(chi)測(ce)距(ju)離(li)(li)(li)，之后(hou)立(li)尺(chi)，簡單易行。而(er)距(ju)離(li)(li)(li)補償法不僅繁瑣，并(bing)且(qie)不容(rong)易掌(zhang)握(wo)。

2、儀器誤差之二是水準尺誤差

主要包(bao)含尺(chi)(chi)(chi)長(chang)(chang)誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)（尺(chi)(chi)(chi)子長(chang)(chang)度(du)不準確）、刻劃誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)（尺(chi)(chi)(chi)上(shang)的(de)(de)(de)分劃不均勻）和(he)零點差(cha)(cha)（尺(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)零刻劃位(wei)置(zhi)不準確），對于較精密的(de)(de)(de)水(shui)準測量，一般應選(xuan)用(yong)尺(chi)(chi)(chi)長(chang)(chang)誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)和(he)刻劃誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)小的(de)(de)(de)標尺(chi)(chi)(chi)。尺(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)零誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)的(de)(de)(de)影(ying)響，控(kong)制(zhi)方法可(ke)以(yi)通過在一個(ge)水(shui)準測段(duan)內(nei)，兩根水(shui)準尺(chi)(chi)(chi)交(jiao)替輪換使(shi)用(yong)（在本(ben)測站(zhan)用(yong)作后(hou)視(shi)尺(chi)(chi)(chi)，下測站(zhan)則用(yong)為(wei)前視(shi)尺(chi)(chi)(chi)），并把測段(duan)站(zhan)數目布(bu)設成(cheng)偶(ou)數，即在高差(cha)(cha)中相互(hu)抵消。同(tong)時可(ke)以(yi)減弱(ruo)刻劃誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)和(he)尺(chi)(chi)(chi)長(chang)(chang)誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)的(de)(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(you)于符合水(shui)(shui)準(zhun)氣(qi)泡未能(neng)做到嚴格居中(zhong)(zhong)，造成望遠鏡視(shi)準(zhun)軸傾斜，產生讀(du)數誤(wu)(wu)差。讀(du)數誤(wu)(wu)差的(de)大小與水(shui)(shui)準(zhun)管的(de)靈(ling)敏度(du)有關，主要(yao)是水(shui)(shui)準(zhun)管分劃值(zhi)(zhi)τ的(de)大小。此(ci)外，讀(du)數誤(wu)(wu)差與視(shi)線長(chang)度(du)成正比(bi)。水(shui)(shui)準(zhun)管居中(zhong)(zhong)誤(wu)(wu)差一般(ban)認為(wei)是0.1?τ，根據公(gong)式m居=0.1?τ?S/ρ，DS3級水(shui)(shui)準(zhun)儀水(shui)(shui)準(zhun)管的(de)分劃值(zhi)(zhi)一般(ban)為(wei)20″，視(shi)線長(chang)度(du)S為(wei)75m，ρ=206265″，那么，m居=0.4mm。由(you)此(ci)看(kan)來，只要(yao)觀測(ce)時符合水(shui)(shui)準(zhun)管氣(qi)泡能(neng)夠(gou)認真仔細進行(xing)居中(zhong)(zhong)，且(qie)對視(shi)線長(chang)度(du)加以限制，與中(zhong)(zhong)間法一致，此(ci)誤(wu)(wu)差可以消除。

4、觀測誤差之二是視差的影響

當(dang)存在(zai)(zai)視(shi)差(cha)時，尺像不(bu)與十(shi)字絲平面重合，觀測時眼睛所在(zai)(zai)的位置不(bu)同，讀出的數也不(bu)同，因此，產生讀數誤差(cha)。所以在(zai)(zai)每次讀數前，控制方(fang)法就是要(yao)仔(zi)細進行(xing)物鏡對光，消除視(shi)差(cha)。

5、觀測誤差之三是水準尺的傾斜誤差

水準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)如果(guo)是(shi)(shi)(shi)向視(shi)線的(de)(de)(de)(de)左右傾(qing)斜，觀(guan)測時(shi)通過望遠鏡十字絲很容易察覺而糾正(zheng)。但是(shi)(shi)(shi)，如果(guo)水準(zhun)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)傾(qing)斜方向與視(shi)線方向一(yi)致，則不易察覺。尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)子傾(qing)斜總(zong)是(shi)(shi)(shi)使尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)數增大(da)(da)。它(ta)對讀(du)(du)數的(de)(de)(de)(de)影(ying)響與尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)傾(qing)斜角(jiao)(jiao)和(he)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)數的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小（即(ji)視(shi)線距地面的(de)(de)(de)(de)高度）有關。尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)傾(qing)斜角(jiao)(jiao)越大(da)(da)，對讀(du)(du)數的(de)(de)(de)(de)影(ying)響就(jiu)越大(da)(da)；尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)讀(du)(du)數越大(da)(da)，對讀(du)(du)數的(de)(de)(de)(de)影(ying)響就(jiu)越大(da)(da)。因此(ci)，在水準(zhun)測量中(zhong)，立尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)是(shi)(shi)(shi)一(yi)項十分重要的(de)(de)(de)(de)工作，一(yi)定要認真立尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)，使尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)處于鉛垂位(wei)置。尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)上(shang)有圓水準(zhun)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)使氣泡居中(zhong)。必(bi)要時(shi)可用搖尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)法，即(ji)讀(du)(du)數時(shi)尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)底置于點上(shang)，尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)上(shang)部在視(shi)線方向前后慢(man)慢(man)搖動，讀(du)(du)取最小的(de)(de)(de)(de)讀(du)(du)數。當(dang)地面坡度較(jiao)大(da)(da)時(shi)，尤其應(ying)(ying)注意將尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)子扶直，并應(ying)(ying)限制尺(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)最大(da)(da)讀(du)(du)數。最重要的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)在轉點位(wei)置。

6、外界條件和下沉的影響

用水(shui)(shui)平面(mian)(mian)(mian)(mian)代(dai)(dai)替水(shui)(shui)準(zhun)面(mian)(mian)(mian)(mian)對(dui)(dui)高程(cheng)(cheng)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響，可(ke)(ke)以(yi)(yi)用公式(shi)Δh=D2/（2R）表(biao)示，地(di)球(qiu)半徑(jing)R=6371Km，當D=75m時(shi)，Δh=0.44cm；當D=100m時(shi)，Δh=0.08cm；當D=500m時(shi)，Δh=2cm；當D=1Km時(shi)，Δh=8cm；當D=2Km時(shi)，Δh=31cm；顯然，以(yi)(yi)水(shui)(shui)平面(mian)(mian)(mian)(mian)代(dai)(dai)替水(shui)(shui)準(zhun)面(mian)(mian)(mian)(mian)時(shi)高程(cheng)(cheng)所產生的(de)(de)誤差要(yao)遠大于(yu)測(ce)量(liang)高程(cheng)(cheng)的(de)(de)誤差。所以(yi)(yi)，對(dui)(dui)于(yu)高程(cheng)(cheng)而言，即使(shi)距離(li)(li)(li)很短(duan)，也(ye)不(bu)能將水(shui)(shui)準(zhun)面(mian)(mian)(mian)(mian)當作水(shui)(shui)平面(mian)(mian)(mian)(mian)，一(yi)(yi)定要(yao)考慮地(di)球(qiu)曲(qu)率(lv)對(dui)(dui)高程(cheng)(cheng)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響。實測(ce)中采用中間(jian)(jian)法可(ke)(ke)消(xiao)除。大氣(qi)折光使(shi)視線成為(wei)一(yi)(yi)條曲(qu)率(lv)約為(wei)地(di)球(qiu)半徑(jing)7倍的(de)(de)曲(qu)線，使(shi)讀(du)數減小(xiao)，可(ke)(ke)以(yi)(yi)用公式(shi)Δh=D2/（2x7R）表(biao)示，視線離(li)(li)(li)地(di)面(mian)(mian)(mian)(mian)越(yue)近，折射越(yue)大，因此，視線距離(li)(li)(li)地(di)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)角度不(bu)應小(xiao)于(yu)0.3m，并且其影(ying)(ying)(ying)響也(ye)可(ke)(ke)用中間(jian)(jian)法消(xiao)除或減弱。此外，應選擇(ze)有利(li)的(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)，一(yi)(yi)日之中，上午(wu)10時(shi)至下(xia)午(wu)4時(shi)這段時(shi)間(jian)(jian)大氣(qi)比較穩定，便(bian)于(yu)消(xiao)除大氣(qi)折光的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響，但在中午(wu)前后觀測(ce)時(shi)，尺像會有跳動，影(ying)(ying)(ying)響讀(du)數，應避(bi)開這段時(shi)間(jian)(jian)，陰天、有微風的(de)(de)天氣(qi)可(ke)(ke)全(quan)天觀測(ce)。

儀器(qi)下(xia)沉是(shi)指在(zai)一測站上讀(du)(du)(du)(du)的后(hou)(hou)視(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)和(he)前視(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)之間儀器(qi)發生下(xia)沉，使(shi)得前視(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)減(jian)小，算得的高(gao)差增大。為(wei)減(jian)弱其影(ying)響，當(dang)采用雙面尺法或變更儀器(qi)高(gao)法時，第一次是(shi)讀(du)(du)(du)(du)后(hou)(hou)視(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)再(zai)讀(du)(du)(du)(du)前視(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)，而第二次則(ze)先讀(du)(du)(du)(du)前視(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)再(zai)讀(du)(du)(du)(du)后(hou)(hou)視(shi)讀(du)(du)(du)(du)數(shu)(shu)。即(ji)(ji)“后(hou)(hou)、前、前、后(hou)(hou)”的觀(guan)測程序。這樣的兩次高(gao)差的平均值即(ji)(ji)可消除或減(jian)弱儀器(qi)下(xia)沉的影(ying)響。

水準尺下(xia)沉(chen)的(de)(de)誤差(cha)(cha)是指儀(yi)器在遷(qian)過程(cheng)中，轉點(dian)發生下(xia)沉(chen)，使(shi)遷(qian)站后的(de)(de)后視讀數增(zeng)大，算得的(de)(de)高(gao)(gao)差(cha)(cha)也增(zeng)大。如果采取(qu)往返(fan)測(ce)(ce)，往測(ce)(ce)高(gao)(gao)差(cha)(cha)增(zeng)大，返(fan)測(ce)(ce)高(gao)(gao)差(cha)(cha)減小(xiao)，所以(yi)取(qu)往返(fan)高(gao)(gao)差(cha)(cha)的(de)(de)平均值，可以(yi)減弱水準尺下(xia)沉(chen)的(de)(de)影響。最有效的(de)(de)方法是應用尺墊，在轉點(dian)的(de)(de)地(di)方必須放置尺墊，并將其踩實，以(yi)防止水準尺在觀測(ce)(ce)過程(cheng)中下(xia)沉(chen)。

二、水準測量注意事項

由于測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)誤差是(shi)(shi)不(bu)可避免(mian)的(de)，我(wo)們無法完全消(xiao)除(chu)其影響(xiang)。但是(shi)(shi)可采取一(yi)(yi)定(ding)的(de)措施減(jian)弱其影響(xiang)，以(yi)提(ti)高(gao)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)成果(guo)的(de)精度。同時(shi)應(ying)絕對(dui)避免(mian)在(zai)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)成果(guo)中(zhong)存在(zai)錯誤，因此在(zai)進行水(shui)準測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)時(shi)，應(ying)注意(yi)以(yi)下(xia)各(ge)點： ⑴、觀測(ce)(ce)(ce)(ce)前(qian)(qian)對(dui)所用(yong)儀器和(he)工具，必須認真進行檢驗和(he)校正。 ⑵、在(zai)野外測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)過(guo)程中(zhong)，水(shui)準儀及水(shui)準尺(chi)應(ying)盡量(liang)(liang)安(an)置在(zai)堅實的(de)地(di)面(mian)上(shang)(shang)。三腳架(jia)和(he)尺(chi)墊要(yao)(yao)(yao)踩實，以(yi)防儀器和(he)尺(chi)子下(xia)沉。 ⑶、前(qian)(qian)、后視距離(li)應(ying)盡量(liang)(liang)相等，以(yi)消(xiao)除(chu)視準軸(zhou)不(bu)平行水(shui)準管軸(zhou)的(de)誤差和(he)地(di)球曲率(lv)與大(da)氣(qi)(qi)折光(guang)的(de)影響(xiang)。 ⑷、前(qian)(qian)、后視距離(li)不(bu)宜(yi)太(tai)長(chang)，一(yi)(yi)般不(bu)要(yao)(yao)(yao)超(chao)過(guo)100m。視線高(gao)度應(ying)使(shi)上(shang)(shang)、中(zhong)、下(xia)三絲都能在(zai)水(shui)準尺(chi)上(shang)(shang)讀數以(yi)減(jian)少大(da)氣(qi)(qi)折光(guang)影響(xiang)。 ⑸、水(shui)準尺(chi)必須扶直不(bu)得傾(qing)斜。使(shi)用(yong)過(guo)程中(zhong)，要(yao)(yao)(yao)經常檢查和(he)清除(chu)尺(chi)底(di)泥(ni)土。塔尺(chi)銜接處(chu)要(yao)(yao)(yao)卡住，防止二、三節塔尺(chi)下(xia)滑。 ⑹、完數后應(ying)再(zai)次檢查氣(qi)(qi)泡是(shi)(shi)否(fou)仍然(ran)吻合，否(fou)則(ze)應(ying)重讀。 ⑺、記(ji)(ji)錄(lu)員要(yao)(yao)(yao)復誦讀數，以(yi)便核對(dui)。記(ji)(ji)錄(lu)要(yao)(yao)(yao)整潔、清楚端正。如果(guo)有(you)錯，不(bu)能用(yong)橡皮擦去而(er)應(ying)在(zai)改(gai)正處(chu)劃一(yi)(yi)橫，在(zai)旁邊(bian)注上(shang)(shang)改(gai)正后的(de)數字。 ⑻、在(zai)烈日(ri)下(xia)作業要(yao)(yao)(yao)撐(cheng)傘遮住陽光(guang)避免(mian)氣(qi)(qi)泡因受熱不(bu)均而(er)影響(xiang)其穩定(ding)性。

三、水準測量的檢核方法

1、測站檢核

待定點的(de)(de)高程是根據水(shui)準點和沿(yan)線各(ge)測(ce)站(zhan)所測(ce)的(de)(de)高差(cha)(cha)計算出來(lai)的(de)(de)。為(wei)了(le)確保觀測(ce)高差(cha)(cha)正確無(wu)誤，須對各(ge)測(ce)站(zhan)的(de)(de)觀測(ce)高差(cha)(cha)進行檢(jian)核，這種檢(jian)核稱為(wei)測(ce)站(zhan)檢(jian)核。常用的(de)(de)檢(jian)核方法(fa)(fa)有變儀高法(fa)(fa)和雙面(mian)尺法(fa)(fa)

雙(shuang)面尺法是在一測(ce)(ce)站上，儀器高(gao)度不變，分別用雙(shuang)面水準尺的(de)黑面和紅面兩次測(ce)(ce)定(ding)高(gao)差(cha)(cha)。若(ruo)兩次測(ce)(ce)得高(gao)差(cha)(cha)之差(cha)(cha)未超過6mm，則(ze)取其平均值作(zuo)為(wei)該(gai)測(ce)(ce)站的(de)高(gao)差(cha)(cha)。否則(ze)需要重測(ce)(ce)。

2.路線檢核

雖然(ran)每一(yi)(yi)測站(zhan)(zhan)都進行了檢核(he)，但一(yi)(yi)條水(shui)(shui)準路線(xian)是(shi)否有錯(cuo)還是(shi)沒有保證。例(li)如，在前(qian)、后視某一(yi)(yi)轉(zhuan)點(dian)(dian)時，水(shui)(shui)準尺未放在同一(yi)(yi)點(dian)(dian)上，利用該轉(zhuan)點(dian)(dian)計算的相鄰兩站(zhan)(zhan)的高差雖然(ran)精(jing)度符合要求，但這一(yi)(yi)條水(shui)(shui)準路線(xian)卻含有錯(cuo)誤，因此必(bi)須(xu)進行路線(xian)檢核(he)。水(shui)(shui)準路線(xian)檢核(he)方法一(yi)(yi)般有以(yi)下(xia)三種：閉合水(shui)(shui)準路線(xian)、附(fu)合水(shui)(shui)準路線(xian)、支(zhi)水(shui)(shui)準路線(xian)。

減小和消除誤差的方法(fa)都是以增加時間(jian)或采取更多的步驟為(wei)代價。在測量中(zhong)操作熟練(lian)，才能(neng)(neng)提(ti)高(gao)觀測的速(su)度，采取規(gui)范的辦法(fa)，嚴格執行正(zheng)確步驟，司儀與立(li)尺(chi)互(hu)相配合，才能(neng)(neng)得到(dao)(dao)正(zheng)確結果。通過實(shi)踐證明，將(jiang)控制方法(fa)應用(yong)到(dao)(dao)實(shi)際工作中(zhong)后，沒有出(chu)現過錯誤，達到(dao)(dao)了“多干事、動作快、效率好、省時間(jian)”的目的。