消除水利工程中測量誤差的方法

孫炳臣

重慶水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)研究院，重慶 400020

工程測距頻率誤差包含兩個方面：頻率校準(zhǔn)誤差和頻率漂移誤差。前者稱為頻率的準(zhǔn)確度，后者稱為頻率的穩(wěn)定度。因全站儀測距頻率采用專門的頻率計(jì)校準(zhǔn)，而頻率計(jì)的不確定度可優(yōu)于1×10-7，在全站儀的長期作業(yè)過程中，工程測距頻率漂移誤差是頻率誤差的主要因素。頻率漂移誤差是由振蕩器元器件老化、溫度變化、電源電壓變化等因素引起的，此項(xiàng)誤差的大小取決于儀器的質(zhì)量，一般要求年漂移量不超過五百萬分之一。

1 測量誤差產(chǎn)生的原因

導(dǎo)致水利工程中的測量誤差的主要原因有：其一，測量儀器的本問題，我們所用的測量儀器的制作都是依據(jù)幾何光學(xué)的原理進(jìn)行生產(chǎn)的，組成材料在具體的制造過程中并不是都非常精確，再加上因?yàn)槭艿絻x器的制作流程的局限，出廠之前廠家對部分儀器的校正也不是太完善，從而影響了真?zhèn)€測量結(jié)果的準(zhǔn)確性；其二，由于人為操作的不當(dāng)?shù)仍蛩a(chǎn)生的誤差。觀測人員的感覺器官由于受到具體鑒別能力的限制以及對相關(guān)測量儀器的操作不夠準(zhǔn)確和熟練，從而造成了在儀器的瞄準(zhǔn)、安置方向與讀取數(shù)據(jù)上出現(xiàn)一些人為誤差；其三，外界一些自然因素所造成的一些誤差。因?yàn)槭艿阶匀灰蛩氐牟粩嘧兏?，其測量的觀測值也在隨著外界因素的變化而變化，這樣也會引起測量數(shù)值上的誤差。

2 衡量測量成果精度的標(biāo)準(zhǔn)

中誤差的計(jì)算方式就是取所有的觀測值的真實(shí)誤差平方的平均值，對這個平均值進(jìn)行開方就是中誤差。中誤差是一個衡量每組觀測值的精度標(biāo)準(zhǔn)，也屬于允許誤差確定的理論基礎(chǔ)，在所有的測量規(guī)范之中經(jīng)常把中誤差當(dāng)做一個衡量施工測量關(guān)鍵精度的技術(shù)指標(biāo)。允許誤差是實(shí)際測量的過程中，規(guī)定一個具體范圍的中誤差當(dāng)做偶然誤差的允許誤差。在所有的測量規(guī)范之中，經(jīng)常會把兩倍的中誤差看做衡量具體偶然誤差的唯一標(biāo)準(zhǔn)。相對誤差是中誤差的觀測值與絕對值的比值也就是通常所說的相對誤差。如果誤差的數(shù)值和觀測值有著直接的關(guān)聯(lián)時，就應(yīng)該采用相對誤差去衡量具體觀測值的精度，這樣其值相對比較準(zhǔn)確一些。下圖為測量主要精度指標(biāo)表。

表1 測量主要精度指標(biāo)表（mm）

3 測量工作中消除誤差的方法

3.1 進(jìn)行水準(zhǔn)測量時消除誤差的方法

首先，讀數(shù)的時候，要注意鏡子里的成像是正像還是倒像，對于倒像的，應(yīng)注意數(shù)字“9”和“6”的區(qū)別，還應(yīng)注意數(shù)字上面表示整米數(shù)的圓點(diǎn)的個數(shù)，注意用十字絲的中絲讀取數(shù)字，不要把上、中、下三個絲看錯了。其次，應(yīng)注意立尺員所立的水準(zhǔn)點(diǎn)是否是所要立的點(diǎn)，塔尺的接頭位置的尺寸是否正確，塔尺必須立直立正，不應(yīng)前后傾斜。精密的水準(zhǔn)測量應(yīng)采用帶水準(zhǔn)器的塔尺。再次，應(yīng)注意保持前后視距相等，消除視準(zhǔn)軸與儀器豎軸不垂直引起的誤差。視線要離地面高1m以上，以減少大氣垂直折光的影響；應(yīng)選在成像穩(wěn)定的時間進(jìn)行讀數(shù)，以減少讀數(shù)誤差。最后，在某一測段中的水準(zhǔn)路線上，測站數(shù)宜安排成偶數(shù)，以消除標(biāo)尺的零點(diǎn)差，嚴(yán)格按照相應(yīng)等級的水準(zhǔn)測量規(guī)范中規(guī)定的限差進(jìn)行測量，并對其測量結(jié)果進(jìn)行平差計(jì)算。

3.2 進(jìn)行角度測量時消除誤差的方法

首先，精確地對中和整平儀器，瞄準(zhǔn)目標(biāo)時，十字絲中絲的中心要準(zhǔn)確地對準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)，消除瞄準(zhǔn)目標(biāo)偏差。讀數(shù)要細(xì)心，盡量減少讀數(shù)誤差。其次，使用盤左和盤右各觀測一次取其平均值，消除儀器視準(zhǔn)軸誤差和橫軸傾斜誤差。再次，采用測回法測角時，每一個測回要設(shè)置不同的起始讀數(shù)，以消除度盤刻劃不均勻的誤差，操作順序要正確。在短邊上測角時，由于對中誤差引起的角度誤差將變大，因此這時必須精確的對中。最后，利用經(jīng)緯儀正倒鏡法定線時，直線延長的長度不應(yīng)大于后視邊的長度，這樣能夠減少對中誤差和照準(zhǔn)誤差對邊長的影響。物鏡、目鏡要仔細(xì)對光，以消除視差，觀測過程中要隨時檢查水準(zhǔn)管氣泡是否居中。

3.3 用鋼尺丈量距離時消除誤差的方法

首先，丈量時，前、后尺手要互相配合，同時拉緊鋼尺，尺身要平，拉力要均勻，將尺的刻度對準(zhǔn)點(diǎn)位，同時進(jìn)行讀數(shù)。其次，讀數(shù)要準(zhǔn)確，要注意尺的刻畫方向，不要只注意毫米、厘米而忽視分米和米，以免造成讀數(shù)誤差。再次，要對丈量后的結(jié)果進(jìn)行尺長改正、溫度改正和傾斜改正，化算成為水平距離，注意各項(xiàng)改正的正負(fù)號不要搞錯。

4 結(jié)論

測量之前，要先將道路和主要建筑物確定下來，然后在添加其余次要方面，這樣不但條理清楚，有利于作圖的準(zhǔn)確和隨時進(jìn)行實(shí)物和圖形的對比從而檢驗(yàn)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否。標(biāo)尺要立直，盡量避免晃動，有晃動時，應(yīng)該選擇數(shù)據(jù)最小的時候進(jìn)行讀取。在讀數(shù)前一定將水準(zhǔn)儀視野的水準(zhǔn)氣泡調(diào)平（兩側(cè)的線重合），否則造成的誤差會很大。立標(biāo)尺時，標(biāo)尺除立直外，還要選在重要的地方。因此，選點(diǎn)就非常重要，點(diǎn)一定要選在有代表性的地方，同時要注意并非點(diǎn)越多越好，相反選取的無用點(diǎn)過多不但會增加測量，計(jì)算和繪圖的勞動量和多費(fèi)時間，而且會因點(diǎn)多而雜亂產(chǎn)生較大的誤差。當(dāng)用經(jīng)緯儀測量角度時，如果目標(biāo)較小，最好使單線與目標(biāo)重合，如果目標(biāo)有一定寬度，可以用雙絲夾住目標(biāo)。在測量時候一定要小心，因?yàn)樯晕⑴隽艘幌聝x器，就要重新調(diào)整對中水平，否則就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤，也可能導(dǎo)致儀器的損壞。在讀取數(shù)據(jù)時，每位成員都要細(xì)心，既要看得準(zhǔn)，還要果斷，不能猶豫不決，任何一個錯誤都有可能導(dǎo)致最終的成果的報(bào)廢。

[1]張振軍，謝中華，馮傳勇.RTK 測量精度評定方法研究[J].測繪通報(bào)，2007(1).

[2]黃霞林.房產(chǎn)測繪中兩種常用的分丘編號方法.全國測繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十一次學(xué)術(shù)信息交流會論文集，2007.

[3]馬云飛.GPS 快速靜態(tài)及RTK 技術(shù)在物探中的應(yīng)用研究[D].吉林大學(xué)，2007.