淺析水準測量誤差控制

劉坤

摘要：本文作者從水準測量的誤差的分析著手，分析了水準測量產(chǎn)生誤差的原因，探討了對水準測量誤差控制的方法，目的是為水準測量的實施提供指導(dǎo)和借鑒，進而推進測量工作的有效開展。

關(guān)鍵字：水準測量；精確度；誤差控制

中圖分類號：P224.1文獻標識碼： A

水準測量作為一種常用的測量方法，需要對其誤差進行控制，這就需要測量工作人員提高自身的修養(yǎng)，具備較高的專業(yè)技能和工作水平，同時規(guī)范測量工作，實現(xiàn)對誤差的有效控制，進而提高水準測量的準確度，為后期工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

1 水準測量的誤差

作為確定地面點高程的一個重要的方法，水準測量在測量工作中發(fā)揮著重要的作用，具有較高的精度。水準測量是在幾何原理的指導(dǎo)下，借助水準儀、水準尺和尺墊作為基本工具對兩點間的高差進行的測量。在水準測量工作中，不可避免會受到多個因素的影響，導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)，這就需要找出誤差出現(xiàn)的原因，并采取有針對性的措施，對誤差進行控制，進而保證測量工作的精確性。

在進行水準測量時，會受到多個因素的影響，進而產(chǎn)生一定的測量誤差，對測量工作以及施工工作帶來嚴重的影響，這就需要對誤差產(chǎn)生的原因進行有效的分析，得出誤差產(chǎn)生的主要原因，進而為水準誤差測量的控制提供正確的基礎(chǔ)資料。一般而言，在利用水準測量進行測量工作時，誤差的產(chǎn)生主要包括以下幾個方面：

1.1 儀表誤差

在水準測量中出現(xiàn)的誤差，最主要的原因是儀表的誤差，由于在水準測量中的儀表較多，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：

1.1.1 望遠鏡視準軸與水準軸不平衡

如果在進行水準測量時，視準軸如果與水準管軸不平衡，會對投影到交角的值造成影響，即使進行了相應(yīng)的糾正工作，但是難以實現(xiàn)兩軸的平衡，進而導(dǎo)致了殘余的誤差。這樣就使得水準管中的氣泡處于中間位置，使望遠鏡的視準軸傾斜，進而產(chǎn)生了讀數(shù)的誤差，并且這種誤差會隨著視距長度的增加而加大。

1.1.2 水準尺的誤差

在水準儀表的誤差中，由水準尺的誤差是不可忽視的一個環(huán)節(jié)，主要是由尺長誤差、刻華誤差以及零點差，前者是由于水準尺的長度不準確，而刻劃差則是由刻度劃分不均勻引起的，對于零點差而言，誤差產(chǎn)生是因為零度刻劃不準確引起的。

1.2 觀測誤差

除了測量儀表會引起誤差以外，觀測誤差也不容忽視，對測量的準確性有著重要的影響作用，一般而言，包括以下幾個環(huán)節(jié)的觀測誤差：

1.2.1 水準管中的氣泡居中的誤差

由于在進行水準觀測時，沒有使氣泡居于水準管的中間，致使望遠鏡的視準軸發(fā)生傾斜，這樣就會出現(xiàn)讀數(shù)的誤差，這種誤差受到水準管的靈敏度與視線長度的影響。

1.2.2 對水準尺估讀的誤差

望遠鏡的放大倍數(shù)以及視線長度對水準尺的估讀有著重要的影響，由于這兩個方面的操作不符合規(guī)定的要求，就會引起水準尺估讀的誤差。

1.2.3 視差引起的誤差

在進行水準測量是，通常會因為視覺的差別引起測量的誤差，主要是因為十字絲平面與水準的尺影是不重合的，這樣眼睛位置不同就會讀出不同的數(shù)據(jù)，進而產(chǎn)生讀數(shù)的誤差。

1.2.4 水準尺的傾斜誤差

在使用水準尺進行測量時，容易出現(xiàn)水準尺的傾斜，并且如果其傾斜方向與視線的方向是一致的話，不易覺察到，這樣就容易引起測量的誤差，并且水準尺傾斜越厲害，產(chǎn)生的誤差就會越大。

1.3 外界影響下的誤差

在利用水準測量方法時，會受到多種外界條件的影響，并容易引起誤差，一般而言，由外界條件引起的誤差主要有以下幾個方面：

1.3.1 儀器的下沉引起的誤差

在水準測量中，儀器下沉引起的誤差是常見誤差之一，主要是受到儀器安置環(huán)境的影響，特別是安置在土質(zhì)松軟的地方，導(dǎo)致腳架不密實，在測量過程中受到各種人為因素的影響以及自身的重力作用下，很容易出現(xiàn)下沉。同時這種誤差的引起是積累性，需要采取相應(yīng)的措施，避免下沉引起的誤差。

1.3.2 轉(zhuǎn)點下沉引起的誤差

同儀器下沉的原理一樣，轉(zhuǎn)點也會出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象，對測量數(shù)據(jù)的準確性產(chǎn)生了重要的影響。

1.3.3 自然因素的影響

由于水準測量大都是在外界的環(huán)境中進行的，不可避免的測量結(jié)果會受到各種自然環(huán)境的影響，其中地球的曲率以及光的折射便是很重要的影響，因為在水準測量中，即使是在對較低的高程進行測量時，單純的將其看做是水平面，就會產(chǎn)生很大的誤差。同時大氣的折光作用會對視線造成很大的影響，會使讀數(shù)減小，并且視線距離地面的距離與折射程度成正比例關(guān)系。

此外，水準測量工作的開展還需要依賴于具有專業(yè)技術(shù)的操作人員，但是在實際的測量工作中，存在著測量工作人員素質(zhì)低，缺乏專業(yè)知識和技能水平，對儀器設(shè)備的使用不合理，嚴重的影響了測量的準確性，產(chǎn)生了測量的誤差，不利于為后期工作奠定基礎(chǔ)。

2 對水準測量誤差的控制

鑒于在測量工作中，水準測量是一種普遍的常用的方法，其測量的準確性和精確度，對后期的設(shè)計和施工工作有著至關(guān)重要的影響，因此需要對測量中的誤差進行分析，查找出現(xiàn)誤差的原因，并采取有針對性的措施，將水準測量的誤差控制在一定范圍以內(nèi)，進而為后期工作的開展奠定堅實的基礎(chǔ)，提供有力的保障。

2.1 對儀表誤差的控制

為了實現(xiàn)對儀表誤差的有效控制，需要對測量工作進行嚴格的規(guī)定，確保各項測量環(huán)節(jié)以及儀器設(shè)備符合規(guī)定的要求。在進行測量時，要確保視準軸如果與水準管軸處于平衡的狀態(tài)，并確保氣泡位于水準管的中間位置，進而將水準測量的前后視距差控制在一定的范圍內(nèi)。除此之外，為了控制水準尺的誤差，需要對水準尺進行嚴格的檢查，避免使用存在誤差的標尺，對于零點誤差的控制可以將每一段的測站數(shù)設(shè)定為偶數(shù)，進而消除零點差的影響。同時在進行水準測量時，要用經(jīng)過檢驗的水準尺，同時還可以利用兩個不同的水準尺，進行交換使用，不僅消除了誤差，還減小了刻劃誤差和尺長誤差的影響。

2.2 對觀測誤差的控制

為了對觀測的誤差進行控制，首先需要將氣泡控制在水準管的中間位置，并且對視線的長度進行有效的限制，進而消除由氣泡居中的誤差。其次，要在測量工作中，規(guī)定好望遠鏡放大倍數(shù)以及最大視線長度，確保估讀的精確性。同時為了消除視差造成的誤差，需要在每一次讀數(shù)之前進行控制，可以通過物鏡的對光的方式實現(xiàn)?？梢姡獙τ^測的誤差進行控制，需要保證各項讀數(shù)操作符合規(guī)定的要求，糾正測量工作中的失誤，進而提高測量的準確性。

2.3 對外界環(huán)境引起誤差的控制

在水準測量中，外界環(huán)境引起的誤差有時候難以避免，但是可以通過有效的方式進行控制，進而減少測量誤差的發(fā)生。例如為了避免儀器和轉(zhuǎn)點下沉引起的誤差，可以在進行測量工作時，選擇堅實的地點作為儀器設(shè)備安裝的地點，做到腳架踏實，提高觀測速度，同時要對氣候溫度等自然情況進行研究和分析，特別是凍土或者是沼澤地區(qū)。對于轉(zhuǎn)點的下沉，可以通過使用墊尺的方法，保證用力踏實，此外，也可取往返觀測結(jié)果的平均值來抵消一部分的影響。

同時，為了避免地球曲線和折光的誤差，視線距離地面的角度不應(yīng)小于0.3m。地球曲率和大氣折光的影響，可采用中間法來消除。此外，應(yīng)選擇有利的時間，一日之中，上午IO時至下午4時這段時間大氣比較穩(wěn)定，便于消除大氣折光的影響。

參考文獻：

[1] 于春娟.水準測量誤差分析及注意事項[J].內(nèi)江科技，2009，（01）.

[2] 慕永燈.論水準測量誤差的來源及控制[J].山西建筑，2011，（21）.

[3] 孫志先，姜濤.水準測量誤差產(chǎn)生的原因及消減方法[J].水利天地，2009，（12）.

[4] 林杰.減少測量誤差的幾種實用方法[J].工會博覽·理論研究，2010，（06）.

[5] 趙慶林,王克忠,劉磊.精密水準測量的施測及精度分析[J].黑龍江科技信息，2011，(09).