浅谈公路水准测量误差控制

刘召霞

[摘要]水准测量是确定公路工程地面点高程的方法之一,是高程测量中精度较高且常用的方法。

[关键词]水准测量 水准仪 高程 误差

1 勘察设计过程中水准测量的问题

水准测量是采用几何原理,利用水平视线测定两点间高差。仪器使用水准仪,工具是水准尺和尺垫。公路工程测量一般使用DS3型微倾式自动安平水准仪,每公里能达到的精度是3mm,水准仪在一个测站使用的基本程序是安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。我们在实际勘测过程中按这个顺序施行,在每一水准点段测完后复核结果。同一条公路采用同一个高程系统,测量方法是基平与中平同时测量,两台水准仪同时观测一个水准尺,间视和转点由两个人立水准尺,但两台水准仪总是同时观测一个水准尺进行读数,一个水准点段测完后检核,在每一测站,没有检查、复核,为误差的积累创造了条件,容易返工,耽误时间、浪费人力。通过工程实践证明,这一方法经常出现错误,节选五个水准点连续错误中的一个测段结果如表1.1和1.2所示:

表1.1 某公路BM4至BM5水准点外业测量结果

表1.2 某公路BM4至BM5水准点复核测量结果

0.36317.048 17.076表1.1经过成果整理,读数差Δh=Σ┖笫营-Σ┣笆营,Δh小于2mm满足规范要求。但是施工过程中,施工单位提出问题,经过表1.2复核补充测量成果证实,外业测量的结果不正确,因此,有必要分析水准测量的误差,找出控制纠正的方法,避免错误的出现,保证项目的顺利施工。

2 水准测量的现状

现在应用水准点与中桩分开观测的方法,水准点观测采取往返测量,成果整理要求高差闭合差f﹉容(f﹉容=Σh┩+Σh┓氮)达到平原微丘区三等水准测量的精度不大于±20•L(1/2)。平原微丘地区影响水准测量精度的主要因素是水准路线的长度,长度越长,精度越低。

3 水准测量的误差分析及控制方法

水准测量误差有仪器误差、观测误差和外界条件的影响。

(1)仪器误差之一是水准仪的望远镜视准轴不平行于水准管轴所产生的误差。仪器虽在测量前经过校正,仍会存在残余误差。因此造成水准管气泡居中,水准管轴居于水平位置而望远镜视准轴却发生倾斜,致使读数误差。这种误差与视距长度成正比。观测时可通过中间法(前后视距相等)和距离补偿法(前视距离和等于后视距离总和)消除。针对中间法在实际过程中的控制,立尺人是关键,通过应用普通皮尺测距离,之后立尺,简单易行。

(2)仪器误差之二是水准尺误差。主要包含尺长误差(尺子长度不准确)、刻划误差(尺上的分划不均匀)和零点差(尺的零刻划位置不准确),对于较精密的水准测量,一般应选用尺长误差和刻划误差小的标尺。尺的零误差的影响,控制方法可以通过在一个水准测段内,两根水准尺交替轮换使用(在本测站用作后视尺,下测站则用为前视尺),并把测段站数目布设成偶数,即在高差中相互抵消。同时可以减弱刻划误差和尺长误差的影响。

(3)外界条件的影响。用水平面代替水准面对高程的影响,可以用公式Δh=D2/(2R)表示,地球半径R=6371Km,当D=75m时,Δh=0.44cm;当D=100m时,Δh=0.08cm;当D=500m时,Δh=2cm;当D=1Km时,Δh=8cm;当D=2Km时,Δh=31cm;显然,以水平面代替水准面时高程所产生的误差要远大于测量高程的误差。所以,对于高程而言,即使距离很短,也不能将水准面当作水平面,一定要考虑地球曲率对高程的影响。

4 结语

减小和消除误差的方法都是以增加时间或采取更多的步骤为代价。在测量中操作熟练,才能提高观测的速度,采取规范的办法,严格执行正确步骤,司仪与立尺互相配合,才能得到正确结果。通过实践证明,将控制方法应用到实际工作中后,没有出现过错误,达到了“多干事、动作快、效率好、省时间”的目的。