浅析水准测量误差控制

刘坤

摘要：本文作者从水准测量的误差的分析着手，分析了水准测量产生误差的原因，探讨了对水准测量误差控制的方法，目的是为水准测量的实施提供指导和借鉴，进而推进测量工作的有效开展。

关键字：水准测量；精确度；误差控制

中图分类号：P224.1文献标识码： A

水准测量作为一种常用的测量方法，需要对其误差进行控制，这就需要测量工作人员提高自身的修养，具备较高的专业技能和工作水平，同时规范测量工作，实现对误差的有效控制，进而提高水准测量的准确度，为后期工作奠定坚实的基础。

1 水准测量的误差

作为确定地面点高程的一个重要的方法，水准测量在测量工作中发挥着重要的作用，具有较高的精度。水准测量是在几何原理的指导下，借助水准仪、水准尺和尺垫作为基本工具对两点间的高差进行的测量。在水准测量工作中，不可避免会受到多个因素的影响，导致误差的出现，这就需要找出误差出现的原因，并采取有针对性的措施，对误差进行控制，进而保证测量工作的精确性。

在进行水准测量时，会受到多个因素的影响，进而产生一定的测量误差，对测量工作以及施工工作带来严重的影响，这就需要对误差产生的原因进行有效的分析，得出误差产生的主要原因，进而为水准误差测量的控制提供正确的基础资料。一般而言，在利用水准测量进行测量工作时，误差的产生主要包括以下几个方面：

1.1 仪表误差

在水准测量中出现的误差，最主要的原因是仪表的误差，由于在水准测量中的仪表较多，主要包括以下几个方面的内容：

1.1.1 望远镜视准轴与水准轴不平衡

如果在进行水准测量时，视准轴如果与水准管轴不平衡，会对投影到交角的值造成影响，即使进行了相应的纠正工作，但是难以实现两轴的平衡，进而导致了残余的误差。这样就使得水准管中的气泡处于中间位置，使望远镜的视准轴倾斜，进而产生了读数的误差，并且这种误差会随着视距长度的增加而加大。

1.1.2 水准尺的误差

在水准仪表的误差中，由水准尺的误差是不可忽视的一个环节，主要是由尺长误差、刻华误差以及零点差，前者是由于水准尺的长度不准确，而刻划差则是由刻度划分不均匀引起的，对于零点差而言，误差产生是因为零度刻划不准确引起的。

1.2 观测误差

除了测量仪表会引起误差以外，观测误差也不容忽视，对测量的准确性有着重要的影响作用，一般而言，包括以下几个环节的观测误差：

1.2.1 水准管中的气泡居中的误差

由于在进行水准观测时，没有使气泡居于水准管的中间，致使望远镜的视准轴发生倾斜，这样就会出现读数的误差，这种误差受到水准管的灵敏度与视线长度的影响。

1.2.2 对水准尺估读的误差

望远镜的放大倍数以及视线长度对水准尺的估读有着重要的影响，由于这两个方面的操作不符合规定的要求，就会引起水准尺估读的误差。

1.2.3 视差引起的误差

在进行水准测量是，通常会因为视觉的差别引起测量的误差，主要是因为十字丝平面与水准的尺影是不重合的，这样眼睛位置不同就会读出不同的数据，进而产生读数的误差。

1.2.4 水准尺的倾斜误差

在使用水准尺进行测量时，容易出现水准尺的倾斜，并且如果其倾斜方向与视线的方向是一致的话，不易觉察到，这样就容易引起测量的误差，并且水准尺倾斜越厉害，产生的误差就会越大。

1.3 外界影响下的误差

在利用水准测量方法时，会受到多种外界条件的影响，并容易引起误差，一般而言，由外界条件引起的误差主要有以下几个方面：

1.3.1 仪器的下沉引起的误差

在水准测量中，仪器下沉引起的误差是常见误差之一，主要是受到仪器安置环境的影响，特别是安置在土质松软的地方，导致脚架不密实，在测量过程中受到各种人为因素的影响以及自身的重力作用下，很容易出现下沉。同时这种误差的引起是积累性，需要采取相应的措施，避免下沉引起的误差。

1.3.2 转点下沉引起的误差

同仪器下沉的原理一样，转点也会出现下沉的现象，对测量数据的准确性产生了重要的影响。

1.3.3 自然因素的影响

由于水准测量大都是在外界的环境中进行的，不可避免的测量结果会受到各种自然环境的影响，其中地球的曲率以及光的折射便是很重要的影响，因为在水准测量中，即使是在对较低的高程进行测量时，单纯的将其看做是水平面，就会产生很大的误差。同时大气的折光作用会对视线造成很大的影响，会使读数减小，并且视线距离地面的距离与折射程度成正比例关系。

此外，水准测量工作的开展还需要依赖于具有专业技术的操作人员，但是在实际的测量工作中，存在着测量工作人员素质低，缺乏专业知识和技能水平，对仪器设备的使用不合理，严重的影响了测量的准确性，产生了测量的误差，不利于为后期工作奠定基础。

2 对水准测量误差的控制

鉴于在测量工作中，水准测量是一种普遍的常用的方法，其测量的准确性和精确度，对后期的设计和施工工作有着至关重要的影响，因此需要对测量中的误差进行分析，查找出现误差的原因，并采取有针对性的措施，将水准测量的误差控制在一定范围以内，进而为后期工作的开展奠定坚实的基础，提供有力的保障。

2.1 对仪表误差的控制

为了实现对仪表误差的有效控制，需要对测量工作进行严格的规定，确保各项测量环节以及仪器设备符合规定的要求。在进行测量时，要确保视准轴如果与水准管轴处于平衡的状态，并确保气泡位于水准管的中间位置，进而将水准测量的前后视距差控制在一定的范围内。除此之外，为了控制水准尺的误差，需要对水准尺进行严格的检查，避免使用存在误差的标尺，对于零点误差的控制可以将每一段的测站数设定为偶数，进而消除零点差的影响。同时在进行水准测量时，要用经过检验的水准尺，同时还可以利用两个不同的水准尺，进行交换使用，不仅消除了误差，还减小了刻划误差和尺长误差的影响。

2.2 对观测误差的控制

为了对观测的误差进行控制，首先需要将气泡控制在水准管的中间位置，并且对视线的长度进行有效的限制，进而消除由气泡居中的误差。其次，要在测量工作中，规定好望远镜放大倍数以及最大视线长度，确保估读的精确性。同时为了消除视差造成的误差，需要在每一次读数之前进行控制，可以通过物镜的对光的方式实现。可见，要对观测的误差进行控制，需要保证各项读数操作符合规定的要求，纠正测量工作中的失误，进而提高测量的准确性。

2.3 对外界环境引起误差的控制

在水准测量中，外界环境引起的误差有时候难以避免，但是可以通过有效的方式进行控制，进而减少测量误差的发生。例如为了避免仪器和转点下沉引起的误差，可以在进行测量工作时，选择坚实的地点作为仪器设备安装的地点，做到脚架踏实，提高观测速度，同时要对气候温度等自然情况进行研究和分析，特别是冻土或者是沼泽地区。对于转点的下沉，可以通过使用垫尺的方法，保证用力踏实，此外，也可取往返观测结果的平均值来抵消一部分的影响。

同时，为了避免地球曲线和折光的误差，视线距离地面的角度不应小于0.3m。地球曲率和大气折光的影响，可采用中间法来消除。此外，应选择有利的时间，一日之中，上午IO时至下午4时这段时间大气比较稳定，便于消除大气折光的影响。

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