精密水准测量中的系统误差初探

程洁，程坤

（江苏省骆运水利工程管理处，江苏 宿迁 223800）

“精密水准测量”是指利用水准仪和水准尺对各地面点高程进行测量的一种方法和手段，是高程控制中的重要组成部分，能够为国家高程基准、地形测绘等工作提供严密的数据，因而对其测量精度的要求非常高。但由于在实际的操作中存在影响测量精度的因素，并会产生一定的系统误差，导致最终的测量结果不利于相关工作的开展。对此，还应不断采取有效的措施来控制并降低精密水准测量中的系统误差。

1 精密水准测量中的系统误差分析

1.1 仪器本身缺陷造成的误差

仪器本身的缺陷是导致精密水准测量产生系统误差的原因之一。首先，当水准仪的视准轴与水准管轴不平行时便会产生误差，以至于最终测量到的数据缺乏精准性，难以满足测量要求；其次，水准标尺刻度不够精准，比如零点标注不准确、水准尺本身发生形变等，也会导致最终测量的数据存在误差，进而影响了测量工作的有效性。

1.2 外界条件影响造成的误差

外界条件的变化常会对精密水准测量结果造成一定的影响，其主要体现在以下3方面：①水准仪沉降带来的影响。当测量设备放置时间过久时，由于自重原因，水准仪和水准尺会对地面产生荷载力，进而出现仪器沉降现象，影响实验的科学性，其随机误差也会慢慢增大。②温度变化带来的影响。由于仪器本身材质的不同，其受温度变化影响的程度也不同。当温度变化时，便会出现不同程度的热胀冷缩，相关仪器测量的结果便会产生误差，比如水准仪i角大小发生变化、视准轴和水准管轴的相对位置发生偏移等。③大气折射带来的影响。由于大气层密度不够均匀，光线在到达地面时便会产生不同的折射效果，此时便会使水平视线的测量高差产生误差，进而影响读数的精准度。

1.3 水准面曲率造成的误差

在实际精密水准测量中，主要是借助水准仪的水平面即水平视线来观测水准尺上的数值，而非水准面，随后再通过计算得出高差数值。但事实上，高差主要代表的是两点间水准面的距离，此时水准面曲率便会对测量结果产生系统误差。

1.4 人为操作不当造成的误差

人为操作不当是影响精密水准测量的重要因素之一。人为操作不当造成的误差主要体现在以下3方面：①在测量过程中由于水准标尺不稳、三脚架不稳等导致水平视线产生倾斜，进而造成误差；②对水准气泡居中的操作不当也会产生误差；③在观测读数上，由于水准尺不平、眼睛与目镜位置不同造成的视觉偏差等都会导致数据存在误差。

2 精密水准测量中的系统误差控制措施

2.1 严格控制测量仪器的质量

为确保精密水准测量结果的精确性，在开始测量前，还应对所使用仪器的质量进行严格把关，避免因出现仪器缺陷而造成系统误差。在实际中，应事先对水准仪的视准轴与水准管轴的平行度进行检验和校正，以便顺利开展测量工作；应对水准标尺的质量进行检验，查看其刻度是否精准及有否出现变形等现象；还应尽量选用较为先进的电子水准仪，进而有效减小系统误差。

2.2 减少外界条件的干扰与影响

在测量时，还应减少外界环境带来的不良影响。首先，应严格控制水准仪的沉降问题，事先确保选择好最佳的观测地点，比如在坚实的地面测量等。同时，可采用往返观测的方式来减小测量过程中的系统误差。其次，应降低温度变化带来的影响。在实际测量中，避免在温度差较大的情况下测量，而应在一个最佳的温度环境下展开工作，以减少热胀冷缩给水准标尺及相关仪器带来的不良影响，进而提高读数的准确性。最后，还应减少大气折射带来的影响。在山区测量时，由于受到光线折射的影响较大，因此，在测量时应确保水平视线高出地面一定的距离，比如50 cm，以减小误差。在平原地区测量时，其影响程度较小，加之在阴天时受到大气折射的影响较小，因此可根据实际需要尽量选择在阴天及一些平原地区测量。此外，应注意避免在中午前后测量，以减少大气折射对测量结果的不良影响。

2.3 减少人为操作不当产生的影响

要想减小水准测量系统误差，还应充分考虑人为因素方面给测量结果带来的影响，因此，还需不断提高测量人员的专业技能，避免出现人为操作不当而影响测量结果的情况。具体可从以下几方面做起：①在开始工作前，应对测量人员的专业技能进行严格考核。②在测量过程中，可使用带有水准器的水准标尺，以降低其倾斜程度；同时，在测量时，应确保测量人员用脚将不平的地面踩实，增强三脚架的稳定性。③应将尺垫放置于坚固的土壤中，以便借助往返测量方式降低系统误差。④应在测量过程中尽量减小视觉误差，避免出现经常调节焦距的现象，并保证测量时前后视距相等。

2.4 加大对测量过程的检核力度

为有效降低精密水准测量中的系统误差，在工作过程中还应不断加大对测量的检核力度。在此方面，可从以下3方面着手做起：①应对测量现场进行检核，确保测量仪器、平面控制网、高程控制网等布置的规范性；②应利用施工图纸对测量现场进行检核，查看其是否存在变动之处等，以及时制订调整方案；③应遵循“测量工作与检核同步进行”的原则，以及时发现测量错误并减小误差。

3 总结

综上所述，精密水准测量是一种较为有效的测量方法，能够为国家高程系统的构建及地形测绘等工作提供良好的高程数据支持。因此，为了充分发挥出精密水准测量的作用，并有效控制和降低测量中的系统误差，还应强化对其测量仪器质量的控制、减少外界条件的影响、加大测量检核力度，并提高测量人员的专业技能，以降低人为造成的系统误差，从而不断提高精密水准的测量精度，为相关工作的开展提供有效的数据支持。

［1］黄太康.精密水准测量中系统误差的控制［J］.资源信息与工程，2016，31（04）：128.

［2］李志平.精密水准测量中系统误差对精度的影响及对策［J］.江西建材，2014（21）：219.