工程水准测量的误差控制举措探讨

陈彩芹

摘 要 水准测量是当前高程测量中应用最广、精度最高的一种测量方法，但在其开展的过程中，往往会受仪器、观测方法以及外界环境等的影响而致使存有一定误差，一旦控制不当便会使得测量结果的精准性大大降低。对此，本文从水准测量误差的诸多成因着手，细致探讨了水准测量误差的控制举措，以飨同行。

关键词 水准测量;误差成因;控制举措

1水准测量误差的成因

1.1 测量仪器引起的误差

（1）水准尺不精准。某些水准尺自身刻线不精准、尺长误差，以及水准尺长时间使用且保养不当而导致尺身弯曲，尺底磨损导致的尺底零位改变等，都会导致测量时出现误差。

（2）水准管轴与视准轴不平行。虽然测量前会对仪器进行校正，但仍可能会存在残余误差;同时，随着使用时间的推移或震动的影响，往往会造成视准轴与水准管轴出现夹角。在此种情况下，即使水准管气泡居中视准轴也会存在一定的倾斜，从而造成一定的误差。

1.2 观测不當引起的误差

（1）读数误差。在测量读数的过程中，因测量人员视力差异、望远镜放大倍率不同以及视线长度大小的影响，都会造成读数时的误差。此时，水准尺的读数误差可依据以下所列公式计算得出：其中，V为望远镜放大倍率，D为视线长度，ρ″为206265″，60″为人眼的极限分辨能力。由此看出，视线距离越长误差则越高，而望远镜的放大倍率约小则误差也越大。

（2）水准尺倾斜误差。水准尺倾斜误差是水准测量中极为常见也是最易被忽略的问题，如若立尺不规范发生左右倾斜，则极易通过望远镜的十字丝发现并予以纠正，而如若水准尺发生前后倾斜，则测量时不易被发现，如若继续进行测量作业就会导致读数偏大，且读数误差随着倾角的增大而越大。

（3）仪器整平误差。若水准仪整平的过程中，水准管气泡未严格居中，则会使得水准轴出现一定程度的倾角，就会造成水准轴与水平面相偏离，从而造成视线倾斜而导致读数误差。

1.3 外界因素引起的误差

（1）测量仪器下沉。在开展水准测量时，若所选测量点地质松软，再加上测量仪器的自重，往往会导致仪器出现下沉的现象，且还会随着时间的推移下沉越严重，由此所造成的误差也会越来越大。

（2）大气折光变化。因大气折光而造成的水准测量误差十分复杂，其通常会使测量时的水平视线变为曲线，且该曲线的曲率通常为7倍的地球半径，也正是因为这一曲线因素的存在而造成了视线读数的误差，且这一误差与视线长度以及视线与地面的距离均存在一定的关系[1]。

2水准测量误差的控制举措

2.1 测量仪器所致误差的控制

（1）水准尺不精准的控制。在水准测量仪器投入使用前，须严格按照相关标准及精度要求对水准尺予以检验，且对于尺长误差及刻画误差超过标准要求的应立即停用。对于因尺底磨损而导致的零点误差，可通过测偶数站的方式减少或规避零点误差。

（2）水准管轴与视准轴不平行的控制。对于因水准管轴与视准轴不平行而造成的测量误差，可采用中间法或距离补偿法予以规避。其中，中间法即是前后视距相等法，在立尺时需要测量人员先通过钢卷尺或皮尺对测距予以测量，然后再于相应位置进行立尺，这样大大减少了操作工序，而且还能有效降低水准管轴不平行误差。此外，若因外界因素而导致前视点与仪器距离过大或过小，则应于下一测站相应增加后视点与仪器的距离，以便对上一测段所出现的误差予以补偿，但由于此种方式操作较为烦琐，控制难度也相对较大。

2.2 观测不当所致误差的控制

（1）读数误差的控制。由上文中所提到的读数误差计算公式可知，要想有效减少与规避读数误差，必须从视线长度以及望远镜的放大倍率着手，这就需要我们在确保读数正确无误的前提下，首先确保望远镜放大倍率≥30倍，且视线长度应根据水准测量的等级选择适宜视线长度。例如，对于三等水准测量应控制视线长度不超过65cm，对于四等水准测量应控制视线长度不得超过80cm。

（2）水准尺倾斜的控制。加强对立尺环节的控制，是控制倾斜误差避免读数出现较大偏差的关键。通常，水准尺上会设置有圆水准器，以便于在水准测量时扶尺整平，这就需要在立尺的过程中立尺人员必须保持水准气泡居中，此时观测人员应准确迅速将标尺读数读出。若水准尺上未设置有圆水准器，则可以采用摇尺法确保水准尺能够竖直，该操作步骤主要为：水准尺下端于待测点上方保持不动，尺上端视线应前后来回摆动予以观测，直至读数最小即为竖直状态下水准尺的读数。对于坡型较陡的地形测量时，水准尺读数应控制最大不超过2.7m。

（3）仪器整平的控制。因未整平而导致的误差受到视线长度的影响较大，并且会随着视线长度的增大而增大。因此，针对这种误差就需要我们在测量时，首先应选择具有较高灵敏度的仪器，并在整平操作时应严格确保水准管气泡能够居中，并将视线长度控制在规定的长度，以此减少或规避未整平而导致的误差。

2.3 外界因素所致误差的控制

（1）仪器下沉的控制。为有效规避仪器下沉而导致的测量误差，通常需要在测量前选择条件较好的土质条件，且仪器的安设位置地面应坚实可靠并踩实处理，以有效防止测量仪器出现下沉。同时，整个测量过程应尽量以最短的时间完成观测，减少仪器安置时间从而避免所造成的沉降现象。此外，对于测量精度要求较高时，可采用两把黑红双面尺搭配测量，测量时应按照后→前→前→后依次予以观测，从而有效规避因仪器出现下沉而造成的误差。

（2）大气折光变化的应对。水准测量时，应控制视线长度不宜过长，并确保视线与地面的高度应≥30cm;其次，在开展水准测量时，应尽量选择适宜的观测时间与天气，通常，以每天的10：00～16：00这一时间段为最适宜观测时间，因这一时间段内的大气折光变化基本稳定，因此所造成的影响也基本最小[2]。

3结束语

综上所述，导致水准测量误差的原因来自多个方面，因此，需广大测量作业人员熟练掌握各类误差的来源及生成原因，具备熟练操作仪器的能力，并在测量实践时规范操作，依据测量误差的具体成因采取适宜的控制举措，进而有效确保测量数据的精确有效。

参考文献

[1] 池国民，闫万晓，胡尊迎，等.精密水准测量误差控制策略探讨[J].山东工业技术，2016，（1）：230.

[2] 徐友尧.水准测量中应注意的问题与水准测量误差控制分析[J].科学技术创新，2018，（13）：39-40.