1 概述
水準測量的基本原理是根據(jù)幾何關(guān)系，利用儀器提供的水平視線觀測立在兩點上的水準尺以測定兩點間的高差。具體作業(yè)方法如下：在選取了合適的水準路線和固定點之后（水準路線見附圖），開始進行第一測站的觀測，將水準尺立于固定點上做為后視，水準儀放置雜水準路線附近合適位置，然后在施測路徑前進方向上取儀器與后尺大致相等距離放置尺墊，在尺墊上樹立前尺。隨后觀測員對水準儀進行整平，并按“后后前前”的順序?qū)蟪咔俺哌M行讀數(shù)。在一測站完畢后，進行檢核，每一測站沒有檢查和復核，將會增大積累誤差值，容易造成返工，耽誤時間，浪費人力，在水準測量實習中，這一錯誤的問題經(jīng)常出現(xiàn)，只有即使處理好誤差，然后通知后尺移站，此時前一站的前視點變?yōu)楹笠徽镜暮笠朁c，按照與前一站相同的工作程序完成該站的測量，直到完成該測段為止。現(xiàn)在水準點觀測采取往返測量，成果整理要求高差閉合差△h容（△h容=∑h往+∑h返），達到工程測量規(guī)范要求；水準測量精度的主要因素是水準路線的長度，長度越長，精度越低，山區(qū)則是測站，測站越多，精度越低.
2 水準測量的誤差分析及逐步控制
通過大量的實踐證明，水準測量主要存在儀器誤差、觀測誤差、外界因素的影響等幾種。
2.1 儀器誤差
水準測量之前，雖然進行儀器檢驗和校正，但儀器然存在誤差，一方面是制造誤差，即儀器在制造過程中就存在制造缺陷誤差，這項誤差是無法消除的；另一方面是檢驗和校正后的殘余誤差。影響最大、表現(xiàn)最突出的就是照準軸和水準管軸不平行的誤差，即i角誤差。通過管水準軸應(yīng)平行于照準軸的檢驗原理可知，i角誤差對高差的影響：每站高差為
h=（a—b）+i/p.（SA—SB）
每測段的高差為各站觀測高差之和，則
∑h=∑（a—b）+i/p ∑（SA—SB）
通過上式分析，i角的影響與儀器至前后視標尺的視距差及視距累積差有關(guān)�？匆娨齣角的誤差影響，在實際作業(yè)中，只要做到前后視距相等即可。但完全做到前后視距相等是非常困難的，所以測量當中采取前后視距接近，i角誤差的影響就可忽略不計。對一個測段來說，若使前后視距累積差很小，就可以使i角誤差的影響i/p∑（SA—SB）接近于零，從而減弱前后視距不等對測段高差所造成的影響。故水準測量對前后視距差及前后視距累積差可以在限定的范圍差內(nèi)。除儀器誤差對高差具有影響外，還有水準標尺零點差誤差的影響。水準標尺誤差：水準尺誤差有尺長誤差（尺子長度不準確），刻劃誤差（尺上的分劃不均勻）和零點差（尺子的零刻劃位置不準確），三種情況組成。實踐之前都要對水準尺進行檢查，盡可能不使用尺長誤差和刻劃誤差的標尺。對于標尺零點差的影響，可以在水準測量中，每測段的測站數(shù)取為偶數(shù)，可以消除標尺的零點差對高差的影響。由于水準標尺使用的磨損等原因，有時不能完全一致，測量過程中盡量拿水準標尺刻度清晰的尺子。
2.2 觀測誤差
氣泡居中和水準標尺估數(shù)的誤差：水準測量的主要條件是視線必須水平。但由于管水準器氣泡未居中，造成望遠鏡視準軸傾斜，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。因此，在中絲讀數(shù)之前就要注意氣泡居中情況，隨時進行調(diào)整，以減少此類誤差的影響。水準測量是通過望遠鏡獲取標尺讀數(shù)，所以存在估讀誤差，而估讀誤差的大小與厘米分劃寬度的大小及十字絲的粗細有關(guān)，這兩者又與望遠鏡的放大率及視線長度有關(guān)。為削弱估讀誤差的影響，盡量使誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)。
視差的影響：
當存在視差時，尺像與十字絲平面不重合，觀測時眼睛所在的位置不同，讀數(shù)也不同，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以在讀數(shù)前，要進行仔細物鏡對光，消除誤差。
2.3 標尺的傾斜誤差
水準測量時，豎立在尺墊上的水準標尺是傾斜的，傾斜標尺上的讀數(shù)總是比垂直豎立的標尺讀數(shù)為大，當水準標尺的傾斜角為a時，其尺上讀數(shù)為a1，則由圖可知：
a=a1.cosa
△a=a1—a=a1.（1—cosa）
即△a的大小取決于水準標尺傾斜角a和標尺上讀數(shù)a1的大小。
當a=1○，a1=3m時，則△a=0.5mm，這種影響在圖根水準測量中是不算大的。要消除該誤差的影響，必須認真扶尺。
2.4 觀測數(shù)據(jù)的處理
觀測數(shù)據(jù)預處理：
1）尺長改正。用標尺尺長檢定改正數(shù)乘以各測段高差
值，反符號加入往返測段高差中，即：
Δf =f∑h
f—為一對水準標尺每 m長度的平均誤差；
∑h為本測段累計高差。
2）正高改正。 ∈= AHi（Δ） ′
Hi為測段始末兩點的近似高程平均數(shù)，以米為單位；
（Δ）′為測段始末點緯度之差，以分為單位；
A根據(jù)整條水準路線的平均緯度為引數(shù)查表得出；
∈的計算結(jié)果以 mm 為單位。
3）水準路線閉合差的改正。此項改正在進行平差時予以改正。
4）平差計算。將經(jīng)過尺長和正高改正的外業(yè)測段高差，輸入計算機，采用清華山維軟件進行平差。
2.5 外界因素的影響
2.5.1 儀器和標尺的升降誤差
由于土質(zhì)疏松及土壤的回彈性等原因，都會造成儀器或水準標尺的升降。為了減少這種誤差的影響，讀取紅面讀數(shù)時采用先讀前視的辦法。由此可知，如果作業(yè)時對一條水準路線采用往返方向進行觀測，往返測的平均值中這種誤差的影響將會得到
減弱。
2.5.2 地球彎曲和大氣折光差的影響
當水平面代替水平面的限制時，由于地球曲率的緣故，對兩標尺的讀數(shù)產(chǎn)生誤差，可以通過測量前后視距相等，即令S1=S2，就可以消除地球曲率差對每站高差的影響。大氣折光使視線成為一條曲率為地球半徑7倍的曲線，使讀數(shù)減少可用公式△h=D/2（2×7R）表示，視線里地面越近，折射越大，因此視線距離地面不應(yīng)小于0.3m，其影響可以通過中間法消除或減弱，應(yīng)避開強烈的陽光照射。因此測量時選擇有利的時間，一天之中，上午10時至下午4時這段時間大氣較穩(wěn)定，便于消除大氣折光的影響，但在中午前后觀測時，尺像會有跳動，影響讀數(shù)，應(yīng)避開這段時間，陰天、有微風的天氣可全天觀測。
