摘要：水準(zhǔn)測(cè)量是采用幾何原理，利用水平視線測(cè)定兩點(diǎn)間高差。公路工程測(cè)量過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種誤差，本文簡(jiǎn)要的分析水準(zhǔn)測(cè)量的誤差及控制方法。

　　關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)測(cè)量；誤差；控制

　　一、概述

　　公路工程水準(zhǔn)測(cè)量是采用幾何原理，利用水平視線測(cè)定兩點(diǎn)間高差，儀器使用水準(zhǔn)儀，工具是水準(zhǔn)尺和尺墊。公路工程測(cè)量一般都使用微傾式自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，每公里精度能達(dá)到3mm，水準(zhǔn)儀在一個(gè)測(cè)站的基本程序是：安置儀器，粗略整平，瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺精平和讀數(shù)，在每一測(cè)段測(cè)定完后復(fù)核結(jié)果。同一施工路線采用同一個(gè)高程系統(tǒng)測(cè)量方法是基平與中平同時(shí)測(cè)量，兩臺(tái)水準(zhǔn)儀同時(shí)觀測(cè)一個(gè)水準(zhǔn)尺，間視和轉(zhuǎn)點(diǎn)由兩個(gè)人立水準(zhǔn)尺。兩臺(tái)水準(zhǔn)儀總是同時(shí)觀測(cè)一個(gè)水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)，一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)段測(cè)完后，進(jìn)行檢核，每一測(cè)站如果沒(méi)有檢查和復(fù)核，將為誤差的積累創(chuàng)造條件，容易返工，耽誤時(shí)間，浪費(fèi)人力，在工程實(shí)踐中，這一方法經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤�，F(xiàn)在我們將水準(zhǔn)點(diǎn)與中樁分開(kāi)觀測(cè)，水準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)采取往返測(cè)量，成果整理要求高差閉合差fh容（fh容=∑h往∑h返）達(dá)到平原微丘地區(qū)影響水準(zhǔn)測(cè)量精度的主要因素是水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，精度越低，山區(qū)則是測(cè)站，測(cè)站越多，精度越低。

　　二、水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析及控制

　　水準(zhǔn)測(cè)量誤差產(chǎn)生有儀器誤差，觀測(cè)誤差和外界條件的影響三個(gè)方面。

　　1.儀器誤差。準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸所產(chǎn)生的誤差；儀器雖在測(cè)量前經(jīng)過(guò)校正，但仍會(huì)在殘余誤差，因此造成水準(zhǔn)管氣泡居中，水準(zhǔn)管軸居于水平位置，而望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸卻發(fā)生傾斜，致使讀數(shù)誤差。這種誤差與視距長(zhǎng)度成正比，觀測(cè)時(shí)可通過(guò)中間法（前后視距相等）和距離補(bǔ)償法（前視距離和等于后視距離總和）消除。中間法在實(shí)際操作過(guò)程中立尺人是關(guān)鍵，可采用普通皮尺測(cè)定距離之后立尺。而補(bǔ)償法卻不易操作。另外有水準(zhǔn)尺誤差：水準(zhǔn)尺誤差有尺長(zhǎng)誤差（尺子長(zhǎng)度不準(zhǔn)確），刻劃誤差（尺上的分劃不均勻）和零點(diǎn)差（尺的零刻劃位置不準(zhǔn)確），三種情況組成。施工測(cè)量前對(duì)所使用的水準(zhǔn)尺進(jìn)行檢查，盡可能不使用尺長(zhǎng)誤差和刻劃誤差的標(biāo)尺，如只能使用應(yīng)找出誤差特點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)修正后進(jìn)行使用，對(duì)于尺的零誤差，控制方法可通過(guò)在一個(gè)水準(zhǔn)測(cè)段內(nèi)，交替輪換使用兩根水準(zhǔn)尺（本測(cè)站用作視尺，下測(cè)站用作前視尺），并把測(cè)段站數(shù)目布設(shè)成偶數(shù)，以在高差中相互抵消，同時(shí)可減弱刻劃誤差和尺長(zhǎng)誤差的影響。

　　2.觀測(cè)誤差。

　�。�1）符合水準(zhǔn)管氣泡居中的誤差：由于符合水準(zhǔn)氣泡未能做到嚴(yán)格居中，造成望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸傾斜面，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。讀數(shù)誤差的大小與水準(zhǔn)管的靈敏度有關(guān)，景要是水準(zhǔn)管分劃值J的大小。此外，讀數(shù)誤差與視線長(zhǎng)度成正比，水準(zhǔn)管居中誤差一般認(rèn)為是0.1.J，根據(jù)人公式m居=0.1.s/p，因此只要觀測(cè)時(shí)符合水準(zhǔn)管氣泡能夠認(rèn)真仔細(xì)進(jìn)行居中，且對(duì)視線長(zhǎng)度加以限制，與中間法一致，此誤差可消除。

　�。�2）視差的影響當(dāng)存在視差時(shí)，尺像與十字絲平面不重合，觀測(cè)時(shí)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(jìn)行仔細(xì)物鏡對(duì)光，消除視差。

　　（3）水準(zhǔn)尺的傾斜誤差水準(zhǔn)尺如果是向視線的在右傾斜，觀測(cè)時(shí)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡十字絲很容易察覺(jué)。尺子傾斜總是使尺上讀數(shù)增大，它對(duì)讀數(shù)的影響與尺的傾斜角和尺上讀數(shù)的大�。�即視線距地面主高度）有關(guān)。尺的傾斜角越大，對(duì)讀數(shù)的影響也越大；尺上讀數(shù)越大，對(duì)讀數(shù)的影響就越大。所產(chǎn)生的讀數(shù)誤差為△a=（1-r）當(dāng)r=30，a=1.5時(shí)，△a=2㎜.因此，此項(xiàng)影響是不容忽視的。通常我們立鏡高度是1.6m～1.7m，則△a就超過(guò)2㎜以上，因此，在施工測(cè)量中，一定要認(rèn)真立尺，使尺處于鉛垂位置尺上有圓水準(zhǔn)的應(yīng)使氣泡居中。

　　3.外界條件的影響。用水平面代替水準(zhǔn)面對(duì)高程的影響，可以用公式△h=D2/（2R）表式：地球半徑R=6371km，當(dāng)D=75m時(shí)，△h=0.44㎝；當(dāng)D=100m時(shí)，△h=0.08㎝時(shí)；當(dāng)D=500m時(shí)，△h=2㎝時(shí)，當(dāng)D=1km時(shí)，△h=8㎝；當(dāng)D=2km時(shí)，△h=31㎝.顯然，以水平面代替水準(zhǔn)面時(shí)，高程所產(chǎn)生的誤差要遠(yuǎn)大于測(cè)量高程的誤差，所以，對(duì)于高程而言，即使距離很短，也不能將水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面，一定要考慮地球曲率對(duì)高程的影響，實(shí)測(cè)中可采用中間法消除。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)減小，可用公式△h=D/2（2×7R）表示，視線離地面越近，折射越大，因此視線距離地面的角度不應(yīng)小于0.3m，并且其影響也可用中間法消除或減弱，應(yīng)避開(kāi)光照強(qiáng)烈的中午時(shí)間。此外，應(yīng)選擇有利的時(shí)間，一日之中，上午10時(shí)至下午4時(shí)這段時(shí)間大氣比較穩(wěn)定，便于消除大氣折光的影響，但在中午前后觀測(cè)時(shí)，尺像會(huì)有跳動(dòng)，影響讀數(shù)，應(yīng)避開(kāi)這段時(shí)間，陰天、有微風(fēng)的天氣可全天觀測(cè)。

　　儀器下沉是指在一測(cè)站上讀的后視讀數(shù)和前視讀之間儀器發(fā)生下沉，使得前視讀數(shù)減小，算得的高差增大。為減弱其影響，當(dāng)采用雙面尺法或變更儀器高法時(shí)，第一次是讀后視讀數(shù)再讀前視讀數(shù)，而第二次則先讀前視讀數(shù)再讀后視讀數(shù)。即“后、前、前、后”的觀測(cè)程序。這樣的兩次高差的平均值即可消除或減弱儀器下沉的影響。

　　水準(zhǔn)尺下沉的誤差是指儀器在遷過(guò)程中，轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生下沉，使遷站后的后視讀數(shù)增大，算得的高差也增大。如果采取往返測(cè)，往測(cè)高差增大，返測(cè)高差減小，所以取往返高差的平均值，可以減弱水準(zhǔn)尺下沉的影響。最有效的方法是應(yīng)用尺墊，在轉(zhuǎn)點(diǎn)的地方必須放置尺墊，并將其踩實(shí)，以防止水準(zhǔn)尺在觀測(cè)過(guò)程中下沉。

　　三、結(jié)語(yǔ)

　　減小和消除誤差的方法都是以增加時(shí)間或采取更多的步驟為代價(jià)。在測(cè)量中操作熟練，才能提高觀測(cè)的速度，采取規(guī)范的辦法，嚴(yán)格執(zhí)行正確步驟，司儀與立尺互相配合，才能得到正確結(jié)果。只有認(rèn)真細(xì)心，反復(fù)校核，相信測(cè)量誤差會(huì)減小到最低。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]鐘孝順，聶讓。測(cè)量學(xué)。北京：人民交通出版社，2005，8