水准测量误差分析和消减方法

水准测量中的误差分析及消减方法分析水准测量中的误差来源，寻求减小误差的方法，对提高水 准测量成果的精度具有积极意义。我通过参加测站考证水准测量的实践，结合理论知识，针对误差产生的原因以及消减误差的方法进 行了探讨，谈一点体会，供大家参考。一、仪器误差1. 仪器校正不完善产生的误差仪器虽然经过校正， 但不可能绝对完善， 还会存在一些残余误 差，其中主要是水准管轴不平行于 视准轴的误差。这项误差在水准 测量中引起的读数误差大小和仪器距水准尺的距离成正比。在同一测站，只要将仪器安置于距前、后视尺等距离处，就可消除该项误差。2. 调焦误差由于仪器制造加工不够完善，当转动对光螺旋调焦时， 对光透镜产生非直线移动而改变视线位置，产生调焦误差。这项误差，只 要将仪器安置于距前、后视尺等距离处，后视完毕转向前视，不再 重新对光，就可消除这项误差。3. 水准尺误差随着水准尺使用年限的延长， 水准尺就会弯曲变形， 产生尺面 刻划不准和尺底零点不准等误差。因此，在水准测量前应对水准尺进行检验。水准尺的零点误差， 使仪器站数为偶数或在由往测转入 返测时前后视标尺互换 即可消除。二、观测误差1. 整平误差整平误差和水准管分划值及视线长度成正比。若以DS3型水准仪进行水准测量，视线长D=100m时，则在读数上引起的误差为 0.73mm。因此在观测时必须切实使气泡居中，视线不能太长，后 视完毕转向前视，要注意重新转动微倾螺旋使气泡居中才能读数， 但不能转动脚螺旋，否则将改变仪器高产生错差。若在日光强烈的晴天进行测量时，必须打伞遮阳保护仪器，特别要注意保护水准管。2. 估读误差和照准误差估读误差是估读水准尺上的毫米产生的误差。它和十字丝的粗细、望远镜放大倍率和视线长度有关。在一般水准测量中，当视线 长度为100m时，估读误差约为 1.5mm。当望远镜放大倍率为 30、 视线长度为100m时，照准误差约为 0.97mm。若望远镜放大倍率 较小或视线过长，尺子成像小，显得不够清晰，照准误差和估读误 差都将增大。故对各等级的水准测量，规定了仪器应具有的望远镜 放大倍率及视线的最大长度。3. 水准尺竖立不直产生的误差如果水准尺不垂直于地面时，其读数比水准尺竖直时的读数要 大，而且视线越高，误差越大。因此测量时一定要将水准尺竖直， 并且水准尺读数不能太大，一般应不大于2.7m。三、外界条件影响1.仪器升降的误差由于土壤的弹性和仪器的自重，可能引起仪器的上升或下沉，从而产生误差。若后视完毕转向前视时，仪器下沉了】，使前视读数小了 】，即测得的高差大了 】；若前视完毕转向后视过程中 仪器又下沉了 A2,则第二次测得的高差小了如果仪器随时间均匀下沉，即 2取两次所测高差的平均值，这项误差就可能得到有效削减。因此在国家三等以上等级的水准测量中，应按后、前、前、后的顺序进行观测 。2尺垫升降的误差和仪器升降情况相类似。如转站时尺垫下沉，所测高差增大，如上升则使高差减小。故对一条水准路线采用往返观测取平均值，这项误差可以得到有效地削弱。3. 地球曲率影响地球是一个旋转的椭圆球体，在普通测量中，当测区面积不大时，可以把球面视为平面，即以水平面代替水准面。但是地球曲率 对高程测量的影响是不能忽略的，当视距为100m时，在高程方面的误差就接近1mm，其影响是很大的。由于水准仪提供的是水平 视线，因此后视读数和前视读数中都含有地球曲率误差，但只要将仪器安置于距前、后视尺等距离处，就可消除地球曲率的影响。4. 大气折光影响地面上空气存在密度梯度，光线通过不同密度的媒质时， 将会发生折射，而且总是由疏媒质折向密媒质，因而水准仪的视线往往不是一条理想的水平线。一般情况下，大气层的空气密度上疏下密，视线通过大气层时成一条向下弯折的曲线，使尺上读数减小，它和水平线的差值即为折光差。在晴天，靠近地面的温度较高，致使下 面的空气密度比上面稀， 这时视线成为一条向上弯折的曲线，使尺上读数增大。视线离地面越近，折射也越大，因此一般规定视线必 须高出地面一定高度，如高出地面 0.3m，就是为了减少这种影响。 若在平坦地面，地面覆盖物基本相同，而且前后视距相等，这时前 后视读数的折光差方向相同，大小基本相等，折光差的影响即可大部分得到抵消或削弱。 当在山地连续上坡或下坡时，前后视视线离地面高度相差较大，折光差的影响将增大，而且带有一定的系统性， 这时应尽量 缩短视线长度，提高视线高度，以减小大气折光的影响。四、对策以上对各种误差进行了逐项分析，实际上由于误差产生的随机性，其综合影响在实际测量中将会相互抵消一部分。在实际测量中应该注意以下几点，可以减小各项误差的影响，确保测量成果的精确度。1.尽量做到前视距离和后视距离相等，前后视距离累积差不 宜太大，等级水准测量前后视距差及累积差不能超过相应的限差， 这样就可以减小多项误差的影响。2 .视线长度要符合规范的要求，在不平坦地区应缩短视线长 度，这样就可以减小整平误差、估读误差和照准误差的影响。3 .视线离地面高度应保持一定的数值，不宜太高，也不宜太 低，这样就可以减小水准尺竖立不直的误差和大气折光的影响。4 .每一测段的往测和返测，仪器站数应为偶数，由往测转向返测时，两水准尺必须互换位置。5 .在每一测站都应立即计算出后距、前距、前后视距差、前 后视距离累积差、黑红面读数差、黑红面所测高差之差，并按后、 前、前、后的顺序进行观测；否则，如果有一个环节出现问题，就 会前功尽弃，事倍功半。工国