浅析水准测量的误差来源及控制方法

摘要：水准测量是确定公路工程地面点高程的 方法 之一，是高程测量中精度较高且常用的方法。实施过程中，需要几个人合作才能完成，误差允许范围内的精度由于仪器和人为的 影响 而不容易控制，而且易出现隐蔽性错误，如果不能及早发现，基础资料是错误的，从而水准点高程不正确，直接影响路线纵断面设计和施工。

关键词：水准测量 水准仪 高程 误差

1. 0勘察设计过程中水准测量的 问题

水准测量是采用几何原理，利用水平视线测定两点间高差。仪器使用水准仪，工具是水准尺和尺垫。公路工程测量一般使用DS3型微倾式自动安平水准仪，每公里能达到的精度是3mm，水准仪在一个测站使用的基本程序是安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。我们在实际勘测过程中按这个顺序施行，在每一水准点段测完后复核结果。

表1.1 廊泊一级公路BM4至BM5水准点外业测量结果

点号

后视

视线高

间视

前视

高程

点号

后视

视线高

间视

前视

高程

BM4

3.300

15.750

3.286

15.529

557.8

1.483

15.765

1.450

14.282

254.6

1.442

14.308

600

1.386

14.379

284.6

1.424

14.326

650

1.357

14.408

314.6

1.425

15.715

1.460

14.290

700

1.672

16.005

1.432

14.333

344.6

1.420

14.295

750

1.482

14.523

374.6

1.387

14.328

800

1.476

14.529

406.2

1.493

15.716

1.492

14.223

850

1.488

16.021

1.472

14.533

ZD1

1.175

15.732

1.159

14.557

900

1.475

14.546

C6

1.415

14.317

950

1.428

14.593

437.8

1.425

14.307

K4

1.540

16.204

1.357

14.664

467.8

1.363

14.369

50

1.439

14.765

497.8

1.312

14.420

ZD2

2.240

17.684

0.760

15.444

527.8

1.41

14.322

BM5

0.826

16.864

点号

后视

视线高

间视

前视

高程

点号

后视

视线高

间视

前视

高程

平均高程

BM4

1.637

1.637

12.585

BM4

1.798

1.798

12.539

12.562

ZD1

1.848

0.202

14.020

ZD1

1.884

0.366

13.971

ZD2

1.424

1.399

14.469

ZD2

1.452

1.436

14.419

ZD3

1.372

1.359

14.534

ZD3

1.436

1.388

14.483

ZD4

1.330

1.283

14.623

ZD4

1.392

1.349

14.570

ZD5

1.348

1.301

14.652

ZD5

1.364

1.367

14.595

ZD6

1.413

1.279

14.721

ZD6

1.521

1.295

14.664

ZD7

1.533

1.200

14.934

ZD7

1.580

1.307

14.878

ZD8

1.525

1.065

15.402

ZD8

1.531

1.113

15.345

ZD9

2.012

1.350

15.577

ZD9

1.890

1.355

15.521

BM5

0.485

17.104

BM5

0.363

17.048

17.076

2. 0水准测量的现状

3. 0水准测量的误差分析及控制方法

水准测量误差有仪器误差、观测误差和外界条件的影响。

3.1仪器误差之一是水准仪的望远镜视准轴不平行于水准管轴所产生的误差

仪器虽在测量前经过校正，仍会存在残余误差。因此造成水准管气泡居中，水准管轴居于水平位置而望远镜视准轴却发生倾斜，致使读数误差。这种误差与视距长度成正比。观测时可通过中间法（前后视距相等）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）消除。针对中间法在实际过程中的控制，立尺人是关键，通过应用普通皮尺测距离，之后立尺，简单易行。而距离补偿法不仅繁琐，并且不容易掌握。

3.2仪器误差之二是水准尺误差

主要包含尺长误差（尺子长度不准确）、刻划误差（尺上的分划不均匀）和零点差（尺的零刻划位置不准确），对于较精密的水准测量，一般应选用尺长误差和刻划误差小的标尺。尺的零误差的影响，控制方法可以通过在一个水准测段内，两根水准尺交替轮换使用（在本测站用作后视尺，下测站则用为前视尺），并把测段站数目布设成偶数，即在高差中相互抵消。同时可以减弱刻划误差和尺长误差的影响。

3.3观测误差之一是符合水准管气泡居中的误差

3.4观测误差之二是视差的影响

当存在视差时，尺像不与十字丝平面重合，观测时眼睛所在的位置不同，读出的数也不同，因此，产生读数误差。所以在每次读数前，控制方法就是要仔细进行物镜对光，消除视差。

3.6观测误差之三是水准尺的倾斜误差

水准尺如果是向视线的左右倾斜，观测时通过望远镜十字丝很容易察觉而纠正。但是，如果水准尺的倾斜方向与视线方向一致，则不易察觉。尺子倾斜总是使尺上读数增大。它对读数的 影响 与尺的倾斜角和尺上读数的大小（即视线距地面的高度）有关。尺的倾斜角越大，对读数的影响就越大；尺上读数越大，对读数的影响就越大。

3.6外界条件和下沉的影响

仪器下沉是指在一测站上读的后视读数和前视读数之间仪器发生下沉，使得前视读数减小，算得的高差增大。为减弱其影响，当采用双面尺法或变更仪器高法时，第一次是读后视读数再读前视读数，而第二次则先读前视读数再读后视读数。即“后、前、前、后”的观测程序。这样的两次高差的平均值即可消除或减弱仪器下沉的影响。

水准尺下沉的误差是指仪器在迁过程中，转点发生下沉，使迁站后的后视读数增大，算得的高差也增大。如果采取往返测，往测高差增大，返测高差减小，所以取往返高差的平均值，可以减弱水准尺下沉的影响。最有效的 方法 是 应用 尺垫，在转点的地方必须放置尺垫，并将其踩实，以防止水准尺在观测过程中下沉。

4. 0结语

减小和消除误差的方法都是以增加时间或采取更多的步骤为代价。在测量中操作熟练，才能提高观测的速度，采取规范的办法，严格执行正确步骤，司仪与立尺互相配合，才能得到正确结果。

通过实践证明，将控制方法应用到实际工作中后，没有出现过错误，达到了“多干事、动作快、效率好、省时间”的目的。