張學珍　郭長和　姚化勝

摘 要：水準測量誤差包括儀器誤差、外界條件的影響和人的觀測誤差三個方面。儀器誤差包括視準軸與水準管軸不平行引起的i角誤差和水準尺的誤差。外界環(huán)境引起的誤差主要有水準儀和水準尺下沉誤差、地球曲率及大氣遮光引起的誤差及溫度引起的誤差。測量人員的技術水平高低和相互配合的熟練程度，也能影響測量誤差的大小。

關鍵詞：i角誤差 下沉誤差 調焦誤差 水準尺傾斜誤差 地球曲率及大氣折光

中圖分類號：U273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0068-01

水準測量實施過程中，需要在不同地域，幾個人合作才能完成.誤差允許范圍內的精度由于儀器和人為操作的影響而不易控制，而且在測量過程中容易出現(xiàn)隱蔽性錯誤，如果不能及時發(fā)現(xiàn)而提供了錯誤的成果，會給工程的實施造成重大的損失。因此，分析水準測量的誤差，找出控制、糾正的方法，避免錯誤的出現(xiàn)，是一項非常重要的工作。

1 儀器和工具

1.1 水準儀的誤差

一是制造誤差，即儀器在制造過程中就存在制造缺陷，這項誤差是無法消除的；二是i角誤差。水準儀的水準管軸在空間平行于望遠鏡的視準軸時，它們在豎直面上的投影是平行的，若兩軸不平行，則在豎直面上的投影也不平行，其交角i稱為i角誤差。i角誤差與視距長度成正比。測量時可通過中間法（前后視距相等）和距離補償法（前視距離和等于后視距離和）消除。

1.2 水準尺的誤差

首先水準尺的分劃不精確、尺長發(fā)生變化、尺身彎曲都會給讀數造成誤差。此外，由于水準尺長期使用導致尺底端零點磨損，或者是水準尺的底端沾上泥土改變了水準尺的零點位置?？梢酝ㄟ^在一水準測段中把兩支水準尺交替作為前后視讀數，并把測站數布設成偶數站來減弱零點改變、刻畫誤差和尺長誤差的影響。

2 外界條件的影響的誤差

（1）儀器下沉（或上升）所引起的誤差。儀器下沉（或上升）的速度與時間成正比。為了減弱此項誤差的影響，可以在同一測站進行第二次觀測，而且第二次觀測應先讀前視讀數，再讀后視讀數，取兩次高差的平均值。

（2）水準尺下沉（或上升）引起的誤差是指儀器在遷站過程中，轉點發(fā)生下沉（或上升），使遷站后的后視讀數增大（或減?。?，算得的高差也增大（或減?。?，往測和返測時水準尺下沉（或上升）量是相同的，由于誤差符號相同，而往測和返測高差符號相反，因此取往測和返測高差的平均值可消除其影響。

（3）地球曲率及大氣折光引起的誤差。由于愈靠近地面空氣密度愈大，視線通過不同密度的介質而產生折射，所以實際上視線并不水平而是呈彎曲狀，這就是大氣折光的影響，用表示。在平坦地區(qū)測量，如果前、后視距離相等，距離地面的高度也大致相同，則折光影響相同，視線彎曲程度也相同，在高差計算中就可以消除這種誤差影響。當水準測量通過一個較長的坡度時，由于前視視線離地面的高度總是大于（或小于）后視視線離地面的高度，這時，垂直折光對高差就會產生系統(tǒng)性質誤差影響。為了減弱垂直折光對觀測高差的影響，應使前后視距盡量相等，并使視線離地面有足夠的高度，在坡度較大的水準路線上進行作業(yè)時也應適當縮短視距。

（4）溫度對水準測量的影響主要表現(xiàn)在兩方面。一是對大氣折光的影響。白天近地面空氣溫度高，密度低，彎曲的光線凹面向上，晚上近地面空氣溫度低，密度高，彎曲的光線凹面向下。二是溫差使空氣處于頻繁的運動中，形成不規(guī)則的湍流，使視線抖動，增大觀測誤差。要減弱溫度對觀測誤差的影響，觀測時間應選在上午日出后30分開始，至中天前1.5小時止；下午自中天后3小時起到日落前30分止?？砂吹貐^(qū)、季節(jié)及氣象情況適當變通。

3 觀測誤差

3.1 立尺誤差

經過檢驗的水準尺，當氣泡居中時，水準尺也會有不易覺察的傾斜。水準尺的傾斜總是使尺上的讀數增大。它對讀數的影響與尺子的傾斜角和尺上的讀數的大?。匆暰€距地面的高度）有關，尺的傾斜角越大，對讀數的影響越大；尺上讀數越大，對讀數的影響就越大。其產生的讀數誤差為Δa=a（1-cosγ）。當γ=3，a=1.7m時，Δa=2.33mm。由此可見，這項誤差的影響是不可忽視的。精度要求較高時可用搖尺法，讀取尺上的最小讀數。當地面坡度較大時，更要注意將水準尺立直，同時限制最大讀數，以減少水準尺傾斜誤差帶來的影響。水準儀遷站時，作為前視點的立尺員，在轉動水準尺時，盡量減輕尺子對尺墊的壓力，防止尺墊移動。立尺員必須把水準尺立在土質堅硬處，測量前用腳將尺墊踩穩(wěn)。立尺員立尺前還要注意尺底端是否沾上泥土。

3.2 儀器操作產生的誤差

使用氣泡式水準儀觀測時，管水準氣泡不可能做到嚴格居中，使望遠鏡的視準軸發(fā)生傾斜。這種誤差主要和水準管內壁曲面的彎曲程度有關。在觀測時應使符合水準管氣泡仔細居中，使用自動安平水準儀時也應使氣泡嚴格居中。無論氣泡式水準儀還是自動安平水準儀，對視線長度都應按規(guī)范要求加以限制。水準尺的估讀誤差與望遠鏡的放大倍數和視距長度有關，望遠鏡的放大倍數為定值，因此控制視距的最大長度才能減弱此項誤差。當水準尺前后視距不等時，讀完后視再讀前視就會產生視差，有人認為只要再進行物鏡調焦，就可消除誤差，這是不對的，因為水準儀還存在調焦透鏡運行誤差?！秶胰牡葴y量規(guī)范》要求，同一測站上一般不得兩次調焦。僅當視線長度小于10m，且前后視距差小于1m時，才可調整焦距。

3.3 記錄

記錄員在聽到觀測員讀數后，要將讀數正確記入相應的欄目中，邊記錄邊向觀測員回報數字。記錄資料不得轉抄。記錄的字體要清晰、端正，記錄有誤時不應用橡皮擦掉，應用斜線將錯數劃掉后重新記錄。每站高差應當場計算，檢核合格后，才能通知觀測員遷站。

4 結語

減小和消除誤差的方法在現(xiàn)階段都是以增加測量時間或采取更多的步驟為代價。在測量工作中操作熟練，才能加快觀測的速度，仔細、認真才能提高觀測的質量。按國家測量規(guī)范的要求，嚴格執(zhí)行正確步驟，測量人員相互配合，才能得到正確的結果。通過實踐證明，將上述控制方法應用到實際工作中，測量成果沒有出現(xiàn)錯誤，達到了“多干事、動作快、效率好、省時間”的目的。

參考文獻

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[3] 李青岳.工程測量學[M].北京：測繪出版社，1995.