分析水準(zhǔn)測(cè)量的誤差的來源及控制方法畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 分析水準(zhǔn)測(cè)量的誤差的來源及控制方法 -以山西省某高速公路一期工程 tj4-4標(biāo)段為例系 部: 測(cè)繪工程系 專業(yè)名稱: 工程測(cè)量 指導(dǎo)教師: 姓 名: 二0一二 年 十二月誠(chéng) 信 承 諾本人慎重承諾和聲明：我承諾在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）活動(dòng)中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，在本人的畢業(yè)論文中未剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，未篡改研究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承擔(dān)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。承諾人： 2012年 12 月 5石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文）評(píng) 定 表姓名 學(xué)號(hào)201008015032存檔號(hào)系別測(cè)繪工程系專業(yè)工程測(cè)量班 級(jí)810

2、12畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)題目）分析水準(zhǔn)測(cè)量的誤差的來源及控制方法指導(dǎo)教師評(píng)語：簽名： 年 月 日答辯委員會(huì)意見：簽名： 年 月 日 備注：石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué) 生姓 名 學(xué) 號(hào)201008015032班級(jí)81012指導(dǎo)教師姓 名 職 稱副教授系部測(cè)繪工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目分析水準(zhǔn)測(cè)量的誤差的來源及控制方法畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：1.畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來源明確，設(shè)計(jì)內(nèi)容切合實(shí)際2.畢業(yè)設(shè)計(jì)要求條理清楚，觀念明確；3.畢業(yè)設(shè)計(jì)嚴(yán)禁抄襲，引用文獻(xiàn)必須注明來源；4.畢業(yè)設(shè)計(jì)排版必須標(biāo)準(zhǔn)格式；5.畢業(yè)設(shè)計(jì)必須按計(jì)劃時(shí)間完成，打印。完成期限和主要措施：2012.11.1011.18 論文

3、選題，擬定設(shè)計(jì)（論文）計(jì)劃2012.11.1911.29 整理資料，收集文獻(xiàn)，編寫提綱2012.113012.08 準(zhǔn)備初稿，排版2012.12.0912.19 撰寫論文，定稿2012.12.2012.26 打印、投交論文為答辯作準(zhǔn)備主要參考文獻(xiàn)：1.王金玲 工程測(cè)量 武漢：武漢大學(xué)出版社 20062.李玉寶 控制測(cè)量 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版 20033.高井祥 測(cè)量學(xué) 徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出 20024.張坤宜 交通土木工程測(cè)量 北京:人民交通出版 1999指導(dǎo)教師簽名： 年 月 摘 要本次作業(yè)以山西省某高速公路一期工程tj4-4標(biāo)段控制點(diǎn)sb43至sb48的三等水準(zhǔn)測(cè)量為實(shí)例，闡述了水準(zhǔn)測(cè)量

4、的基本原理及其水準(zhǔn)測(cè)量的方法與水準(zhǔn)路線?？偨Y(jié)了在水準(zhǔn)測(cè)量過程當(dāng)中遇到的問題，并對(duì)山西省測(cè)量誤差進(jìn)行了詳細(xì)的分析，指出了在測(cè)量過程中容易忽略的細(xì)節(jié)從而導(dǎo)致測(cè)量成果不符合要求的問題，進(jìn)一步改進(jìn)了在水準(zhǔn)測(cè)量過程中發(fā)現(xiàn)的這些問題，最終得到滿足要求的測(cè)量結(jié)果。關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)測(cè)量 水準(zhǔn)儀 高程 誤差目 錄第1章 緒論11.1論文的背景和意義11.2論文的主要內(nèi)容1第2章 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理和方法22.1 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理22.2 水準(zhǔn)測(cè)量方法與水準(zhǔn)路線3第3章 勘察設(shè)計(jì)過程中水準(zhǔn)測(cè)量的問題及控制方法53.1 水準(zhǔn)測(cè)量的現(xiàn)狀53.2水準(zhǔn)測(cè)量中出現(xiàn)的問題53.3儀器誤差（系統(tǒng)誤差）及控制方法83.3.1 視準(zhǔn)

5、軸不平行水準(zhǔn)管軸產(chǎn)生的誤差及控制方法83.3.2水準(zhǔn)尺誤差及控制方法93.4觀測(cè)誤差(偶然誤差)和控制方法93.4.1符合水準(zhǔn)管氣泡居中誤差及控制方法93.4.2調(diào)焦誤差和視差的影響及控制方法103.4.3水準(zhǔn)尺的傾斜誤差及控制方法103.5 外界條件（偶然誤差）影響和控制方法113.5.1 地球球氣差和日照風(fēng)力引起的誤差及控制方法113.5.2 儀器升降和水準(zhǔn)尺下沉的影響123.6水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)14第4章 結(jié)論15參考文獻(xiàn)16第1章 緒論1.1論文的背景和意義 在測(cè)量工作中，要確定地面點(diǎn)的空間位置，就必須要確定地面點(diǎn)的高程。確定地面點(diǎn)的高程測(cè)量工作稱為高程測(cè)量。高程測(cè)量是是測(cè)量任務(wù)中

6、的重要一部分。根據(jù)測(cè)量原理和實(shí)測(cè)方法的不同，高程測(cè)量分為幾何水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量、氣壓高程測(cè)量等。其中，幾何水準(zhǔn)測(cè)量在工程建設(shè)應(yīng)用中發(fā)揮著很重要的作用。它為施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測(cè)及分析與預(yù)報(bào)領(lǐng)域中提供基礎(chǔ)資料，為工程的順利進(jìn)行做鋪墊。在這里，節(jié)選來自山西某高速公路一期工程tj4-4標(biāo)段控制點(diǎn)sb43至sb48的三等水準(zhǔn)測(cè)量為例，我們初次測(cè)量時(shí)的成果顯示，其高差允許值都超出了規(guī)范要求，不能符合工程建設(shè)需要。最后經(jīng)過認(rèn)真檢查發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)沒有按精密水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范操作，一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)段測(cè)完后沒有立即進(jìn)行檢查、復(fù)核，為誤差的積累創(chuàng)造了條件。最后我們又從新復(fù)測(cè)了該段的高程，從儀器到測(cè)量人員做了全面

7、的分析，從而發(fā)現(xiàn)了前期誤差來源的主要問題。今天來寫這個(gè)題目，就是來探討水準(zhǔn)測(cè)量在工程建設(shè)應(yīng)用當(dāng)中產(chǎn)生的一些問題和解決方法。只要我們?cè)谧鳂I(yè)時(shí)按照其規(guī)范來要求測(cè)量人員，會(huì)在很大程度上提高我們的作業(yè)速度、效率和質(zhì)量，把水準(zhǔn)測(cè)量的誤差限制最小，做到精益求精，以更好地為工程的順利進(jìn)行服務(wù)。1.2論文的主要內(nèi)容根據(jù)山西某高速公路一期工程tj4-4標(biāo)段控制點(diǎn)sb43至sb48的三等水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)從而探討在測(cè)量過程中出現(xiàn)的問題及其解決辦法。在這里主要論述水準(zhǔn)測(cè)量在工程測(cè)量中的基本原理，以及在勘察設(shè)計(jì)過程中水準(zhǔn)測(cè)量的問題及控制方法。其分為：1 儀器誤差（系統(tǒng)誤差）及控制方法；2 觀測(cè)誤差（偶然誤差）及控制方法；3

8、 外界條件（偶然誤差）影響和控制方法。第2章 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理和方法2.1 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理 水準(zhǔn)測(cè)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(cè)立在兩點(diǎn)間上的水準(zhǔn)尺以測(cè)定兩點(diǎn)間的高差。如圖1所示，在需要測(cè)定高差的a、b兩點(diǎn)上分別立上水準(zhǔn)尺，在a、b兩點(diǎn)的中點(diǎn)安置可獲得水平視線的儀器（水準(zhǔn)儀），水平視線在a、b兩尺上的截尺數(shù)分別為a、b，設(shè)水準(zhǔn)測(cè)量的前進(jìn)方向是由a點(diǎn)向b點(diǎn)，則規(guī)定a點(diǎn)為后視點(diǎn)，其水準(zhǔn)讀數(shù)為a，稱為后視讀數(shù)；b點(diǎn)為前視點(diǎn)，其水準(zhǔn)讀數(shù)為b，稱為前視讀數(shù)。由于ab距離很短，地球曲率影響可忽略不計(jì)，則a、b兩點(diǎn)的高差為：圖1 水準(zhǔn)測(cè)量幾何原理hab = a b （2-1）于

9、是b點(diǎn)的高程hb可按下式計(jì)算： hb = ha hab （2-2） 高差hab本身可正可負(fù)，當(dāng)a大于b時(shí)，hab值為正，這種情況是b點(diǎn)高于a點(diǎn)；當(dāng)a小于b時(shí)，hab值為負(fù)，即b點(diǎn)低于a點(diǎn)。為了避免計(jì)算高差時(shí)發(fā)生正、負(fù)號(hào)的錯(cuò)誤，在書寫高差hab時(shí)必須注意h下標(biāo)的寫法。如，hab是表示由a點(diǎn)至b點(diǎn)的高差；而hab表示由b點(diǎn)至a點(diǎn)的高差，即 hab =- hba （2-3）從圖1中還可以看出，b點(diǎn)的高程也可以利用水準(zhǔn)儀的視線高程hi（也稱為儀器高程）來計(jì)算：hi= ha +a （2-4）hb = ha （a b）= hi b （2-5）當(dāng)安置一次水準(zhǔn)儀根據(jù)一個(gè)已知高程的后視點(diǎn)，需要求若干個(gè)未知點(diǎn)的高

10、程時(shí)，用上式計(jì)算較為方便，此法成為視線高法，它在建筑工程中經(jīng)常應(yīng)用。2.2 水準(zhǔn)測(cè)量方法與水準(zhǔn)路線當(dāng)?shù)孛嫔蟽牲c(diǎn)間的距離較長(zhǎng)或高差較大時(shí),僅安置一次儀器不能直接測(cè)得兩點(diǎn)間的高差,則進(jìn)行連續(xù)的分段測(cè)量,將所得各段高差相加、即可求得兩點(diǎn)間的高差。如某一點(diǎn)的高程通過轉(zhuǎn)1、轉(zhuǎn)2、轉(zhuǎn)3、轉(zhuǎn)n等點(diǎn)傳遞到另一點(diǎn),這些用來傳遞高程的點(diǎn),稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)。任意轉(zhuǎn)點(diǎn)位置的變動(dòng),都會(huì)直接影響到某一點(diǎn)的高程,因此,轉(zhuǎn)點(diǎn)位置應(yīng)選在堅(jiān)實(shí)的地面上,在其上放置尺墊并踩實(shí)。水準(zhǔn)路線是水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行的路線。根據(jù)測(cè)區(qū)的具體情況,可選用不同的水準(zhǔn)路線,水準(zhǔn)路線分為附合水準(zhǔn)路線、閉合水準(zhǔn)路線、支水準(zhǔn)路線等三種。1）附合水準(zhǔn)路線(如圖二所示)：從已

11、知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)bma出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、3進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后附合到另一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)bmb所構(gòu)成的水準(zhǔn)路線，稱為附合水準(zhǔn)路線。圖二 附合水準(zhǔn)路線2）閉合水準(zhǔn)路線(如圖三所示)：從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)bma出發(fā)，沿各待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、3、4進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后又回到原出發(fā)點(diǎn)bma的環(huán)形路線，稱為閉合水準(zhǔn) 路線。圖三 閉合水準(zhǔn)路線3）支水準(zhǔn)路線(如圖四所示)：從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)bma出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，這種既不閉合又不附合的水準(zhǔn)路線，稱為支水準(zhǔn)路線。支水準(zhǔn)路線要進(jìn)行往返測(cè)量，以資檢核。 圖四 支水準(zhǔn)路線第3章 勘察設(shè)計(jì)過程中水準(zhǔn)測(cè)量的問題及控制方法3.1 水準(zhǔn)測(cè)量

12、的現(xiàn)狀現(xiàn)在應(yīng)用水準(zhǔn)點(diǎn)與中樁分開觀測(cè)的方法，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)到平原微丘區(qū)三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度不大于20l（1/2）。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。3.2水準(zhǔn)測(cè)量中出現(xiàn)的問題水準(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ds3型水準(zhǔn)儀，工具是3m的雙面木質(zhì)水準(zhǔn)標(biāo)尺和尺墊。渠道工程測(cè)量一般使用ds3型微傾式自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，每公里能達(dá)到的精度是3mm，水準(zhǔn)儀在一個(gè)測(cè)站使用的基本程序是安置儀器、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精確整平和讀數(shù)。我們?cè)趯?shí)際勘測(cè)過程中

13、按這個(gè)順序施行，在每一水準(zhǔn)點(diǎn)段測(cè)完后復(fù)核結(jié)果。在一個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)所有的工程采用同一個(gè)高程系統(tǒng)，現(xiàn)在應(yīng)用三等水準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)方法采取往返測(cè)量，并且按照雙面水準(zhǔn)標(biāo)尺和中絲測(cè)高法并且每站按照“后前前后”的觀測(cè)程序進(jìn)行觀測(cè)讀數(shù)，最終成果整理要求高差閉合差fh容（fh容=h往+h返）達(dá)到平原微丘區(qū)三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度不大于12l（1/2）。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。一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)段測(cè)完后應(yīng)立即進(jìn)行檢核，在每一測(cè)站，沒有檢查、復(fù)核，為誤差的積累創(chuàng)造了條件，容易返工，耽誤時(shí)間、浪費(fèi)人力。通過工程實(shí)踐證明，這一方法經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，這里節(jié)選取在山

14、西省某高速公路tj4-4標(biāo)段控制點(diǎn)sb43至sb48測(cè)段水準(zhǔn)點(diǎn)外業(yè)測(cè)量結(jié)果所出現(xiàn)的錯(cuò)誤整理如下：表3.1 控制點(diǎn) sb43至sb48水準(zhǔn)點(diǎn)外業(yè)測(cè)量結(jié)果測(cè)站編號(hào)后尺下絲前尺下絲方 向 及尺 號(hào)標(biāo) 尺 讀 數(shù)兩 次 讀數(shù) 差備注上絲上絲后距前尺第 一 次讀 數(shù)第 二 次讀 數(shù)視距差d1b43(h=6.196)前13980139800337338后前7407400-0.1-0.1高差中數(shù)+7402b45(h=6.309)前13530135300525527后前3303300-0.2-0.3高差中數(shù)+3303后12980129800前12210122

15、100330320后前77077001.00.7高差中數(shù)+7704后796079600前15560155600245257后前-7600-76000-1.2-0.5高差中數(shù)-76005后11770117700前12840128400572571后前-1070-107000.1-0.4高差中數(shù)-1070615100150900589588后前3230323000.1-0.3高差中數(shù)+3230718290182900506508后前-3780-37800-0.2-0.5高差中數(shù)-37808b48(h=5.523)前135

16、70135700359358后前67067000.1-0.4高差中數(shù)+670表3.2 控制點(diǎn)sb43至sb48水準(zhǔn)點(diǎn)外業(yè)復(fù)測(cè)測(cè)量結(jié)果測(cè)站編號(hào)后尺下絲前尺下絲方 向 及尺 號(hào)標(biāo) 尺 讀 數(shù)兩 次 讀數(shù) 差備注上絲上絲后距前尺第 一 次讀 數(shù)第 二 次讀 數(shù)視距差d1b43(h=6.196)前13980139800337338后前7607600-0.1-0.1高差中數(shù)+7602b45(h=6.309)前13530135300525527后前3303300-0.2-0.3高差中數(shù)+3303后12980129800前12210122100330320

17、后前77077001.00.7高差中數(shù)+7704后789078900前15560155600245257后前-7670-76700-1.2-0.5高差中數(shù)-76705后11770117700前12840128400572571后前-1070-107000.1-0.4高差中數(shù)-1070615100151000589588后前3240324000.1-0.3高差中數(shù)+3240718290182900506508后前-3780-37800-0.2-0.5高差中數(shù)-37808b48(h=5.523)前135701357003

18、58354后前6706700-0.4-0.9高差中數(shù)+670表3.1經(jīng)過成果整理，讀數(shù)差h=后視-前視，h大于2mm不滿足規(guī)范要求。但是施工過程中，施工單位和監(jiān)理提出問題要求復(fù)測(cè)，經(jīng)過表3.2復(fù)核補(bǔ)充測(cè)量成果證實(shí)，外業(yè)測(cè)量的結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。因此，有必要分析水準(zhǔn)測(cè)量的誤差，找出控制糾正的方法，避免錯(cuò)誤的出現(xiàn)，保證項(xiàng)目的順利施工。3.3儀器誤差（系統(tǒng)誤差）及控制方法3.3.1 視準(zhǔn)軸不平行水準(zhǔn)管軸產(chǎn)生的誤差及控制方法儀器雖在測(cè)量前經(jīng)過校正，仍會(huì)存在殘余誤差。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(xiàng)誤差是無法消除的；另一方面是檢驗(yàn)和校正后的殘余誤差。在這些誤差中，影響最大、表現(xiàn)

19、突出的就是照準(zhǔn)軸和水準(zhǔn)管軸不平行的誤差，即i角誤差。設(shè)a、b分別為同一測(cè)站的后視點(diǎn)和前視點(diǎn)，sa、sb分別為后視和前視的距離，xa、xb為由于視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行而引起的讀數(shù)誤差。如果不考慮地球曲率和大氣折光的影響，b點(diǎn)對(duì)a點(diǎn)的高差為：hab = （a xa）（b xb） =（a b）（xa xb） （3-1）因 x =s tan i （3-2）故hab = （a b）（sasb）tani =（a b）（sasb）1/ （3-3）對(duì)于一測(cè)段有 h = （a b）1/（sasb） （3-4）通過分析，i角誤差的影響與儀器至前后視標(biāo)尺的視距差及視距積累有關(guān)。因此造成水準(zhǔn)管氣泡居中，水準(zhǔn)管軸居于水

20、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。要消除i角誤差的影響，在實(shí)際作業(yè)中只要做到前后視距相等即可，這種誤與視距長(zhǎng)度成正比。觀測(cè)時(shí)可通過中間法（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。針對(duì)中間法在實(shí)際過程中的控制，立尺人是關(guān)鍵，通過應(yīng)用普通皮尺測(cè)距離，之后立尺，簡(jiǎn)單易行。而距離補(bǔ)償法不僅繁瑣，并且不容易掌握。殘余i 角也不是固定不變的，即使在同一測(cè)站上，后視和前視的i 角往往由于太陽光照射的不同而不一樣。為了避免這種誤差的產(chǎn)生，在陽光下進(jìn)行觀測(cè)必須用測(cè)傘遮住儀器。在照準(zhǔn)同一測(cè)站的前、后視尺時(shí)，盡量避免調(diào)焦。 3.3.2水準(zhǔn)尺誤差及控制方法主要包含尺長(zhǎng)誤差（尺子長(zhǎng)度不

21、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），對(duì)于較精密的水準(zhǔn)測(cè)量，一般應(yīng)選用尺長(zhǎng)誤差和刻劃誤差小的標(biāo)尺。對(duì)于尺長(zhǎng)誤差較大水準(zhǔn)尺，使用時(shí)應(yīng)在最后的高差加上水準(zhǔn)尺每1m的尺長(zhǎng)改正。水準(zhǔn)尺的底面與標(biāo)尺第一個(gè)分格的起始線（黑面為零、紅面為4687或4787）應(yīng)當(dāng)是一致的。但由于使用磨損等原因，有時(shí)不能完全一致，這個(gè)差數(shù) 是標(biāo)尺的零點(diǎn)差（包括黑紅面零點(diǎn)差及一對(duì)標(biāo)尺零點(diǎn)差）。標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響對(duì)于測(cè)站數(shù)為偶數(shù)的水準(zhǔn)路線是可以自行抵消的。當(dāng)測(cè)站數(shù)為奇數(shù)時(shí)，高差中含有這種誤差的影響。所以，在水準(zhǔn)測(cè)量中，每測(cè)段的測(cè)站數(shù)應(yīng)取偶數(shù)為好，這樣就消除標(biāo)尺的零點(diǎn)差對(duì)高程的影響；或者標(biāo)尺的零誤差的影

22、響，控制方法可以通過在一個(gè)水準(zhǔn)測(cè)段內(nèi)，兩根水準(zhǔn)尺交替輪換使用（在本測(cè)站用作后視尺，下測(cè)站則用為前視尺），并把測(cè)段站數(shù)目布設(shè)成偶數(shù)，即在高差中相互抵消。同時(shí)可以減弱刻劃誤差和尺長(zhǎng)誤差的影響。3.4觀測(cè)誤差(偶然誤差)和控制方法3.4.1符合水準(zhǔn)管氣泡居中誤差及控制方法水準(zhǔn)測(cè)量的主要條件是視線必須水平。假設(shè)當(dāng)水準(zhǔn)儀不存在i角誤差的情況下，我們用微傾螺旋使管水準(zhǔn)氣泡居中，此時(shí)一般認(rèn)為管水準(zhǔn)軸就水平了因而望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)軸水平了。其實(shí)不然，在觀察到氣泡居中的一瞬間，還不能認(rèn)為水準(zhǔn)軸是水平的。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，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)，主要是水準(zhǔn)管

23、分劃值的大小。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，根據(jù)公式m居=0.1s/2，ds3級(jí)水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)管的分劃值一般為20，視線長(zhǎng)度s為75m，=206265，那么，m居=0.4mm。由此看來，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，此誤差可以消除。3.4.2調(diào)焦誤差和視差的影響及控制方法在觀測(cè)時(shí)，若在照準(zhǔn)后、前尺時(shí)均調(diào)焦，必然使在前、后尺讀數(shù)時(shí)i角高度不一致，從而引起讀數(shù)誤差。前后視距相等時(shí)可避免在一站中重復(fù)調(diào)焦。當(dāng)存在視差時(shí)，尺像不與十字絲平面重合，觀測(cè)時(shí)眼睛所在的位置不同，讀出的數(shù)也不同，因此，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以在每次讀數(shù)前

24、，控制方法就是要仔細(xì)進(jìn)行物鏡對(duì)光，消除視差。普通水準(zhǔn)測(cè)量中水準(zhǔn)尺以厘米刻劃，考慮儀器的基本性能，影響估讀精度的因素主要與十字絲的粗細(xì)、望遠(yuǎn)鏡放大倍率及視線長(zhǎng)度等因素有關(guān)。其中視線長(zhǎng)度影響較大，有關(guān)規(guī)范對(duì)不同等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)的視線均作了規(guī)定，作業(yè)時(shí)應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行。3.4.3水準(zhǔn)尺的傾斜誤差及控制方法水準(zhǔn)尺如果是向視線的左右傾斜，觀測(cè)時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡十字絲很容易察覺而糾正。但是，如果水準(zhǔn)尺的傾斜方向與視線方向一致，則不易察覺。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?。匆暰€距地面的高度）有關(guān)。尺的傾斜角越大，對(duì)讀數(shù)的影響就越大；尺上讀數(shù)越大，對(duì)讀數(shù)的影響就越大。如圖2所示。當(dāng)水

25、準(zhǔn)尺的傾斜角為時(shí)，其尺上讀數(shù)為a1，則由圖五可知 a = a1 * cos （3-5）a = a1 a = a1 * (1cos ) （3-6）圖五 水準(zhǔn)尺傾斜對(duì)讀數(shù)影響即a得大小取決于水準(zhǔn)尺傾斜角和標(biāo)尺上讀數(shù)a1的大小。所產(chǎn)生的讀數(shù)誤差為a =a（1-cos）。當(dāng)=3o，a=1.5m時(shí)，a = 2mm，由此可以看出，此項(xiàng)影響是不可忽視的，通常我們立鏡高度是1.7m, 則a = 2.33mm，。因此，在水準(zhǔn)測(cè)量中，立尺是一項(xiàng)十分重要的工作，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。必要時(shí)可用搖尺法，即讀數(shù)時(shí)尺底置于點(diǎn)上，尺的上部在視線方向前后慢慢搖動(dòng)，讀取最小的讀數(shù)。當(dāng)?shù)孛?/p>

26、坡度較大時(shí)，尤其應(yīng)注意將尺子扶直，并應(yīng)限制尺的最大讀數(shù)。最重要的是在轉(zhuǎn)點(diǎn)位置。3.5 外界條件（偶然誤差）影響和控制方法3.5.1 地球球氣差和日照風(fēng)力引起的誤差及控制方法大地水準(zhǔn)面babababahahb圖六 地球曲率及大氣折光的影響如上圖六所示，a、b為地面上兩點(diǎn)，大地水準(zhǔn)面是一個(gè)曲面，如果水準(zhǔn)儀的視線ab平行于大地水準(zhǔn)面，則a、b兩點(diǎn)的正確高差為： hab = a b （3-7）但是，水平視線在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)分別為a、b。a、a之差與b、b之差，就是地球曲率對(duì)讀數(shù)的影響，用c表示。即：c = d2/2r （3-8）式中 d水準(zhǔn)儀到水準(zhǔn)尺的距離（km）； r地球的平均半徑，r=6 371k

27、m。由于大氣折光的影響，視線是一條曲線，在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)分別為a、b；a、a之差與b、b之差，就是大氣折光對(duì)讀數(shù)的影響，用r表示。在穩(wěn)定的氣象條件下，r約為c的1/7，即 r = 1/7(c)=0.07(d2/2r) （3-9）地球曲率和大氣折光的共同影響為：f =c- r =0.43(d2/2r) （3-10）由于地球曲率的緣故，在同一水準(zhǔn)面上的兩個(gè)點(diǎn)其高差并不為零。由此產(chǎn)生用水平面代替水準(zhǔn)面對(duì)高程的影響，可以用公式c =d2/（2r）表示，地球半徑r =6 371km，當(dāng)d =1km時(shí)，c =8cm；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

28、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)中采用中間法可自動(dòng)消除曲率對(duì)前后視讀數(shù)的影響。大氣折光使視線成為一條曲率約為地球半徑7倍的曲線，使讀數(shù)減小，可以用公式h =d2/（2x7r）表示，視線離地面越近，折射越大，因此，視線距離地面的高度不應(yīng)小于0.3m，并且其影響也可用中間法消除或減弱。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)避開這段時(shí)間，陰天、有微風(fēng)的天氣可全天觀測(cè)。日照及風(fēng)力引起的誤差影響是綜合的，比較復(fù)雜。如果光照會(huì)造成儀器各部分受熱不均使軸線關(guān)系發(fā)

29、生改變、風(fēng)大時(shí)會(huì)使儀器抖動(dòng)、不易精平等會(huì)引起誤差。處選擇好的天氣測(cè)量外，給儀器打傘遮光等都是消除和減弱其影響的好辦法。3.5.2 儀器升降和水準(zhǔn)尺下沉的影響水準(zhǔn)尺下沉的誤差是指儀器在搬遷過程中，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。這項(xiàng)誤差的產(chǎn)生主要是由于儀器的自重、測(cè)站上土質(zhì)松軟等原因，使儀器隨時(shí)間逐漸下沉；或由于土壤的彈性會(huì)使儀器上升，它將使尺上讀數(shù)減小或增大，造成測(cè)量的結(jié)果和實(shí)際不符。儀器下沉（或上升）所引起的誤差。假設(shè)儀器下沉（或上升）的速度與時(shí)間成正比，如圖七所示讀取后視讀數(shù)后，儀器轉(zhuǎn)向前尺時(shí)下沉了，前視讀數(shù)為則有為了減少該項(xiàng)誤差的影響，可在同一測(cè)站進(jìn)行第二次觀測(cè)，

30、且第二次觀測(cè)先讀前視讀數(shù)，在讀后視讀數(shù)，則取兩次高差的平均值，即可消除儀器下沉對(duì)高差的影響。一般上述操作順序?yàn)椤昂?、前、前、后”。?shí)際測(cè)量中，儀器下沉（或上升）的速度與時(shí)間并不完全成正比，因此這種措施只能減弱不能完全消除該項(xiàng)誤差。同時(shí)，熟練操作儀器可減少操作時(shí)間，從而控制該項(xiàng)誤差的影圖七 儀器下沉或上升 尺子下沉（或上升）引起的誤差。當(dāng)儀器在觀測(cè)完第一站轉(zhuǎn)向第二站時(shí)，前視尺變動(dòng)了一個(gè)值，如圖八所示，這就造成了第二站的后視讀數(shù)和第一站的前視讀數(shù)的尺子零點(diǎn)不相同。對(duì)于同類土壤的水準(zhǔn)路線，他們所造成的影響是系統(tǒng)性的。如果屬于尺子下沉，則使高差增大，反之則使高差減小。圖八 尺子下沉因此儀器必須安置在土

31、質(zhì)堅(jiān)固的地面上，為減小下沉的影響，儀器應(yīng)安置在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的地方，腳架要踏實(shí)。在測(cè)站采用往返觀測(cè)法，提高觀測(cè)速度，可消除其影響，以提高觀測(cè)精度。3.6水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)由于誤差是不可避免的，因此無法完全消除誤差的影響，但可以采取一定的措施減小誤差的影響，提高測(cè)量結(jié)果的精度。同時(shí)應(yīng)避免測(cè)量人員疏忽大意造成的錯(cuò)誤。水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)測(cè)量人員應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范，并注意以下事項(xiàng)： 放置儀器時(shí)，應(yīng)盡量是前后視距相等。 讀數(shù)時(shí)符合水準(zhǔn)管氣泡必須嚴(yán)格居中。 前后視線長(zhǎng)度一般不超過100米，視線離地面高度一般應(yīng)大于0.3米，使三絲都能讀數(shù)。 讀數(shù)時(shí)水準(zhǔn)尺要豎直。 未完成本站觀測(cè)，立尺員不能將后視點(diǎn)上的尺墊碰動(dòng)或拔