公路工程水準(zhǔn)測(cè)量的誤差及控制

1、公路工程水準(zhǔn)測(cè)量的誤差及控制【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。大路工程測(cè)量過(guò)程中會(huì)消失各種誤差，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 大路工程水準(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。大路工程測(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

2、是同時(shí)觀測(cè)一個(gè)水準(zhǔn)尺舉行讀數(shù)，一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)段測(cè)完后，舉行檢核，每一測(cè)站倘若沒(méi)有檢查和復(fù)核，將為誤差的堆積發(fā)明條件，簡(jiǎn)單返工，延誤時(shí)光，奢侈人力，在工程實(shí)踐中，這一方法常常消失錯(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)實(shí)行來(lái)回測(cè)量，成績(jī)收拾要求高差閉合差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

3、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)消退。中間法在實(shí)際操作過(guò)程中立尺人是關(guān)鍵，可采用平凡皮尺測(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)度不精確)，刻劃誤差(尺上的分劃不勻稱)和零點(diǎn)差(尺的零刻劃位置不精確)，三種狀況組成。施工測(cè)量前對(duì)所使用的水準(zhǔn)尺舉行檢查，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)，舉行數(shù)據(jù)修正后舉行使用，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

4、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)，以在高差中互相抵消，同時(shí)可削弱刻劃誤差和尺長(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：因?yàn)榉纤疁?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)管的敏捷度有關(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，按照人公式m居=0.1.s/p，因此只要觀測(cè)時(shí)符合水準(zhǔn)管氣泡能夠仔細(xì)認(rèn)真舉行居中，且對(duì)視線長(zhǎng)度加以限制，與中間法全都，此誤差可消退。(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

5、同，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以在讀數(shù)前，要舉行認(rèn)真物鏡對(duì)光，消退視差。(3)水準(zhǔn)尺的傾斜誤差水準(zhǔn)尺倘若是向視線的在右傾斜，觀測(cè)時(shí)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡十字絲很簡(jiǎn)單察覺(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)的大小(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)影響是不容忽略的。通常我們立鏡高度是1.6m1.7m，則a就超過(guò)2以上，因此，在施工測(cè)量中，一定要仔細(xì)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)面向高程的影響，可

6、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。明顯，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)中可采用中間法消退。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退或削弱，應(yīng)避免光

7、照劇烈的中午時(shí)光。此外，應(yīng)抉擇有利的時(shí)光，一日之中，上午10時(shí)至下午4時(shí)這段時(shí)光大氣比較穩(wěn)定，便于消退大氣折光的影響，但在中午前后觀測(cè)時(shí)，尺像會(huì)有跳躍，影響讀數(shù)，應(yīng)避免這段時(shí)光，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。為削弱其影響，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)，而其次次則先讀前視讀數(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退或削弱儀器下沉的影響。 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。倘若實(shí)行來(lái)回測(cè)，往測(cè)高差增大，返測(cè)高差減小，所以取來(lái)回高差的平均值，可以削弱水準(zhǔn)尺下沉的影響。最有效的方法是應(yīng)用尺墊，在轉(zhuǎn)點(diǎn)的地方務(wù)必放置尺墊，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) 減小和消退誤