劉坤

摘要：本文作者從水準(zhǔn)測(cè)量的誤差的分析著手，分析了水準(zhǔn)測(cè)量產(chǎn)生誤差的原因，探討了對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量誤差控制的方法，目的是為水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施提供指導(dǎo)和借鑒，進(jìn)而推進(jìn)測(cè)量工作的有效開(kāi)展。

關(guān)鍵字：水準(zhǔn)測(cè)量；精確度；誤差控制

中圖分類(lèi)號(hào)：P224.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

水準(zhǔn)測(cè)量作為一種常用的測(cè)量方法，需要對(duì)其誤差進(jìn)行控制，這就需要測(cè)量工作人員提高自身的修養(yǎng)，具備較高的專(zhuān)業(yè)技能和工作水平，同時(shí)規(guī)范測(cè)量工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的有效控制，進(jìn)而提高水準(zhǔn)測(cè)量的準(zhǔn)確度，為后期工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 水準(zhǔn)測(cè)量的誤差

作為確定地面點(diǎn)高程的一個(gè)重要的方法，水準(zhǔn)測(cè)量在測(cè)量工作中發(fā)揮著重要的作用，具有較高的精度。水準(zhǔn)測(cè)量是在幾何原理的指導(dǎo)下，借助水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺和尺墊作為基本工具對(duì)兩點(diǎn)間的高差進(jìn)行的測(cè)量。在水準(zhǔn)測(cè)量工作中，不可避免會(huì)受到多個(gè)因素的影響，導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)，這就需要找出誤差出現(xiàn)的原因，并采取有針對(duì)性的措施，對(duì)誤差進(jìn)行控制，進(jìn)而保證測(cè)量工作的精確性。

在進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，會(huì)受到多個(gè)因素的影響，進(jìn)而產(chǎn)生一定的測(cè)量誤差，對(duì)測(cè)量工作以及施工工作帶來(lái)嚴(yán)重的影響，這就需要對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行有效的分析，得出誤差產(chǎn)生的主要原因，進(jìn)而為水準(zhǔn)誤差測(cè)量的控制提供正確的基礎(chǔ)資料。一般而言，在利用水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，誤差的產(chǎn)生主要包括以下幾個(gè)方面：

1.1 儀表誤差

在水準(zhǔn)測(cè)量中出現(xiàn)的誤差，最主要的原因是儀表的誤差，由于在水準(zhǔn)測(cè)量中的儀表較多，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

1.1.1 望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸不平衡

如果在進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，視準(zhǔn)軸如果與水準(zhǔn)管軸不平衡，會(huì)對(duì)投影到交角的值造成影響，即使進(jìn)行了相應(yīng)的糾正工作，但是難以實(shí)現(xiàn)兩軸的平衡，進(jìn)而導(dǎo)致了殘余的誤差。這樣就使得水準(zhǔn)管中的氣泡處于中間位置，使望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸傾斜，進(jìn)而產(chǎn)生了讀數(shù)的誤差，并且這種誤差會(huì)隨著視距長(zhǎng)度的增加而加大。

1.1.2 水準(zhǔn)尺的誤差

在水準(zhǔn)儀表的誤差中，由水準(zhǔn)尺的誤差是不可忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)，主要是由尺長(zhǎng)誤差、刻華誤差以及零點(diǎn)差，前者是由于水準(zhǔn)尺的長(zhǎng)度不準(zhǔn)確，而刻劃差則是由刻度劃分不均勻引起的，對(duì)于零點(diǎn)差而言，誤差產(chǎn)生是因?yàn)榱愣瓤虅澆粶?zhǔn)確引起的。

1.2 觀測(cè)誤差

除了測(cè)量?jī)x表會(huì)引起誤差以外，觀測(cè)誤差也不容忽視，對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確性有著重要的影響作用，一般而言，包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)的觀測(cè)誤差：

1.2.1 水準(zhǔn)管中的氣泡居中的誤差

由于在進(jìn)行水準(zhǔn)觀測(cè)時(shí)，沒(méi)有使氣泡居于水準(zhǔn)管的中間，致使望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸發(fā)生傾斜，這樣就會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)的誤差，這種誤差受到水準(zhǔn)管的靈敏度與視線長(zhǎng)度的影響。

1.2.2 對(duì)水準(zhǔn)尺估讀的誤差

望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)以及視線長(zhǎng)度對(duì)水準(zhǔn)尺的估讀有著重要的影響，由于這兩個(gè)方面的操作不符合規(guī)定的要求，就會(huì)引起水準(zhǔn)尺估讀的誤差。

1.2.3 視差引起的誤差

在進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量是，通常會(huì)因?yàn)橐曈X(jué)的差別引起測(cè)量的誤差，主要是因?yàn)槭纸z平面與水準(zhǔn)的尺影是不重合的，這樣眼睛位置不同就會(huì)讀出不同的數(shù)據(jù)，進(jìn)而產(chǎn)生讀數(shù)的誤差。

1.2.4 水準(zhǔn)尺的傾斜誤差

在使用水準(zhǔn)尺進(jìn)行測(cè)量時(shí)，容易出現(xiàn)水準(zhǔn)尺的傾斜，并且如果其傾斜方向與視線的方向是一致的話，不易覺(jué)察到，這樣就容易引起測(cè)量的誤差，并且水準(zhǔn)尺傾斜越厲害，產(chǎn)生的誤差就會(huì)越大。

1.3 外界影響下的誤差

在利用水準(zhǔn)測(cè)量方法時(shí)，會(huì)受到多種外界條件的影響，并容易引起誤差，一般而言，由外界條件引起的誤差主要有以下幾個(gè)方面：

1.3.1 儀器的下沉引起的誤差

在水準(zhǔn)測(cè)量中，儀器下沉引起的誤差是常見(jiàn)誤差之一，主要是受到儀器安置環(huán)境的影響，特別是安置在土質(zhì)松軟的地方，導(dǎo)致腳架不密實(shí)，在測(cè)量過(guò)程中受到各種人為因素的影響以及自身的重力作用下，很容易出現(xiàn)下沉。同時(shí)這種誤差的引起是積累性，需要采取相應(yīng)的措施，避免下沉引起的誤差。

1.3.2 轉(zhuǎn)點(diǎn)下沉引起的誤差

同儀器下沉的原理一樣，轉(zhuǎn)點(diǎn)也會(huì)出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了重要的影響。

1.3.3 自然因素的影響

由于水準(zhǔn)測(cè)量大都是在外界的環(huán)境中進(jìn)行的，不可避免的測(cè)量結(jié)果會(huì)受到各種自然環(huán)境的影響，其中地球的曲率以及光的折射便是很重要的影響，因?yàn)樵谒疁?zhǔn)測(cè)量中，即使是在對(duì)較低的高程進(jìn)行測(cè)量時(shí)，單純的將其看做是水平面，就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。同時(shí)大氣的折光作用會(huì)對(duì)視線造成很大的影響，會(huì)使讀數(shù)減小，并且視線距離地面的距離與折射程度成正比例關(guān)系。

此外，水準(zhǔn)測(cè)量工作的開(kāi)展還需要依賴(lài)于具有專(zhuān)業(yè)技術(shù)的操作人員，但是在實(shí)際的測(cè)量工作中，存在著測(cè)量工作人員素質(zhì)低，缺乏專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能水平，對(duì)儀器設(shè)備的使用不合理，嚴(yán)重的影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性，產(chǎn)生了測(cè)量的誤差，不利于為后期工作奠定基礎(chǔ)。

2 對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量誤差的控制

鑒于在測(cè)量工作中，水準(zhǔn)測(cè)量是一種普遍的常用的方法，其測(cè)量的準(zhǔn)確性和精確度，對(duì)后期的設(shè)計(jì)和施工工作有著至關(guān)重要的影響，因此需要對(duì)測(cè)量中的誤差進(jìn)行分析，查找出現(xiàn)誤差的原因，并采取有針對(duì)性的措施，將水準(zhǔn)測(cè)量的誤差控制在一定范圍以?xún)?nèi)，進(jìn)而為后期工作的開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提供有力的保障。

2.1 對(duì)儀表誤差的控制

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表誤差的有效控制，需要對(duì)測(cè)量工作進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定，確保各項(xiàng)測(cè)量環(huán)節(jié)以及儀器設(shè)備符合規(guī)定的要求。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要確保視準(zhǔn)軸如果與水準(zhǔn)管軸處于平衡的狀態(tài)，并確保氣泡位于水準(zhǔn)管的中間位置，進(jìn)而將水準(zhǔn)測(cè)量的前后視距差控制在一定的范圍內(nèi)。除此之外，為了控制水準(zhǔn)尺的誤差，需要對(duì)水準(zhǔn)尺進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，避免使用存在誤差的標(biāo)尺，對(duì)于零點(diǎn)誤差的控制可以將每一段的測(cè)站數(shù)設(shè)定為偶數(shù)，進(jìn)而消除零點(diǎn)差的影響。同時(shí)在進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，要用經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的水準(zhǔn)尺，同時(shí)還可以利用兩個(gè)不同的水準(zhǔn)尺，進(jìn)行交換使用，不僅消除了誤差，還減小了刻劃誤差和尺長(zhǎng)誤差的影響。

2.2 對(duì)觀測(cè)誤差的控制

為了對(duì)觀測(cè)的誤差進(jìn)行控制，首先需要將氣泡控制在水準(zhǔn)管的中間位置，并且對(duì)視線的長(zhǎng)度進(jìn)行有效的限制，進(jìn)而消除由氣泡居中的誤差。其次，要在測(cè)量工作中，規(guī)定好望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)以及最大視線長(zhǎng)度，確保估讀的精確性。同時(shí)為了消除視差造成的誤差，需要在每一次讀數(shù)之前進(jìn)行控制，可以通過(guò)物鏡的對(duì)光的方式實(shí)現(xiàn)。可見(jiàn)，要對(duì)觀測(cè)的誤差進(jìn)行控制，需要保證各項(xiàng)讀數(shù)操作符合規(guī)定的要求，糾正測(cè)量工作中的失誤，進(jìn)而提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.3 對(duì)外界環(huán)境引起誤差的控制

在水準(zhǔn)測(cè)量中，外界環(huán)境引起的誤差有時(shí)候難以避免，但是可以通過(guò)有效的方式進(jìn)行控制，進(jìn)而減少測(cè)量誤差的發(fā)生。例如為了避免儀器和轉(zhuǎn)點(diǎn)下沉引起的誤差，可以在進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，選擇堅(jiān)實(shí)的地點(diǎn)作為儀器設(shè)備安裝的地點(diǎn)，做到腳架踏實(shí)，提高觀測(cè)速度，同時(shí)要對(duì)氣候溫度等自然情況進(jìn)行研究和分析，特別是凍土或者是沼澤地區(qū)。對(duì)于轉(zhuǎn)點(diǎn)的下沉，可以通過(guò)使用墊尺的方法，保證用力踏實(shí)，此外，也可取往返觀測(cè)結(jié)果的平均值來(lái)抵消一部分的影響。

同時(shí)，為了避免地球曲線和折光的誤差，視線距離地面的角度不應(yīng)小于0.3m。地球曲率和大氣折光的影響，可采用中間法來(lái)消除。此外，應(yīng)選擇有利的時(shí)間，一日之中，上午IO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。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于春娟.水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析及注意事項(xiàng)[J].內(nèi)江科技，2009，（01）.

[2] 慕永燈.論水準(zhǔn)測(cè)量誤差的來(lái)源及控制[J].山西建筑，2011，（21）.

[3] 孫志先，姜濤.水準(zhǔn)測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因及消減方法[J].水利天地，2009，（12）.

[4] 林杰.減少測(cè)量誤差的幾種實(shí)用方法[J].工會(huì)博覽·理論研究，2010，（06）.

[5] 趙慶林,王克忠,劉磊.精密水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)及精度分析[J].黑龍江科技信息，2011，(09).