王盛

摘 要:精密水準(zhǔn)測(cè)量屬于測(cè)量方式中高程測(cè)量的一個(gè)重要性組成部分。其精準(zhǔn)度高、使用范圍極為廣泛，是目前被廣泛運(yùn)用的一種測(cè)量方法。文章結(jié)核自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)及對(duì)一些資料的查閱，針對(duì)精密水準(zhǔn)測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出有關(guān)掌控辦法。

關(guān)鍵詞:精密水準(zhǔn)測(cè)量;測(cè)量;誤差;掌控辦法

Abstract: Precision Leveling Leveling is measured in the way of an important component. Its high accuracy, the use of very wide, is currently widely used as a measurement method. Article tuberculosis their years of work experience and access to some information, for precise leveling causes of error analysis, put forward the relevant control measures.Keywords: precise leveling; measurement; error; controlled way

中圖分類號(hào)：P207+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1.勘察設(shè)計(jì)工作中精密水準(zhǔn)測(cè)量問題

精密水準(zhǔn)測(cè)量運(yùn)用幾何原理，采用水平視線測(cè)定兩個(gè)點(diǎn)相互間的差距，使用儀器是水準(zhǔn)儀，工具是水準(zhǔn)尺及尺墊。工程測(cè)量中通常是選用DS3型微傾式自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，一公路可以達(dá)到3mm的精準(zhǔn)度，水準(zhǔn)儀在測(cè)量中的大致程序是：安置儀器-粗略整平-瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺-確整平-讀數(shù)。在現(xiàn)實(shí)的勘測(cè)工作當(dāng)中，通常是遵循有關(guān)次序來進(jìn)行測(cè)量的，對(duì)測(cè)量所產(chǎn)生的最終結(jié)果進(jìn)行再次檢驗(yàn)。

2.水準(zhǔn)測(cè)量目前狀況

當(dāng)下所運(yùn)用的水準(zhǔn)點(diǎn)擊中樁分離觀測(cè)的辦法，水準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)通常選擇來回測(cè)量的方式，對(duì)于測(cè)量結(jié)果整體要求高差閉合差fh容(fh容=Σh往+Σh返)達(dá)到平原微丘區(qū)三等水準(zhǔn)測(cè)量精準(zhǔn)度不能夠高于±20·L(1/2)。平原微丘地區(qū)對(duì)精密水準(zhǔn)測(cè)量產(chǎn)生影響的因素主要是水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度。當(dāng)水準(zhǔn)路線越長(zhǎng)的時(shí)候精準(zhǔn)度就越低。而與其相反的是山區(qū)地區(qū)，測(cè)站越多精準(zhǔn)度越低。

3.精密水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析及掌控辦法

通常造成精密水準(zhǔn)測(cè)量誤差形成的主要因素有：儀器誤差、觀測(cè)誤差及外界因素對(duì)其形成的影響。

3.1儀器誤差產(chǎn)生其一：水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸相互間不平行

在使用有關(guān)儀器進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候縱使在只用前期已經(jīng)進(jìn)行了有關(guān)校正，但依然有可能會(huì)有誤差的存在。這就是導(dǎo)致水準(zhǔn)管氣泡居中、水準(zhǔn)管軸居于中間但望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸產(chǎn)生偏斜、讀數(shù)造成誤差的主要原因。在此種情況下產(chǎn)生的誤差通常與視距長(zhǎng)度成正比。在對(duì)精密水準(zhǔn)儀器進(jìn)行觀測(cè)的過程中可以經(jīng)過中間法及距離補(bǔ)償法進(jìn)行消除。由于中間法在現(xiàn)實(shí)的工作當(dāng)中的有效掌控，立尺人是比較重要的一個(gè)因素，經(jīng)過運(yùn)用普通皮尺加以測(cè)量，而后立尺，是非常簡(jiǎn)單的一項(xiàng)工作。但距離補(bǔ)償法不單單程序比較復(fù)雜，并且特別不易把握。

3.2儀器誤差產(chǎn)生其二：水準(zhǔn)尺誤差的存在

水準(zhǔn)尺誤差的形成通常包括以下幾個(gè)方面：尺子長(zhǎng)短程度不一、尺上分化不均勻、尺的零刻劃位置不精準(zhǔn)，針對(duì)精密水準(zhǔn)測(cè)量，通常會(huì)使用尺長(zhǎng)誤差及刻化度誤差較小的標(biāo)尺。這樣水準(zhǔn)尺的誤差比較小，對(duì)其進(jìn)行掌控的時(shí)候可以縮小在一定的水準(zhǔn)尺刻度之內(nèi)。在選用儀器進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，兩根水準(zhǔn)尺交替使用，同時(shí)將測(cè)量站樹木分布為偶數(shù)，在高差當(dāng)中相互抵消，與此同時(shí)能夠有效的較小誤差的形成，避免誤差對(duì)測(cè)量精確度造成的影響。

3.3觀測(cè)誤差之一是符合水準(zhǔn)管氣泡居中的誤差

因符合精密水準(zhǔn)氣泡不能夠完全的將其居中，為此必然會(huì)造成望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸產(chǎn)生傾斜的情況出現(xiàn)，導(dǎo)致讀數(shù)誤差的形成。而讀數(shù)誤差與精密水準(zhǔn)管靈敏度存在密切的聯(lián)系，通常是水準(zhǔn)管分劃值τ。除此之外，讀數(shù)誤差是與視線長(zhǎng)度成正比，水準(zhǔn)管誤差通常認(rèn)為是0.1·τ，依據(jù)有關(guān)公式m居=0.1·τ·S/ρ，DS3級(jí)水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)管的分劃值通常為20″，視線長(zhǎng)度S為75m，ρ=206265″，則m居=0.4mm。從這里可以了解到，唯有所觀測(cè)的水準(zhǔn)管氣泡能夠居中，并且視線長(zhǎng)度受到一定的約束，與中間法保持一致，那么才能夠完全避免誤差的形成。

3.4觀測(cè)誤差之二是視差的影響

因視差的存在，尺像便不會(huì)與十字絲面相重合，對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)的過程中視覺處于的方位是有一定差異性的，為此，讀數(shù)也會(huì)有所不同，為此，讀數(shù)誤差變形成，所以在進(jìn)行讀數(shù)之前，掌控誤差的有效辦法是對(duì)物鏡進(jìn)行對(duì)光，以爭(zhēng)取避免讀數(shù)誤差的形成。

3.5觀測(cè)誤差之三是水準(zhǔn)尺的傾斜誤差

水準(zhǔn)尺假設(shè)是向視線左右傾斜，觀測(cè)的過程中利用望遠(yuǎn)鏡十字絲非常容易觀察并且能夠及時(shí)糾正。但假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)尺傾斜方位與視線的方位相同的話，是不容易查出來的。水準(zhǔn)尺傾斜會(huì)導(dǎo)致尺子讀數(shù)不斷增加，這無論是對(duì)于讀數(shù)還是尺子的傾斜角度都會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響。水準(zhǔn)尺的傾斜角度越大，那對(duì)于讀數(shù)造成的影響就會(huì)越大；相反是一樣的道理。

水準(zhǔn)尺傾斜誤差的形成為Δa=a(1-cosγ)。當(dāng)γ=3o，a=1.5m時(shí)，Δa=2mm，從這里可以分析出，這種誤差所造成的影響是一定要加以重視的。往往我們立鏡高度是1.7m, 則Δa=2.33mm，為此，在進(jìn)行精密水準(zhǔn)測(cè)量的工作當(dāng)中，立尺是一項(xiàng)極為關(guān)鍵的工作，在工作中一定要嚴(yán)格立尺，促使尺子處于鉛垂的方位中。尺上有圓水準(zhǔn)的狀況下要使得氣泡居于中間位置。需要的時(shí)候可以選用搖尺法，就是在讀數(shù)的過程中尺低的位置要居于點(diǎn)上，尺的上部在視線方向緩緩移動(dòng)，讀出最小數(shù)值。而在地面坡度比較大的時(shí)候，特別要關(guān)注一下把尺子扶直，同時(shí)要制約尺子的最大讀數(shù)，最為關(guān)鍵的是在轉(zhuǎn)點(diǎn)的方位。

3.6外界條件和下沉的影響

使用水平面代替水準(zhǔn)處理對(duì)高程形成的影響，可以選用公式Δh=D2/(2R)表示，地球半徑R=6371Km，當(dāng)D=75m時(shí)，Δh=0.44cm;當(dāng)D=100m時(shí)，Δh=0.08cm;當(dāng)D=500m時(shí)，Δh=2cm;當(dāng)D=1Km時(shí)，Δh=8cm;當(dāng)D=2Km時(shí)，Δh=31cm;很明顯，用水平面代替水準(zhǔn)面的過程中所造成的誤差要比測(cè)量高程所造成的誤差要高出很多，為此，針對(duì)測(cè)量高程來講，即便是相互之間的距離比較短，也不可以把水準(zhǔn)面當(dāng)成水平面來使用，必須要兼顧到地球曲率對(duì)高程所造成的影響因素。在進(jìn)行測(cè)量的過程中選用中間法是可以將其消除的。大氣折光導(dǎo)致視線變成一條曲率約為地球半徑7倍的曲線，使得讀數(shù)逐漸變小，可以選用公式Δh=D2/(2x7R)來展現(xiàn)，當(dāng)視線距離地面越近的時(shí)候，所產(chǎn)生的折射就會(huì)越大。為此，視線與地面的角度不可以小于0.3m，同時(shí)對(duì)其造成的影響我們可以使用中間法將其消除掉。除此之外，應(yīng)該挑選最佳的時(shí)間，在一天24小時(shí)當(dāng)中，上午10時(shí)至下午4時(shí)這一時(shí)間段中大氣是非常穩(wěn)定的，能夠很好的避免大氣對(duì)折射光所造成的影響，但是在中午前后進(jìn)行觀測(cè)的時(shí)候，尺像會(huì)有一些跳動(dòng)的狀況出現(xiàn)，這將會(huì)對(duì)讀數(shù)造成一定的影響，為此需要避開這個(gè)時(shí)間段，而在陰天或者微風(fēng)的天氣中也是可以進(jìn)行觀測(cè)的。

儀器下沉指的是在觀測(cè)站進(jìn)行讀數(shù)之后儀器所產(chǎn)生的下沉情況，導(dǎo)致前視讀數(shù)逐漸縮減，使得高差增加。為了削減對(duì)其造成的影響，在選擇使用雙面尺法或變更儀器高法的過程中，第一次是讀后視讀數(shù)再讀前視讀數(shù)，而第二次則先讀前視讀數(shù)再讀后視讀數(shù)。

水準(zhǔn)尺下沉誤差的形成一般指的是儀器在遷過程當(dāng)中，轉(zhuǎn)點(diǎn)所產(chǎn)生的下沉，導(dǎo)致遷站后的視讀數(shù)逐漸升高，導(dǎo)致高差隨之增加。假設(shè)選擇來回測(cè)量，那么測(cè)高差也會(huì)增加，為此，需要取來回返高差的平均數(shù)值，這樣才能夠削減水準(zhǔn)尺下沉所造成的不良影響。最佳的掌控辦法是運(yùn)用尺墊，在轉(zhuǎn)點(diǎn)的方位安放尺墊，同時(shí)把它踩實(shí)，避免在觀測(cè)當(dāng)中水準(zhǔn)尺有下沉的現(xiàn)象發(fā)生。

精密水準(zhǔn)測(cè)量是測(cè)量工作中一項(xiàng)較為繁雜的測(cè)量工作，精密水準(zhǔn)測(cè)量的精準(zhǔn)度將直接關(guān)乎著工程的總體質(zhì)量。為此，需要有關(guān)操作人員必須熟悉的掌握有關(guān)方面的科學(xué)技術(shù)，將水準(zhǔn)測(cè)量所造成的誤差值減小的最低程度，確保測(cè)量精準(zhǔn)性，以便于更好的為工程提供真實(shí)可靠的信息。

4.結(jié)束語

在精密水準(zhǔn)測(cè)量工作中縮減誤差的最佳掌控辦法是通過提升時(shí)間及選用有效的方法，爭(zhēng)取能夠避免誤差的形成。在具體的測(cè)量工作當(dāng)中，只有在一定程度上提升觀測(cè)速度，選擇有效的符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量辦法，嚴(yán)格遵循有關(guān)規(guī)定來進(jìn)行，才能夠取得一個(gè)真實(shí)的測(cè)量結(jié)果。

大量的實(shí)踐工作表明，把測(cè)量掌控辦法有效的運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)的工作當(dāng)中之后，完全能夠有效的避免了測(cè)量誤差問題的出現(xiàn)，不僅節(jié)約了很多時(shí)間，而且在一定程度上提升了工作效率，促使企業(yè)效益得到很大的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘孝順，聶讓.測(cè)量學(xué).北京：人民交通出版社，2005，8