黃再志

摘 要：水準測量又稱幾何水準測量，是利用幾何原理，借助水準儀和水準尺測量地面兩點高度差的方式，是確定公路地面點高程的方法之一。水準測量操作步驟包括儀器的安置、粗略整平、瞄準水準尺、精確整平和讀取數(shù)據等，操作過程比較繁瑣，每一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤都可能造成測量結果的誤差。測量數(shù)據的誤差主要受儀器和人為觀測兩個方面因素的影響，儀器的誤差和人為造成的誤差不容易被甄別，容易造成測量數(shù)據不準確，以致影響公路工程的質量和效率。本文對水準測量的工作原理進行簡單闡述，分析水準測量的誤差來源，提出有效的措施對水準測量誤差進行控制，確保水準測量的精確性。

關鍵詞：公路測量；水準測量；誤差；控制

在公路工程實施過程中，必然要對路面進行水準測量，掌握路面的高程數(shù)據和情況。然而在水準測量實施過程中，包括儀器安置、粗略整平、瞄準水平儀、精準整平和讀取數(shù)據等多個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤和誤差，均會致使測量結果不精確，造成測量數(shù)據的誤差。進行水準測量并獲取精準的測量數(shù)據是保障公路工程質量和效率的前提，對水準測量的誤差來源進行分析和研究，并對影響誤差來源的因素進行控制，提升水準測量的精確性，可以有效的保障公路工程的質量和效率。因此對影響水準測量誤差的因素進行分析和相應的控制是非常有必要的。

一.水準測量工作原理概述

公路工程水準測量又稱幾何水準測量，根據幾何原理，借助水準儀和水準尺，以水準儀所安置的路面為基本參照，測量路面任意兩點的高度差。公路工程水準測量的環(huán)節(jié)有儀器的安置、儀器的粗略整平、瞄準水準尺、儀器精確整平、讀取數(shù)據等。將三角架安置在路面的A點和B點之間，觀察三角架的水平泡是否居于中央位置，若三角架的水平泡不居于中央位置，調整三角架的三個角，當三角架的水平泡居于中央位置時，三角架的平面就與路面水準面保持平行，此時通過三角架的觀察儀，讀出A點的數(shù)據M，讀出B點的數(shù)據N，因此路面A點和B點之間的高度差為hAB=a-b=M-N。水準測量的工作原理圖見圖1。水準測量利用直線平行的幾何原理，將三角架調整后使三角架平面與路面水準面保持平行，那么安裝在三角架上的水平觀察儀射出的直線也與路機水準面是平行關系，水平觀察儀的射線與A點處水準尺和B點處水準尺的垂直交點，分別就是A點和B點的讀數(shù)，因此經過計算后就獲取了A點和B點的高度差。在水準測量的實施過程中，每個環(huán)節(jié)的操作均會對測量結果造成影響，從而影響水準測量數(shù)據的精確性，如儀器本身存在的誤差和人為觀測的誤差[1]。

二.水準測量的誤差來源分析

公路工程水準測量誤差影響因素包括儀器、人為觀測、外界環(huán)境三個方面。

（一）來自儀器本身的誤差

公路工程水準測量所用的儀器包括水準儀、水準尺和尺墊。水準儀可以提供和射出一條水平射線，包括望遠鏡、水準器和基座，其中望遠鏡可以提供水平射線，通過水準器可以判斷是否與路面水準面保持平行，基座又稱三角架。第一，當水準器中的水泡居于中央時，可以認為望遠鏡射出的射線與路面水準面成平行狀態(tài)，但是水準器的制造過程中可能存在一定的誤差，致使水泡居于中央時望遠鏡發(fā)出的射線與路面水準面成不平行狀態(tài)，水泡不居于中央位置時望遠鏡發(fā)出的射線與路面水準面成平行狀態(tài)，因此水準器本身的誤差，會對望遠鏡的射線與路面水準面的平行狀態(tài)造成影響和偏差；第二，水準尺本身帶來的誤差會影響最終讀數(shù)的精確性，從而對水準測量的結果產生影響[2]。

（二） 人為觀測帶來的誤差

在公路工程水準測量的實施過程中，需要多個人進行通力合作，才能完成對路面高度差的測量和收集。在公路工程水準測量過程中，首先要對水準器的水泡進行判斷，觀測是否居于中央位置，其次要分別讀出水準尺上的數(shù)據，最后對數(shù)據進行收集和整理，在水準測量的每個環(huán)節(jié)，人為觀測均會存在一定的誤差。第一，由于人為觀測存在偏差，當判斷水泡居于中央時，實際上望遠鏡射出的射線與路面水準面并不成平行狀態(tài)；第二，由于水準測量過程中，分別有不同的人對A點和B點水準尺進行讀數(shù)，不同的人讀數(shù)方法不同，也會給測量數(shù)據帶來一定的誤差。

（三）外界自然環(huán)境帶來的誤差

在公路工程水準測量過程中，外界環(huán)境是不穩(wěn)定和不受控制的，對儀器和人為觀測均能造成影響。第一，人為觀測時光線不好，致使人對儀器狀態(tài)的判斷和數(shù)據讀取產生偏差；第二，儀器受自然環(huán)境的影響可能產生熱脹冷縮現(xiàn)象，致使儀器產生一定的測量誤差；第三，外界自然環(huán)境的風、雨、雪等自然現(xiàn)象均有可能對水準測量產生一定的影響[3]。

三.水準測量誤差控制

在公路工程的水準測量過程中，影響其測量精準性的因素來自于儀器本身、人為觀測和外界因素等方面，對公路工程水準測量的誤差控制就從儀器誤差、人為誤差、外界影響等方面進行著手，控制每個環(huán)節(jié)的誤差，確保測量數(shù)據的準確性。

（一）儀器誤差的控制

水準測量中儀器的誤差會直接影響測量數(shù)據的精確性，對儀器的誤差進行控制包括三個方面。第一，在公路工程水準測量實施之前，對要使用的全部儀器進行檢查和校準，如可以將水準器安放在水平面上，以檢測水準器的精準性；第二，采用科學合理的測量方法，避免儀器帶來的誤差，如不使用尺長誤差的標尺；第三，提升儀器制造時的精度，并盡量避免人為觀測帶來的影響，如采取電子讀數(shù)和水準器自動整平等措施。

（二）人為觀測誤差的控制

水準測量中人為觀測的誤差會直接影響測量數(shù)據的精確性，對人為觀測產生的誤差包括三個方面。第一，在水準器的水泡判斷環(huán)節(jié)，采取多人合作判斷的方式，以減少和避免少數(shù)人判斷失誤的現(xiàn)象，如一個人判斷水泡居于中央位置后，另一個人再對水準器的狀態(tài)進行判斷，經過反復的判斷，最終判斷水準器的狀態(tài)；第二，在對水準尺進行讀取數(shù)據時，采用多人輪換讀取數(shù)據并求其平均值的方式，以減少個人失誤造成的偏差和影響；第三，采用科學合理的測量方法，如多個人共同讀取數(shù)據后，應先將最高讀數(shù)和最低讀數(shù)去掉，然后求其平均值得出最終的數(shù)據。

（三）外界因素誤差控制

自然環(huán)境的外界因素會對測量結果造成影響和偏差，但自然環(huán)境帶來的誤差和影響具有不穩(wěn)定性并且不受控制。因此為了避免和控制來自外界環(huán)境的因素，應盡量選定睛朗、無風雨的天氣，如避開光線強烈的中午和光線較弱的時段；盡量避開有風、雨、雪等惡劣環(huán)境的天氣；盡量在水準測量的前天關注天氣預報和天氣的變化，避免不良天氣對水準測量造成影響。

結語

公路工程水準測量是利用幾何原理，借助水準器、水準尺和尺墊等儀器進行路面高度差測量的方法。水準測量的測量結果會對后期公路工程的施工造成一定的影響，控制水準測量的精確性可以提升公路工程的質量和效率。影響水準測量誤差的因素有儀器因素、人為觀測因素和外界環(huán)境因素，要對水準測量中的每個環(huán)節(jié)和影響誤差因素進行控制，才能提高水準測量的精確性，進而為公路工程的建設和實施提供精準的數(shù)據，為公路工程的建設提供保障。

參考文獻：

[1]潘昆鵬，賀海峰.淺析水準測量的誤差來源及控制方法[J].科技視界，2013，（36）：419.

[2]陳承昀.公路水準測量的誤差來源與控制探討[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（6）.

[3]楊太秀.水準測量的誤差來源及控制方法探析[J].價值工程，2013，（23）：102-103.

[4]孫海.水準測量的誤差來源及控制方法探析[J].黑龍江科技信息，2013，（35）：65-65.