水準(zhǔn)測量的誤差來源及控制方法探析

1、<p>　　水準(zhǔn)測量的誤差來源及控制方法探析</p><p>　　摘要:水準(zhǔn)測量是一種常用的測量，屬于高程控制測量的范疇，由于其具有的高精度和適應(yīng)面廣的特點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用。水準(zhǔn)測量的實(shí)施是建立在多人合作的基礎(chǔ)上的，操作過程較為復(fù)雜。在測量過程中儀器和人為因素都會(huì)對測量產(chǎn)生不利的因素，在作業(yè)中產(chǎn)生許多不利的影響。如果這些問題不能有效的解決，將會(huì)對測量的精度產(chǎn)生許多不利的影響。本文以測量的實(shí)施過程為側(cè)

2、重點(diǎn)，對水準(zhǔn)測量的誤差來源和控制方法進(jìn)行了一系列的探索，對造成誤差的原因進(jìn)行了淺顯的探討，并在控制方法上進(jìn)行分析研究。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)測量；精度；誤差；控制 </p><p>　　中圖分類號：P224.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　水準(zhǔn)測量是高程控

3、制測量中的重要內(nèi)容，也就是幾何水準(zhǔn)測量。由于水準(zhǔn)測量在社會(huì)生活中的到越來越廣泛的應(yīng)用，對于測量中存在的問題及控制也引發(fā)了人們越來越多的關(guān)注。通過對水準(zhǔn)測量的誤差分析和控制可以有效的解決施工中存在的問題，防止了設(shè)計(jì)施工過程中的路線斷面等情況，對于設(shè)計(jì)施工具有深遠(yuǎn)的意義。 </p><p><b>　　1水準(zhǔn)測量的現(xiàn)狀 </b></p><p>　　1.1勘察設(shè)計(jì)過程中水

4、準(zhǔn)測量的問題 </p><p>　　水準(zhǔn)測量是一種利用水平視線測定兩點(diǎn)之間高差的測量方式，利用水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺以及尺墊等工具在幾何原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行測量。在實(shí)際的勘察過程中，基本上遵循著安裝儀器、大致整平、精確水準(zhǔn)尺、精確整平和讀數(shù)的過程，并以此按順序?qū)嵤?，在每個(gè)步驟完成后都要進(jìn)行結(jié)果的復(fù)核，對勘察的各個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)的分析并找到存在的問題進(jìn)行及時(shí)的改正，使得水準(zhǔn)測量的過程更加規(guī)范、可行，對于水準(zhǔn)測量的合理實(shí)施具有重要

5、的意義。由于施工單位對質(zhì)量的要求越來越越高，對水準(zhǔn)測量的誤差來源以及控制分析越來越重要。在勘察的過程中可以對可能出現(xiàn)的問題更好地把握，使得分析研究更加具有針對性和方向性，有利于水準(zhǔn)測量的順利實(shí)施和完成，保證測量結(jié)果更加可靠，對于施工建設(shè)具有極其重要的意義。 </p><p>　　1.2水準(zhǔn)測量的現(xiàn)狀 </p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)環(huán)境的變化，對于水準(zhǔn)測量的要求不斷增加。在現(xiàn)在的

6、水準(zhǔn)測量中，基本上在使用的過程中水準(zhǔn)點(diǎn)和中樁是完全分開的，并沒有一起進(jìn)行觀測。在水準(zhǔn)點(diǎn)的觀測問題上基本上采用往返測量的測量方式，成果整理要求也做出了明確的規(guī)范，要求高差閉合差至少要達(dá)到平原微丘區(qū)。目前我國的水準(zhǔn)測量問題很大程度上受到了平原微丘區(qū)的限制，嚴(yán)重影響了測量的精度。主要是由于水準(zhǔn)路線過長，水準(zhǔn)路線的長度是和精度成正比的，長度越長導(dǎo)致精度越低。在落后的山區(qū)，測量的難度較大，在測站的建立上需要進(jìn)行精確的分析，精度主要受到測站的限制，

7、測站建立的越多，對測量的意義越大，精度越高。 </p><p>　　2水準(zhǔn)測量的誤差來源分析與控制方法 </p><p>　　水準(zhǔn)測量的誤差來源主要包括儀器誤差、外部條件引起的誤差以及觀測誤差三個(gè)方面。 </p><p><b>　　2.1儀器誤差 </b></p><p>　　2.1.1望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸和水準(zhǔn)軸不平行造成

8、的誤差 </p><p>　　儀器在使用之前需要進(jìn)行校準(zhǔn)，但不會(huì)完全消除誤差。交叉誤差是指儀器的垂直軸位于垂直位置時(shí)產(chǎn)生的誤差，因?yàn)樵趯?shí)際的水準(zhǔn)測量過程中圓水準(zhǔn)儀器的應(yīng)用使得垂直軸脫離了鉛垂線，造成觀測時(shí)產(chǎn)生夾角，從而造成了測量誤差。在控制方法方面，可以利用中間法或者距離補(bǔ)償法來消除測量誤差，中間法是指前后的視距相等，立尺人發(fā)揮著總要的作用，在對測量的距離進(jìn)行測量后開始立尺，使得測量過程更加簡單有效。距離補(bǔ)償法要

9、求前視距離和與后視距離總和相等，在實(shí)施上具有一定的難度，沒有中間法簡單易行。 </p><p>　　2.1.2水準(zhǔn)標(biāo)尺的誤差 </p><p>　　水準(zhǔn)標(biāo)尺的誤差包括三個(gè)方面，分別是尺長誤差和刻劃誤差以及零點(diǎn)差。其中尺長誤差是指尺子的長度不準(zhǔn)確帶來的誤差，刻劃誤差是由于尺上的分化不均勻產(chǎn)生的誤差，零點(diǎn)差是由于零刻劃位置不精準(zhǔn)造成的誤差。在對于精密程度較高的水準(zhǔn)測量上，通常會(huì)選擇刻劃誤差以及

10、尺長誤差較低的標(biāo)尺并且交叉使用，在測段站數(shù)目方面設(shè)為偶數(shù)，可以有效地避免對零點(diǎn)差的影響，從而大大的提升測量的精度。 </p><p>　　2.2外界因素引起的誤差 </p><p>　　2.2.1溫度的變化造成誤差 </p><p>　　水準(zhǔn)測量通常是在是在室外進(jìn)行的，測量環(huán)境的溫度變化大，對測量的精度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。在測量的過程中，溫度的變化與標(biāo)尺讀數(shù)是成反比變

11、化的。在前后距離保持相等的條件下，i角與溫度變化成正比。如果讀數(shù)的間隔保持不變可以有效地消除i角對讀數(shù)的影響。因此，在觀測順序的選擇上應(yīng)該根據(jù)不同等級的水準(zhǔn)測量做出，在測量的過程中盡量保持溫度不要太大幅度的變化，并根據(jù)客觀的環(huán)境制定詳細(xì)的檢測方案。 </p><p>　　2.2.2大氣層折光的影響 </p><p>　　由于地表的空氣層溫度是隨著高度和時(shí)間不斷變化的，這就造成了空氣層在密度

12、的垂直分布上不均勻，當(dāng)光線通過時(shí)造成垂直折光的現(xiàn)象。所以在具體的測量過程中必須對高度進(jìn)行合理的選擇，不能脫離實(shí)際的測量意義。在時(shí)間的選擇上，日出前后氣溫溫差較大，折光嚴(yán)重，在觀測時(shí)極易產(chǎn)生誤差。在中午時(shí)間空氣流通較大，密度也較為均勻，但是由于成像跳度過大，也通常不被作為檢測時(shí)間。在進(jìn)行測量時(shí)，人們通常選擇日出后半個(gè)小時(shí)到正午之前三個(gè)小時(shí)以及正午之后三個(gè)小時(shí)到日落前半小時(shí)之內(nèi)的時(shí)間。由于折光誤差與視線的長度存在著緊密的聯(lián)系，因此縮短視線的

13、長度對于降低折光的誤差具有重要的意義。 </p><p>　　2.2.3尺臺位移的影響 </p><p>　　在水準(zhǔn)測量的過程中，儀器的腳架是插在土壤之中的，并且因?yàn)橥寥赖淖饔枚a(chǎn)生一定的升降問題，極容易造成尺臺下沉。這些情況會(huì)對讀數(shù)產(chǎn)生不利的影響，造成測量誤差。對于尺臺位移和腳架下沉的問題，可以通過雙面尺法以及變更儀器的高度等方法進(jìn)行控制，在讀數(shù)時(shí)分別從正反兩個(gè)方面可視，并分別記錄取平均

14、值，可以在一定程度上減少測量誤差。 </p><p><b>　　2.3觀測誤差 </b></p><p>　　觀測誤差是觀測人員在觀測的過程中造成的視覺上的誤差，主要包括三個(gè)方面，分別是水準(zhǔn)標(biāo)尺傾斜誤差、找準(zhǔn)標(biāo)尺分劃誤差以及人為因素誤差。 </p><p>　　2.3.1水準(zhǔn)尺的傾斜誤差 </p><p>　　水準(zhǔn)尺傾

15、斜誤差是測量過程中常見的問題，也是常常被忽略的部分。在測量的過程中水準(zhǔn)尺發(fā)生傾斜時(shí)，如果只是水平上的傾斜很容易被察覺出來，而一旦傾斜的方向和視線方向同步的話很難被發(fā)現(xiàn)。水準(zhǔn)尺的傾斜會(huì)使得觀測在讀數(shù)上產(chǎn)生誤差，并且使讀書結(jié)果超過正常的測量水平。這是由于水準(zhǔn)尺的傾斜角以及尺上數(shù)字的大小決定的，傾斜角和讀數(shù)越大，對讀數(shù)的影響就越大，反之，傾斜角和讀數(shù)越小，對讀數(shù)的影響就相對越小。要想有效的避免水準(zhǔn)尺的傾斜誤差，還應(yīng)該關(guān)注立尺的環(huán)節(jié)，保證立尺處

16、于鉛垂位置。 </p><p>　　2.3.2照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃誤差 </p><p>　　照準(zhǔn)標(biāo)尺分化誤差是指在測量的過程中造成的觀測尺像與十字絲平面不重合，如果觀測時(shí)眼睛所處的位置不同，相應(yīng)的讀數(shù)也會(huì)產(chǎn)生不同程度的差異，造成觀測誤差。要想有效的避免照準(zhǔn)標(biāo)尺分化誤差，在觀測的過程中應(yīng)該仔細(xì)的調(diào)整物鏡對光，提高可見效果。在一些專業(yè)領(lǐng)域的測量中還運(yùn)用到了光學(xué)測微器，可以最大程度的讀取標(biāo)尺上的讀數(shù)。

17、 </p><p>　　2.3.3人為因素誤差 </p><p>　　人為因素誤差是在測量的過程中由于人為因素引起的測量誤差，主要包括讀數(shù)誤差和行為習(xí)慣以及立尺不規(guī)范等因素引發(fā)的誤差。由于觀測人員在實(shí)力上的差異對讀數(shù)不能完全的一致，造成讀數(shù)上存在誤差。此外，由于觀測人的行為習(xí)慣以及立尺的不規(guī)范等因素，使得觀測人員在觀測的過程中存在著很大的主觀性，不具有說服力。因此，應(yīng)該對測量的過程進(jìn)行完整

18、的規(guī)范并對觀測人員進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)。 </p><p><b>　　3.結(jié)束語 </b></p><p>　　水準(zhǔn)測量對社會(huì)生活具有良好現(xiàn)實(shí)意義，但是也存在著很多的不完善性，對于其誤差的控制和消除成為完善水準(zhǔn)測量的首要任務(wù)。在測量和觀測的過程中應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范要求并在測量中吸取經(jīng)驗(yàn)、實(shí)事求是，熟練地掌握測量的相關(guān)知識，同時(shí)運(yùn)用正確的測量方法才能確保測量的精度，得到正確的

19、結(jié)論。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]王長栓.淺析水準(zhǔn)測量的誤差來源及控制方法[A]全國測繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十三次學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2009年 </p><p>　　[2] 吳剛.徐招星.劉皓.水準(zhǔn)測量的總結(jié)探討[A];中國測繪學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C]2006年 </p&