水准测量误差探析

黄 慧

濮阳职业技术学院（457000）

在水准测量时，由于各种影响因素会产生观测误差。为了提高观测精度，就要分析误差产生的原因，采取相应的措施来消除误差或减弱误差，从而提高观测精度。影响观测精度的因素，主要有仪器本身的误差、观测时的误差及外界环境条件变化引起的误差等。

1 仪器工具误差

1）水准仪的水准管轴不平行于视准轴:如果两轴不平行当水准管气泡居中时，水准管轴处在水平位置，而视准轴处在倾斜位置，视线与水平线有一个小的倾角，这时的后视读数和前视读数产生两轴不平行带来的误差。误差的大小与仪器到水准尺之间的距离成正比。当后、前视距离不相等时，前、后视读数带来的读数误差不等，计算高差时误差不能消除。观测时两轴不平行，若前、后视距离相等，即使是倾斜视线，前、后视读数带来的读数误差相等，计算高差时，读数误差抵消，算出的高差仍然是正确值。故水准测量观测时应将仪器安置在后、前视两支水准尺的中间位置，可以消除误差。

2）水准尺误差：水准尺刻划不均匀、不准确，会影响尺子的真实长度。或者尺身变形、弯曲，也同样会影响尺长的正确性。这种误差是无法通过观察手段来消除的，这种尺子要停止使用，使用经过检定的水准尺。如果是塔尺，还要注意接头是否牢固、准确，当精度要求较高时，一般不使用塔尺。

2 观测误差

1）水准管气泡居中误差:在进行水准测量时，视线的水平是根据水准管气泡居中来判断的。从观察孔中观察,气泡两端的像是否符合成一个圆弧，若符合成一个圆弧则说明水准管气泡居中，用眼睛判断像的符合可能存在误差。气泡居中是通过调节微倾螺旋使气泡运动而后符合的,因为运动存在惯性。液体在水准管内运动与水准管壁间存在粘滞作用，因此观察水准管气泡是否居中时，由于这些原因很可能会出现误差。所以，在观测时要认真进行精平，在符合稳定的情况下才能读数。

2）读数误差:在读数时，毫米位读数是估读出来的，它与十字丝粗细,望远镜的放大倍数和视线的长度有关。如果望远镜放大倍数较小或者视线较长，尺子成的像较小，并且不够清晰，照准误差和估读误差都将增大。所以对各等级的水准测量，规定了仪器的放大镜倍率及视线的极限长度。为了提高读数精度，估读毫米数要精确，视距线不应太长(三、四等水准测量视距分别≤75 m、100 m)。如果对光不清,水准尺影像与十字丝分划板平面不重合，就会出现视差。若眼睛在不同的位置观测，读出的读数不同，就会产生读数误差。故操作时应仔细转动目镜调焦螺旋和物镜对光螺旋,使十字丝非常清晰，避免出现视差，尽量估读准确，从而减小读数误差。

3）水准尺倾斜误差:读数时水准尺应处在铅垂状态，若水准尺倾斜读数就会变大，如果水准尺左右偏斜，观测者可以从望远镜中观察发现。如果水准尺前后倾斜，则观测者就不能发现，因而影响读数。故要求扶尺人员将水准尺扶直，从而减小读数误差。

3 自然条件的影响

这方面主要有地球曲率与大气折光的影响，以及仪器或尺垫的自然下沉，阳光、温度、风力等因素产生的影响使观测值含有误差。

1）仪器及尺垫下沉的影响

当水准仪安置在土质松软的位置时，仪器在观测中会慢慢下沉。当完成后视读数转而读前视尺时，视线高度下降，致使前视读数变小。同样当转点选在松软的土质上时,水准尺和尺垫也会慢慢下沉，从而使水准尺读数变大，产生测量误差。所以，为了减小这类误差，将应测站及立尺点选在土质坚硬的地方，并且采用后、前、前、后的观测顺序，沿同一路线进行往返观测，且取平均值的方法抵消仪器及尺垫下沉带来的误差。

2）地球曲率与大气折光的影响

由于空气的温度不均匀,光学将会发生折射，也就是视线不成一条直线。尤其是晴天，越靠近地面气温越高，空气密度越稀。因此，离地面越近，折射也就越大，就会使水准尺的读数变大。故为了减小误差提高精度,观测时让视线高出地面一定的高度。

4 注意事项

1）观测者注意事项:仪器每使用一段时间后，都要进行检验与校正,保证仪器各轴线间的几何条件;仪器应安置在距前、后两水准尺距离大致相等的位置；仪器安置要稳定以防下沉，连接螺旋要拧紧；观测时目镜、物镜对光要清晰。每次读数之前要进行精准整平，使水准管气泡居中，让视线水平。读数后，应检查气泡是否仍然居中，若不居中，要重新精确平整，重新读数；读数要正确，估读要准确，必须读四位，估读到毫米，要注意记录者复读的数值是否与读数一致；迁站要慎重，只有在记录者计算检查之后，才能迁站。

2）扶尺者注意事项:当使用塔尺时，应注意尺子的连接部位是否衔接好，防止尺节下滑，以免尺长不正确；转点应选在土质坚硬的地方。经前视读数后，尺垫不得再碰动，以避免传递高程产生错误；扶尺者应将尺子扶直，既要防止水准尺左右偏斜，更要防止水准尺前后倾斜；前视扶尺者，在未得到观测者通知时，不得向下一站的后视点转移，以避免造成整段观测路线的返工重测。

3）记录者注意事项:注意测站编号与点号的填写；记录者应认真听取观测者的读数，并复读读数，同时记入表内，以免听错；如果有记错算错，要用横线将错处划去，并在其上方记入正确数字。不要用橡皮擦试或涂改；当站需记录、计算的内容，必须当站完成，并且检查计算无误后，才能告知观测者迁站；不允许先记录在草稿纸上，然后再誉抄在正规的表格内，以免记录失去真实性。

总之,在水准观测时，只要我们采取相应的测量措施,观测时产生的误差是可以消除或者减弱的。

[1]周文国,郝延锦.建筑工程测量[M].北京：科学出版社,2007,9.

[2]业衍璞.建筑测量[M].北京：高等教育出版社,2002,10.