水准测量的误差来源及消减方法分析

徐智

【摘 要】文中介绍了三、四等水准测量的一般要求和测量中误差的来源及消减相应误差的关键技术措施，对水文、水利工作具有重要的理论和实践指导意义。

【关键词】三、四等水准测量；一般要求；误差来源；措施

0.引言

在水文和水利工作中，水准测量是一项基础工作。建立测站高程控制，联测水准点、高程基点、水尺零点以及固定点等高程时，都需进行水准测量，作为水位、地下水位、冰棱、流量、泥沙等测验的直接或间接依据[1]。

1.三、四等水准测量的一般要求

三等水准路线长度一般应不大于50km，四等水准路线长度一般应不大于15km，环形路线周长一般应不大于40 km 。三、四等水准测量应采用不低于国内水准仪系列的S3级水准仪[2]，水尺零高的测量一般应使用S3级水准仪，见表1.1。水准标尺应采用双面水准尺。三、四等水准测量在每仪器站的允许视线长度，前后视距不等差，应符合表1，2规定，其视线高度要求三丝能读数。三、四等水准测量观测限差应符合表1.3的规定。往返测量高差不符值，路线、环闭合差限差应符合表1.4的规定。

2.水准测量的误差来源及其消减方法

在水准测量，由于受仪器、外界条件，以及观测员感觉器官反映不同的影响，使测量成果存在一定的误差。为了使成果达到规定的精度要求，对测量中产生误差的原因，必须加以分析和研究，以便采取适当的措施和方法，使测量误差尽可能地减小或者予以消除。在观测中，由于观测员不细心而造成的错误，应该完全避免。

2.1水准仪校正不完善产生的误差

在水准测量前，虽然对水准仪进行了检验和校正，但是不可能做到绝对的准确，例如望远镜视准轴与水准管轴不平行，两轴之间还有一个微小的角度i，这项误差在观测中，如果把水准仪安置在前、后两水准尺的中央，可以消除这项由于仪器校正不完善造成的误差。

2.2水准尺误差

水准尺误差包括水准尺尺面的分划不均匀和尺底的零点不准等。因此对使用的水准尺要用标准尺检验，并检查尺底的铁板是否完好。

2.3读数误差

在水准尺上读数产生误差的原因，一方面是由于视差的存在，另一方面是估读毫米时不准确。视差的存在应该仔细的对光和调节目镜予以消除，但是在估渎毫米时由于观测员用十字丝横丝在1厘米的间隔内估计，而1厘米的分划是通过望远镜放大后的成像，因此毫米数估读得是否准确与厘米像的宽度有密切的关系，此外也与十字丝本身粗细有关。望远镜放大倍率小，仪器到水准尺的距离远，水准尺的成像就小，估读毫米的读数误差就大。所以在一般水准测量中，要求望远镜放的倍率不小于20倍，前后视视线的长度小超过100m。

2.4水准尺扶持得不直产生的误差

观测员容易发觉水准尺左右倾斜，如果水准尺前后倾斜观测员就 难以觉察。由于水准尺向前或向后倾斜，读数总是比竖直时要大，并且视线越高，误差越大，所以读数通常不宜超过2.7m。如果水准尺上装置有圆水准器，当气泡居中时，表明水准尺竖直。

2.5仪器和尺垫下沉产生的误差

由于仪器和尺垫本身的重量以及地面土质琉松的原因，仪器可能下沉，使水准仪的视线降低，以致使后读的前视读数减小或者加大，从而使测得的高差比正确的高差大或者小。所以在安置仪器时应该选择在土质坚实的地点，并将三脚架和尺垫踩紧，同时尽可能的加快观测速度，以避免此项误差。

2.6温度和大气折光的影响

在有太阳的天气进行测量时，应该用伞遮住阳光，否则由于仪器受热不匀会影响水准管气泡居中，不仅影响测量成果，而且会损坏仪器。根据研究，当温度变化10℃时，i角变化可能达到1～2″，有时还可能发生突变。

由于大气折光的影响，视线是弯曲的，使实际读数比水平视线的读数小。在平坦地区，如果前、后视距离相等，视线受折光的影响相同，大气折光差可以消除。如果在山区，水准路线始终是上坡或下坡，前、后视视线受折光的影响就会有较大的差异。所以只有把视线缩短，使视线距地面有一定的高度，可以减少大气折光的影响。

3.结语

上述三、四等水准测量中的各项误差来源，都是采用单独影响进行分析，由于随机误差还有相互抵消的特点，会自行抵消一部分，在实际中是综合影响。测量中只要注意误差来源，采取相应措施，严格 执行SL58-93《水文普通水准测量规范》的各项规定，测量误差将会大幅减少，从而提高测量精度。

【参考文献】

[1]水利部.水文测验实用手册.北京：中国水利水电出版社，2013，02.

[2]水利部.水文普通测量规范（SL58-93）.北京：中国水利电力出版社，1994，01.