水利水电工程高程控制测量过程中的误差来源及控制方法浅析

(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西 西安 710018)

由于工程建设各方对质量的要求越来越越高，测绘工作作为工程建设的排头兵，测绘成果质量直接影响工程设计和施工。在控制测量中，水准测量误差来源的分析以及控制越来越重要。在外业作业过程中对可能出现的误差源更好地控制，本文根据工程实践经验讨论水准测量过程中误差来源分析和控制方法提高作业效率，保证成果质量。

1 水准测量的现状

2 水利水电工程水准测量过程中出现的问题

水准测量是利用水准仪提供的水平视线在普通条码尺上读数，来测量两点间高差，由已知点A高程联测测区各布设各控制点最终闭合在已知点B通过A与B的理论高差与实测高差的差值来求得测区各控制点高程。水利水电工程测量仪器若使用徕卡250m电子水准仪。每公里能达到的精度是0.7mm，我们在实际测量过程中按这个顺序施行，在第二天施测前对前一天结束测段后复核结果。水利水电工程由于水准测量线路较长已知点离测区较远，一般采用的线路为附和水准线路，测量方法是两个水准测量小组由两个已知点起，同时向测区施测，转点由两个人立水准尺，各测段实测过程中没有检查、复核，为误差的积累创造了条件，容易返工，影响外业工期。因此，从源头分析水准测量中的误差，总结误差出现的原因，提高成果质量迫在眉睫。

3 水准测量的误差来源及分析

水准测量的误差来源主要有三方面：仪器误差、观测误差、外界条件等三方面的影响

3.1 仪器误差包括水准仪误差和水准尺误差

水准仪经鉴定后，依旧存在视准轴与水准管轴不平行的残余误差。作业过程中应使前后视距保持在仪器允许的视距差范围内，在内业数据整理过程中可忽略该项误差的影响。普通条码尺误差包括长度误差、刻度划分不准确和零点误差，普通条码水准尺经长期使用易出现条码磨损的情况出现。在作业过程中两根水准尺交替轮换使用，这种方法可是实测过程中零点误差在高差计算过程中相互抵消。同时可以减弱刻划误差和尺长误差的影响。普通条码尺使用过程中应尽量避免对条码的磨损、尺面清洁、弯曲。

3.2 观测误差包括水准气泡居中误差、仪器瞄准误差、水准尺的倾斜误差

水准观测时电子水准仪是通过圆水准器中的气泡调整将仪器整平，由于观测者眼睛分辨能力的限制，致使气泡没有严格居中产生的误差，该误差与视距成正比。仪器瞄准误差与人眼分辨能力、望远镜放大赔率、及视线长度有关。作业过程中应用反复用望远镜缺口瞄准水准尺，转动调焦螺旋使十字丝和水准尺成像清晰。水准尺倾斜误差是立尺人员立尺过程中尺子未能与吃垫保持垂直，尺子倾斜或俯仰导致读数增大或减小影响观测精度。作业过程中应将水准尺上的气泡居中，始终使水准尺与尺垫保持垂直状态。

3.3 外界条件包括地球曲率、大气折光、仪器和水准尺及尺垫下沉对成果精度的影响

靠近地面温度较高，空气密度较稀，由于强光的折射作用，使视线不成一条直线。因此视线离地面越近，折射越大，使尺子上的读数改变。在用水平面代替水准面的时候，应该对地球曲率进行充分的考虑。在作业过程中前后尺视距在仪器规定的范围内，这两项误差可消除。由于地面土质疏松，以及仪器、脚架、尺子、尺垫的重量，使观测过程脚架和尺垫下沉，造成测段高差变化。在作业过程中将脚架和尺垫踩实，以提高观测精度。

4 提高水准测量精度的方法

4.1 对仪器的控制

仪器的使用首先应选择经仪器检定机构鉴定并贴有合格状态表示的仪器及水准尺，在施测前应对水准仪i角检测，如果i角≧20″则必须进行校正，当i角≦20″时方可进行施测。对于水准仪的望远镜视准轴不平行所产生的误差。在观测的时候立尺人在这过程中起到关键作用，现用普通的皮尺对距离进行测量，然后在立尺，进行比较测量，这种方法简单，并且容易实施。

4.2 操作上的控制

对于外业观测人员的选择应遵循“持证上岗、有证优先”的原则。施测前对作业人员进行上岗证查验，进行国家三、四等水准测量规范GB/T12898-2009中的限差的学习，按行业规范进行岗前培训。挑选一批责任心强、业务技术水平过硬对工作认真负责的通知参与水准测量工作，选配工作经验丰富的技术骨干参与外业地形较复杂的项目，从根本上减少误差。同时由于仪器的灵敏度很高，在进行检测工作是就要求按规范操作，减少误差的出现，并加强监督与控制。在进行测量时应注意气泡的居中，可以使用摇尺法，简单的说就是在读取数据的时候在尺底置于点上，而尺子的上部分在视线的方向慢慢的摇动，在读取最小的数值。如果地面的坡度比较大，应该注意要将尺子扶正，在对其读取数据。

4.3 对外部环境因素的控制

由于大气的折光影响，实线与地面的距离对水准测量的影响比较大，这个影响也可以采取中间法进行消除。也可以找一个有利的时间段，在白天的时间当中，日出之后的半小时一直到直落之前的半小时之内，大气的波动比较稳定，对消除大气折光的影响是很有效果的。但是，11：30～14：30之间进行观测的时候，尺像会有跳动，这对数据读取的影响是很大的，所以应该避开这段时间。此外，如果想减少误差，还可以短视距、布设环线水准网来减弱大气折光对测量时的影响。

5 结语

由上面分析得出高程控制可测量观测过程中误差的出现是不可避免的，是无法完全消除的，但可以通过仪器的用前校检、观测者的按规范操作、选择合适的外部观测条件来减小误差对测量成果的影响，从而提高高程控制的成果质量，更好的为国家基础建设服务。