1、 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 分析水準(zhǔn)測量的誤差的來源及控制方法 以山西省某高速公路一期工程 TJ4-4標(biāo)段為例系 部: 測繪工程系 專業(yè)名稱: 工程測量 指導(dǎo)教師: 姓 名: 二0一二 年 十二月誠 信 承 諾本人慎重承諾和聲明：我承諾在畢業(yè)論文設(shè)計活動中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在本人的畢業(yè)論文中未剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點、思想和成果，未篡改研究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承當(dāng)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。承諾人： 2012年 12 月 5石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 論文評 定 表姓名 學(xué)號202108015032存檔號系別測繪工程系專業(yè)工程測量班 級81012畢業(yè)論

2、文設(shè)計題目分析水準(zhǔn)測量的誤差的來源及控制方法指導(dǎo)教師評語：簽名： 年 月 日辯論委員會意見：簽名： 年 月 日 備注：石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書 學(xué) 生姓 名 學(xué) 號202108015032班級81012指導(dǎo)教師姓 名 職 稱副教授系部測繪工程系畢業(yè)設(shè)計論文題目分析水準(zhǔn)測量的誤差的來源及控制方法畢業(yè)設(shè)計論文要求：1.畢業(yè)設(shè)計題目來源明確，設(shè)計內(nèi)容切合實際2.畢業(yè)設(shè)計要求條理清楚，觀念明確；3.畢業(yè)設(shè)計嚴(yán)禁抄襲，引用文獻(xiàn)必須注明來源；4.畢業(yè)設(shè)計排版必須標(biāo)準(zhǔn)格式；5.畢業(yè)設(shè)計必須按方案時間完成，打印。完成期限和主要措施：2021.11.1011.18 論文選題，擬定設(shè)計論文方案20

3、21.11.1911.29 整理資料，收集文獻(xiàn)，編寫提綱2021.1130 準(zhǔn)備初稿，排版2021.12.09 撰寫論文，定稿2021.12.20 打印、投交論文為辯論作準(zhǔn)備主要參考文獻(xiàn)：1.王金玲 工程測量 武漢：武漢大學(xué)出版社 20062.李玉寶 控制測量 北京:中國建筑工業(yè)出版 20033.高井祥 測量學(xué) 徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出 20024.張坤宜 交通土木工程測量 北京:人民交通出版 1999指導(dǎo)教師簽名： 年 月 摘 要本次作業(yè)以山西省某高速公路一期工程TJ4-4標(biāo)段控制點SB43至SB48的三等水準(zhǔn)測量為實例，闡述了水準(zhǔn)測量的根本原理及其水準(zhǔn)測量的方法與水準(zhǔn)路線?？偨Y(jié)了在水準(zhǔn)測量過程

4、當(dāng)中遇到的問題，并對山西省測量誤差進(jìn)行了詳細(xì)的分析，指出了在測量過程中容易忽略的細(xì)節(jié)從而導(dǎo)致測量成果不符合要求的問題，進(jìn)一步改良了在水準(zhǔn)測量過程中發(fā)現(xiàn)的這些問題，最終得到滿足要求的測量結(jié)果。關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)測量 水準(zhǔn)儀 高程 誤差目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc343583595 第1章 緒論 PAGEREF _Toc343583595 h 1 HYPERLINK l _Toc343583596 論文的背景和意義 PAGEREF _Toc343583596 h 1 HYPERLINK l _Toc343583597 論文的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc3

5、43583597 h 1 HYPERLINK l _Toc343583598 第2章 水準(zhǔn)測量的根本原理和方法 PAGEREF _Toc343583598 h 2 HYPERLINK l _Toc343583599 2.1 水準(zhǔn)測量的根本原理 PAGEREF _Toc343583599 h 2 HYPERLINK l _Toc343583600 2.2 水準(zhǔn)測量方法與水準(zhǔn)路線 PAGEREF _Toc343583600 h 3 HYPERLINK l _Toc343583601 第3章 勘察設(shè)計過程中水準(zhǔn)測量的問題及控制方法 PAGEREF _Toc343583601 h 5 HYPERLIN

6、K l _Toc343583602 3.1 水準(zhǔn)測量的現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc343583602 h 5 HYPERLINK l _Toc343583603 水準(zhǔn)測量中出現(xiàn)的問題 PAGEREF _Toc343583603 h 5 HYPERLINK l _Toc343583604 儀器誤差系統(tǒng)誤差及控制方法 PAGEREF _Toc343583604 h 8 HYPERLINK l _Toc343583605 3.3.1 視準(zhǔn)軸不平行水準(zhǔn)管軸產(chǎn)生的誤差及控制方法 PAGEREF _Toc343583605 h 8 HYPERLINK l _Toc343583606 水準(zhǔn)尺誤差及控制方法

7、 PAGEREF _Toc343583606 h 9 HYPERLINK l _Toc343583607 觀測誤差(偶然誤差)和控制方法 PAGEREF _Toc343583607 h 9 HYPERLINK l _Toc343583608 符合水準(zhǔn)管氣泡居中誤差及控制方法 PAGEREF _Toc343583608 h 9 HYPERLINK l _Toc343583609 調(diào)焦誤差和視差的影響及控制方法 PAGEREF _Toc343583609 h 10 HYPERLINK l _Toc343583610 水準(zhǔn)尺的傾斜誤差及控制方法 PAGEREF _Toc343583610 h 10

8、HYPERLINK l _Toc343583611 3.5 外界條件偶然誤差影響和控制方法 PAGEREF _Toc343583611 h 11 HYPERLINK l _Toc343583612 3.5.1 地球球氣差和日照風(fēng)力引起的誤差及控制方法 PAGEREF _Toc343583612 h 11 HYPERLINK l _Toc343583613 3.5.2 儀器升降和水準(zhǔn)尺下沉的影響 PAGEREF _Toc343583613 h 12 HYPERLINK l _Toc343583614 水準(zhǔn)測量時應(yīng)注意的事項 PAGEREF _Toc343583614 h 14 HYPERLINK

9、 l _Toc343583615 第4章 結(jié)論 PAGEREF _Toc343583615 h 15 HYPERLINK l _Toc343583616 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc343583616 h 16第1章 緒論 在測量工作中，要確定地面點的空間位置，就必須要確定地面點的高程。確定地面點的高程測量工作稱為高程測量。高程測量是是測量任務(wù)中的重要一局部。根據(jù)測量原理和實測方法的不同，高程測量分為幾何水準(zhǔn)測量、三角高程測量、氣壓高程測量等。其中，幾何水準(zhǔn)測量在工程建設(shè)應(yīng)用中發(fā)揮著很重要的作用。它為施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測及分析與預(yù)報領(lǐng)域中提供根底資料，為工程的順利進(jìn)行做鋪墊。在這

10、里，節(jié)選來自山西某高速公路一期工程TJ4-4標(biāo)段控制點SB43至SB48的三等水準(zhǔn)測量為例，我們初次測量時的成果顯示，其高差允許值都超出了標(biāo)準(zhǔn)要求，不能符合工程建設(shè)需要。最后經(jīng)過認(rèn)真檢查發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場作業(yè)時沒有按精密水準(zhǔn)測量標(biāo)準(zhǔn)操作，一個水準(zhǔn)點段測完后沒有立即進(jìn)行檢查、復(fù)核，為誤差的積累創(chuàng)造了條件。最后我們又從新復(fù)測了該段的高程，從儀器到測量人員做了全面的分析，從而發(fā)現(xiàn)了前期誤差來源的主要問題。今天來寫這個題目，就是來探討水準(zhǔn)測量在工程建設(shè)應(yīng)用當(dāng)中產(chǎn)生的一些問題和解決方法。只要我們在作業(yè)時按照其標(biāo)準(zhǔn)來要求測量人員，會在很大程度上提高我們的作業(yè)速度、效率和質(zhì)量，把水準(zhǔn)測量的誤差限制最小，做到精益求

11、精，以更好地為工程的順利進(jìn)行效勞。1.2論文的主要內(nèi)容根據(jù)山西某高速公路一期工程TJ4-4標(biāo)段控制點SB43至SB48的三等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)從而探討在測量過程中出現(xiàn)的問題及其解決方法。在這里主要論述水準(zhǔn)測量在工程測量中的根本原理，以及在勘察設(shè)計過程中水準(zhǔn)測量的問題及控制方法。其分為：儀器誤差系統(tǒng)誤差及控制方法；觀測誤差偶然誤差及控制方法；外界條件偶然誤差影響和控制方法。第2章 水準(zhǔn)測量的根本原理和方法2.1 水準(zhǔn)測量的根本原理 水準(zhǔn)測量的根本原理是根據(jù)幾何關(guān)系，利用儀器提供的水平視線觀測立在兩點間上的水準(zhǔn)尺以測定兩點間的高差。如圖1所示，在需要測定高差的A、B兩點上分別立上水準(zhǔn)尺，在A、B兩點的中

12、點安置可獲得水平視線的儀器水準(zhǔn)儀，水平視線在A、B兩尺上的截尺數(shù)分別為a、b，設(shè)水準(zhǔn)測量的前進(jìn)方向是由A點向B點，那么規(guī)定A點為后視點，其水準(zhǔn)讀數(shù)為a，稱為后視讀數(shù)；B點為前視點，其水準(zhǔn)讀數(shù)為b，稱為前視讀數(shù)。由于AB距離很短，地球曲率影響可忽略不計，那么A、B兩點的高差為：圖1 水準(zhǔn)測量幾何原理hab = a b 2-1于是B點的高程Hb可按下式計算： Hb = Ha hab 2-2 高差hab本身可正可負(fù)，當(dāng)a大于b時，hab值為正，這種情況是B點高于A點；當(dāng)a小于b時，hab值為負(fù)，即B點低于A點。為了防止計算高差時發(fā)生正、負(fù)號的錯誤，在書寫高差hab時必須注意h下標(biāo)的寫法。如，hab是

13、表示由A點至B點的高差；而hab表示由B點至A點的高差，即 hab =- hba 2-3從圖1中還可以看出，B點的高程也可以利用水準(zhǔn)儀的視線高程Hi也稱為儀器高程來計算：Hi= Ha +a 2-4Hb = Ha a b= Hi b 2-5當(dāng)安置一次水準(zhǔn)儀根據(jù)一個高程的后視點，需要求假設(shè)干個未知點的高程時，用上式計算較為方便，此法成為視線高法，它在建筑工程中經(jīng)常應(yīng)用。2.2 水準(zhǔn)測量方法與水準(zhǔn)路線當(dāng)?shù)孛嫔蟽牲c間的距離較長或高差較大時,僅安置一次儀器不能直接測得兩點間的高差,那么進(jìn)行連續(xù)的分段測量,將所得各段高差相加、即可求得兩點間的高差。如某一點的高程通過轉(zhuǎn)1、轉(zhuǎn)2、轉(zhuǎn)3、轉(zhuǎn)n等點傳遞到另一點,

14、這些用來傳遞高程的點,稱為轉(zhuǎn)點。任意轉(zhuǎn)點位置的變動,都會直接影響到某一點的高程,因此,轉(zhuǎn)點位置應(yīng)選在堅實的地面上,在其上放置尺墊并踩實。水準(zhǔn)路線是水準(zhǔn)測量進(jìn)行的路線。根據(jù)測區(qū)的具體情況,可選用不同的水準(zhǔn)路線,水準(zhǔn)路線分為附合水準(zhǔn)路線、閉合水準(zhǔn)路線、支水準(zhǔn)路線等三種。1附合水準(zhǔn)路線(如圖二所示)：從高程的水準(zhǔn)點BMA出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點1、2、3進(jìn)行水準(zhǔn)測量，最后附合到另一高程的水準(zhǔn)點BMB所構(gòu)成的水準(zhǔn)路線，稱為附合水準(zhǔn)路線。圖二 附合水準(zhǔn)路線2閉合水準(zhǔn)路線(如圖三所示)：從高程的水準(zhǔn)點BMA出發(fā)，沿各待定高程的水準(zhǔn)點1、2、3、4進(jìn)行水準(zhǔn)測量，最后又回到原出發(fā)點BMA的環(huán)形路線，稱為閉合水

15、準(zhǔn) 路線。圖三 閉合水準(zhǔn)路線3支水準(zhǔn)路線(如圖四所示)：從高程的水準(zhǔn)點BMA出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點1進(jìn)行水準(zhǔn)測量，這種既不閉合又不附合的水準(zhǔn)路線，稱為支水準(zhǔn)路線。支水準(zhǔn)路線要進(jìn)行往返測量，以資檢核。 圖四 支水準(zhǔn)路線第3章 勘察設(shè)計過程中水準(zhǔn)測量的 HYPERLINK :/ studa 問題及控制方法3.1 水準(zhǔn)測量的現(xiàn)狀現(xiàn)在 HYPERLINK :/soft.studa / t _blank 應(yīng)用水準(zhǔn)點與中樁分開觀測的方法，水準(zhǔn)點觀測采取往返測量，成果整理要求高差閉合差fh容fh容=h往+h返到達(dá)平原微丘區(qū)三等水準(zhǔn)測量的精度不大于20L1/2。平原微丘地區(qū)影響水準(zhǔn)測量精度的主要因素是水準(zhǔn)路

16、線的長度，長度越長，精度越低。山區(qū)，那么是測站，測站越多，精度越低。3.2水準(zhǔn)測量中出現(xiàn)的問題水準(zhǔn)測量是采用幾何原理，利用水平視線測定兩點間高差。儀器使用DS3型水準(zhǔn)儀，工具是3m的雙面木質(zhì)水準(zhǔn)標(biāo)尺和尺墊。渠道工程測量一般使用DS3型微傾式自動安平水準(zhǔn)儀，每公里能到達(dá)的精度是3mm，水準(zhǔn)儀在一個測站使用的根本程序是安置儀器、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精確整平和讀數(shù)。我們在實際勘測過程中按這個順序施行，在每一水準(zhǔn)點段測完后復(fù)核結(jié)果。在一個測區(qū)內(nèi)所有的工程采用同一個高程系統(tǒng)，現(xiàn)在 HYPERLINK :/soft.studa 應(yīng)用三等水準(zhǔn)點觀測方法采取往返測量，并且按照雙面水準(zhǔn)標(biāo)尺和中絲測高法并且每站

17、按照“后前前后的觀測程序進(jìn)行觀測讀數(shù)，最終成果整理要求高差閉合差fh容fh容=h往+h返到達(dá)平原微丘區(qū)三等水準(zhǔn)測量的精度不大于12L1/2。平原微丘地區(qū)影響水準(zhǔn)測量精度的主要因素是水準(zhǔn)路線的長度，長度越長，精度越低。山區(qū)，那么是測站，測站越多，精度越低。一個水準(zhǔn)點段測完后應(yīng)立即進(jìn)行檢核，在每一測站，沒有檢查、復(fù)核，為誤差的積累創(chuàng)造了條件，容易返工，耽誤時間、浪費(fèi)人力。通過工程實踐證明，這一方法經(jīng)常出現(xiàn)錯誤，這里節(jié)選取在山西省某高速公路TJ4-4標(biāo)段控制點SB43至SB48測段水準(zhǔn)點外業(yè)測量結(jié)果所出現(xiàn)的錯誤整理如下： 控制點 SB43至SB48水準(zhǔn)點外業(yè)測量結(jié)果測站編號后尺下絲前尺下絲方 向 及

18、尺 號標(biāo) 尺 讀 數(shù)兩 次 讀數(shù) 差備注上絲上絲后距前尺第 一 次讀 數(shù)第 二 次讀 數(shù)視距差d1B43(H=6.196)前13980139800337338后前7407400高差中數(shù)+7402B45(H=6.309)前13530135300525527后前3303300高差中數(shù)+3303后12980129800前12210122100330320后前7707700高差中數(shù)+7704后796079600前15560155600245257后前-7600-76000高差中數(shù)-76005后11770117700前12840128400572571

19、后前-1070-10700高差中數(shù)-1070615100150900589588后前323032300高差中數(shù)+3230718290182900506508后前-3780-37800高差中數(shù)-37808B48(H=5.523)前13570135700359358后前6706700高差中數(shù)+670表3.2 控制點SB43至SB48水準(zhǔn)點外業(yè)復(fù)測測量結(jié)果測站編號后尺下絲前尺下絲方 向 及尺 號標(biāo) 尺 讀 數(shù)兩 次 讀數(shù) 差備注上絲上絲后距前尺第 一 次讀 數(shù)第 二 次讀 數(shù)視距差d1B43(H=

20、6.196)前13980139800337338后前7607600高差中數(shù)+7602B45(H=6.309)前13530135300525527后前3303300高差中數(shù)+3303后12980129800前12210122100330320后前7707700高差中數(shù)+7704后789078900前15560155600245257后前-7670-76700高差中數(shù)-76705后11770117700前12840128400572571后前-1070-10700高差中數(shù)-1070615100151000589588后前324032400高差中數(shù)

21、+3240718290182900506508后前-3780-37800高差中數(shù)-37808B48(H=5.523)前13570135700358354后前6706700高差中數(shù)+670表3.1經(jīng)過成果整理，讀數(shù)差h=后視-前視，h大于2mm不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。但是施工過程中，施工單位和監(jiān)理提出問題要求復(fù)測，經(jīng)過表3.2復(fù)核補(bǔ)充測量成果證實，外業(yè)測量的結(jié)果符合設(shè)計要求。因此，有必要 HYPERLINK :/ 分析水準(zhǔn)測量的誤差，找出控制糾正的方法，防止錯誤的出現(xiàn)，保證工程的順利施工。儀器誤差系統(tǒng)誤差及控制方法.1 視準(zhǔn)軸不平行水準(zhǔn)管軸產(chǎn)生的誤差及

22、控制方法儀器雖在測量前經(jīng)過校正，仍會存在剩余誤差。一方面是制造誤差，即儀器在制造過程中就存在制造缺陷誤差，這項誤差是無法消除的；另一方面是檢驗和校正后的剩余誤差。在這些誤差中，影響最大、表現(xiàn)突出的就是照準(zhǔn)軸和水準(zhǔn)管軸不平行的誤差，即i角誤差。設(shè)A、B分別為同一測站的后視點和前視點，SA、SB分別為后視和前視的距離，XA、XB為由于視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行而引起的讀數(shù)誤差。如果不考慮地球曲率和大氣折光的影響，B點對A點的高差為：hab = a XAb XB =a bXA XB 3-1因 x =S tan i 3-2故hab = a bSASBtani =a bSASB1/ 3-3對于一測段有 h

23、= a b1/SASB 3-4通過分析，i角誤差的影響與儀器至前后視標(biāo)尺的視距差及視距積累有關(guān)。因此造成水準(zhǔn)管氣泡居中，水準(zhǔn)管軸居于水平位置而望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸卻發(fā)生傾斜，致使讀數(shù)誤差。要消除i角誤差的影響，在實際作業(yè)中只要做到前后視距相等即可，這種誤與視距長度成正比。觀測時可通過中間法前后視距相等和距離補(bǔ)償法前視距離和等于后視距離總和消除。針對中間法在實際過程中的控制，立尺人是關(guān)鍵，通過應(yīng)用普通皮尺測距離，之后立尺，簡單易行。而距離補(bǔ)償法不僅繁瑣，并且不容易掌握。剩余i 角也不是固定不變的，即使在同一測站上，后視和前視的i 角往往由于太陽光照射的不同而不一樣。為了防止這種誤差的產(chǎn)生，在陽光下進(jìn)行觀

24、測必須用測傘遮住儀器。在照準(zhǔn)同一測站的前、后視尺時，盡量防止調(diào)焦。 3.水準(zhǔn)尺誤差及控制方法主要包含尺長誤差尺子長度不準(zhǔn)確、刻劃誤差尺上的分劃不均勻和零點差尺的零刻劃位置不準(zhǔn)確，對于較精密的水準(zhǔn)測量，一般應(yīng)選用尺長誤差和刻劃誤差小的標(biāo)尺。對于尺長誤差較大水準(zhǔn)尺，使用時應(yīng)在最后的高差加上水準(zhǔn)尺每1m的尺長改正。水準(zhǔn)尺的底面與標(biāo)尺第一個分格的起始線黑面為零、紅面為4687或4787應(yīng)當(dāng)是一致的。但由于使用磨損等原因，有時不能完全一致，這個差數(shù) 是標(biāo)尺的零點差包括黑紅面零點差及一對標(biāo)尺零點差。標(biāo)尺零點差的影響對于測站數(shù)為偶數(shù)的水準(zhǔn)路線是可以自行抵消的。當(dāng)測站數(shù)為奇數(shù)時，高差中含有這種誤差的影響。所以

25、，在水準(zhǔn)測量中，每測段的測站數(shù)應(yīng)取偶數(shù)為好，這樣就消除標(biāo)尺的零點差對高程的影響；或者標(biāo)尺的零誤差的影響，控制方法可以通過在一個水準(zhǔn)測段內(nèi)，兩根水準(zhǔn)尺交替輪換使用在本測站用作后視尺，下測站那么用為前視尺，并把測段站數(shù)目布設(shè)成偶數(shù)，即在高差中相互抵消。同時可以減弱刻劃誤差和尺長誤差的影響。3.4觀測誤差(偶然誤差)和控制方法3.符合水準(zhǔn)管氣泡居中誤差及控制方法水準(zhǔn)測量的主要條件是視線必須水平。假設(shè)當(dāng)水準(zhǔn)儀不存在i角誤差的情況下，我們用微傾螺旋使管水準(zhǔn)氣泡居中，此時一般認(rèn)為管水準(zhǔn)軸就水平了因而望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)軸水平了。其實不然，在觀察到氣泡居中的一瞬間，還不能認(rèn)為水準(zhǔn)軸是水平的。由于符合水準(zhǔn)氣泡未能做到嚴(yán)

26、格居中，造成望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸傾斜，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。讀數(shù)誤差的大小與水準(zhǔn)管的靈敏度有關(guān)，主要是水準(zhǔn)管分劃值，根據(jù)公式m居S/2，DS3級水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)管的分劃值一般為20，視線長度S為75m，=206265，那么，m居=。由此看來，只要觀測時符合水準(zhǔn)管氣泡能夠認(rèn)真仔細(xì)進(jìn)行居中，且對視線長度加以限制，與中間法一致，此誤差可以消除。3.4.2調(diào)焦誤差和視差的影響及控制方法在觀測時，假設(shè)在照準(zhǔn)后、前尺時均調(diào)焦，必然使在前、后尺讀數(shù)時i角高度不一致，從而引起讀數(shù)誤差。前后視距相等時可防止在一站中重復(fù)調(diào)焦。當(dāng)存在視差時，尺像不與十字絲平面重合，觀測時眼睛所在的位置不同，讀出的數(shù)也不同，因此，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以在每次

27、讀數(shù)前，控制方法就是要仔細(xì)進(jìn)行物鏡對光，消除視差。普通水準(zhǔn)測量中水準(zhǔn)尺以厘米刻劃，考慮儀器的根本性能，影響估讀精度的因素主要與十字絲的粗細(xì)、望遠(yuǎn)鏡放大倍率及視線長度等因素有關(guān)。其中視線長度影響較大，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對不同等級水準(zhǔn)測量時的視線均作了規(guī)定，作業(yè)時應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行。水準(zhǔn)尺的傾斜誤差及控制方法水準(zhǔn)尺如果是向視線的左右傾斜，觀測時通過望遠(yuǎn)鏡十字絲很容易發(fā)覺而糾正。但是，如果水準(zhǔn)尺的傾斜方向與視線方向一致，那么不易發(fā)覺。尺子傾斜總是使尺上讀數(shù)增大。它對讀數(shù)的 HYPERLINK :/ 影響與尺的傾斜角和尺上讀數(shù)的大小即視線距地面的高度有關(guān)。尺的傾斜角越大，對讀數(shù)的影響就越大；尺上讀數(shù)越大，對讀數(shù)的影響就

28、越大。如圖2所示。當(dāng)水準(zhǔn)尺的傾斜角為時，其尺上讀數(shù)為a1，那么由圖五可知 a = a1 * cos 3-5a = a1 a = a1 * (1cos ) 3-6圖五 水準(zhǔn)尺傾斜對讀數(shù)影響即a得大小取決于水準(zhǔn)尺傾斜角和標(biāo)尺上讀數(shù)a1的大小。所產(chǎn)生的讀數(shù)誤差為a =a1-cos。當(dāng)=3o，a=時，a = 2mm，由此可以看出，此項影響是不可無視的，通常我們立鏡高度是, 那么a = ，。因此，在水準(zhǔn)測量中，立尺是一項十分重要的工作，一定要認(rèn)真立尺，使尺處于鉛垂位置。尺上有圓水準(zhǔn)的應(yīng)使氣泡居中。必要時可用搖尺法，即讀數(shù)時尺底置于點上，尺的上部在視線方向前后慢慢搖動，讀取最小的讀數(shù)。當(dāng)?shù)孛嫫露容^大時，尤

29、其應(yīng)注意將尺子扶直，并應(yīng)限制尺的最大讀數(shù)。最重要的是在轉(zhuǎn)點位置。3.5 外界條件偶然誤差影響和控制方法3.5.1 地球球氣差和日照風(fēng)力引起的誤差及控制方法大地水準(zhǔn)面BAbababaHAHB圖六 地球曲率及大氣折光的影響如上圖六所示，A、B為地面上兩點，大地水準(zhǔn)面是一個曲面，如果水準(zhǔn)儀的視線ab平行于大地水準(zhǔn)面，那么A、B兩點的正確高差為： hab = a b 3-7但是，水平視線在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)分別為a、b。a、a之差與b、b之差，就是地球曲率對讀數(shù)的影響，用c表示。即：C = D2/2R 3-8式中 D水準(zhǔn)儀到水準(zhǔn)尺的距離km； R地球的平均半徑，R=6 371km。由于大氣折光的影響，視線

30、是一條曲線，在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)分別為a、b；a、a之差與b、b之差，就是大氣折光對讀數(shù)的影響，用r表示。在穩(wěn)定的氣象條件下，r約為c的1/7，即 r = 1/7(C)=(D2/2R) 3-9地球曲率和大氣折光的共同影響為：f =c- r =(D2/2R) 3-10由于地球曲率的緣故，在同一水準(zhǔn)面上的兩個點其高差并不為零。由此產(chǎn)生用水平面代替水準(zhǔn)面對高程的影響，可以用公式C =D2/2R表示，地球半徑R =6 371Km，當(dāng)D =1Km時，C =8cm；顯然，以水平面代替水準(zhǔn)面時高程所產(chǎn)生的誤差要遠(yuǎn)大于測量高程的誤差。所以，對于高程而言，即使距離很短，也不能將水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面，一定要考慮地球曲率對

31、高程的影響。實測中采用中間法可自動消除曲率對前后視讀數(shù)的影響。大氣折光使視線成為一條曲率約為地球半徑7倍的曲線，使讀數(shù)減小，可以用公式h =D2/2x7R表示，視線離地面越近，折射越大，因此，視線距離地面的高度不應(yīng)小于，并且其影響也可用中間法消除或減弱。此外，應(yīng)選擇有利的時間，一日之中，上午10時至下午4時這段時間大氣比擬穩(wěn)定，便于消除大氣折光的影響，但在中午前后觀測時，尺像會有跳動，影響讀數(shù)，應(yīng)避開這段時間，陰天、有微風(fēng)的天氣可全天觀測。日照及風(fēng)力引起的誤差影響是綜合的，比擬復(fù)雜。如果光照會造成儀器各局部受熱不均使軸線關(guān)系發(fā)生改變、風(fēng)大時會使儀器抖動、不易精平等會引起誤差。處選擇好的天氣測量

32、外，給儀器打傘遮光等都是消除和減弱其影響的好方法。3.5.2 儀器升降和水準(zhǔn)尺下沉的影響水準(zhǔn)尺下沉的誤差是指儀器在搬遷過程中，轉(zhuǎn)點發(fā)生下沉，使遷站后的后視讀數(shù)增大，算得的高差也增大。這項誤差的產(chǎn)生主要是由于儀器的自重、測站上土質(zhì)松軟等原因，使儀器隨時間逐漸下沉；或由于土壤的彈性會使儀器上升，它將使尺上讀數(shù)減小或增大，造成測量的結(jié)果和實際不符。儀器下沉或上升所引起的誤差。假設(shè)儀器下沉或上升的速度與時間成正比，如圖七所示讀取后視讀數(shù)后，儀器轉(zhuǎn)向前尺時下沉了，前視讀數(shù)為那么有為了減少該項誤差的影響，可在同一測站進(jìn)行第二次觀測，且第二次觀測先讀前視讀數(shù)，在讀后視讀數(shù)，那么取兩次高差的平均值，即可消除儀

33、器下沉對高差的影響。一般上述操作順序為“后、前、前、后。實際測量中，儀器下沉或上升的速度與時間并不完全成正比，因此這種措施只能減弱不能完全消除該項誤差。同時，熟練操作儀器可減少操作時間，從而控制該項誤差的影圖七 儀器下沉或上升 尺子下沉或上升引起的誤差。當(dāng)儀器在觀測完第一站轉(zhuǎn)向第二站時，前視尺變動了一個值，如圖八所示，這就造成了第二站的后視讀數(shù)和第一站的前視讀數(shù)的尺子零點不相同。對于同類土壤的水準(zhǔn)路線，他們所造成的影響是系統(tǒng)性的。如果屬于尺子下沉，那么使高差增大，反之那么使高差減小。圖八 尺子下沉因此儀器必須安置在土質(zhì)鞏固的地面上，為減小下沉的影響，儀器應(yīng)安置在土質(zhì)堅實的地方，腳架要踏實。在測站采用往返觀測法，提高觀測速度，可消除其影響，以提高觀測精度。由于誤差是不可防止的，因此無法完全消除誤差的影響，但可以采取一定的措施減小誤差的影響，提高測量結(jié)果的精度。同時應(yīng)防止測量人員疏忽大意造成的錯誤。水準(zhǔn)測量時測量人員應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行水準(zhǔn)測量標(biāo)準(zhǔn)，并注意以下事項： 放置儀器時，應(yīng)盡量是前后視距相等。 讀數(shù)時符合水準(zhǔn)管氣泡必須嚴(yán)格居