精密水准测量

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1、第五章Ⅵ.精密水准测量——精密水准测量的误差来源及影响——精密水准测量的实施——精密水准测量作业的一般规定——精密水准测量观测——水准测量的概算上一讲应掌握的内容一、精密水准仪的特点二、精密水准标尺的构造特点三、精密水准仪的读数方法四、电子数字水准仪读数基本原理条形码分划影像射向CCD探测器，CCD将望远镜接收到的光图像信息转换成电信号，并传输给信息处理器，与机内原有的条形码本源信息进行相关处理，从而得出水准标尺上水平视线的读数。由于标尺到仪器的距离不同，条码在探测器上成像的宽窄也将不同，随之电信号的“宽窄”也将改变，于是引起上述相关的困难。采用二维相关法来解决，也就是根

2、据精度要求以一定步距改变仪器内部参考信号的“宽窄”，与探测器采集的测量信号相比较，如果没有相同的两信号，则再改变，再进行一维相关，…概念：参考信号的“宽窄”与视距是对应的，故在二维相关中，一维是视距，另一维是视线高。一、精密水准测量的误差来源及影响仪器误差视准轴与水准轴不平行（i角）的误差水准标尺每米长度误差的影响两水准标尺零点差的影响外界因素引起的误差温度变化对i角的影响仪器和水准标尺（尺台或尺桩）垂直位移的影响大气垂直折光的影响电磁场对水准测量的影响观测误差的影响（一）视准轴与水准轴不平行的误差-二等水准测量：前后视距差应≤1m。前后视距累积差，应≤3m。φ角误差的影

3、响小教材错，P317设，要求对高差的影响小到可以忽略不计的程度，如=0.lmm，那么前后视距之差的容许值为为了顾及观测时各种外界因素的影响，所以规定，二等水准测量前后视距差应不大于1m。为了使各种误差不致累积起来，还规定由测段第一个测站开始至每一测站前后视距累积差，对于二等水准测量而言应不大于3m。由此可见，在i角保持不变的情况下，一个测站上的前后视距相等或一个测段的前后视距总和相等，则在观测高差中由于i角的误差影响可以得到消除。但在实际作业中，要求前后视距完全相等是困难的。下面讨论前后视距不等差的容许值问题。i角的误差影响（二）水准标尺每米长度误差的影响在精密水准测量作

4、业中必须使用经过检验的水准标尺。设f为水准标尺每米间隔平均真长误差，则对一个测站的观测高差h应加的改正数为一个测段应加的改正数为：（三）两水准标尺零点差的影响水准测量作业中各测段的测站数目应安排成偶数，且在相邻测站上使两水准标尺轮流作为前视尺和后视尺。（四）温度变化对i角的影响由于温度的变化（如仪器受热的部位不同），使仪器有关部件产生不同程度的膨胀或收缩，而引起i角的变化。当太阳射向物镜或目镜端影响最大，旁射水准管一侧时，影响较小，旁射与水准管相对的另一侧时，影响最小。温度的变化对i角的影响是极其复杂的，实验结果表明，当仪器周围的温度均匀地每变化1oC时，i角将平均变化约

5、为0.5″，有时甚至更大些，有时竟可达到1～2″。i角与时间成比例地均匀变化，则可以采取改变观测程序的方法在一定程度上来消除或削弱这种误差对观测高差的影响。奇数站的观测程序后(基)-前(基)-前(辅)-后(辅)偶数站的观测程序前(基)-后(基)-后(辅)-前(辅)打伞（五）仪器和水准标尺（尺台）垂直位移的影响（1）仪器升降的误差当仪器的脚架随时间而逐渐下沉时。用后-前-前-后观测程序、作业熟练、硬路面观测误差小。（2）尺台升降的误差主要是发生在迁站的过程中，由原来的前视尺转为后视尺而产生下沉，于是总使后视读数偏大，使各测站的观测高差都偏大，成为系统性的误差影响。用往返观测

6、取平均来削弱这项误差还要求往返观测的地面性质相同。（六）大气垂直折光的影响1、视线高出地面0.3m，2、选择合适的天气（阴天、晚上、无风等）3、避开不利的环境（日出后、日落前半小时、中午、大风等）一般情况下，空气上疏下密，但当地近地面绝对吸热（晴天）时，近地面是下疏上密，由于视线发生折射，近地面一般来说是向上弯折。（七）磁场对补偿式自动安平水准仪的影响由于补偿器受到地磁场的影响，会在磁场中产生偏转，以致使视线产生系统性变化。这种误差的基本特征是：与水准测量路线的方向有关，在南北方向进行水准测量时表现出明显的系统误差，每公里可达0.7～1.4mm；与距离成正比地降低水准测量

7、的传递精度；在东西方向没有明显的系统误差的影响；克服磁致误差影响较为有效的措施是改进补偿器的结构和选用新型非磁性材料（目前的抗磁性补偿器并不令人满意）。在存在强的电磁场情况下，以使用精密水准器水准仪为好。（八）观测误差的影响精密水准测量的观测误差，主要有水准器气泡居中的误差，照准水准标尺上分划的误差和读数误差，这些误差都是属于偶然性质的。由于精密水准仪有倾斜螺旋和符合水准器，并有光学测微器装置，可以提高读数精度，同时用楔形丝照准水准标尺上的分划线，这样可以减小照准误差，因此，这些误差影响都可以有效地控制在很小的范围内。实验结果