关于水准测量误差来源和控制探析

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1、关于水准测量误差来源和控制探析　　摘要：本文简要介绍了水准测量的工作原理，并分析了水准测量误差的来源因素，并提出了一些控制方法。关键词：水准测量；误差；控制Abstract:Thispaperbrieflyintroducestheworkingprincipleofmeasurementstandards,andanalyzesthesourcefactorslevelmeasurementerrors,andputsforwardsomecontrolmethod.Keywords:levelme

2、asurement;errorcontrol;中图分类号：P25一、水准测量工作原理7水准测量的原理是利用水准仪提供的一条水平视线，测出两地面点之间的高差，然后根据已知点的高程和高差，推算出另一个点的高程。已知地面上A点的高程为HA，欲测定B点的高程HB，需要先测出A、B两点问的高差HAB，为此在A、B之间安置一台水准仪，再在A、B两点上各竖立一根水准尺。根据仪器的水平视线，分别读取A、B尺上的读数a和b，则B点对于A点的高差为：HAB=a-b。如果水准测量是由A到B进行的，则A点尺上的读数称为后视读

3、数，记为a；B点为待定高程点，B点尺上的读数称为前视读数记为b；两点问的高差等于后视读数减去前视读数，即HAB=a-b。若a大于b，则高差为正，B点高于A点；反之高差为负，则B点低于A点。因为水准仪提供的水平视线可认为与大地水准面平行，水准测量是采用几何原理，利用水平视线测定两点问高差。二、水准测量误差的来源及控制1.仪器误差视准轴与水准管轴不平行的误差：仪器虽在测量前经过校正，仍会存在残余误差。因此造成水准管气泡居中，水准管轴居于水平位置而望远镜视准轴却发生倾斜，致使读数误差。这种误差与视距长度成正

4、比。观测时可通过中间法（前后视距相等）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）消除。针对中间法在实际过程中的控制，立尺人是关键，通过应用普通皮尺测距离，之后立尺，简单易行。而距离补偿法不仅繁琐，并且不容易掌握。2.观测误差。（1）符合水准管气泡居中的误差7由于符合水准气泡未能做到严格居中，造成望远镜视准轴倾斜面，产生读数误差。读数误差的大小与水准管的灵敏度有关，主要是水准管分划值τ的大小。此外，读数误差与视线长度成正比，水准管居中误差一般认为是0.1•τ，根据人公式m=0.1•

5、;τ•S/ρ，因此只要观测时符合水准管气泡能够认真仔细进行居中，且对视线长度加以限制，与中间法一致，此误差可消除。（2）视差的影响当存在视差时，尺像不与十字丝平面重合，观测时眼睛所在的位置不同，读出的数也不同，因此，产生读数误差。所以在每次读数前，控制方法就是要仔细进行物镜对光，消除视差。（3）水准尺的倾斜误差如果是向视线的在右倾斜，观测时通过望远镜十字丝很容易察觉。尺子倾斜总是使尺上读数增大，它对读数的影响与尺的倾斜角和尺上读数的大小(即视线距地面主高度)有关。尺的倾斜角越大，对读数的影

6、响也越大；尺上读数越大，对读数的影响就越大。因此，在水准测量中，立尺是一项十分重要的工作，一定要认真立尺，使尺处于铅垂位置。尺上有圆水准的应使气泡居中。必要时可用摇尺法，即读数时尺底置于点上，尺的上部在视线方向前后慢慢摇动，读取最小的读数。当地面坡度较大时，尤其应注意将尺子扶直，并应限制尺的最大读数。最重要的是在转点位置。三、外界环境对水准测量误差的影响1.温度对测量误差的影响7精密水准仪的水准管框架是同望远镜筒固连的，为了使水准轴与视准轴的联系比较稳固，这些部件是采用因瓦合金钢制造的，并把镜筒和框架

7、整体装置在一个隔热性能良好的套筒中，以防止由于温度的变化，使仪器有关部件产生不同程度的膨胀或收缩，而引起角的变化。但是当温度变化时，完全避免角的变化是不可能的。例如仪器受热的部位不同，对角的影响也显著不同，当太阳射向物镜和目镜端影响最大，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。因此，温度的变化对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时，角将平均变化约为0.5”，有时甚至更大些，有时竟可达到1～。2.大气垂直折光造成的误差水准测量中，由于地面大气密度在

8、垂直方向上的分布不均匀，因而视线在垂直方向产生了弯曲。若前后视距弯曲程度相同，则要前后视距相等，这种影响在高差中就可以得到消除。如果前后视线离开地面的高度不同，则视距所通过的大气密度一般也不同，而弯曲程度也随之而异。3.电磁场对水准测量误差的影响7在国民经济建设中敷设大功率、超高压输电线，为的是使电能通过空中电线或地下电缆向远距离输送。根据研究发现输电线经过的地带所产生的电磁场，对光线，其中包括对水准测量视准线位置的正确性有系统性的影响，并与电流强度有关