水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源及控制方法探析

1、<p>　　水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源及控制方法探析</p><p>　　摘要:水準(zhǔn)測(cè)量是一種常用的測(cè)量，屬于高程控制測(cè)量的范疇，由于其具有的高精度和適應(yīng)面廣的特點(diǎn)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施是建立在多人合作的基礎(chǔ)上的，操作過(guò)程較為復(fù)雜。在測(cè)量過(guò)程中儀器和人為因素都會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生不利的因素，在作業(yè)中產(chǎn)生許多不利的影響。如果這些問(wèn)題不能有效的解決，將會(huì)對(duì)測(cè)量的精度產(chǎn)生許多不利的影響。本文以測(cè)量的實(shí)施過(guò)程為側(cè)

2、重點(diǎn)，對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源和控制方法進(jìn)行了一系列的探索，對(duì)造成誤差的原因進(jìn)行了淺顯的探討，并在控制方法上進(jìn)行分析研究。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)測(cè)量；精度；誤差；控制 </p><p>　　中圖分類號(hào)：P224.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　水準(zhǔn)測(cè)量是高程控

3、制測(cè)量中的重要內(nèi)容，也就是幾何水準(zhǔn)測(cè)量。由于水準(zhǔn)測(cè)量在社會(huì)生活中的到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，對(duì)于測(cè)量中存在的問(wèn)題及控制也引發(fā)了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。通過(guò)對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析和控制可以有效的解決施工中存在的問(wèn)題，防止了設(shè)計(jì)施工過(guò)程中的路線斷面等情況，對(duì)于設(shè)計(jì)施工具有深遠(yuǎn)的意義。 </p><p><b>　　1水準(zhǔn)測(cè)量的現(xiàn)狀 </b></p><p>　　1.1勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中水

4、準(zhǔn)測(cè)量的問(wèn)題 </p><p>　　水準(zhǔn)測(cè)量是一種利用水平視線測(cè)定兩點(diǎn)之間高差的測(cè)量方式，利用水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺以及尺墊等工具在幾何原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)量。在實(shí)際的勘察過(guò)程中，基本上遵循著安裝儀器、大致整平、精確水準(zhǔn)尺、精確整平和讀數(shù)的過(guò)程，并以此按順序?qū)嵤?，在每個(gè)步驟完成后都要進(jìn)行結(jié)果的復(fù)核，對(duì)勘察的各個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)的分析并找到存在的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的改正，使得水準(zhǔn)測(cè)量的過(guò)程更加規(guī)范、可行，對(duì)于水準(zhǔn)測(cè)量的合理實(shí)施具有重要

5、的意義。由于施工單位對(duì)質(zhì)量的要求越來(lái)越越高，對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源以及控制分析越來(lái)越重要。在勘察的過(guò)程中可以對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題更好地把握，使得分析研究更加具有針對(duì)性和方向性，有利于水準(zhǔn)測(cè)量的順利實(shí)施和完成，保證測(cè)量結(jié)果更加可靠，對(duì)于施工建設(shè)具有極其重要的意義。 </p><p>　　1.2水準(zhǔn)測(cè)量的現(xiàn)狀 </p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)環(huán)境的變化，對(duì)于水準(zhǔn)測(cè)量的要求不斷增加。在現(xiàn)在的

6、水準(zhǔn)測(cè)量中，基本上在使用的過(guò)程中水準(zhǔn)點(diǎn)和中樁是完全分開的，并沒(méi)有一起進(jìn)行觀測(cè)。在水準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)問(wèn)題上基本上采用往返測(cè)量的測(cè)量方式，成果整理要求也做出了明確的規(guī)范，要求高差閉合差至少要達(dá)到平原微丘區(qū)。目前我國(guó)的水準(zhǔn)測(cè)量問(wèn)題很大程度上受到了平原微丘區(qū)的限制，嚴(yán)重影響了測(cè)量的精度。主要是由于水準(zhǔn)路線過(guò)長(zhǎng)，水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度是和精度成正比的，長(zhǎng)度越長(zhǎng)導(dǎo)致精度越低。在落后的山區(qū)，測(cè)量的難度較大，在測(cè)站的建立上需要進(jìn)行精確的分析，精度主要受到測(cè)站的限制，

7、測(cè)站建立的越多，對(duì)測(cè)量的意義越大，精度越高。 </p><p>　　2水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源分析與控制方法 </p><p>　　水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源主要包括儀器誤差、外部條件引起的誤差以及觀測(cè)誤差三個(gè)方面。 </p><p><b>　　2.1儀器誤差 </b></p><p>　　2.1.1望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸和水準(zhǔn)軸不平行造成

8、的誤差 </p><p>　　儀器在使用之前需要進(jìn)行校準(zhǔn)，但不會(huì)完全消除誤差。交叉誤差是指儀器的垂直軸位于垂直位置時(shí)產(chǎn)生的誤差，因?yàn)樵趯?shí)際的水準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程中圓水準(zhǔn)儀器的應(yīng)用使得垂直軸脫離了鉛垂線，造成觀測(cè)時(shí)產(chǎn)生夾角，從而造成了測(cè)量誤差。在控制方法方面，可以利用中間法或者距離補(bǔ)償法來(lái)消除測(cè)量誤差，中間法是指前后的視距相等，立尺人發(fā)揮著總要的作用，在對(duì)測(cè)量的距離進(jìn)行測(cè)量后開始立尺，使得測(cè)量過(guò)程更加簡(jiǎn)單有效。距離補(bǔ)償法要

9、求前視距離和與后視距離總和相等，在實(shí)施上具有一定的難度，沒(méi)有中間法簡(jiǎn)單易行。 </p><p>　　2.1.2水準(zhǔn)標(biāo)尺的誤差 </p><p>　　水準(zhǔn)標(biāo)尺的誤差包括三個(gè)方面，分別是尺長(zhǎng)誤差和刻劃誤差以及零點(diǎn)差。其中尺長(zhǎng)誤差是指尺子的長(zhǎng)度不準(zhǔn)確帶來(lái)的誤差，刻劃誤差是由于尺上的分化不均勻產(chǎn)生的誤差，零點(diǎn)差是由于零刻劃位置不精準(zhǔn)造成的誤差。在對(duì)于精密程度較高的水準(zhǔn)測(cè)量上，通常會(huì)選擇刻劃誤差以及

10、尺長(zhǎng)誤差較低的標(biāo)尺并且交叉使用，在測(cè)段站數(shù)目方面設(shè)為偶數(shù)，可以有效地避免對(duì)零點(diǎn)差的影響，從而大大的提升測(cè)量的精度。 </p><p>　　2.2外界因素引起的誤差 </p><p>　　2.2.1溫度的變化造成誤差 </p><p>　　水準(zhǔn)測(cè)量通常是在是在室外進(jìn)行的，測(cè)量環(huán)境的溫度變化大，對(duì)測(cè)量的精度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。在測(cè)量的過(guò)程中，溫度的變化與標(biāo)尺讀數(shù)是成反比變

11、化的。在前后距離保持相等的條件下，i角與溫度變化成正比。如果讀數(shù)的間隔保持不變可以有效地消除i角對(duì)讀數(shù)的影響。因此，在觀測(cè)順序的選擇上應(yīng)該根據(jù)不同等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量做出，在測(cè)量的過(guò)程中盡量保持溫度不要太大幅度的變化，并根據(jù)客觀的環(huán)境制定詳細(xì)的檢測(cè)方案。 </p><p>　　2.2.2大氣層折光的影響 </p><p>　　由于地表的空氣層溫度是隨著高度和時(shí)間不斷變化的，這就造成了空氣層在密度

12、的垂直分布上不均勻，當(dāng)光線通過(guò)時(shí)造成垂直折光的現(xiàn)象。所以在具體的測(cè)量過(guò)程中必須對(duì)高度進(jìn)行合理的選擇，不能脫離實(shí)際的測(cè)量意義。在時(shí)間的選擇上，日出前后氣溫溫差較大，折光嚴(yán)重，在觀測(cè)時(shí)極易產(chǎn)生誤差。在中午時(shí)間空氣流通較大，密度也較為均勻，但是由于成像跳度過(guò)大，也通常不被作為檢測(cè)時(shí)間。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，人們通常選擇日出后半個(gè)小時(shí)到正午之前三個(gè)小時(shí)以及正午之后三個(gè)小時(shí)到日落前半小時(shí)之內(nèi)的時(shí)間。由于折光誤差與視線的長(zhǎng)度存在著緊密的聯(lián)系，因此縮短視線的

13、長(zhǎng)度對(duì)于降低折光的誤差具有重要的意義。 </p><p>　　2.2.3尺臺(tái)位移的影響 </p><p>　　在水準(zhǔn)測(cè)量的過(guò)程中，儀器的腳架是插在土壤之中的，并且因?yàn)橥寥赖淖饔枚a(chǎn)生一定的升降問(wèn)題，極容易造成尺臺(tái)下沉。這些情況會(huì)對(duì)讀數(shù)產(chǎn)生不利的影響，造成測(cè)量誤差。對(duì)于尺臺(tái)位移和腳架下沉的問(wèn)題，可以通過(guò)雙面尺法以及變更儀器的高度等方法進(jìn)行控制，在讀數(shù)時(shí)分別從正反兩個(gè)方面可視，并分別記錄取平均

14、值，可以在一定程度上減少測(cè)量誤差。 </p><p><b>　　2.3觀測(cè)誤差 </b></p><p>　　觀測(cè)誤差是觀測(cè)人員在觀測(cè)的過(guò)程中造成的視覺(jué)上的誤差，主要包括三個(gè)方面，分別是水準(zhǔn)標(biāo)尺傾斜誤差、找準(zhǔn)標(biāo)尺分劃誤差以及人為因素誤差。 </p><p>　　2.3.1水準(zhǔn)尺的傾斜誤差 </p><p>　　水準(zhǔn)尺傾

15、斜誤差是測(cè)量過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題，也是常常被忽略的部分。在測(cè)量的過(guò)程中水準(zhǔn)尺發(fā)生傾斜時(shí)，如果只是水平上的傾斜很容易被察覺(jué)出來(lái)，而一旦傾斜的方向和視線方向同步的話很難被發(fā)現(xiàn)。水準(zhǔn)尺的傾斜會(huì)使得觀測(cè)在讀數(shù)上產(chǎn)生誤差，并且使讀書結(jié)果超過(guò)正常的測(cè)量水平。這是由于水準(zhǔn)尺的傾斜角以及尺上數(shù)字的大小決定的，傾斜角和讀數(shù)越大，對(duì)讀數(shù)的影響就越大，反之，傾斜角和讀數(shù)越小，對(duì)讀數(shù)的影響就相對(duì)越小。要想有效的避免水準(zhǔn)尺的傾斜誤差，還應(yīng)該關(guān)注立尺的環(huán)節(jié)，保證立尺處

16、于鉛垂位置。 </p><p>　　2.3.2照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃誤差 </p><p>　　照準(zhǔn)標(biāo)尺分化誤差是指在測(cè)量的過(guò)程中造成的觀測(cè)尺像與十字絲平面不重合，如果觀測(cè)時(shí)眼睛所處的位置不同，相應(yīng)的讀數(shù)也會(huì)產(chǎn)生不同程度的差異，造成觀測(cè)誤差。要想有效的避免照準(zhǔn)標(biāo)尺分化誤差，在觀測(cè)的過(guò)程中應(yīng)該仔細(xì)的調(diào)整物鏡對(duì)光，提高可見(jiàn)效果。在一些專業(yè)領(lǐng)域的測(cè)量中還運(yùn)用到了光學(xué)測(cè)微器，可以最大程度的讀取標(biāo)尺上的讀數(shù)。

17、 </p><p>　　2.3.3人為因素誤差 </p><p>　　人為因素誤差是在測(cè)量的過(guò)程中由于人為因素引起的測(cè)量誤差，主要包括讀數(shù)誤差和行為習(xí)慣以及立尺不規(guī)范等因素引發(fā)的誤差。由于觀測(cè)人員在實(shí)力上的差異對(duì)讀數(shù)不能完全的一致，造成讀數(shù)上存在誤差。此外，由于觀測(cè)人的行為習(xí)慣以及立尺的不規(guī)范等因素，使得觀測(cè)人員在觀測(cè)的過(guò)程中存在著很大的主觀性，不具有說(shuō)服力。因此，應(yīng)該對(duì)測(cè)量的過(guò)程進(jìn)行完整

18、的規(guī)范并對(duì)觀測(cè)人員進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)。 </p><p><b>　　3.結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　水準(zhǔn)測(cè)量對(duì)社會(huì)生活具有良好現(xiàn)實(shí)意義，但是也存在著很多的不完善性，對(duì)于其誤差的控制和消除成為完善水準(zhǔn)測(cè)量的首要任務(wù)。在測(cè)量和觀測(cè)的過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范要求并在測(cè)量中吸取經(jīng)驗(yàn)、實(shí)事求是，熟練地掌握測(cè)量的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)運(yùn)用正確的測(cè)量方法才能確保測(cè)量的精度，得到正確的

19、結(jié)論。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]王長(zhǎng)栓.淺析水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源及控制方法[A]全國(guó)測(cè)繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十三次學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2009年 </p><p>　　[2] 吳剛.徐招星.劉皓.水準(zhǔn)測(cè)量的總結(jié)探討[A];中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C]2006年 </p&