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1、 水準(zhǔn)測(cè)量論文水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來源及控制方法摘 要本論文主要闡述了在測(cè)量中,水準(zhǔn)測(cè)量的主要方法和誤差來源及控制方法。高程測(cè)量是測(cè)量任務(wù)中的一部分。其中,水準(zhǔn)測(cè)量是高程測(cè)量中精度最高、用途最廣、一種普遍采用的測(cè)量方法。是確定建設(shè)工程地面點(diǎn)高程的方法之一。實(shí)施測(cè)量過程中,要求測(cè)量人員要精心操作、以高度負(fù)責(zé)認(rèn)真的態(tài)度來對(duì)待測(cè)量工作,養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣。誤差允許范圍內(nèi)的精度由于儀器和人為的影響而不容易控制,而且易出現(xiàn)隱蔽性錯(cuò)誤,如果不能及早發(fā)現(xiàn),基礎(chǔ)資料是錯(cuò)誤的,從而水準(zhǔn)點(diǎn)高程不正確,直接影響路線縱斷面設(shè)計(jì)和施工工作。目錄摘 要1第1章 緒論21.1背景和意義21.2水準(zhǔn)測(cè)量主要方法21.3主要內(nèi)容2第

2、2章 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理和方法32.1 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理32.2 水準(zhǔn)測(cè)量方法與水準(zhǔn)路線4第3章 勘察設(shè)計(jì)過程中水準(zhǔn)測(cè)量的問題及控制方法43.1水準(zhǔn)測(cè)量中出現(xiàn)的問題43.2儀器誤差(系統(tǒng)誤差)及控制方法7視準(zhǔn)軸不平行水準(zhǔn)管軸產(chǎn)生的誤差及控制方法73.2.2 水準(zhǔn)尺誤差及控制方法83.3 觀測(cè)誤差(偶然誤差)和控制方法83.3.1 符合水準(zhǔn)管氣泡居中誤差及控制方法8調(diào)焦誤差和視差的影響及控制方法93.3.3 水準(zhǔn)尺的傾斜誤差及控制方法93.4 外界條件(偶然誤差)影響和控制方法103.4.1 地球球氣差和日照風(fēng)力引起的誤差及控制方法103.4.2 儀器升降和水準(zhǔn)尺下沉的影響11第4章 結(jié)論12

3、參考文獻(xiàn)13致謝14第1章 緒論1.1背景和意義 在測(cè)量工作中,要確定地面點(diǎn)的空間位置,就必須要確定地面點(diǎn)的高程。確定地面點(diǎn)的高程的測(cè)量工作就成為高程測(cè)量。高程測(cè)量是測(cè)量任務(wù)中的重要一部分。其中,水準(zhǔn)測(cè)量在工程建設(shè)應(yīng)用中發(fā)揮著很重要的作用。幾何水準(zhǔn)測(cè)量是高程測(cè)量中最基本、最精密的一種方法,被廣泛應(yīng)用于高程控制測(cè)量和工程測(cè)量中。按精度的高低,幾何水準(zhǔn)測(cè)量分為國(guó)家一、二、三、四等水準(zhǔn)測(cè)量和等外水準(zhǔn)測(cè)量(也叫圖根水準(zhǔn)測(cè)量)。其中,一等水準(zhǔn)測(cè)量的精度最高,是國(guó)家控制網(wǎng)的骨干,也是地殼垂直位移及有關(guān)科學(xué)研究的主要依據(jù);二等水準(zhǔn)測(cè)量的精度低于一等水準(zhǔn)測(cè)量,是國(guó)家高程控制的基礎(chǔ);三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度一次降

4、低,主要為地形圖和各種工程建設(shè)提供高程控制;等外水準(zhǔn)測(cè)量的精度低于四等水準(zhǔn)測(cè)量,主要用于測(cè)定圖根點(diǎn)的高程和普通工程建設(shè)施工。水準(zhǔn)測(cè)量為施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測(cè)及分析與預(yù)報(bào)領(lǐng)域中提供基礎(chǔ)資料,為工程的順利進(jìn)行做鋪墊。在這里以三級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量為例,我們初次測(cè)量時(shí)的成果顯示,其高差允許值都超出了規(guī)范要求,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(chǎng)作業(yè)時(shí)沒有按精密水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范操作,一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)段測(cè)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(cè)了該段的高程,從儀器到測(cè)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(gè)題目,就是來探討水準(zhǔn)測(cè)量在工程建設(shè)應(yīng)用當(dāng)

5、中產(chǎn)生的一些問題和解決方法。只要我們?cè)谧鳂I(yè)時(shí)按照其規(guī)范來要求測(cè)量人員,會(huì)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(cè)量的誤差限制最小,做到精益求精,以更好地為工程的順利進(jìn)行服務(wù)。1.2水準(zhǔn)測(cè)量主要方法 水準(zhǔn)測(cè)量在工程應(yīng)用中的使用方法很多,這里主要論述的是在工程應(yīng)用種最常用的有中間法(前后視距相等)、搖尺法(讀數(shù)時(shí)尺底置于點(diǎn)上,尺的上部在視線方向前后慢慢移動(dòng),讀取最小讀數(shù))和距離補(bǔ)償法(前視距離和等于后視距離總和)來消除在測(cè)量當(dāng)中產(chǎn)生的誤差1.3主要內(nèi)容 這里主要論述水準(zhǔn)測(cè)量在工程測(cè)量中的基本原理,以及在勘察設(shè)計(jì)過程中水準(zhǔn)測(cè)量的問題及控制方法。其分為:1. 儀器誤差(系統(tǒng)誤差)及控制方法

6、;2、觀測(cè)誤差(偶然誤差)及控制方法;3、外界條件(偶然誤差)影響和控制方法。 第2章 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理和方法2.1 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理是根據(jù)幾何關(guān)系,利用儀器提供的水平視線觀測(cè)立在兩點(diǎn)間上的水準(zhǔn)尺以測(cè)定兩點(diǎn)間的高差。如圖1所示,在需要測(cè)定高差的A、B兩點(diǎn)上分別立上水準(zhǔn)尺,在A、B兩點(diǎn)的中點(diǎn)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(cè)量的前進(jìn)方向是由A點(diǎn)向B點(diǎn),則規(guī)定A點(diǎn)為后視點(diǎn),其水準(zhǔn)讀數(shù)為a,稱為后視讀數(shù);B點(diǎn)為前視點(diǎn),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(jì),則A、B兩點(diǎn)的高差為:圖1 水準(zhǔn)測(cè)量

7、幾何原理hAB= a b (2-1)于是B點(diǎn)的高程Hb可按下式計(jì)算: Hb = Ha hab (2-2) 高差hab本身可正可負(fù),當(dāng)a大于b時(shí),hab值為正,這種情況是B點(diǎn)高于A點(diǎn);當(dāng)a小于b時(shí),hab值為負(fù),即B點(diǎn)低于A點(diǎn)。為了避免計(jì)算高差時(shí)發(fā)生正、負(fù)號(hào)的錯(cuò)誤,在書寫高差hab時(shí)必須注意h下標(biāo)的寫法。如,hab是表示由A點(diǎn)至B點(diǎn)的高差;而hba表示由B點(diǎn)至A點(diǎn)的高差,即 hab =- hba (2-3)從圖1中還可以看出,B點(diǎn)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(jì)算:Hi= Ha +a (2-4)Hb = Ha (a b)= Hi b (2-5)當(dāng)安置一次水準(zhǔn)儀根據(jù)一個(gè)已

8、知高程的后視點(diǎn),需要求若干個(gè)未知點(diǎn)的高程時(shí),用上式計(jì)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(cè)量方法與水準(zhǔn)路線當(dāng)?shù)孛嫔蟽牲c(diǎn)間的距離較長(zhǎng)或高差較大時(shí),僅安置一次儀器不能直接測(cè)得兩點(diǎn)間的高差,則進(jìn)行連續(xù)的分段測(cè)量,將所得各段高差相加、即可求得兩點(diǎn)間的高差。如某一點(diǎn)的高程通過轉(zhuǎn)1、轉(zhuǎn)2、轉(zhuǎn)3、轉(zhuǎn)n等點(diǎn)傳遞到另一點(diǎn),這些用來傳遞高程的點(diǎn),稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)。任意轉(zhuǎn)點(diǎn)位置的變動(dòng),都會(huì)直接影響到某一點(diǎn)的高程,因此,轉(zhuǎn)點(diǎn)位置應(yīng)選在堅(jiān)實(shí)的地面上,在其上放置尺墊并踩實(shí)。水準(zhǔn)路線是水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行的路線。根據(jù)測(cè)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

9、。1)附合水準(zhǔn)路線:當(dāng)測(cè)區(qū)附近有高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí),可由一高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)開始,沿著待測(cè)各高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、作水準(zhǔn)測(cè)量,最后附合到另一高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)叫附合水準(zhǔn)路線。2)閉合水準(zhǔn)路線:當(dāng)測(cè)區(qū)附近有一高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí),可從該點(diǎn)出發(fā),沿著待測(cè)的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,最后仍回到起始點(diǎn),形成一個(gè)閉合的路線。3)支水準(zhǔn)路線:從某一水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā),進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量到另一個(gè)點(diǎn),即不符合到另一點(diǎn),也不形成閉合的水準(zhǔn)路線。第3章 勘察設(shè)計(jì)過程中水準(zhǔn)測(cè)量的問題及控制方法3.1水準(zhǔn)測(cè)量中出現(xiàn)的問題水準(zhǔn)測(cè)量是采用幾何原理,利用水平視線測(cè)定兩點(diǎn)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(cè)量一般使用DS3型微傾式自動(dòng)

10、安平水準(zhǔn)儀,每公里能達(dá)到的精度是3mm,水準(zhǔn)儀在一個(gè)測(cè)站使用的基本程序是安置儀器、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精確整平和讀數(shù)。我們?cè)趯?shí)際勘測(cè)過程中按這個(gè)順序施行,在每一水準(zhǔn)點(diǎn)段測(cè)完后復(fù)核結(jié)果。在一個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)所有的工程采用同一個(gè)高程系統(tǒng),現(xiàn)在應(yīng)用三等水準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)方法采取往返測(cè)量,并且按照雙面水準(zhǔn)標(biāo)尺和中絲測(cè)高法并且每站按照“后前前后”的觀測(cè)程序進(jìn)行觀測(cè)讀數(shù),最終成果整理要求高差閉合差fh容(fh容=h往+h返)達(dá)到平原微丘區(qū)三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度不大于±12·L(1/2)。平原微丘地區(qū)影響水準(zhǔn)測(cè)量精度的主要因素是水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度,長(zhǎng)度越長(zhǎng),精度越低。山區(qū),則是測(cè)站,測(cè)站越多,精度越低。一個(gè)水

11、準(zhǔn)點(diǎn)段測(cè)完后應(yīng)立即進(jìn)行檢核,在每一測(cè)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(shí)間、浪費(fèi)人力。通過工程實(shí)踐證明,這一方法經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤,這里節(jié)選一個(gè)測(cè)段的三級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)測(cè)量結(jié)果所出現(xiàn)的錯(cuò)誤整理如下:表3.1 以下列三級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)測(cè)量結(jié)果為例測(cè)站編號(hào)后尺下絲前尺下絲方 向 及尺 號(hào)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7407400-0.1-0.1高差中數(shù)+7402B45(H=6.309)前13530135

12、300525527后前3303300-0.2-0.3高差中數(shù)+3303后12980129800前12210122100330320后前77077001.00.7高差中數(shù)+7704后796079600前15560155600245257后前-7600-76000-1.2-0.5高差中數(shù)-76005后11770117700前12840128400572571后前-1070-107000.1-0.4高差中數(shù)-1070615100150900589588后前3230323000.1-0.3高差中數(shù)+3230718290182900506508后前-3

13、780-37800-0.2-0.5高差中數(shù)-37808B48(H=5.523)前13570135700359358后前67067000.1-0.4高差中數(shù)+670表3.2 重測(cè)三級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)測(cè)量結(jié)果測(cè)站編號(hào)后尺下絲前尺下絲方 向 及尺 號(hào)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7607600-0.1-0.1高差中數(shù)+7602B45(H=6.309)前13530135300525527后前330330

14、0-0.2-0.3高差中數(shù)+3303后12980129800前12210122100330320后前77077001.00.7高差中數(shù)+7704后789078900前15560155600245257后前-7670-76700-1.2-0.5高差中數(shù)-76705后11770117700前12840128400572571后前-1070-107000.1-0.4高差中數(shù)-1070615100151000589588后前3240324000.1-0.3高差中數(shù)+3240718290182900506508后前-3780-37800-0.2-0.5

15、高差中數(shù)-37803590.1后B48(H=5.523)13570135700358后前6706700-0.4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不滿足規(guī)范要求。但是施工過程中,施工單位和監(jiān)理提出問題要求復(fù)測(cè),經(jīng)過表3.2復(fù)核補(bǔ)充測(cè)量成果證實(shí),外業(yè)測(cè)量的結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。因此,有必要分析水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,找出控制糾正的方法,避免錯(cuò)誤的出現(xiàn),保證項(xiàng)目的順利施工。水準(zhǔn)測(cè)量誤差來源主要有儀器誤差、觀測(cè)誤差和外界條件的影響。研究誤差的主要目的是找出消除或減少誤差的方法,以提高水準(zhǔn)測(cè)量精度。3.2儀器誤差(系統(tǒng)誤差)及控制方法3.2.1視準(zhǔn)軸不

16、平行水準(zhǔn)管軸產(chǎn)生的誤差及控制方法儀器雖在測(cè)量前經(jīng)過校正,仍會(huì)存在殘余誤差。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(xiàng)誤差是無法消除的;另一方面是檢驗(yàn)和校正后的殘余誤差。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。),此項(xiàng)誤差與儀器至立尺點(diǎn)的距離成正比,在測(cè)量中,如果使前、后視距相等,在高差計(jì)算中就可以消除該項(xiàng)誤差的影響。 除了儀器誤差意外,還有水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)誤差的影響。該項(xiàng)誤差包括水準(zhǔn)尺分劃不準(zhǔn)確和零點(diǎn)誤差。由于使用磨損等原因,水準(zhǔn)尺的底面與其分劃零點(diǎn)不完全一致,其差稱為零點(diǎn)誤差。標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響對(duì)于測(cè)站數(shù)位偶數(shù)的水準(zhǔn)路線是可以自行抵消的;

17、但對(duì)于測(cè)站數(shù)位奇數(shù)的水準(zhǔn)路線,高差中含有這種誤差的影響。所以,在水準(zhǔn)測(cè)量中,在一個(gè)測(cè)段內(nèi)應(yīng)使測(cè)站數(shù)為偶數(shù)。不同精度等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量隊(duì)水準(zhǔn)尺有不同的要求,精密水準(zhǔn)測(cè)量要求使用經(jīng)過檢定的水準(zhǔn)尺。3.2.2 水準(zhǔn)尺誤差及控制方法 主要包含尺長(zhǎng)誤差(尺子長(zhǎng)度不準(zhǔn)確)、刻劃誤差(尺上的分劃不均勻)和零點(diǎn)差(尺的零刻劃位置不準(zhǔn)確),對(duì)于較精密的水準(zhǔn)測(cè)量,一般應(yīng)選用尺長(zhǎng)誤差和刻劃誤差小的標(biāo)尺。對(duì)于尺長(zhǎng)誤差較大水準(zhǔn)尺,使用時(shí)應(yīng)在最后的高差加上水準(zhǔn)尺每1m的尺長(zhǎng)改正。水準(zhǔn)尺的底面與標(biāo)尺第一個(gè)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(shí)不能完全一致,這個(gè)差數(shù) 是標(biāo)尺的零

18、點(diǎn)差(包括黑紅面零點(diǎn)差及一對(duì)標(biāo)尺零點(diǎn)差)。標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響對(duì)于測(cè)站數(shù)為偶數(shù)的水準(zhǔn)路線是可以自行抵消的。當(dāng)測(cè)站數(shù)為奇數(shù)時(shí),高差中含有這種誤差的影響。所以,在水準(zhǔn)測(cè)量中,每測(cè)段的測(cè)站數(shù)應(yīng)取偶數(shù)為好,這樣就消除標(biāo)尺的零點(diǎn)差對(duì)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(gè)水準(zhǔn)測(cè)段內(nèi),兩根水準(zhǔn)尺交替輪換使用(在本測(cè)站用作后視尺,下測(cè)站則用為前視尺),并把測(cè)段站數(shù)目布設(shè)成偶數(shù),即在高差中相互抵消。同時(shí)可以減弱刻劃誤差和尺長(zhǎng)誤差的影響。3.3 觀測(cè)誤差(偶然誤差)和控制方法3.3.1 符合水準(zhǔn)管氣泡居中誤差及控制方法水準(zhǔn)測(cè)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

19、螺旋使管水準(zhǔn)氣泡居中,此時(shí)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(shí)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)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)管分劃值的大小。只要觀測(cè)時(shí)符合水準(zhǔn)管氣泡能夠認(rèn)真仔細(xì)進(jìn)行居中,且對(duì)視線長(zhǎng)度加以限制,與中間法一致,此誤差可以消除。3.3.2調(diào)焦誤差和視差的影響及控制方法在觀測(cè)時(shí),若在照準(zhǔn)后、前尺時(shí)均調(diào)焦,必然使在前、后尺讀數(shù)時(shí)i角高度不一致,從而引起讀數(shù)誤差。前后視距相等時(shí)可避免在一站中重復(fù)調(diào)焦。當(dāng)存在視差時(shí),尺像不與十字絲平面重合,觀測(cè)時(shí)眼睛所在的位置不同,

20、讀出的數(shù)也不同,因此,產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以在每次讀數(shù)前,控制方法就是要仔細(xì)進(jìn)行物鏡對(duì)光,消除視差。普通水準(zhǔn)測(cè)量中水準(zhǔn)尺以厘米刻劃,考慮儀器的基本性能,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(zhǎng)度等因素有關(guān)。其中視線長(zhǎng)度影響較大,有關(guān)規(guī)范對(duì)不同等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)的視線均作了規(guī)定,作業(yè)時(shí)應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行。3.3.3 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(cè)時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡十字絲很容易察覺而糾正。但是,如果水準(zhǔn)尺的傾斜方向與視線方向一致,則不易察覺。尺子傾斜總是使尺上讀數(shù)增大。它對(duì)讀數(shù)的影響與尺的傾斜角和尺上讀數(shù)的大?。匆暰€距地面的高度)有關(guān)。尺的傾斜角越大,對(duì)讀數(shù)的影響就越

21、大;尺上讀數(shù)越大,對(duì)讀數(shù)的影響就越大。如圖2所示。當(dāng)水準(zhǔn)尺的傾斜角為時(shí),其尺上讀數(shù)為a1,則由圖2可知 a = a1 * cos (3-5)a = a1 a = a1 * (1cos ) (3-6) 圖2 水準(zhǔn)尺傾斜對(duì)讀數(shù)影響 當(dāng)尺子傾斜2°時(shí),會(huì)造成大約1毫米的誤差。為了減少標(biāo)尺豎立不值產(chǎn)生的度數(shù)誤差,可使用裝有圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)標(biāo)尺,并注意在測(cè)量中要認(rèn)真扶尺。3.4 外界條件(偶然誤差)影響和控制方法3.4.1 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3 地球曲率及大氣折光的影響如上圖3所示,A、B為地面上兩點(diǎn),大地水準(zhǔn)面是一個(gè)曲面,如果水準(zhǔn)儀的視

22、線ab平行于大地水準(zhǔn)面,則A、B兩點(diǎn)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(duì)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(duì)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)=0.07(D2/2R) (3-9)地球曲率和大氣折光的共同影響為:f =c- r =0.43(D2/2R) (3

23、-10)由于地球曲率的緣故,在同一水準(zhǔn)面上的兩個(gè)點(diǎn)其高差并不為零。由此產(chǎn)生用水平面代替水準(zhǔn)面對(duì)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(shí),C =8cm;顯然,以水平面代替水準(zhǔn)面時(shí)高程所產(chǎn)生的誤差要遠(yuǎn)大于測(cè)量高程的誤差。所以,對(duì)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(duì)高程的影響。實(shí)測(cè)中采用中間法可自動(dòng)消除曲率對(duì)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0.3m,并且其影響也可用中

24、間法消除或減弱。此外,應(yīng)選擇有利的時(shí)間,一日之中,上午10時(shí)至下午4時(shí)這段時(shí)間大氣比較穩(wěn)定,便于消除大氣折光的影響,但在中午前后觀測(cè)時(shí),尺像會(huì)有跳動(dòng),影響讀數(shù),應(yīng)避開這段時(shí)間,陰天、有微風(fēng)的天氣可全天觀測(cè)。日照及風(fēng)力引起的誤差影響是綜合的,比較復(fù)雜。如果光照會(huì)造成儀器各部分受熱不均使軸線關(guān)系發(fā)生改變、風(fēng)大時(shí)會(huì)使儀器抖動(dòng)、不易精平等會(huì)引起誤差。處選擇好的天氣測(cè)量外,給儀器打傘遮光等都是消除和減弱其影響的好辦法。3.4.2 儀器升降和水準(zhǔn)尺下沉的影響在觀測(cè)中,由于儀器的自重、測(cè)站上土質(zhì)松軟等原因,使儀器隨時(shí)間逐漸下沉;或由于土壤的彈性會(huì)使儀器上升,它將使尺上讀數(shù)減小或增大。為減小下沉的影響,儀器應(yīng)

25、安置在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的地方,腳架要踏實(shí)。在測(cè)站采用往返觀測(cè)法,提高觀測(cè)速度,可消除其影響。水準(zhǔn)尺下沉的誤差是指儀器在搬遷過程中,轉(zhuǎn)點(diǎn)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。如果采取往返測(cè),往測(cè)高差增大,返測(cè)高差減小,所以取往返高差的平均值,可以減弱水準(zhǔn)尺下沉的影響。最有效的方法是應(yīng)用尺墊,在轉(zhuǎn)點(diǎn)的地方必須放置尺墊,并將其踩實(shí),以防止水準(zhǔn)尺在觀測(cè)過程中下沉。3.5 水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 由于誤差是不可避免的,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(cè)量結(jié)果的精度。同時(shí),應(yīng)避免測(cè)量人員疏忽大意造成的錯(cuò)誤。水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)測(cè)量人員應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范,并注意以下事項(xiàng):

26、 (1)放置儀器時(shí),盡量使前后視距相等。 (2)讀數(shù)時(shí)符合水準(zhǔn)管氣泡必須嚴(yán)格居中。 (3)前后實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度一般不超過100米,視線離地面高度一般應(yīng)大于0.3米,使三絲都能度數(shù)。 (4)讀數(shù)時(shí),水準(zhǔn)尺要豎直。 (5)未完成本站觀測(cè),立尺員不能將后視點(diǎn)上的尺墊碰動(dòng)或拔起,在下一站觀測(cè)完成前應(yīng)保持不動(dòng)。 (6)用塔尺進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí),應(yīng)注意接頭處連接是否正確,避免自動(dòng)下滑而未被發(fā)現(xiàn)。 (7)記錄員應(yīng)大聲回報(bào)觀測(cè)者報(bào)出的數(shù)據(jù),避免聽錯(cuò)、記錯(cuò),或記錯(cuò)前、后視讀數(shù)位置。 (8)避免誤把十字絲的上、下視距當(dāng)成十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。 (9)在陽光強(qiáng)烈的情況下觀測(cè),必須撐傘。第4章 結(jié)論根據(jù)誤差來源分析表3.2,應(yīng)用偶然中誤差M=±(·/4·n·R)(1/2)計(jì)算合格,附合路線閉合差公式計(jì)算同樣合格。那么,這個(gè)比較隱蔽的錯(cuò)誤主要來源是立尺方向出現(xiàn)傾斜和轉(zhuǎn)點(diǎn)位置下沉或移動(dòng),中間法距離控制不好。解決的方法是首先改變水準(zhǔn)測(cè)量的模式,基平與中平分開。其次在每一個(gè)測(cè)站檢核,在同一測(cè)站上以不同

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