任務1.7 了解水準測量誤差的來源及消減方法

在進行水準測量工作中，由于人的感覺器官反應的差異，儀器和自然條件等的影響，使測量成果不可避免地產生誤差，因此應對產生的誤差進行分析，并采用適當的措施和方法，盡可能減小誤差或予以消除，使測量的精度符合要求。水準測量誤差有下列幾個方面。

1.7.1 儀器和工具誤差

1.儀器誤差

在進行測量工作之前，應對水準儀進行檢驗校正，但往往不可能校正得十分完善而殘存少許誤差，這主要是水準管軸與視準軸不平行的誤差，這項誤差可通過后視與前視距離相等予以消除。

2.水準尺誤差

水準尺的尺長變化、尺刻劃不準確，都會在水準測量讀數中造成誤差。因此，水準尺應經過檢定，符合要求方可使用。

1.7.2 觀測誤差

1.水準管氣泡居中的誤差

水準管氣泡居中是用眼睛來判斷的。由于眼睛分辨力的限制，氣泡可能并沒有嚴格居中，存在著水準管氣泡居中的誤差。

設水準管氣泡的分劃值為τ″，居中誤差一般為0.15τ″，它對讀數上引起的誤差為

式中 D——水準儀至水準尺的距離；

ρ″——1rad以秒計算，等于206265″。

若D=75m，τ″=20″則 m_τ=±1.1mm。

2.讀數誤差

產生讀數誤差的原因為：視差的存在和估讀毫米產生誤差。存在視差應重新進行目鏡和物鏡對光，消除視差。水準尺一般為厘米分劃，估讀毫米產生的誤差與望遠鏡的放大倍數和尺子到儀器的距離有關。望遠鏡放大倍數大，距離近，尺像就大，估讀就準確；反之，估讀誤差就大。所以，放大率為20倍的望遠鏡，視線距離以不超過75m為宜。

3.水準尺傾斜誤差

水準尺是否豎直，影響到水準測量讀數的精度。尺子傾斜將使讀數值增大。尺子傾斜而引起的誤差與尺子傾斜的大小及視線截尺的高度有關。為了減小扶尺不豎直而產生的讀數誤差，可在水準尺上安置圓水準器或水準管，使尺子豎直。如圖1.7.1所示。

1.7.3 外界條件影響的誤差

1.儀器下沉和尺墊下沉的誤差

如土質疏松，以及由于儀器、尺子的重量，可能會使儀器、尺墊下沉；由于土壤的彈性，也會使儀器、尺墊上升。假設儀器下沉的變化是和時間成比例，當觀測了后視讀數，轉到觀測前視讀數時，由于儀器下沉，前視讀數就減少，在計算兩點間的高差時就會增大。要消除或減小儀器下沉誤差的影響，應選擇穩固的地方安置儀器，腳架尖入土穩定，在觀測過程中不要用手扶腳架，縮短觀測時間也可以減小儀器下沉誤差的影響。在精度要求高的測量中，也可以應用雙面尺法進行觀測，觀測的順序是黑面后視、黑面前視，然后是紅面前視、紅面后視。計算黑面尺與紅面尺的高差，取其平均值，可減小或消除此項誤差影響。

轉點的位置應放尺墊。當觀測轉點的前視讀數后，儀器搬至下一站，若尺墊下沉（或上升），對該點的后視讀數增大，使測量的高差增加。為了減小尺墊下沉誤差的影響，應選擇堅固穩定的地方作轉點，使用尺墊時要用力踏實，在觀測過程中保護好轉點位置，精度要求高時也可用往返觀測平均值來減小其誤差的影響。

2.地球曲率和大氣折光的影響

對于地球曲率和大氣折光的影響，可使后視與前視距離相等，從而得以減小；視線離地面過低，受折光的影響有所增大。一般應使視線離地面的高度不少于0.2m。

3.溫度和風力的影響

當儀器被太陽光照射時，由于儀器各構件受熱不均，引起不規則的膨脹，影響儀器各軸線間的正常關系，使觀測產生誤差。因此，在水準測量中應注意撐傘防曬。在風力大至影響儀器精平時，不應進行水準測量。