任務五 水準測量過程的精度分析

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

一、 儀器誤差

1.儀器誤差

在測量工作之前，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帶來誤差。因此，水準尺應經過檢定，符合要求方可使用。

二、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為水準儀至水準尺的距離；ρ″為一弧度以秒計算，等于206265″。

若D=75m，τ″=20″則mτ=±1.1mm。

2.讀數誤差

產生讀數誤差的原因有：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。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，其誤差值為b1(1-cosα)，如圖2-22所示，式中b1尺傾斜α角度的讀數值。若尺子傾斜3°，在水準尺1m處讀數時將產生1.4mm的誤差；在2.5m處將產生3.4mm的誤差。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，使尺子豎直。

三、 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。要消除或減少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少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,簡稱“后、前、前、后”。計算黑面尺與紅面尺的高差，取其平均值，可減少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。為了減少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少其誤差的影響。

2.地球曲率和大氣折光的影響

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

3.溫度的影響誤差

溫度的變化不僅會引起大氣折光的變化，而且當烈日照射水準管時，由于水準管本身和管內液體溫度的升高，氣泡向著溫度高的方向移動，從而影響了水準管軸的水平，產生了氣泡居中誤差。測量中應隨時注意為儀器打傘遮陽。