浅谈水准测量及误差分析

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1、浅谈水准测量及误差分析摘要：水准测量是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。只有了解了误差来源才能釆取有效的措施减少误差影响，另外在实地作业中要结合实际情况，严格执行规范，从而提高测量精度。本文通过具体实例分析了水准测量的误差來源及其影响。关键词：水准测量；水准高程引测；标高控制1水准测量1.1水准测量原理水准测量是在地面两点间安置水准仪，利用一条水平视线观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高差，从而由已知点的高程推算出未知点的高程。1.2仪器和工具水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。

2、水准仪按其精度可分为DS05、DS1、DS3和DS10等四个等级。建筑工程测量广泛使用DS3级水准仪。1.3水准仪的使用水准仪的使用包括仪器的安置、粗略整平、瞄准水准尺、精平和读数等操作步骤。1.4水准测量的外业工作1.4.1水准点为了统一全国的高程系统和满足各种测量的需要，测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点，这些点称为水准点（BenchMark）,简记为BMo水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性两种。1.4.2水准路线布设形式根据测区的情况和要求，导线可以布设成以下几种常用形式：（1）闭合导线：由某一高级控制点出发最后又回到该点，组成-个闭合多边形，这种导

3、线布设形式叫闭合导线。它适用于面积较宽阔的独立地区作测图控制。（2）附合导线：自某一高级控制点出发最后附合到另一高级控制点上的导线，叫附合导线。它适用于带状地区的测图控制，此外也广泛用于公路、铁路、管道、河道等工程的勘测与施工控制点的建立。（3）支导线：从一控制点出发，既不闭合也不附合于另一控制点上的单一导线，叫支导线。这种导线没有己知点进行校核，错误不易发现，所以导线的点数不得超过2-3个。1.4.3水准测量的实施在松花江某枢纽水利工程建设屮，在两岸山上布设五个永久性控制未知点（1-5）,A为该测区内已知高程点，满足了坝体建设及建后大坝变形观测的需要。要求通过水准测量推算出1-5号点的高

4、程。山于江面较宽夏季，难以进行水准测量，所以在冬季冰冻期在江面上进行逐点网状施测。此次测量，为了满足平差需要，水准路线呈网状分布，如图所示:当欲测的高程点距水准点较远或高差很大时，就需耍连续多次安置仪器以测出两点的高差。在线路上增加若干水准测站。每一测站仅起传递高程的作用，称为转点。转点无固定标志，无需算出高程，但要进行高差累积。2水准测量的误差2.1仪器误差2.1.1i角的误差影响即使经过i角的检验校正，但要使两轴完全保持平行是困难的。因此,当水准气泡居中时，视准轴仍不能保持水平，使水准尺上的读书产生误差,并且与视距成正比。在i角保持不变的情况下，一个测站上的前后视距相等或一个测段的前后

5、视距总和相等，则在观测高差中由于i角的误差影响可以得到消除。为了顾及观测时各种外界因素的影响，此次水准测量作业工程屮，前后视距差（S后-S前）始终小于5。为了使各种误差不致累积起来，由测段笫一个测站开始至每一测站前后视距累积差S（S后-S前）小于等于3m。2.1.2两水准标尺零点差的影响两水准标尺的零点误差不等，设a,b水准标尺的零点误差分别为△Q和Ab,它们都会在水准标尺上产生误差。尽管两水准标尺的零点误差Aa^Ab,但在两相邻测站的观测高差Z和中，抵消了这种误差的影响。所以在此次水准测量工作中，各测段的测站数目均为偶数，并且在相邻测站上使两水准尺轮流作为前视尺和后视尺。2.2外界因素引

6、起的误差2.2.1风力影响在实地外业测量过程屮，山区作业风是不可避免的。风力如果超过了四级，就会产生扶尺不稳、水准仪十字丝晃动等现象，读数不准从而直接影响观测精度。所以，在进行水准观测时一定要避免风天作业。同时在观测过程中，上丝读数要小于2.8m,下线读数应大于0.3mo2.2.2水准标尺（尺垫）的垂直位移影响水准标尺（尺垫）的垂直位移主要发生在迁站的过程屮。由原來的前视尺转为后视尺而产生下沉，于是总使后视读数偏人，使各测站的观测高差都偏大，成为系统性的误差来源。这种误差影响在往返测高差的平均值中可以得到有效的抵偿，所以水准测量必须进行往返测。有时仪器脚架和水准尺垫也会发生上升现象，当脚架

7、或水准尺垫压入地下，我们不再用力的情况下，土壤的反作用力冇时会使脚架或尺垫逐渐上升。所以在实际作业中，我们要尽量设法减少仪器脚架或水准标尺的垂直位移，如将仪器架置处和立尺处的冰雪清除干净，用力踩紧；水准标尺立于尺垫后半分钟再进行观测。尽量减少其垂直位移量，从而减少其误差影响。2.2.3大气折光影响当视线通过地面大气层，由于近地面大气层的密度分布一般是随离地面的高度而变化，水准视线会发生折射，这种现象叫做大气垂直折光。在实