水準(zhǔn)測量論文稿

1、談水準(zhǔn)測量的誤差分析、應(yīng)用及逐步控制摘 要：水準(zhǔn)測量是采用幾何原理，利用水平視線測定兩點間高差。公路工程測量過程中會出現(xiàn)各種誤差，本文簡要分析水準(zhǔn)測量的誤差及控制方法。關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)測量；誤差；控制1. 概述水準(zhǔn)測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立在兩點上的水準(zhǔn)尺以測定兩點間的高差。具體作業(yè)方法如下：在選取了合適的水準(zhǔn)路線和固定點之后（水準(zhǔn)路線見附圖） ，開始進行第一測站的觀測， 將水準(zhǔn)尺立于固定點上做為后視， 水準(zhǔn)儀放置雜水準(zhǔn)路線附近合適位置， 然后在施測路徑前進方向上取儀器與后尺大致相等距離放置尺墊， 在尺墊上樹立前尺。 隨后觀測員對水準(zhǔn)儀進行整平，并按“后后前前”的

2、順序?qū)蟪咔俺哌M行讀數(shù)。在一測站完畢后，進行檢核，每一測站沒有檢查和復(fù)核，將會增大積累誤差值，容易造成返工，耽誤時間，浪費人力，在水準(zhǔn)測量實習(xí)中，這一錯誤的問題經(jīng)常出現(xiàn)，只有即使處理好誤差，然后通知后尺移站，此時前一站的前視點變?yōu)楹笠徽镜暮笠朁c， 按照與前一站相同的工作程序完成該站的測量， 直到完成該測段為止。 現(xiàn)在水準(zhǔn)點觀測采取往返測量，成果整理要求高差閉合差 h 容（ h 容 = h 往 + h 返） ，達(dá)到工程測量規(guī)范要求； 水準(zhǔn)測量精度的主要因素是水準(zhǔn)路線的長度， 長度越長，精度越低，山區(qū)則是測站，測站越多，精度越低 . 2. 水準(zhǔn)測量的誤差分析及逐步控制通過大量的實踐證明，水準(zhǔn)測量主

3、要存在儀器誤差、觀測誤差、外界因素的影響等幾種。2.1 儀器誤差水準(zhǔn)測量之前，雖然進行儀器檢驗和校正，但儀器然存在誤差，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， 這項誤差是無法消除的；另一方面是檢驗和校正后的殘余誤差。影響最大、表現(xiàn)最突出的就是照準(zhǔn)軸和水準(zhǔn)管軸不平行的誤差， 即 i 角誤差。 通過管水準(zhǔn)軸應(yīng)平行于照準(zhǔn)軸的檢驗原理可知， i 角誤差對高差的影響：每站高差為 h= （ a-b） +i/p. （ sa-sb）每測段的高差為各站觀測高差之和，則 h= （ a-b ） +i/p （ sa-sb）通過上式分析， i 角的影響與儀器至前后視標(biāo)尺的視距差及視距累積差有關(guān)。看見

4、要消除 i 角的誤差影響，在實際作業(yè)中，只要做到前后視距相等即可。 但完全做到前后視距相等是非常困難的， 所以測量當(dāng)中采取前后視距接近， i 角誤差的影響就可忽略不計。對一個測段來說，若使前后視距累積差很小，就可以使 i 角誤差的影響 i/p （ sa-sb） 接近于零， 從而減弱前后視距不等對測段高差所造成的影響。故水準(zhǔn)測量對前后視距差及前后視距累積差可以在限定的范圍差內(nèi)。除儀器誤差對高差具有影響外， 還有水準(zhǔn)標(biāo)尺零點差誤差的影響。 水準(zhǔn)標(biāo)尺誤差：水準(zhǔn)尺誤差有尺長誤差（尺子長度不準(zhǔn)確） ，刻劃誤差（尺上的分劃不均勻）和零點差（尺子的零刻劃位置不準(zhǔn)確） ，三種情況組成。 實踐之前都要對水準(zhǔn)尺進

5、行檢查， 盡可能不使用尺長誤差和刻劃誤差的標(biāo)尺。對于標(biāo)尺零點差的影響，可以在水準(zhǔn)測量中，每測段的測站數(shù)取為偶數(shù)，可以消除標(biāo)尺的零點差對高差的影響。 . 由于水準(zhǔn)標(biāo)尺使用的磨損等原因， 有時不能完全一致， 測量過程中盡量拿水準(zhǔn)標(biāo)尺刻度清晰的尺子。2.2 觀測誤差氣泡居中和水準(zhǔn)標(biāo)尺估數(shù)的誤差： 水準(zhǔn)測量的主要條件是視線必須水平。但由于管水準(zhǔn)器氣泡未居中，造成望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸傾斜，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。因此， 在中絲讀數(shù)之前就要注意氣泡居中情況，隨時進行調(diào)整， 以減少此類誤差的影響。 水準(zhǔn)測量是通過望遠(yuǎn)鏡獲取標(biāo)尺讀數(shù)，所以存在估讀誤差， 而估讀誤差的大小與厘米分劃寬度的大小及十字絲的粗細(xì)有關(guān)， 這兩者又與望遠(yuǎn)鏡

6、的放大率及視線長度有關(guān)。 為削弱估讀誤差的影響，盡量使誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)。2.2.1 視差的影響：當(dāng)存在視差時，尺像與十字絲平面不重合，觀測時眼睛所在的位置不同，讀數(shù)也不同，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以在讀數(shù)前，要進行仔細(xì)物鏡對光，消除誤差。2.3 標(biāo)尺的傾斜誤差水準(zhǔn)測量時，豎立在尺墊上的水準(zhǔn)標(biāo)尺是傾斜的，傾斜標(biāo)尺上的讀數(shù)總是比垂直豎立的標(biāo)尺讀數(shù)為大，當(dāng)水準(zhǔn)標(biāo)尺的傾斜角為 a時，其尺上讀數(shù)為 a1，則由圖可知： a=a 1.cosa a=a1-a=a 1. （ 1-cosa ）即 a 的大小取決于水準(zhǔn)標(biāo)尺傾斜角 a 和標(biāo)尺上讀數(shù) a1 的大小。當(dāng) a=1 ， a1=3m時，則 a=0.5mm，這種影響

7、在圖根水準(zhǔn)測量中是不算大的。要消除該誤差的影響，必須認(rèn)真扶尺。2.3 觀測數(shù)據(jù)的處理2.3.1 觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理（ 1）尺長改正。用標(biāo)尺尺長檢定改正數(shù)乘以各測段高差值，反符號加入往返測段高差中，即： f =f h f 為一對水準(zhǔn)標(biāo)尺每 m 長度的平均誤差； h 為本測段累計高差。（ 2）正高改正。 = ahi （ ） hi 為測段始末兩點的近似高程平均數(shù)，以米為單位；（ ） 為測段始末點緯度之差，以分為單位；a根據(jù)整條水準(zhǔn)路線的平均緯度為引數(shù)查表得出；的計算結(jié)果以 mm 為單位。（ 3）水準(zhǔn)路線閉合差的改正。 此項改正在進行平差時予以改正。（ 4）平差計算將經(jīng)過尺長和正高改正的外業(yè)測段高差，輸入

8、計算機，采用清華山維軟件進行平差。2.4 外界因素的影響2.4.1 儀器和標(biāo)尺的升降誤差由于土質(zhì)疏松及土壤的回彈性等原因， 都會造成儀器或水準(zhǔn)標(biāo)尺的升降。 為了減少這種誤差的影響， 讀取紅面讀數(shù)時采用先讀前視的辦法。 由此可知， 如果作業(yè)時對一條水準(zhǔn)路線采用往返方向進行觀測，往返測的平均值中這種誤差的影響將會得到減弱。2.4.2 地球彎曲和大氣折光差的影響當(dāng)水平面代替水平面的限制時， 由于地球曲率的緣故， 對兩標(biāo)尺的讀數(shù)產(chǎn)生誤差，可以通過測量前后視距相等，即令 s1=s2，就可以消除地球曲率差對每站高差的影響。 大氣折光使視線成為一條曲率為地球半徑 7 倍的曲線，使讀數(shù)減少可用公式 h=d/2

9、（ 2x7r）表示，視線里地面越近，折射越大，因此視線距離地面不應(yīng)小于 0.3m，其影響可以通過中間法消除或減弱， 應(yīng)避開強烈的陽光照射。 因此測量時選擇有利的時間，一天之中，上午 10 時至下午 4 時這段時間大氣較穩(wěn)定，便于消除大氣折光的影響，但在中午前后觀測時，尺像會有跳動， 影響讀數(shù)， 應(yīng)避開這段時間， 陰天、 有微風(fēng)的天氣可全天觀測。儀器下沉是指在一測站上讀的后視讀數(shù)和前視讀數(shù)之間儀器發(fā)生下沉，使得前視讀數(shù)減少，算出的高差增大。為減弱其影響，當(dāng)采用雙面尺法或變更儀器高差時，第一次是讀后視讀數(shù)再讀前視讀數(shù)。即“后 - 前 - 前 - 后”的觀測順序。這樣的兩次高差的平均值即可消除或減弱

10、儀器下沉的影響。水準(zhǔn)尺下沉的誤差是指儀器在遷站過程中， 轉(zhuǎn)點發(fā)生下沉， 使遷站后的后視讀數(shù)增大，算得的高差增大。如果采取往返測，往測高差增大，返測高差減小，所以取往返高差的平均值，可以減弱水準(zhǔn)尺下沉的影響。 最有效果的方法是利用尺墊， 在轉(zhuǎn)點的地方必須放置尺墊，并將其踩實，以防水準(zhǔn)尺在觀測時下沉。3. 水準(zhǔn)測量的應(yīng)用3.1 由 +-0.000 向屋頂傳遞高程當(dāng)井字梁屋頂做頂棚時， 常要求在梁側(cè)面抄測水平線如圖 3.1 所示。 如為了測設(shè) +3.800m水平線， 安置水準(zhǔn)儀先在 +-0.000m 上立水準(zhǔn)尺 ， 后 視 讀 數(shù) a=1.472m, 然 后 計 算 前 視b=3.800-a=3.8

11、00-1.472=2.328m, 將水準(zhǔn)尺倒立并上下移動，當(dāng)水準(zhǔn)視線前視正對準(zhǔn) b=2.328 時，則水準(zhǔn)尺 0 點即為 +3.800m高程處。圖 3.1 向屋頂傳遞高程3.2 測設(shè)坡度線如圖 3.2 為某小區(qū)一段污水管線混凝土平基的測設(shè)情況， 1樁處的設(shè)計高程 h1=41.600m，設(shè)計坡度 i=-1.4% ，已知 bm7 高程h7=44.027m，測設(shè)步驟是：圖 3.2 測設(shè)坡度線1. 計算各樁設(shè)計高程 hi ：2設(shè)計高程 h2=41.600m+10.000mx（ -1.4%） =41.460m 3設(shè)計高程 h3=41.600m+20.000mx（ -1.4%） =41.320m 4 設(shè)計

12、高程 h4=41.600m+30.000mx（ -1.4%） =41.180m 5設(shè)計高程 h5=41.600m+40.000mx（ -1.4%） =41.040m 2. 求出視線高 hi 安置水準(zhǔn)儀、在 bm7 上讀后視讀數(shù)a=1.412m，則視線高 hi =44.027+1.412=45.439m 3. 計算各樁上的應(yīng)讀前視 bi ：1 應(yīng)讀前視 b1=45.439m-41.600m=3.839m 2 應(yīng)讀前視 b2=45.439m-41.460m=3.979m 3應(yīng)讀前視 b3=45.439m-41.320m=4.119m 4應(yīng)讀前視 b4=45.439m-41.180m=4.259m 5應(yīng)讀前視 b5=45.439m-41.040m=4.399m 5 應(yīng)讀前視 b5=3.839m+40.000 m x1.4% =4.399m 計算無誤3. 結(jié)束語減少和消除誤差的方法都是以增加時間或采取更多步驟作為代價。在觀測中操作熟練，才能提高觀測速度，采取規(guī)范的辦法，嚴(yán)格執(zhí)行正確的步驟，觀測與扶尺相互配合，才能得到正確的結(jié)果。測量需要認(rèn)真細(xì)心，反復(fù)校核， 相信能把誤差減少到最低。水準(zhǔn)測量應(yīng)用中，多找方法來提高效率。參考文獻：1 武漢大學(xué)測量學(xué)