水利工程測量中經緯儀的誤差與控制

馬小群

摘 要：在水利工程建設施工測量中，通常采用水準儀測量和經緯儀測量，兩者各有利弊，文章介紹減小經緯儀測量誤差的經驗。

中圖分類號：TV221文獻標志碼：A 文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-01

經儀器的安裝和制造不論怎么精細，但是也不可能完全滿足在理論上對儀器各個部件及它們相互幾何關系要求，再加上在儀器在使用過程中會產生的各種變形、磨損和外界不利的條件對儀器的各種影響，必然會給角度的測量結果造成不同的誤差影響。這種因為儀器結構不能能完全滿足理論對各儀器各個部件及它們相互關系的要求所造成的測量角度誤差被稱為儀器誤差。經緯儀儀器的誤差包三軸誤差，分別是準軸誤差、水平軸傾斜誤差、垂直軸傾斜誤差等。本文將介紹這些誤差的產生原因，消除或減弱其影響的措施及檢驗方法。

1 經緯儀的誤差分析

1.1 視準軸誤差

望遠鏡的十字絲中心與的物鏡光心連線線被稱為視準軸。如果儀器已整置水平，即垂直軸與測站鉛垂線保持一致，并且垂直軸和水平軸正交，僅因為視準軸與水平軸不正交，就是實際的視準軸與真實的視準軸存在一個夾角C，這樣就被稱為視準軸誤差。當測量時的視準軸向垂直度盤偏一側時，C就為正值，反之C就為負值。造成視準軸誤差的主要原因是因為儀器調整和安裝不符合要求，使得望遠鏡十字絲的中心偏離正確的置，這樣就造成水平軸與視準軸不完全正交，就造成了視準軸的誤差。另外，外界不利的溫度的變化也會造成視準軸的位置發生變化，就會造成視準軸誤差。減少誤差措施：只要視準軸誤差對觀測方向值的影響，在望遠鏡縱轉前后，保持測量大小相等，并且符號相反。所以，取盤右與盤左的中數就可以消除造成視準軸誤差的影響。

1.2 水平軸傾斜誤差

如果水平軸與視準軸正交，并且測站鉛垂線與垂直軸保持一致時，僅僅因為垂直軸與水平軸不完全正交使得水平軸傾斜一個小角i，稱為水平軸傾斜誤差，。引起這種誤差的原因是：因為在儀器調整、安裝時候不符合要求，從而使得儀器的水平軸兩支架不處于等高；或者儀器的水平軸兩端直徑不相等。消除誤差措施：在觀測角度時侯，只要兩個方向的垂直角的差值不大并且接近于0°時，水平軸傾斜的誤差就會在半測回角度值中可以得到消除。

1.3 垂直軸傾斜誤差

如果儀器三軸問的關系都正確，只是因為儀器沒有嚴格整置水平，使得儀器的垂直軸偏離了測站的鉛垂線出現了一個微小的角度v，這種誤差被稱為垂直軸傾斜誤差。消除誤差措施：因為直軸傾斜的大小和方向不會隨著照準部轉動而發生變化，所以造成的水平軸傾斜方向在望遠鏡的縱轉前后是不變的，所以，對任意一觀測方向都不能期望通過盤左和盤右觀測中取中數就會消除垂直軸傾斜誤差。

2經緯儀誤差控制措施

我們在實際工作中，往往采用水準儀來控制高程，當地勢高低落差較大，地形復雜時，經常采用經緯儀來測量高程。利用經緯儀測量結果誤差會造成工程達不到標準。為了減小經緯儀測量誤差在允許的結果內，使得工程驗收合格，我們需要采用一些措施來提高經緯儀測量精度，將測量誤差控制在工程質量合格允許范圍之內。

2.1經緯儀誤差常用控制

(1)儀器的誤差。儀器的誤差是指儀器的縱橫軸線不能滿足測量所要求的幾何條件，從而會產生的誤差。所以，我們在作業前，必須對儀器進行嚴格的檢校，保證在測量前的準備儀器符合測量要求；但是儀器經校正后的殘留下的誤差及儀器制作不完美等不可能校正可以避免的誤差，但是可以采用合適的作業方法如通過盤右、盤左觀測取平均值的均值技巧來減小其帶來的誤差。(2)儀器安置的誤差。包括對整平誤差以及產生的中誤差，在觀測時應使得經緯儀嚴格對中和整平來減小測量誤差。(3)標桿傾斜控制誤差的方法。在利用經緯儀觀察測量角度時，標桿要嚴格豎直，并盡量瞄準其測量底部，這樣可以減小測量誤差。(4)觀測產生誤差。觀測產生誤差包含讀數造成的誤差和瞄準造成的誤差，由于望遠鏡的放大倍率是產生瞄準誤差的主要，分微尺最小格值是產生讀數誤差主要原因，要減小觀測所產生的誤差，測量時要盡量選用精密和先進的經緯儀。(5)外界條件的影響產生的誤差。如日曬、大風、溫度等引起的經緯儀的不穩定、儀器的整平程度，所以，要選擇有利時間和地理情況觀測清晰穩定的目標成象，這樣才能克服不利條件的影響產生的誤差。

2.2對中誤差的誤差控制

一般的經緯儀測量都是利用計算機編制的程序，在已知高程位置架設立經緯儀，測量出經緯儀高度，記錄下待測地形點上標尺的中下絲數據。將經緯儀器架設點高程、經緯儀高度、上中下絲的讀數輸入計算機，根據計算機編制的程序就可以輸出測量的高程、距離結果。從一般的測量情況可以看出，經緯儀架設點高程首先需要使用水淮測量測出，然后在剛才水準儀測量點上使用經緯儀的鉛錘對中后整平下。因為對中誤差是經緯儀測量過程誤差的非常重要因素之一。為了使得測量方便而且測量結果準確，也可以在未知點先架設儀器，將經緯儀的視線調節水平，通過瞄準已知高程點標尺上，可以測量、計算出本站點的高程，儀器不需要對中，這樣就避免了對中誤差。

2.3 視距的誤差控制

視距測量是利用望遠鏡內的視距絲裝置，通過幾何光學原理可以同時測定要測量的高差和距離的一種有效方法。在利用視距測量在測定高差和距離時，我們所使用公式是近似公式，所以我們在利用視距測量的精度比較低，根據測量學中介紹的，如果在比較好的測量條件下，視距測量的精度大約為1/200~1/300。因為視距測量的操作比較簡單方便、并且不受地形限制等一系列的優點，所以被廣泛應用于水利建筑工程的地形圖測量、施工放樣中。為了提高視距測量精度，減小測量誤差，我們在水利工程測量實踐工作中發現，視距所測量的結果的近似值與真真值相對之距與測量視線與水平線夾角а有很大的關系，當|а|>10°時，高程的誤差和所測量距離誤差大大超過誤差所允許范圍之內，但是當|а|＜5°時，所測量的就誤差較小，誤差控制在所允許范圍之內。所以可以說，測量視線與水平線夾角角а是影響視距測量精度的非常重要因素之一。所以，我們在利用經緯儀進行工程測量中，要將測量視線與水平線夾角а角控制在5°范圍內，就可以在很大程度上提高視距所測量的精度，減小測量的誤差。

3結語

在利用經緯儀進行測量中，測量的結果會受到各種因素的影響，因此不可避免地存在各種誤差。我們只要在測量作業過程中，要嚴格遵守所規定的操作規程，采用合適的測量作業方法，經緯儀的一些誤差就會得到控制，測量的精度也會在很大程度上得以提高。

參考文獻

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