論公路工程水準測量的誤差及控制

戴偉

摘 要：公路工程地面高程的確定通常采用水準測量的方式，水準測量采用幾何原理，利用水準儀的水平視線，在兩個高程點上進行讀取數(shù)值測定兩個高程點之間的高差。但是這種測量方法需要多人協(xié)助完成，并且測量數(shù)值會存在誤差，對公路建設(shè)質(zhì)量會造成巨大影響，嚴重時需返工修筑影響工期并浪費大量建設(shè)資金，對項目投資控制造成不利影響。

關(guān)鍵詞：公路；水準測量；控制

中圖分類號：U412.24 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0127-01

1 儀器誤差

（1）水準儀的誤差。水準儀在使用前雖然經(jīng)過校正，但是在實際測量中仍會存在誤差，這主要是由于視準軸不平行于水準管軸造成的，盡管水準管氣泡居中并且水準管軸處于水平狀態(tài)，但是望遠鏡的視準軸已發(fā)生變化，且測量的距離越長誤差越大。減小這方面誤差的方法簡單易用，就是通常測量人員所說的中間法或者距離補償法。前者是通過使前后視距相等來減小誤差，扶尺的人可以通過步測來選擇合適的轉(zhuǎn)點，如果受到地形的影響無法使用中間法時可以通過距離補償法來解決問題，其原理是通過前后視距總和相等來消除誤差。（2）水準尺誤差。這主要是由于水準尺長度不同，刻度不精確造成的誤差，如刻劃誤差、零點誤差等。并且水準尺由于自身的物理性質(zhì)，會隨著溫度、濕度等變化而發(fā)生一定的形變，從而影響讀數(shù)誤差。另外在使用的過程中水準尺會隨著使用次數(shù)或者使用者的習(xí)慣在底部或者接頭處會出現(xiàn)不同程度的磨損等，都會造成一定程度上的誤差。

2 觀測誤差

（1）符合水準管中氣泡未居中對讀數(shù)造成的影響。由于符合水準管中的氣泡未能按照要求進行居中，使得視準軸發(fā)生細微傾斜從而出現(xiàn)誤差。誤差數(shù)值的大小和水準管的靈敏度有著直接的關(guān)系，主要是水準管分劃值大小的影響。視線的長度對讀數(shù)也會造成誤差，且誤差值會成正比增長因此要對視距長度進行相應(yīng)的控制，使其在適合的范圍之內(nèi)。在觀測時需要將符合水準氣泡進行仔細的居中，防止出現(xiàn)誤差。（2）未將視覺誤差消除，當(dāng)尺像與十字絲不重合與一個平面時，在讀數(shù)時測量人員的眼睛所處的位置不同，得出的數(shù)值就會有誤差。因此在觀測之前需要使用者進行物鏡對光。（3）觀測人員讀數(shù)的誤差。由于觀測者肉眼辨別事物的能力有限，并且十字絲本身也具有一定的寬度，在讀數(shù)時會有毫米的估讀誤差，特別是在氣候條件不好的情況下，視線會造成阻礙，對讀數(shù)的誤差會進一步加大。這方面的誤差是測量者自身因素造成的，無法完全避免。因此，為了將誤差降到最小可以在測量時控制好視線長度，并且應(yīng)該選擇在天氣狀況良好的情況下進行，這樣可以最大限度的減小觀測誤差。（4）水準尺傾斜也會造成誤差。雖然通過望遠鏡的十字絲可以看出水準尺在視線左右的傾斜，但是如果傾斜角度是隨視線方向的那觀測者則不易發(fā)現(xiàn)。由于水準尺造成的傾斜誤差值是可以通過公式Δa=a（1/COS Y-1）計算的，從計算結(jié)果中可以得出數(shù)值是受傾斜的度數(shù)影響的，傾斜的角度越大誤差值就越大。

因此可以看出，水準尺的傾斜誤差要盡量的避免，這就要求測量人員的工作時要嚴謹對待，立尺時將水準尺處于鉛垂位置，如果受制地形等外界因素影響時，可以通過搖尺法解決這一問題。即讀數(shù)時將水準尺置于點上，然后將其沿著視線的前后搖擺，在水準尺上讀取最小讀數(shù)的值便是正確數(shù)值。

3 外界因素造成的誤差

（1）水準儀下沉造成的誤差。這種誤差的造成通常是在同一測站點上，測量人員讀取前后讀數(shù)的時間內(nèi)儀器由于自重而發(fā)生下沉，這就會造成前視讀數(shù)變小，測出的誤差值增大。因此在選擇測站點時可以選擇在堅實的地段。如若使用雙面尺或者變更儀器高度的方法時，第一次應(yīng)當(dāng)先讀取后視讀數(shù)然后再讀取前視讀數(shù)，第二次則與之相反，這就是測量業(yè)內(nèi)人士所說的“后、前、前、后”觀測方法。通過此方法得出的讀數(shù)平均值可以有效的消除由儀器下沉造成的誤差。（2）水準尺下沉造成的誤差。在測量作業(yè)中由于轉(zhuǎn)站過程中造成的水準尺的下沉，使得轉(zhuǎn)站后的水準尺后視讀數(shù)增大，從而導(dǎo)致高程出現(xiàn)誤差。可以通過往返測的方法來消除此方面的誤差，往測的高差增大，返測的高差減小，然后取得往返的平均數(shù)值便可以減小水準尺下沉造成的誤差。（3）風(fēng)力造成的誤差。一般工程所在地都處于偏遠郊區(qū)，受到自然因素的影響較大，當(dāng)風(fēng)力較大時會對十字絲的平衡造成一定的影響，不利于讀數(shù)的精確。因此，盡量選在少風(fēng)的天氣下進行測量作業(yè)，或者在選用儀器時選擇自重較大的儀器來減少風(fēng)力的影響，也可以對測站采用防護措施減小風(fēng)力的影響。（4）氣溫造成的誤差。水準管本身和管內(nèi)的液體受到外界溫度變化影響時，管中的氣泡會延溫度較高的方向移動，會對氣泡居中產(chǎn)生一定的影響。

4 結(jié)語

在水準測量作業(yè)中，誤差是不可避免的，為減小誤差而采用的其他途徑也會造成工程的時間成本或者資金成本的增加。只有不斷的在工作中總結(jié)，改善測量方法，嚴格按照正確的操作方法作業(yè)，測量團隊之間的相互配合，對計算數(shù)值的精確把握，做到細心謹慎、反復(fù)校核將測量數(shù)值的誤差降低到最小，才能為后續(xù)工作提供質(zhì)量保障。

參考文獻

[1]武漢測繪科技大學(xué)《測量學(xué)》編寫組.測量學(xué)（第三版）.北京：測繪出版社，1991.

[2]武漢大學(xué)測繪學(xué)院測量平差學(xué)科組.誤差理論與測量平差基礎(chǔ).武漢大學(xué)出版社，2006.