二等水準測量誤差分析及消除方法探討

汪志民

摘要：影響二等水準測量誤差的因素有儀器設備、外界環境以及外測的觀察。探究多項影響二等水準測量規律的主要原因，分析降低二等水準測量的誤差的具體方案，確保二等水準測量降低誤差和提升精度，盡最大可能的降低返工重測的狀況發生。

關鍵詞：二等水準;測量誤差;分析;消除方法;探討

精密的幾何水準測量是創建二等水準網的重要方式，二等水準是對國家一等水準網進行加密的測量，可以對國家的高程網進行全面的補充，與重力測量相互融合，完善我國的大地水準網，在三、四等水準網的布設上提供相應的數據。二等水準測量主要有工作量大、精度標準高、現場干擾因素多的特征，在測量中如果處理不當就容易超出國家規范限差的要求，從而導致返工。因此在測量的過程中要有具體的對策、減少測量誤差的出現，這樣不僅可以降低返工機率還可以提高測量精度。

一、儀器出現誤差的具體體現

（一）水準儀i角存在的誤差

水準軸和視準軸出現不平行的夾角i角，在儀器使用時雖然進行過校準，但是還是會出現一些偏差，促使水準測量時在標尺讀數上出現偏差，并且視距與誤差的大小是正比的關系。

（二）水準尺的零點差的誤差

1、探析水準標尺零點差對測量造成的影響

介于水準標尺在加工制作的過程中出現數據偏差，水準標尺的底部的數字不是零的狀況時，這種誤差便是標尺零點差。在進行測量的過程中，前后兩把水準標尺具有的零點差是不同的，所以要借助后視的讀數與前視讀數相減取得的差進行核算，在兩個相鄰的測試站中，假設第一測試站的前尺是B，后尺是A，所以在進行第二站的測量過程中，要把第一站的后尺A當成第二站的前尺B，第一站的前尺B當成第二站的后尺A，參考下圖：

從上圖中可以看出，假若標尺A零點差是θA ，標尺B的零點差就是θB，標尺A的讀數是a1、a2，標尺B的讀數是b1、b2。

在測站1中，水準標尺零差點會對讀數造成較大的影響，標尺A的具體理論的數字讀為（a1-θA），而標尺B的具體讀數是（b1-θB），具體的公式如下：=（a1-θA）-（b1-θB）=（ a1- b1）-（θA-θB），與此同時，可以判斷出測站二的標尺零點差的具體讀數對高差計算產生影響的公式如下：h23=（b2-θB）-（a2-θA）=（b2-a2）+（θA-θB），其中（θA-θB）式被當成這對標尺的零點差，由此可見單個的測試站點的計算審核中包括了標尺的零點誤差。

2、解除在高差誤差中水準標尺零點差的影響的措施與方法

根據h13=h12+h23=（a1-b1）+（b2-a2）可以推斷出，假設測段站的數目是偶數，那么該項的誤差將相互抵消，假設測段站的數目是奇數那么該項的誤差將不能抵消。為保證觀測結果不受影響，一方面是要在測段返側的時候前后標尺的位置要進行相互調換;另一方面是要求每個測段都要用偶數站結速觀測。

3、調焦對高差觀測誤差的調焦

儀器在制造加工的過程中會出現一定的誤差，在光螺旋進行轉動調焦時，對光透鏡生成非直線的移動，促使視準軸發生改變，導致視準軸的方位也隨之變化，這樣做的后果便是水準標尺上的讀數由于調焦的變化而出現讀數錯誤。但是只要在進行后視觀測的調焦完畢后，旋轉至前視時不再一次的調焦就會解除由于調焦運行不正確而導致的高差觀測出現偏差。所以，在進行工作中要確保前后視的距離保持基本相等，消除調焦誤差帶給觀測高差的不良影響。

二、減少二等水準測量失誤的具體措施

（一）減少儀器垂直位移對高差觀測誤差的影響

在進行二等水準測量的過程中，前方與后方的讀數要嚴格按照“前后后前”或者“后前前后”的過程來開展觀測活動，借助兩次測量高差取其平均值的方式減少由于水準儀上升或下沉對高差測量帶來的可能性的非系統性質的偏差。

（二）減少大氣折光帶來的影響

在平坦的大地上，地面的覆蓋物都大致一樣，并且前后的視距是相同的，前后視的讀數的折光方向都一樣、面積都一樣的時候，折光差造成的影響可以對大多數觀測值進行降低與抵消。在山地接連的上坡與下坡中，前后的視線都與地面的距離各不相同，造成的折光差也比較明顯，并且存在大部分的非系統性，因此，應該減少視線的距離，提升視線的高度，達到降低大氣折光帶來的限制。

（三）減少水準氣泡整平的誤差

一方面，假設在艷陽高照的天氣中進行二等水準的測量，要使用遮陽工具對儀器進行全面的保護，尤其是要重點保護水準管，杜絕出現由于溫度變化引起水準管不居中的變化;另一方面，要對儀器的安裝保持認真嚴謹的態度，假設運用自動安平的水準儀器也要把圓氣泡位置居中，杜絕出現水準儀擺放不正確而超過安平補償器的限制。

（四）減少立尺不規范對高差造成誤差的影響

第一：在二等水準測量之前要對水準標尺上的圓氣泡進行核對與檢查，保證每根水準標尺上的圓氣泡要擺正在水準尺鉛直的居中位置上;第二：在進行測量中要使用測量專用的尺撐和竹竿等輔助工具，保證在進行測量中，水準標尺的圓氣泡在中間的位置上;第三：在測量中還要隨時對水準標尺上的圓氣泡進行檢查，如若出現標尺上的圓氣泡沒有處在居中的位置上時，應立即進行調整。

結語：

二等水準測量是一項簡單卻又不簡單的測量工作，在實際測量中要準確探析具體影響二等水準測量出現誤差的根本原因所在，在測量的過程中找到對應的解決方案和對策，在測量的每個步驟中都要進行嚴格的質量把控與監督管理，確保二等水準測量的精度。

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