普通水准测量观测误差的形成原因及解决方法

普通水准测量观测误差的形成原因及解决方法

【摘要】测量工作是在一定观测条件下进行的，只要按操作规范要求作业，采取正确有效的措施观测，使用合适的仪器，其综合影响很小，完全能够满足施测精度要求。

【关键词】系统误差；偶然误差；误差形成的原因；减小误差的方法

abstract：measurement work was carried out under the condition of certain observations, as long as according to the operations specification work, take effective measures of observation, using suitable instruments, their combined effect is small, fully able to meet the measurement accuracy. [Key words] system error, and accidental errors; error causes the formation of; reduce the error method

0引言

测量工作是在一定观测条件下进行的，这些条件主要指的是外界环境、观测者的技术水平和仪器本身构造不完善等因素，这些都是导致测量误差产生的主要根源。在相同的观测条件下进行一系列观测，如果误差在数值大小、正负上表现出一致性，或者按一定规律变化，或者保持某一常数，则这种带有系统性和方向性的误差就称为系统误差。同样，如果在一定的观测条件下做一系列观测，如果误差在数值大小、正负上都表现不出一致，即从表面现象看，所出现的误差没有规律性，纯属偶然发生，而实际上是服从一定的统计学规律，则这种随机变化的误差就称为偶然误差。系统误差产生的原因，主要是仪器的构造不完善，或在工作前没有很好的校正，以及感觉器官的欠缺和客观条件不好等。系统误差在观测成果中一般具有累积性----在测量过程中不断增加或减少，还表现出周期性----数值和符号有规律的变化，所以其对成果质量影响严重。我们可以采用一定的公式，用合理计算的方法对观测结果加以改正，还可以在测量前对仪器进行认真的检验和校正，在测量过程中，用特定的观测方法或改变观测程序等来设法加以消除或减少其影响。偶然误差在观测过程中是永远存在的，其在测量成果中处于主要地位，偶然误差具有规律性、有界性、对称性和抵偿性，它们不能被消除，只能减少它对测量成果的影响，例如读数时的毫米，整置水准气泡居中误差，望远镜的瞄准误差等。由此可见，在整个观测过程中，系统误差和偶然误差往往是同时存在的，影响力各不相同，会随着观测条件的变化而不断变化。但对于系统误差总是设法可以消除，或减少其影响到可忽略的程度，所以，在观测中起主导作用的，主要是偶然误差。

1 误差形成的原因

1.1仪器设备的影响

在水准测量中，观测者是通过测量仪器设备获取观测数据的，而每台测量设备又都有其一定的精密度和使用要求，仪器在加工和装配等工艺过程中，其主要部件结构尚不完善，零配件的加工精密度不能达到百分之百的准确，这样的仪器必然会对观测带来误差。要根据所测量项目的技术要求选择不同类别型号的仪器设备，低等级仪器很难完成高等级的测量任务。如水准测量，其主要条件必须是水平，它是利用水准管气泡位置居中来实现的。气泡居中与否是用眼睛观察的，由于生理条件的限制，不可能做到严格辨别气泡居中位置。同时，水准管中的液体与管内的曲面有磨擦和粘滞作用，这种误差叫做水准管气泡居中误差。它的大小和水准管内壁曲面程度有关。比较两种原因，以后种为主。再比如水准尺的刻划问题，轴系的位置关系不完全准确的问题，也会对观测结果产生影响。随着电子技术的发展，各种精密测量仪器不断出现，数字水准仪出现了，但任何先进仪器设备只能提高其精度，仪器设备本身存在的误差是不可避免的。我们只能加以有效的控制。

1.2自然条件的影响

在观测过程中所处的外界自然环境，如地形、温度、湿度、风力、土质、地球曲率、大气折光、交通状况等因素都会给观测结果带来各种影响。而且这些因素随时都在变化，由此对观测结果产生的影响也在随时变化，必然使观测结果带有误差。由于地形复杂、周边建筑物较多，通视条件不好就会带来观测误差；温度的高低变化会影响仪器的正常状态，比如气泡居中就会不稳定；而光线产生不规则的光，大气透明度会影响照准精度；地面辐射会影响大气的稳定，从而影响照准精度；风力的影响主要体现在仪器的颤动上，影响仪器的稳定，立尺者扶不稳扶不直，从而造成观测误差；在城市的主干道、地域繁华的商业街，由于车辆的来回穿梭、人流的涌动，也会影响观测结果的精确性和时间性。所以说外界自然条件的影响是客观存在的，要想完全避免是不可能的。我们只能在实际工作中选择正确的观测方法，把外界自然条件带来的不利影响降到最低。

1.3人为因素的影响

观测需要通过人的感觉器官和操作仪器来进行的，由于观测者感觉器官的鉴别能力存在一定的局限性，例如当用望远镜的横丝照准目标时，由于观测者眼睛分辨能力不同，照准就可能偏上一些或偏下一些。此外，在进行仪器对中、整平、照准、立尺等都会产生误差。同时，观测者的工作态度是否认真负责，工作情绪是否正常，技术水平的高低也会对观测结果产生不同程度的影响，这也是产生误差的一个重要原因。

2减小误差的方法及注意事项

2.1测量前后仪器设备的使用、保养

1）仪器的安置问题

架设仪器尽量选择地面平坦、土质坚硬且通视效果良好的地方进行，避开人流和车流。三脚架的三角尖，应插入硬度相似的土质中，不得用力过猛，并使三脚架的倾斜大致相等。不要将仪器架在井盖、有弹性物或过于光滑的地面上，冬季作业遇到雪地应将积雪清除，春季冰雪消融切忌将仪器架在冰面上。安置仪器时，一定仔细检查连接螺旋是否连接好、拧紧，脚架伸缩螺旋是否紧固，以防仪器下沉倾斜。大风天气应将仪器架设得低一些，以免被刮倒，不准用手扶在仪器或脚架上，也不准两脚跨在一只脚架腿上观测，观测人员不能远离仪器，避免行人、车辆、牲畜撞倒摔坏。搬动仪器时，若迁移距离不远，地面又较平坦，可有左手握住仪器的下部基座，右手抱住收拢的脚架腿，将仪器置于胸前，看清路面，小心搬移，不得将仪器连同脚架扛在肩上搬动。总之，一定要尽量选择坚实的地方架设仪器，将仪器安置牢固、平稳才能开始工作。

2）仪器的检验校正

必须定期对测量仪器和工具进行检验校正，避免造成返工和重测的情况，给人力、物力、财力造成不应有损失和浪费。

3）仪器的维护保养

晴天观测时应使用白色或浅色的测伞，勿使阳光直晒在仪器上，阴雨天测量则要撑伞保护仪器，不得让仪器日晒雨淋。仪器从箱内取出前，应松开各制动螺旋，提取仪器时，要用手握住仪器基座或下盘部分，另一手握持支架，慢慢取出，严禁用手提望远镜，并仔细观察仪器各部分在箱中所处的位置。作业完成后，应将所有微动螺旋旋至中央位置，慢慢放回箱中扣紧箱盖，绝对不可硬压箱盖，强力合上。

使用仪器动作要轻、慢、稳，只能用手轻轻转动螺旋和望远镜进行各种操作，不要急剧转动仪器，尤其是带有阻尼功能的仪器。各种制动螺旋不可拧得过紧，只要能制动就可以。如发现仪器工作异常或小问题应及时维修处理，不能带“病”工作。