测量的误差分析及控制

论文题目：测量的误差分析及控制

姓名：周飞

学院：陕西铁路工程职业技术学院

专业：工程测量

班级：测量3103

2011年10月11日

摘要：水准测量误差来源，水准测量是采用几何原理，利用水平视线测定两点间高差。工程测量过程中会出现各种误差、分析水准测量的误差及控制方法。

【关键词】水准测量误差技术要求控制

一、概述

水准测量是采用几何原理，利用水平视线测定两点间高差，仪器使用S3水准仪，工具是水准尺和尺垫。工程测量一般都使用微倾式自动安平水准仪，每公里往返测量高差中数的偶然中误差小于3mm，水准仪在一个测站的基本程序是：安置仪器，粗略整平，瞄准水准尺精平和读数，在每一测段测定完后复核结果。电子水准仪、数字水准仪精度可以达到更高，而且采用自动安平式，使用更为方便、快速，提高工作效率。

二、水准测量的误差分析

在工程测量中避免不了会产生各种误差。水准测量误差产生有仪器误差，观测误差和外界条件的影响三个方面。为了保证观测成果质量，必须全面分析各种误差性质，采取措施消除或减弱。

1. 水准测量的仪器误差和水准尺刻划误差。

1.1仪器误差是水准仪的望远镜视准轴不平行于水准管轴所产生的误差

仪器虽在测量前经过校正，仍会存在残余误差。因此造成水准管气泡居中，水准管轴居于水平位置而望远镜视准轴却发生倾斜，致使读数误差。这种误差与视距长度成正比。观测时可通过中间法（前后视距相等）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）消除。在普通水准测量是水平视距的计算公式如下：D=KL=100L

注：l=(a-b) a—水准尺下丝在水准尺上的读数，b为水准尺上丝在水准尺上的读数。

比例系数K称为视距乘常数，K=100.

对于电子水准仪不需要严格整平，通过加以改正就可以精确测得高差和距离。

1.2水准尺刻划误差

主要包含尺长误差（尺子长度不准确）、刻划误差（尺上的分划不均匀）和零点差（尺的零刻划位置不准确），对于较精密的水准测量，一般应选用尺长误差和刻划误差小的标尺。尺的零误差的影响，控制方法可以通过在一个水准测段内，两根水准尺交替轮换使用（在本测站用作后视尺，下测站则用为前视尺），并把测段站数目布设成偶数，即在高差中相互抵消。同时可以减弱刻划误差和尺长误差的影响。

2.观测误差

2.1符合水准管气泡居中的误差

由于符合水准气泡未能做到严格居中，造成望远镜视准轴倾斜，产生读数误差。读数误差的大小与水准管的灵敏度有关，主要是水准管分划值τ的大小。此外，读数误差与视线长度成正比。水准管居中误差一般认为是0.1·τ，根据公式m居=0.1·τ·S/ρ，DS3级水准仪水准管的分划值一般为20″，视线长度S为7 5m，ρ=206265″，那么，m居=0.7mm。由此看来，只要观测时符合水准管气泡能够认真仔细进行居中，且对视线长度加以限制，与中间法一致，此误差可以消除。

2.2水准尺的倾斜误差

如果水准尺的倾斜方向与视线方向一致，则不易察觉。尺子倾斜总是使尺上读数增大。水准尺如果是向视线的左右倾斜，观测时通过望远镜十字丝很容易察觉而纠正。它对读数的影响与尺的倾斜角和尺上读数的大小（即视线距地面的高度）有关。尺的倾斜角越大，对读数的影响就越大；尺上读数越大，对读数的影响就越大。

3.外界条件的影响。

影响水准测量的外界因素有仪器、尺子的稳定性、气象条件及地球弯曲等方面。

3.1仪器和标尺的升降误差。

土质松软及土壤的回弹性，一个侧站或转点放置时间太长，在土质松软没有把脚架踩实，道路旁震动等原因，都会造成仪器或水准标尺的升沉。

3.2 在大气透明度不高，阴天，下雨天，电磁场等都会对测量成果产生一定的影响。

3.3地球弯曲和大气折光差的影响。

在水准测量中即使距离再近也必需要考虑到地球弯曲的影响，但是在小范围内我们通常是将水准面视为水平面，不考虑其影响，但是超过一定的距离时就必需要考虑到大气遮光及其地球弯曲的影响。

通常采用的普通水准测量时所要求近可能前后视距相等，这样可以消除地球曲率差对每站高差的影响。同时在观测时视线尽量避免从物体的旁边经过（应大于0.5m以上）。大气折光使视线成为一条曲率为地球半径7倍的曲线，使读数减小，可用公式△h=D/2( 2×7R)表示，视线离地面越近，折射越大，因此视线距离地面的角度不应小于0.3m，并且其影响也可用中间法消除或减弱，应避开光照强烈的中午时间。在观测过程中，应注意使水平视线距离地面一定的高度，同时观测应选择在大气密度比较稳定的时间内进行，这样就可以减弱大气折光的影响。

三、水准测量的技术要求:

3.1 一、二等水准观测，须根据路线土质选用尺桩或尺垫(尺垫重量不轻于5kg)作转点尺承，所用尺桩或尺垫数，应不少于4个。特殊地段可采用大帽钉。

3.2 测站观测顺序和方法

3.3 往测时，奇数测站照准标尺分划的顺序为：

a. 后视标尺的基本分划；

b. 前视标尺的基本分划；

c. 前视标尺的辅助分划；

d. 后视标尺的辅助分划。

3.4 往测时，偶数测站照准标尺分划的顺序为：

a. 前视标尺的基本分划；

b. 后视标尺的基本分划；

c. 后视标尺的辅助分划；

d. 前视标尺的辅助分划。

3.5，例如二等水准的技术要求如下：

定。

四、结语

减小和消除误差的方法都是以增加时间或采取更多的步骤为代价。在测量中操作熟练，才能提高观测的速度，采取规范的办法，严格执行正确步骤，司仪与立尺互相配合，才能得到正确结果。只有认真细心，反复校核，相信测量误差会减小到最低。

参考文献：

[1]赵文亮，朱鹏等.地形测量.郑州：黄河水利出版，20011，10.

[2]宁津生，等，测量学概论。武汉：武汉大学出版社2011，10