任务五 水准测量过程的精度分析

在进行水准测量工作中，由于人的感觉器官反映的差异，仪器和自然条件等的影响，使测量成果不可避免的产生误差，因此应对产生的误差进行分析，并采用适当的措施和方法，尽可能减少误差或予以消除，使测量的精度符合要求。水准测量误差有下列几个方面。

一、 仪器误差

1.仪器误差

在测量工作之前，应对水准仪进行检验校正，但往往不可能校正得十分完善而残存少许误差，这主要是水准管轴与视准轴不平行的误差，这项误差可通过后视与前视距离相等予以消除。

2.水准尺误差

水准尺的尺长变化、尺刻划不准确，都会在水准测量读数中带来误差。因此，水准尺应经过检定，符合要求方可使用。

二、观测误差

1.水准管气泡居中的误差

水准管气泡居中是用眼睛来判断的。由于眼睛分辨力的限制，气泡可能并没有严格居中，存在着水准管气泡居中的误差。

设水准管气泡的分划值为τ″，居中误差一般为0.15τ″，它对读数上引起的误差为

式中:D为水准仪至水准尺的距离；ρ″为一弧度以秒计算，等于206265″。

若D=75m，τ″=20″则mτ=±1.1mm。

2.读数误差

产生读数误差的原因有：视差的存在和估读毫米产生误差。存在视差应重新进行目镜和物镜对光，消除视差。水准尺一般为厘米分划，估读毫米产生的误差与望远镜的放大倍数和尺子到仪器的距离有关。望远镜放大倍数大，距离近，尺像就大，估读就准确；反之，估读误差就大。放大率为20倍的望远镜，视线距离以不超过75m为宜。

3.水准尺倾斜误差

水准尺是否竖直，影响到水准测量读数的精度。尺子倾斜，将使读数值增大，其误差值为b1(1-cosα)，如图2-22所示，式中b1尺倾斜α角度的读数值。若尺子倾斜3°，在水准尺1m处读数时将产生1.4mm的误差；在2.5m处将产生3.4mm的误差。尺子倾斜而引起的误差与尺子倾斜的大小及视线截尺的高度有关。为了减小扶尺不竖直而产生的读数误差，可在水准尺上安置圆水准器，使尺子竖直。

三、 外界条件影响的误差

1.仪器下沉和尺垫下沉的误差

如土质疏松，以及由于仪器、尺子的重量，可能会使仪器、尺垫下沉；由于土壤的弹性，也会使仪器、尺垫上升。假设仪器下沉的变化是和时间成比例，当观测了后视读数，转到观测前视读数时，由于仪器下沉，前视读数就减少，在计算两点间的高差时就会增大。要消除或减少仪器下沉误差的影响，应选择稳固的地方安置仪器，脚架尖入土稳定，在观测过程中不要用手扶脚架，缩短观测时间也可以减少仪器下沉误差的影响。在精度要求高的测量中，也可以应用双面尺法进行观测，观测的顺序是黑面后视、黑面前视，然后是红面前视、红面后视,简称“后、前、前、后”。计算黑面尺与红面尺的高差，取其平均值，可减少或消除此项误差影响。

转点的位置应放尺垫。当观测转点的前视读数后，仪器搬至下一站，若尺垫下沉（或上升），对该点的后视读数增大，使测量的高差增加。为了减少尺垫下沉误差的影响，应选择坚固稳定的地方作转点，使用尺垫时要用力踏实，在观测过程中保护好转点位置，精度要求高时也可用往返观测平均值来减少其误差的影响。

2.地球曲率和大气折光的影响

对地球曲率和大气折光的影响，可使后视与前视距离相等，从而得以减少；视线离地面过低，受折光的影响有所增加。一般应使视线离地面的高度不少于0.2m。

3.温度的影响误差

温度的变化不仅会引起大气折光的变化，而且当烈日照射水准管时，由于水准管本身和管内液体温度的升高，气泡向着温度高的方向移动，从而影响了水准管轴的水平，产生了气泡居中误差。测量中应随时注意为仪器打伞遮阳。