(精品)高程测量论文

摘 要:高程测量是测量任务中的一部分。其中,水准测量是高程测量中精度最高、用途最广、一种普遍采用的测量方法。笔者结合自身的工作经验以及参考大量资料,对水准测量的误差谈一点自己的看法,与同行们共勉。关键词:测量;误差Abstract: The elevation survey is in a survey duty part. And, the leveling is in the elevation survey the precision is highest, the use to be broadest the measuring technique which, one kind uses generally. The author unifies own work experience as well as refers to the massive material, to levelings error discussed that a spot own view, encourage each other with the colleagues.Key words: survey;error水准测量的误差,按其来源可分为3类:仪器误差、观测误差和外界条件影响产生的误差。1 仪器误差1.1 视准轴与水准管轴不平行的误差成因:经过校正的仪器,在使用时间过长或受到震动后,使得视准轴与水准管轴不平行而产生一定夹角。即使在水准气泡居中时,视准轴也不会水平,结果在水准尺上引起了读数误差,该误差与视距的大小成正比。预控措施:使用前后视距相等的方法测量,可消除或减小该误差的影响。1.2 水准尺的误差成因:水准尺的误差,包括尺长误差、分划误差和零点误差。作业前应对水准尺进行检验,对尺长误差和分划误差不符合规定要求的尺应停止使用。控制措施:对于尺长误差较大水准尺,使用时,应在最后的高差加上水准尺每1 m的尺长改正。对由于尺底磨损引起的零点误差,可采用设偶数站的方法来消除。2 观测误差2.1 水准管气泡居中的误差通常,我们在水准仪精平时进行读数,而忽略了在读数时水准气泡是否居中。同时由于观测方式的影响,导致读数的误差。如果采用灵敏度高且装有符合水准器的仪器,在读数前后调整气泡居中,则该误差会大为减少。2.2 估读水准尺的误差由于观测者视力的不同以及受望远镜的放大倍数V和观测距离D的影响,造成读数的误差。试验证明,要保证估读至mm的精度,则十字丝与标尺cm分划的影像宽度需要满足110的关系。眼睛的分辨能力一般为60,十字丝影像宽度经放大后在人的明视距离上约为0.1 mm。按上述比例关系,标尺cm的分划的影像宽度应不小于1 mm,这就要求在75 m的距离内,望远镜的放大倍率不得小于30倍。故保证估读精度的前提是,视线的长度和望远镜的放大率必须符合规定要求。望远镜在标尺上读数误差,可用下式计算:Mv=60*D/(v)=60*75000/(30*206265)=0.7 mm计算表明,放大率为30倍,视线长在75 m至80 m的范围内,可保证估读1 mm的精度。2.3 水准尺倾斜的误差测量时,水准尺左右倒在目镜中可以看到并可以纠正,但尺子前后倒时则会产生读数误差。设水准尺沿视线方向前(后)倾斜角为,视线在倾斜尺上的读数为b,未倾斜的尺读数为b= bcos,由此产生的读数误差b为:b=b-b=b(1-cos)=b/(/)2例如,当=30,b=2m时,则b=3 mm转贴于 中国论文下载中心 12下一页尾页3 外界条件的影响3.1 地球曲率的影响由于地球曲率的缘故,在同一水准面上的两个点其高差并不为零,由此产生的读数影响c的计算如下:C=D2/2R其中,D:两点之间的距离; R:地球的半径。如果将仪器置于前后视尺中间大致等距离处,利用等距等影响的原则,使测站高差计算中自动消除曲率对前后视读数的影响。3.2 大气折光的影响大气层的空气密度一般是上疏下密,但在距地面1.5 m以内的某些局部地区,由于受到地面辐射热的缘故,空气密度也会发生下疏上密的现象。当视线通过不同密度的大气层时,就会连续发生折射而呈现弯曲状。这种现象为大气折光。在平坦地区,当视线离地面1.5 m以上时,视线将发生向下弯曲,使水准尺读数减小,约等于地球曲率影响的1/7。大气折光对高差的影响,亦可用前、后视距相等的方法来加以消弱。但是,在地面坡度较大,前视或后视一端视线接近地面时,视线将发生向上弯曲,使尺上读数增大,而且随着地面覆盖物的性质不同而变化。因此不能采用前、后视距相等方法来消弱,只能缩短视线的长度,增加视线的高度,选择良好的观测时间等方法来减小大气折光的影响。一般规定视线高度不要低于0.3 m。3.3 仪器升沉的影响在观测中,由于仪器的自重、测站上土质松软等原因,使仪器随时间逐渐下沉;或由于土壤的弹性会使仪器上升,它将使尺上读数减小或增大。为减小下沉的影响,仪器应安置在土质坚实的地方,脚架要踏牢。在测站采用往返观测法,提高观测速度,可消弱其影响。3.4 尺垫下沉的误差当仪器转站时,由于尺垫的自重或土质松软的原因,使尺垫随时间逐渐下沉,后视读数增大。采用往返观测取平均值的方法来减小尺垫下沉的影响。3.5 温度变化对视准轴与水准管轴夹角i的影响仪器经过校正,其残余误差使i角不为零。如果i角不能保持恒定,随温度产生不规则的变化,那就难以前后视距相等的方法来消除其影响。为此,在观测中应撑伞遮阳,避免仪器受阳光的暴晒,以减少该误差的影响。总之,水准测量是测量中的一个需要频繁操作的工作。水准测量成果的精确与否,直接影响到工程的质量。所以,我们要熟练掌握技术,把水准测量的误差降到最小,做到精益求精,以更好地为工程服务。转贴于 中国论文下载中心 摘 要：介绍了测量误差的定义和分类情况，每种测量误差的特点，然后针对每种测量误差可以采用的方法，来达到减弱或消除误差的目的。关键词：测量误差；系统误差；随机误差；粗大误差 质量始于测量，在质量管理中，无论是应用统计过程控制(SPC )，或是利用实验设计(DOE)等优化过程控制质量，都直接依靠于对过程数据的整理分析，因此，测量数据的质量对于管理实践而言具有至关重要的意义。为了获得高质量的数据，就需要对测量系统的诸多的误差源进行分类、分析。测量是为确定被测对象的量制而进行的实验过程。但是在测量中，人们通过实验的方法来求被测量的真值时，由于对客观规律认识的局限性、测量仪器不准确、测量手段不完善、测量条件发生变化以及在测量工作中的疏忽或错误等等原因，都会造成测量结果与真值不相等，这个差别就是测量误差。为了使测量结果更真实地反映测量对象，应该掌握误差的规律，在一定的条件下尽量减小误差。1 测量误差基本概念测量误差是测量结果与被测量真值的差别。通常有绝对误差和相对误差两种。绝对误差:X=X-X0。其中:X为绝对误差，X为被测量的给出值，X0为被测量的真值。绝对误差能够表示测量结果与真值的偏离程度，但不能反映测量的准确程度，因此提出了相对误差:Y=(X/X0)*100%2 测量误差的类型 根据误差的性质，测量误差可以分为系统误差、随机误差和疏失误差三类。2.1 系统误差系统误差是指相同条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定，或在条件改变时按某种确定规律而变化的误差。系统误差是由固定不变的或按确定规律变化的因素造成的，如：(1)测量仪器方而的因素，如仪器结构设计原理的缺点；仪器零件制造偏差和安装不正确等。(2)环境方而的因素，如测量时的实际环境条件对标准环境条件的偏差。(3)测量方法的因素，如采用近似的测量方法或近似的计算公式等引起的误差。(4)测量人员方面的因素，如由于测量人员的个人特点，在刻度上估计读数时，习惯偏于某一方向。2.2 随机误差随机误差是指在同一测量条件下(指在测量环境、测量人员、测量技术和测量仪器都相同的条件下)，多次重复测量同一量值时(等精度测量)，每次测量误差的绝对值和符号都以不可预知的方式变化的误差。随机误差的产生原因：对测量值影响微小但却互不相关的大量因素共同造成。这些因素主要是噪声干扰、电磁场微变、空气扰动、人地微震、测量人员感官的无规律变化等。2.3 粗大误差粗大误差是一种显然与实际值不符的误差，又称疏失误差。产生粗大误差的原因有:(1)测量操作疏忽和失误。如测错、读错、记错等。(2)测量方法不当或错误。如用普通力用表电压档直接测高内阻电源的开路电压。(3)测量环境条件的突然变化。如电源电压突然增高或降低，引起测量仪器小值的剧烈变化等。3 误差的处理在这里将依据误差的分类，分别讨论对不同误差的处理方法，来减小误差。转贴于 3.1 系统误差的处理要处理系统误差，首先应该发现系统误差。在多次重复测量同一量值时，系统误差不具有低偿性。根据不同的系统误差发现的方法不同。一是不变的系统误差。可采用校准、修正、实验比对法。二是变值系统误差。马利科夫判据。马利科夫判据是判别有无累进性系统误差的常用方法。把n个等精度测量值所对应的残差按测量先后顺序排列，把残差分成两部分求和，再求其差值D。若D近似等于零，则上述测量数据中不含累进性系差，若D明显地不等于零(与i|值相当或更大)，则说明上述测量数据中存在累进性系差。阿贝赫梅特判据。通常用阿贝赫梅特判据来检验周期性系差的存在。把测量数据按测量顺序排列，将对应的残差两两相乘，然后求其和的绝对值，再与实验标准方差相比较，若下式成立，则可认为测量中存在周期性系统误差。即3.2 系统误差的削弱或消除方法（1）从产生系统误差根源上采取措施减小系统误差。如测量中，从测量原理和测量方法尽力做到正确、严格;对测量仪器定期检定和校准；减少周围环境对测量的影响等等。（2)用修正方法减少系统误差。修正方法是预先通过检定、校准或计算得出测量器具的系统误差的估计值，作出误差表或误差曲线，然后取与误差数值人小相同方向相反的值作为修正值，将实际测量结果加上相应的修正值，即可得到已修正的测量结果。 （3)采用一些专门的测量方法。如替代法、交换法、对称测量法、减小周期性系统误差的半周期法。最后，需要说明，通过一系列的方法减弱和消除了系统误差，但是总会残留部分。这部分误差在具体的测量条件下，通过现有的技术是无法消除，或者是技术过于复杂和经济价格昂贵。因此，残余的系统误差在满足测量要求的同时，可忽略不计，其准则是：如果系统误差或残余系统误差代数和的绝对值不超过测量结果扩展不确定度的最后 一位有效数字的一半，就认为系统误差已可忽略不计。3.3 随机误差的处理在测量中，随机误差是不可避免的。多次测量，测量值和随机误差服从概率统计规律。可用数理统计的方法，处理测量数据，从而减少随机误差对测量结果的影响。在很多情况下，测量中随机误差的分布及测量数据的分布大多接近于服从正态分布。3.4 粗大误差的处理粗大误差对应的测量值应将剔除。对粗大误差，除了设法从测量数据中发现和鉴别而加以剔除外，重要的是采取各种措施，防止产生粗大误差。如要加强测量者的工作责任心和以严格的科学态度对待测量工作，保证测量条件的稳定等等。摘要：水准测量是确定公路工程地面点高程的方法之一，是高程测量中精度较高且常用的方法。实施过程中，需要几个人合作才能完成，误差允许范围内的精度由于仪器和人为的影响而不容易控制，而且易出现隐蔽性错误，如果不能及早发现，基础资料是错误的，从而水准点高程不正确，直接影响路线纵断面设计和施工。关键词：水准测量 水准仪 高程 误差1.0勘察设计过程中水准测量的问题水准测量是采用几何原理，利用水平视线测定两点间高差。仪器使用水准仪，工具是水准尺和尺垫。公路工程测量一般使用DS3型微倾式自动安平水准仪，每公里能达到的精度是3mm，水准仪在一个测站使用的基本程序是安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。我们在实际勘测过程中按这个顺序施行，在每一水准点段测完后复核结果。同一条公路采用同一个高程系统，测量方法是基平与中平同时测量，两台水准仪同时观测一个水准尺，间视和转点由两个人立水准尺，但两台水准仪总是同时观测一个水准尺进行读数，一个水准点段测完后检核，在每一测站，没有检查、复核，为误差的积累创造了条件，容易返工，耽误时间、浪费人力。通过工程实践证明，这一方法经常出现错误，节选五个水准点连续错误中的一个测段结果如表1.1和1.2所示：表1.1廊泊一级公路BM4至BM5水准点外业测量结果点号后视视线高间视前视高程点号后视视线高间视前视高程BM43.30015.7503.28615.529557.81.48315.7651.45014.282254.61.44214.3086001.38614.379284.61.42414.3266501.35714.408314.61.42515.7151.46014.2907001.67216.0051.43214.333344.61.42014.2957501.48214.523374.61.38714.3288001.47614.529406.21.49315.7161.49214.2238501.48816.0211.47214.533ZD11.17515.7321.15914.5579001.47514.546C61.41514.3179501.42814.593437.81.42514.307K41.54016.2041.35714.664467.81.36314.369501.43914.765497.81.31214.420ZD22.24017.6840.76015.444527.81.4114.322BM50.82616.864表1.2廊泊一级公路BM4至BM5水准点复核测量结果点号后视视线高间视前视高程点号后视视线高间视前视高程平均高程BM41.6371.63712.585BM41.7981.79812.53912.562ZD11.8480.20214.020ZD11.8840.36613.971ZD21.4241.39914.469ZD21.4521.43614.419ZD31.3721.35914.534ZD31.4361.38814.483ZD41.3301.28314.623ZD41.3921.34914.570ZD51.3481.30114.652ZD51.3641.36714.595ZD61.4131.27914.721ZD61.5211.29514.664ZD71.5331.20014.934ZD71.5801.30714.878ZD81.5251.06515.402ZD81.5311.11315.345ZD92.0121.35015.577ZD91.8901.35515.521BM50.48517.104BM50.36317.04817.076表1.1经过成果整理，读数差h=后视-前视，h小于2mm满足规范要求。但是施工过程中，施工单位提出问题，经过表1.2复核补充测量成果证实，外业测量的结果不正确，因此，有必要分析水准测量的误差，找出控制纠正的方法，避免错误的出现，保证项目的顺利施工。2.0水准测量的现状现在应用水准点与中桩分开观测的方法，水准点观测采取往返测量，成果整理要求高差闭合差fh容（fh容=h往+h返）达到平原微丘区三等水准测量的精度不大于20L（1/2）。平原微丘地区影响水准测量精度的主要因素是水准路线的长度，长度越长，精度越低。山区，则是测站，测站越多，精度越低。3.0水准测量的误差分析及控制方法水准测量误差有仪器误差、观测误差和外界条件的影响。3.1仪器误差之一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。针对中间法在实际过程中的控制，立尺人是关键，通过应用普通皮尺测距离，之后立尺，简单易行。而距离补偿法不仅繁琐，并且不容易掌握。3.2仪器误差之二是水准尺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。3.3观测误差之一是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，根据公式m居=0.1S/，DS3级水准仪水准管的分划值一般为20，视线长度S为75m，=206265，那么，m居=0.4mm。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。3.4观测误差之二是视差的影响当存在视差时，尺像不与十字丝平面重合，观测时眼睛所在的位置不同，读出的数也不同，因此，产生读数误差。所以在每次读数前，控制方法就是要仔细进行物镜对光，消除视差。3.6观测误差之三是水准尺的倾斜误差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。但是，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。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。所产生的读数误差为a=a（1-cos）。当=3o，a=1.5m时，a=2mm，由此可以看出，此项影响是不可忽视的，通常我们立镜高度是1.7m, 则a=2.33mm，。因此，在水准测量中，立尺是一项十分重要的工作，一定要认真立尺，使尺处于铅垂位置。尺上有圆水准的应使气泡居中。必要时可用摇尺法，即读数时尺底置于点上，尺的上部在视线方向前后慢慢摇动，读取最小的读数。当地面坡度较大时，尤其应注意将尺子扶直，并应限制尺的最大读数。最重要的是在转点位置。3.6外界条件和下沉的影响用水平面代替水准面对高程的影响，可以用公式h=D2/（2R）表示，地球半径R=6371Km，当D=75m时，h=0.44cm；当D=100m时，h=0.08cm；当D=500m时，h=2cm；当D=1Km时，h=8cm；当D=2Km时，h=31cm；显然，以水平面代替水准面时高程所产生的误差要远大于测量高程的误差。所以，对于高程而言，即使距离很短，也不能将水准面当作水平面，一定要考虑地球曲率对高程的影响。实测中采用中