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精密水准测量中系统误差对精度的影响及对策 李志平 南昌经济技术开发区规划建筑设计院， 江西 南昌 摘 要： 近年来， 随着我国社会经济的发展和科学技术水平的提高， 在地面点高 程的测量过程中， 人们对其精度要求也越来越高。精密水准测量作为一 种野外测量观测方法， 是目前精确度较高又具有可行性的一种测定地面 点高程的方法， 在工程建设后、 地形测绘以及地震活动研究等多个方面 发挥着重要作用。本文主要从水准面曲率、 标尺、 大气折光以及热力作 用等方面对影响测量精度的因素进行了分析， 并在此基础上提出了一些 应对策略， 希望能够为我国今后的精密水准测量工作提供一些帮助。 关键词： 精密水准测量 系统误差 应对策略 精密水准测量是确定工程地面点高程的一种重要方法， 现在已经 在很多领域得到推广和应用。与过去的测量方法相比， 精密水准测量 大大提高了测量数据的精确度， 但是， 仍然存在着一定的误差。从观测 成果影响的性质来分类， 精密水准测量中的误差可以分为系统误差和 偶热误差， 系统误差的形成主要是由测量仪器、 外界因素影响等原因造 成的， 而偶然误差主要是由观测者自身造成的人为误差。过去， 由于受 到科学技术水平的限制， 精密水准测量工作受到偶然误差的影响比较 大， 但是， 现在， 随着精密水准测量中自动化程度的不断提高， 偶然误差 对测量精度的影响就大大降低了， 影响测量精度的误差主要来源于系 统误差。因此， 在今后的测量工作中， 要加强对系统误差的研究分析， 从而不断提高地面点高程测量工的精度。 精密水准测量中系统误差产生的原因及影响 在精密水准测量的实际工作中， 引起系统误差的因素是多方面的， 下面， 我们就对造成系统误差进而影响测量精度的一些主要因素进行 分析。 水准面曲率对测量精度的影响 水准面曲率是造成测量系统误差的一个常见因素。从水准测量的 工作原理来看， 水准测量是借助于水准仪来提供一个水平视线， 依据前 后标尺在水平视线中显示的数值， 进而得到高差数值。从理论上讲， 高 差反应的是两点间的水准面的距离， 但是， 在实际的操作过程中， 高差 是两点间的水平距离， 这样， 由于在精密水准测量中， 使用的是水平面， 而不是水准面， 因此， 水准面曲率就对测量的高差数值产生了影响。 标尺没有竖直对测量精度的影响 标尺没有竖直是造成系统误差和影响测量精度的另一重要因素。 在精密水准测量工作中， 不管标尺向哪个方向倾斜， 都会使标尺上的数 值变大， 导致系统误差的发生， 而误差的具体大小则与标尺读数的位置 有着密切关系。一般来说， 当风向与水准施测路线的方向相同， 与观测 中线方向相同， 并且前后视尺的倾斜角度基本相同， 这时前后标尺都发 生倾斜时的规律表现为： 它会随着高差的变大而变大， 从而产生系统误 差影响， 但是在闭合差中却基本上没有影响。 仪器和标尺点沉降对测量精度的影响 在测量工作中， 仪器和标尺点沉降都会对测量的精确度也有所影 响。具体来说， 第一， 仪器对测量精度的影响。在精密水准测量过程 中， 离不开水准尺、 水准仪等测量仪器的使用， 而这些仪器本身的重量 会对地面造成一定的荷载， 这样测量仪器就会随着被安放的时间而发 生连续的沉降， 下沉之后， 一般前视尺的数值就会变得比应有的数值 小， 进而导致测得的高差值比实际的高差数值大。第二， 标尺点沉降对 测量精度的影响。水准标尺对测量结果的影响可以分为两种情况。其 一， 在相邻的两个测站中， 由于前一站的前视标尺下沉， 使得观测到的 高差之和比实际的高差大。其二， 在一个测站中， 由于前视尺读数和后 视尺读数中间的立尺点下沉了， 测量成果中前视的数值就会变大， 观测 的高差比实际的高差小。 大气折光对测量精度的影响 视线在空气这种介质的传递过程中， 由于受到折射的影响， 就会发 生变化形成一定曲线， 并且向着密度较大的方向进行弯曲。如果在平 坦的地区进行水准测量工作， 由于前后视线的距离、 折光影响以及视线 的弯曲程度基本上都相同， 对高差的影响较小， 可以忽略不计这种误 差。但是， 如果水准测量工作是在山区、 丘陵等大斜坡的地方进行观 测， 这是前后视距就不相同， 视线透过大气的密度也不相同， 折光也就 不同， 这时， 大气折光就会对测量的高差产生影响。 热力作用对测量精度的影响 在水准测量工作中， 我们需要运用两个水准标尺， 由于每个标尺受 到太阳照射的方向不同， 因此， 前后标尺锢瓦带的温度以存在一些差 异， 当前后标尺的锢瓦带出现受热不均的情况， 便会引发前后标尺的变 形长度不尽相同， 这样就会造成前后视的数值出现一定的误差， 进而影 响观测质量。 降低精密水准测量中系统误差对精度影响的策略 在精密测量工作中， 系统误差由于受到多方面因素的影响， 所以， 我们只有通过对那些影响系统误差的因素进行分析， 针对这些影响因 素采取相应措施， 才能减少系统误差， 提高精密水准测量的精度。具体 来讲， 降低精密水准测量中系统误差对测量精度的影响， 我们可以从以 下几个方面着手。第一， 在水准曲率方面。在进行野外观测的过程中， 我们尽可能地使前后视距保持相等， 这样就可以大大降低水准曲率对 测量精度的影响。第二， 在标尺竖直方面。在水准测量实际操作过程 中， 在竖立标尺的时候， 可以采用尺杆固定尺身的方法， 从而代替用手 支撑标尺的方法， 并且要确保标尺上的圆水准气泡位于中间位置， 这样 一来， 标尺就竖直了， 就解决了由于标尺没有完全竖直而造成的系统误 差。第三， 在仪器和标尺下沉方面。为了减少仪器和标尺下沉对测量 精度的影响， 在精密水准测量过程中， 可以采用往返观测的方法， 尽量 减少系统误差的数值。第四， 在大气折光方面。由于阴天观测成果基 本不受到大气折光的影响， 所以， 如果条件允许， 可以选择在阴天情况 下进行观测。如果只能在晴天进行， 在布置水准线的时候， 要尽量选择 一些较为平缓的地带进行， 并要避开沼泽、 湖泊等折光严重的地区， 这 样可以在一定程度上减少大气折光造成的系统误差。第五， 在热力作 用方面。针对观测中前后视标尺锢瓦带受热不均导致的系统误差问 题， 在水准测量操作过程中可以采用对标尺温度进行更正的方法， 减少 这类因素对测量精度的影响。 结束语 水准测量中的系统误差对地面点高程的精度有着直接影响， 为了 提高精密水准测量精度， 我们必须加强对影响系统误差因素的分析。 一般来说， 准测量中系统误差的产生是由仪器标尺、 水准面曲率、 大气 折光等多种因素而造成的， 通过对这些因素的分析， 我们可以采取一些 相应的措施进行预防， 进而提高水准测量的精度， 使精密水准测量方法 更好地我国工程建设服务。 参考文献 徐伟 精密水准测量的误差来源及影响 科技信息， ， （ ） ： 王树旺， 熊巍 精密水准测量的误差分析及控制方法 现代城市 轨道交通， ， （