水准测量精度控制的工程实践

1、水准测量精度控制的工程实践建筑工程学院工程管理 2 班 薛梦圆 120145178水准测量又名“几何水准测量”， 是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪， 观测竖立在两点上的水准标尺， 按尺上读数推算两点间的高差。 水准测量是利用一条水平视线， 并借助水准尺， 来测定地面两点间的高差，这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。而由于使用水准仪对于使用调零等要求较高， 而使用上的小误差也会对测量结果造成较大的影响， 故水准测量的精度控制在整个测量过程中起到很重要的地位。水准测量的误差莫过于仪器误差、 观测误差以及外界条件影响。 可以说，水准测量的误差是不可避免的，但

2、是可以通过一系列手段控制其精准度一、仪器误差1仪器校正后的残余误差在水准实验前虽然仪器经过了严格的校正与调零， 但仍然可能存在未完全校正的几率。理论上水准管轴应与视准轴平行， 若两者不平等， 即两轴线不平行形成角，这种误差的影响与仪器至水准尺的距离成正比， 属于系统误差。 遇到系统误差，由于其影响与仪器至水准尺的距离成正比例， 则能够在测量中采取一定的方法加以减弱或消除。 若观测时使前、 后视距相等， 可消除或减弱此项误差的影响。2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

3、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。二、观测误差1水准管气泡居中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。 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读数误差在水准尺上估读毫米数的误差，与人眼的分辨能力、 望远镜的放大倍率以及视

4、线长度有关。3视差影响当存在视差时， 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。4水准尺倾斜影响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。 而根据自身实验的经验， 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，

5、。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。三、外界条件的影响1仪器下沉由于仪器下沉，使视线降低，从而引起高差误差。采用“后、前、前、后”的观测程序，可减弱其影响。2尺垫下沉如果在转点发生尺垫下沉， 将使下一站后视读数增大。 采用往返观测， 取平均值的方法可以减弱其影响。3地球曲率及大气折光影响由于大气折光， 视线并非是水平， 而是一条曲线， 曲线的曲率半径为地球半径的 7

6、倍。如果前视水准尺和后视水准尺到测站的距离相等， 则在前视读数和后视读数中含有相同的 。这样在高差中就没有这误差的影响了。因此，放测站时要争取“前后视相等”接近地面的空气温度不均匀， 所以空气的密度也不均匀。 光线在密度不匀的介质中沿曲线传布。 这称为“大气折光”。 总体上说，白天近地面的空气温度高，密度低，弯曲的光线凹面向上；晚上近地面的空气温度低，密度高，弯曲的光线凹面向下。接近地面的温度梯度大大气折光的曲率大， 由于空气的温度不同时刻不同的地方一直处于变动之中。 所以很难描述折光的规律。 对策是避免用接近地面的视线工作，尽量抬高视线，用前后视等距的方法进行水准测量除了规律性的大气折光以外

7、， 还有不规律的部分： 白天近地面的空气受热膨胀而上升，较冷的空气下降补充。因此，这里的空气处于频繁的运动之中，形成不规则的湍流。 湍流会使视线抖动， 从而增加读数误差。 对策是夏天中午一般不做水准测量。在沙地，水泥地 湍流强的地区，一般只在上午 10 点之前作水准测量。高精度的水准测量也只在上午 10 点之前进行。4，温度对仪器的影响温度会引起仪器的部件涨缩， 从而可能引起视准轴的构件 （物镜，十字丝和调焦镜）相对位置的变化， 或者引起视准轴相对与水准管轴位置的变化。 由于光学测量仪器是精密仪器， 不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差， 从而使测量结果的误差增大。不均匀的温度对仪器的性能影响尤

8、其大。例如从前方或后方日光照射水准管，就能使气泡“趋向太阳”水准管轴的零位置改变了。温度的变化不仅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升高， 气泡向着温度高的方向移动， 影响仪器水平， 产生气泡居中误差，观测时应注意撑伞遮阳。通过工程实践证明， 在测量中熟练操作， 能够提高观测的速度，从而避免外界自然条件所带来的误差。 而采取规范的办法， 严格执行正确步骤，司仪与立尺互相配合，才能有效避免由于操作不当带来的一系列误差，从而得到正确结果。将上述控制方法应用到实际工作中后，能够达到了“多干事、动作快、效率好、省时间”的目的。出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中

9、道崩殂， 今天下三分， 益州疲弊， 此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。“能 ”，是以众议举宠为督：亲贤臣， 远小人， 此先汉所以兴隆也； 亲小人， 远贤臣， 此后汉所以倾颓也。 先帝在时，每与臣论此事， 未尝不叹息痛恨于桓、 灵也。 侍中、尚书、 长史、 参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽