二等水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析及消除方法探討

汪志民

摘要：影響二等水準(zhǔn)測(cè)量誤差的因素有儀器設(shè)備、外界環(huán)境以及外測(cè)的觀察。探究多項(xiàng)影響二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)律的主要原因，分析降低二等水準(zhǔn)測(cè)量的誤差的具體方案，確保二等水準(zhǔn)測(cè)量降低誤差和提升精度，盡最大可能的降低返工重測(cè)的狀況發(fā)生。

關(guān)鍵詞：二等水準(zhǔn);測(cè)量誤差;分析;消除方法;探討

精密的幾何水準(zhǔn)測(cè)量是創(chuàng)建二等水準(zhǔn)網(wǎng)的重要方式，二等水準(zhǔn)是對(duì)國(guó)家一等水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行加密的測(cè)量，可以對(duì)國(guó)家的高程網(wǎng)進(jìn)行全面的補(bǔ)充，與重力測(cè)量相互融合，完善我國(guó)的大地水準(zhǔn)網(wǎng)，在三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)上提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。二等水準(zhǔn)測(cè)量主要有工作量大、精度標(biāo)準(zhǔn)高、現(xiàn)場(chǎng)干擾因素多的特征，在測(cè)量中如果處理不當(dāng)就容易超出國(guó)家規(guī)范限差的要求，從而導(dǎo)致返工。因此在測(cè)量的過(guò)程中要有具體的對(duì)策、減少測(cè)量誤差的出現(xiàn)，這樣不僅可以降低返工機(jī)率還可以提高測(cè)量精度。

一、儀器出現(xiàn)誤差的具體體現(xiàn)

（一）水準(zhǔn)儀i角存在的誤差

水準(zhǔn)軸和視準(zhǔn)軸出現(xiàn)不平行的夾角i角，在儀器使用時(shí)雖然進(jìn)行過(guò)校準(zhǔn)，但是還是會(huì)出現(xiàn)一些偏差，促使水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)在標(biāo)尺讀數(shù)上出現(xiàn)偏差，并且視距與誤差的大小是正比的關(guān)系。

（二）水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)差的誤差

1、探析水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)差對(duì)測(cè)量造成的影響

介于水準(zhǔn)標(biāo)尺在加工制作的過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差，水準(zhǔn)標(biāo)尺的底部的數(shù)字不是零的狀況時(shí)，這種誤差便是標(biāo)尺零點(diǎn)差。在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，前后兩把水準(zhǔn)標(biāo)尺具有的零點(diǎn)差是不同的，所以要借助后視的讀數(shù)與前視讀數(shù)相減取得的差進(jìn)行核算，在兩個(gè)相鄰的測(cè)試站中，假設(shè)第一測(cè)試站的前尺是B，后尺是A，所以在進(jìn)行第二站的測(cè)量過(guò)程中，要把第一站的后尺A當(dāng)成第二站的前尺B，第一站的前尺B當(dāng)成第二站的后尺A，參考下圖：

從上圖中可以看出，假若標(biāo)尺A零點(diǎn)差是θA ，標(biāo)尺B的零點(diǎn)差就是θB，標(biāo)尺A的讀數(shù)是a1、a2，標(biāo)尺B的讀數(shù)是b1、b2。

在測(cè)站1中，水準(zhǔn)標(biāo)尺零差點(diǎn)會(huì)對(duì)讀數(shù)造成較大的影響，標(biāo)尺A的具體理論的數(shù)字讀為（a1-θA），而標(biāo)尺B的具體讀數(shù)是（b1-θB），具體的公式如下：=（a1-θA）-（b1-θB）=（ a1- b1）-（θA-θB），與此同時(shí)，可以判斷出測(cè)站二的標(biāo)尺零點(diǎn)差的具體讀數(shù)對(duì)高差計(jì)算產(chǎn)生影響的公式如下：h23=（b2-θB）-（a2-θA）=（b2-a2）+（θA-θB），其中（θA-θB）式被當(dāng)成這對(duì)標(biāo)尺的零點(diǎn)差，由此可見(jiàn)單個(gè)的測(cè)試站點(diǎn)的計(jì)算審核中包括了標(biāo)尺的零點(diǎn)誤差。

2、解除在高差誤差中水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響的措施與方法

根據(jù)h13=h12+h23=（a1-b1）+（b2-a2）可以推斷出，假設(shè)測(cè)段站的數(shù)目是偶數(shù)，那么該項(xiàng)的誤差將相互抵消，假設(shè)測(cè)段站的數(shù)目是奇數(shù)那么該項(xiàng)的誤差將不能抵消。為保證觀測(cè)結(jié)果不受影響，一方面是要在測(cè)段返側(cè)的時(shí)候前后標(biāo)尺的位置要進(jìn)行相互調(diào)換;另一方面是要求每個(gè)測(cè)段都要用偶數(shù)站結(jié)速觀測(cè)。

3、調(diào)焦對(duì)高差觀測(cè)誤差的調(diào)焦

儀器在制造加工的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，在光螺旋進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦時(shí)，對(duì)光透鏡生成非直線的移動(dòng)，促使視準(zhǔn)軸發(fā)生改變，導(dǎo)致視準(zhǔn)軸的方位也隨之變化，這樣做的后果便是水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)由于調(diào)焦的變化而出現(xiàn)讀數(shù)錯(cuò)誤。但是只要在進(jìn)行后視觀測(cè)的調(diào)焦完畢后，旋轉(zhuǎn)至前視時(shí)不再一次的調(diào)焦就會(huì)解除由于調(diào)焦運(yùn)行不正確而導(dǎo)致的高差觀測(cè)出現(xiàn)偏差。所以，在進(jìn)行工作中要確保前后視的距離保持基本相等，消除調(diào)焦誤差帶給觀測(cè)高差的不良影響。

二、減少二等水準(zhǔn)測(cè)量失誤的具體措施

（一）減少儀器垂直位移對(duì)高差觀測(cè)誤差的影響

在進(jìn)行二等水準(zhǔn)測(cè)量的過(guò)程中，前方與后方的讀數(shù)要嚴(yán)格按照“前后后前”或者“后前前后”的過(guò)程來(lái)開(kāi)展觀測(cè)活動(dòng)，借助兩次測(cè)量高差取其平均值的方式減少由于水準(zhǔn)儀上升或下沉對(duì)高差測(cè)量帶來(lái)的可能性的非系統(tǒng)性質(zhì)的偏差。

（二）減少大氣折光帶來(lái)的影響

在平坦的大地上，地面的覆蓋物都大致一樣，并且前后的視距是相同的，前后視的讀數(shù)的折光方向都一樣、面積都一樣的時(shí)候，折光差造成的影響可以對(duì)大多數(shù)觀測(cè)值進(jìn)行降低與抵消。在山地接連的上坡與下坡中，前后的視線都與地面的距離各不相同，造成的折光差也比較明顯，并且存在大部分的非系統(tǒng)性，因此，應(yīng)該減少視線的距離，提升視線的高度，達(dá)到降低大氣折光帶來(lái)的限制。

（三）減少水準(zhǔn)氣泡整平的誤差

一方面，假設(shè)在艷陽(yáng)高照的天氣中進(jìn)行二等水準(zhǔn)的測(cè)量，要使用遮陽(yáng)工具對(duì)儀器進(jìn)行全面的保護(hù)，尤其是要重點(diǎn)保護(hù)水準(zhǔn)管，杜絕出現(xiàn)由于溫度變化引起水準(zhǔn)管不居中的變化;另一方面，要對(duì)儀器的安裝保持認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，假設(shè)運(yùn)用自動(dòng)安平的水準(zhǔn)儀器也要把圓氣泡位置居中，杜絕出現(xiàn)水準(zhǔn)儀擺放不正確而超過(guò)安平補(bǔ)償器的限制。

（四）減少立尺不規(guī)范對(duì)高差造成誤差的影響

第一：在二等水準(zhǔn)測(cè)量之前要對(duì)水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圓氣泡進(jìn)行核對(duì)與檢查，保證每根水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圓氣泡要擺正在水準(zhǔn)尺鉛直的居中位置上;第二：在進(jìn)行測(cè)量中要使用測(cè)量專(zhuān)用的尺撐和竹竿等輔助工具，保證在進(jìn)行測(cè)量中，水準(zhǔn)標(biāo)尺的圓氣泡在中間的位置上;第三：在測(cè)量中還要隨時(shí)對(duì)水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圓氣泡進(jìn)行檢查，如若出現(xiàn)標(biāo)尺上的圓氣泡沒(méi)有處在居中的位置上時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整。

結(jié)語(yǔ)：

二等水準(zhǔn)測(cè)量是一項(xiàng)簡(jiǎn)單卻又不簡(jiǎn)單的測(cè)量工作，在實(shí)際測(cè)量中要準(zhǔn)確探析具體影響二等水準(zhǔn)測(cè)量出現(xiàn)誤差的根本原因所在，在測(cè)量的過(guò)程中找到對(duì)應(yīng)的解決方案和對(duì)策，在測(cè)量的每個(gè)步驟中都要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把控與監(jiān)督管理，確保二等水準(zhǔn)測(cè)量的精度。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉成龍，楊雪峰，張閱川.基于測(cè)量機(jī)器人的二等高程控制測(cè)量新方法[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（01）.

[2]林君強(qiáng).數(shù)字水準(zhǔn)儀在二等水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)用的探討[J].閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（20）.

[3]關(guān)延峰.精密二等水準(zhǔn)測(cè)量質(zhì)量控制研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2013（98）.

[4]程勝一，王維，郭春生.兩種跨河水準(zhǔn)測(cè)量方法的實(shí)測(cè)分析[J].城市勘測(cè)，2012（19）.

[5]譚冬華，劉賽龍.精密跨海三角高程測(cè)量代替二等水準(zhǔn)測(cè)量的可行性嘗試[J].交通建設(shè)與管理，2014（14）.

[6]王小川.水準(zhǔn)測(cè)量誤差控制方法分析[A].《建筑科技與管理》組委會(huì).2016年1月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].《建筑科技與管理》組委會(huì)：2016（2）.