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摘要：水准测量是工程项目建设获取高程的常用方法，在具体应用中极易受到各种误差的影响。因此，文章以水准测量为研究对象，就水准测量中常见的仪器误差、观测误差以及外界条件影响进行分析，希望对我国水准测量水平的提升有所帮助。
关键词：水准测量；误差来源；控制
引言
水准测量在实际应用的过程中，往往会受到观测者感官鉴别能力、仪器本身构造以及各种外界条件的影响，造成各种隐蔽性错误的出现，如果不能及时发现测量中的误差，后续的高程测量也会因此受到影响，进而影响到后续工作的正式开展，因此，加强对水准测量误差来源及控制方法的研究有着十分重要的意义。
1水准测量概述
水准点（BM）指的是由国家测绘部门按照相关规定埋设与测定的已知高程的固定点。水准测量往往是由水准点引测出其它点的高程。其原理是通过水准仪提供的水平视野读取出竖立在两点上水准尺的读数，并将两点间的高差测定出来，再由已知点的高程将未知点高程推算出来。在实际的测量工作中，水准测量常用的仪器、工具主要有以下三种，即水准仪、水准尺和尺垫。其测量流程为安置仪器、大致整平、瞄准水准尺、精准整平、消除视差、读数。此外，水准测量中所提水准路线通常指施测路线，将各测量点组织成一条科学、合理的水准路线不仅可以有效减少因外界因素导致的误差，还大大方便了对各测量点高程的观测与计算，因此，在实际测量中需重视对水准路线的设置。
2水准测量误差分析与控制措施
2.1仪器误差及其控制措施
2.1.1视准轴与水准管轴不平行
误差分析：水准仪的视准轴与水准管轴不平行，在垂直面上投影的交角称为i角。虽然经过校正，但两轴完全保持平行是困难的，仍然会存在少量的残余误差。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。
预控措施：该误差的控制可以采用中间法或距离补偿法，其中，中间法是指在确保前后视距相等情况下，在测量后在开始立尺，这样不仅可以使测量过程更加简单，也可以有效进行误差控制；距离补偿法要求前视距离和与后视距离总和相等，在实施上具有一定的难度，没有中间法简单易行。
2.1.2水准尺误差
误差分析：水准标尺的误差包括三个方面：一，尺长误差，该误差是指尺子的长度不准确带来的误差；二，刻划误差，该误差是由于尺上的分化不均匀产生的误差；三，零点差，该误差是由于零刻划位置不精准造成的误差。另外，水准尺经过长期使用后，其尺底端零点会被磨损，从而造成水准尺零点位置被改变。
控制措施：该误差的控制可以通过轮换使用水准尺来使高差互相抵消，具体来说就是某水准尺在本测站用作前视尺，下一测站则用为后视尺，同时注意具体的测站段数需要设置为偶数。
2.2观测误差及其控制措施
2.2.1水准尺倾斜
图1水准尺倾斜误差
误差分析：水准尺倾斜是导致误差发生的主要原因之一。在实际测量中，水准尺的倾斜方式通常为左右倾斜，如图1所示，此时，若水准尺与观测者的实现不一致，那么观测者就可以较为容易的发现并予以纠正，但是，若其倾斜方向与视线方向一致，则很难察觉出来。通常情况下，水准尺的倾斜往往都会导致尺上读数增大，并且其倾斜的角度以及尺上读数的大小与读数误差成正比关系，即水准尺倾斜角度越大，则读数误差越大。
控制措施：通常情况下，水准尺需要确保铅垂状态，但是，当地面坡度较大时，则需要注意尺子状态，并限制最大读数，以降低由于水准尺倾斜而产生的误差影响。摇尺法是没有水准器的情况下进行误差控制的有效方法，具体应用方法如下：在读数事将尺底放在垫上，在视线方向前后慢慢摇动尺子的上部，待视线水平，读取其最小读数。
2.2.2水准管气泡不居中
误差分析：水准管气泡不能严格居中时，望远镜视准轴就会出现倾斜现象，进而导致读书误差出现。水准管气泡不居中误差的出现一方面是由于观测者的眼睛分辨能力有效，另一方面是由于水准管内壁存在粘滞作用。由于水准管气泡未能居中而产生的读数误差与水准管的灵敏度相关，并与视线的长度成正比关系。
控制措施：只要在测量时仔细确认水准管气泡是够严格居中，并限制视线的长度，便可消除此误差。
2.2.3视差
误差分析：视差主要指的是由于观测尺像与十字丝平面不重合而导致的度数误差，同时，观测者眼睛所处的位置也会造成度数的差异，最终造成观测误差。
控制措施：在每次读数前，都应认真进行物镜对光，以观测者上下移动自己眼睛，读数不变为宜，以避免视差超出的测量误差。
2.3外界条件影响及其控制措施
2.3.1仪器下沉
在实际观测过程中，仪器安置的地方的若土质较为松软或脚架未踏实，那么，仪器受自重影响往往会出现下沉，在此情况下进行观测就会出现误差，举例来说，若观测程序是先后视再前视，则前视读数变小，高差增大。这种误差对总高差的影响是积累性的，往返测取平均值则可抵消一部分的影响，如图2所示。
控制措施：为了减少仪器下沉对水准测量的影响，应选坚实的地点安置仪器，脚架要踏实，观测速度要提高。
图2仪器下沉引起的误差
与仪器下沉情况类似，经过一段时间的测量后，水准尺也会出现出现下城现象，另外在仪器迁站过程中，也会出现下沉现象，可以采用往返观测取平均值的方法来进行误差控制。
2.3.2大气温度与风力的影响
误差分析：大气温度会在一定程度上影响到水准管气泡居中的稳定性，主要体现在两方面：第一，强烈的阳光会导致水准管气泡缩短，影响其居中操作；第二，若出现温度骤升或骤降，水准仪的各个部件极易出现变形，进而导致测量误差。除此之外，大风会影响水准尺的竖直度，让水准尺难以保持平稳，从而导致水准仪无法准确的水平放置。
控制措施：应尽可能的选择风力缓和或无风的天气进行，同时避免强烈太阳光的照射，必要时可撑伞以消除误差。
2.3.3大气层折光影响
误差分析：受大气折光影响，人的视线一般为弯曲状。该现象对于平坦地区测量的影响并不明显，但是，当水准测量通过一个较长的坡度时，由于前视视线离地面的高度总是大于（或小于）后视视线离地面的高度，这时，垂直折光对高差就会产生系统性质误差影响。
控制措施：对大气层折光影响的控制主要是指对垂直折光的影响，在实际测量时，应尽量保证前后视距相等，并使视线离地面有足够的高度，在坡度较大的水准路线上进行作业时也应适当缩短视距。
结束语
上文所述只是水准测量中较为常见的三种误差，导致水准测量出现误差的因素还有很多，因此，测量人员必须认识到误差是不可避免的，并且在日常工作中，经常进行仪器校验，熟练仪器操作，严格按照测量操作标准进行测量，切实提高测量精度和测量效率。
参考文献：
[1]汤伟杰.水准测量误差分析及控制方法探讨[J].大陆桥视野，2016，（10）：62.
[2]张龙.水准测量误差来源与控制方法探讨[J].装饰装修天地，2016，（1）：388-388.
[3]刘超.水准测量误差原因分析及控制方法[J].建筑机械，2017，（6）：122-124.
[4]丁涛，祝丽萍.水准测量中应注意的问题及水准测量误差控制[J].能源与节能，2016，（3）：7-8，16.
[5]熊高松.浅谈水准测量的误差分析及控制方法[J].卷宗，2017，（11）：180-180.
论文作者:杨远华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/25
标签：误差论文; 水准论文; 测量论文; 读数论文; 仪器论文; 高程论文; 措施论文; 《基层建设》2018年第4期论文;