精密水准测量的测量精度分析
精密水准测量技术的原理与方法讲解
精密水准测量技术的原理与方法讲解一、引言精密水准测量是一种用来测量地球表面高程差异的技术，广泛用于建筑、道路、桥梁等工程项目的设计和施工过程中。
本文将要讲解精密水准测量技术的原理与方法，帮助读者深入了解这一重要的测量技术。
二、基本原理精密水准测量的基本原理是利用重力的作用和水准仪的测量观测，得到不同位置之间的高程差。
其核心原理为水准仪的测量结果与水平面的判定相结合。
1. 重力的作用重力是地球吸引物体的力，使物体朝向地球的中心运动。
水准测量利用重力的作用，通过测量地球表面上的高度差，推断出不同位置之间的高程差。
2. 水准仪的测量水准仪是精密水准测量的主要工具，其基本原理是利用建立在自然水平面上的平衡气泡来测量高程差。
通过调整气泡使其处于中央位置，就可以确定所测点与水准仪基准点之间的高差。
三、测量方法精密水准测量主要有两种方法：几何水准测量和重力高程测量。
1. 几何水准测量几何水准测量是一种通过观测目标点与测站之间的水平线来测量高程差的方法。
它需要设置测站和观测目标点，并进行直接或间接的水准测量。
直接水准测量是利用水准仪直接观测目标点和测站之间的高程差，间接水准测量则通过测量测站与参考点之间的高程差来间接得到目标点与测站之间的高程差。
2. 重力高程测量重力高程测量是一种通过观测重力加速度变化来测量高程差的方法。
它利用重力加速度与地壳运动及大地水准面测量的相关性，通过测量重力加速度的变化来推算出不同位置之间的高程差。
四、精密水准测量的应用精密水准测量技术在建筑、道路、桥梁等工程项目的设计和施工过程中具有重要作用。
它可以帮助测量人员准确把握地势高低差异，为工程项目的规划、设计和施工提供基础数据。
1. 建筑项目中的应用在建筑项目中，精密水准测量用于确定建筑物的高程，保证建筑物的平坦度和水平度。
它可以帮助建筑师在设计过程中避免出现高低错位或不平衡的问题，提高建筑物的整体质量。
2. 道路和桥梁项目中的应用在道路和桥梁项目中，精密水准测量用于确定路面和桥梁的高程，保证道路和桥梁的平整度和水平度。
精密水准仪与水准尺的检验
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二 精密水准尺的检验 《国家水准测量规范》规定，一、二等水准测量每期 作业前，水准标尺应进行以下项目检验： (1)标尺的检视； (2)标尺上圆水准器的检校； (3)标尺分划面弯曲差的测定； (4)标尺名义米长及分划偶然中误差的测定； (5)标尺尺带拉力的测定； (6) 一对水准标尺零点不等差及基辅分划读数差的测定。
三、光学测微器隙动差和分划值的测定
光学测微器的作用，在于精确量取标尺整分划以下的数值， 当转动测微螺旋使望远镜水平中丝在标尺上移动一个分格时，测 微尺必须从其零分划线移动到最末一个划线，即测微尺的长度必 须与标尺一个整分格的长度相等，否则，说明光学测微器具有隙 动差。
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四、水准仪交叉误差和 i 角误差的检校
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第二部分
精密水准仪与水准尺的检验
一 二
精密水准仪的检验 精密水准标尺的检验
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一 精密水准仪的检验
一、水准仪的检视 水准仪的检视是在外观上对水准仪作出评价，通过观察、 手动操作初步判断仪器各部件及螺旋转动是否平稳灵活，仪器的 光学性能、补偿性能是否正常，设备组件是否齐全。 二、圆水准器的检校
交叉误差：水平面上投影的交角
i 角误差：在垂直面上投影的交角ຫໍສະໝຸດ 昆明冶金高等专科学校测绘学院
i 角误差的检验与计算方法
在J1，按水准测量的方法，照准A标尺并读数4次，再照准B标尺， 照样读数4次。将仪器置于J2，先后对A、B标尺照准并读数。
i
(a 2 b 2) (a1 b1) 2( D 2 D1)
对精密水准测量中系统误差的探究
对精密水准测量中系统误差的探究摘要：从精密水准测量所采用的仪器、工具及作业过程、外界条件等几个方面，分析了精密水准测量中系统误差对观测成果精度的影响，并在此基础上，提出了如何减弱这种影响的相应措施。
关键词：精密水准测量偶然误差系统误差分析为了高精度测定地面点的高程，精密水准测量仍然是目前最佳的传统观测方法。
它除了作为建立国家统一高程系统的基础工作、为各类地形测绘和工程建设提供高程起算数据外，同时还被用于研究地球的形状和大小、确定各海洋面的高差和倾斜、获取现代地壳运动的垂直分量、建立地球重力场的理论与方法以及探索分析地震活动趋势等各类科学问题。
要提高高程的测定精度，关键是要提高其测定的精度，减小外业测量工作的误差。
与常规的测量工作一样，精密水准测量的误差来源有三个：一是测量仪器误差；二是观测者受地理条件限制而造成的人为误差即外界条件误差；三是观测误差。
在主要误差来源中，一、三项误差的影响基本上具有系统误差的性质，而第二项造成的测量误差为偶然误差。
从误差理论的角度来看，要进一步提高地面高程点的精度，就需要对精密水准测量中存在的各项系统误差进行研究分析，根据其对测量成果的影响精度，提出减弱或消除系统误差影响的措施。
一、精密水准测量中的系统误差在精密水准测量工作中，造成系统误差的原因很多，先就主要的几种分析如下：1、照准轴与管水准轴不平行的误差望远镜照准轴与管水准器水准轴不平行而产生的误差，是仪器误差的主要来源，这是因为误差不可能彻底校正；而人眼又不可能使气泡严格居中。
所以观测时误差一定会存在。
所以，为了使误差尽可能的小一些，前后视距尽量相等。
2、水准面曲率的影响由水准测量的原理可知，水准测量是利用水准仪提供一条水平视线，根据水平视线在前后标尺上的读数，求得地面上两点的高差。
在这里，高差的含义为分别通过两地面点的水平面之间的垂直距离。
然而，从理论上来讲，两点间的高差是指分别通过这两点的水准面之间的铅垂距离，因此，在水平测量中，用水平面代替水准面将对高差测定产生影响，3、大气折光的影响大气折光是由地面大气密度不均匀而引起的，它使观测时的水平视线产生垂直方向的弯曲，致使观测高差含有误差，其影响形势极为复杂，往往使得水准测量中前后视的折光影响也不一致。
精密水准测量的数据处理与精度评定
精密水准测量的数据处理与精度评定精密水准测量是一种用于确定地面高程的测量方法，应用广泛于土地测量、建筑工程和地质研究等领域。
而在进行精密水准测量时，数据处理和精度评定是整个过程中至关重要的步骤。
数据处理是指在测量过程中收集到的原始数据的分析和整理，其目的是根据所测量的高差值，计算出各测点的高程。
在数据处理过程中，一般需要考虑测量误差、大气压力和温度等环境因素的影响，并进行相关的修正。
同时，为了保证测量结果的准确性，通常需要采用多次观测的方法，并对测量数据进行平差处理。
在精密水准测量中，常用的数据处理方法有两点法和闭合回路法。
两点法是通过测量两个点之间的高差值，再结合已知高程的参考点，计算其他待测点的高程。
闭合回路法则是通过在测量线路上设置一个起始点和一个结束点，经过多次测量后，保证回路闭合，并进行数据处理，最终确定各测点的高程。
精密水准测量中的精度评定是指对测量结果的准确性和可靠性进行评估和判断。
精度评定的方法主要包括精度分析和误差分析。
精度分析是通过对多次测量结果进行统计和分析，得出测量值的平均值、标准差等参数，评估测量数据的精度水平。
而误差分析则是针对测量过程中可能存在的各类误差，对其进行识别和分析，从而确定其对测量结果的影响程度。
精密水准测量中的误差包括系统误差和随机误差。
系统误差是由于测量仪器或观测方法本身的不完善造成的，而随机误差则是由于自然因素或人为操作引起的。
为了降低误差的影响，可以通过校正仪器、增加测量次数、提高操作技术等方法来提高测量的精度。
在进行精密水准测量时，还需要考虑地表的起伏情况、测点之间的距离和测量线路的选择等因素。
地表的起伏情况会对测量结果产生影响，需要进行合理的分析和处理。
而测点之间的距离和测量线路的选择则会影响到测量的精度和效率，需要根据具体情况进行合理规划。
总之，精密水准测量的数据处理与精度评定对于确定地面高程具有重要意义。
它们需要科学的方法和严格的操作，以确保测量结果的准确性和可靠性。
精密水准测量技术的原理及操作要点解析
精密水准测量技术的原理及操作要点解析精密水准测量技术是一种广泛应用于工程测量领域的高精度测量方法，其原理基于光学原理和几何学原理。
本文将对精密水准测量技术的原理及操作要点进行解析。
一、精密水准测量技术的原理精密水准测量技术依赖于光线的传播和反射原理，通过对比测量点与基准点的光线高差，从而确定测量点的高程。
其主要原理包括天顶线法、水平线法和视线法。
天顶线法是利用天顶望远镜观测到的视线与视线平面的垂直角，通过测量不同点的视线垂直角差值来确定高程差。
该方法适用于近距离、小范围的高程测量。
水平线法是利用水平仪或水平望远镜在不倾斜的情况下，观测到的视线水平角，通过观测不同点间的水平角差值来确定高程差。
该方法适用于相对较远、大范围的高程测量。
视线法是利用反射棱镜接收入射光线，并将反射光线反射回观测仪器，通过观测反射光线的位置，从而确定测量点与基准点间的高差。
该方法适用于中、远距离的高程测量。
二、精密水准测量技术的操作要点1. 仪器准备：在进行精密水准测量之前，必须确保使用的仪器具备高精度的测量能力。
测量仪器的准备包括校准仪器、检查仪器读数的准确性、确认仪器是否处于稳定状态等。
只有准备充分的仪器才能保证测量结果的准确性。
2. 基准点设置：精密水准测量的准确性与基准点的选取有关。
应根据测量范围、地形特点和工程实际需求，合理选择基准点的位置。
基准点应具备稳定性高、标志明显、与测量点之间的距离适宜等特点。
3. 观测过程：精密水准测量的观测过程应井然有序，确保每个步骤都符合规范操作。
在进行观测之前，应先进行预测、估算和预测任务，确保测量结果的精度要求。
观测过程中，应保证观测站的稳定性，避免外界干扰。
4. 数据处理：精密水准测量的数据处理是确保测量结果准确性的重要环节。
数据处理包括测量数据的整理、计算和分析。
在进行数据处理时，应注意对误差的判断和修正，确保测量结果的准确性和可靠性。
5. 测量结果的分析和应用：完成精密水准测量后，需要对测量结果进行分析和应用。
水准测量实验及精度分析
水准测量实验及精度分析摘要：随着科技的进步和社会经济建设的发展，测绘工作的应用范围越来越广泛。
一般测绘工作包括平面控制测量和高程控制测量，水准测量是一种常用的高程测量方法。
水准测量分为四个等级，其中一等、二等水准测量称为精密水准测量。
精密水准测量的测量精度高，操作方便，因此使用范围十分广泛，无论是建立国家现代基准测绘体系还是工程建设的施工和维护都离不开精密水准测量。
但是精密水准测量容易受仪器自身或外界环境的影响产生误差，因此对测量环境的要求很严格。
如果水准测量的观测结果精度不达标，就只能重新进行观测，测量的效率会下降，因此在测量过程中应尽量避开会造成误差的因素，这就要求测量人员必须熟悉精密水准测量的原理、测量方法、测量规范和精度分析的方法，否则，对精密水准测量的精度和测量效率都会产生不利影响。
本文介绍了水准测量的原理及使用数字水准仪进行水准测量测量的内业、外业工作和操作规范，以一次在华南农业大学进行二等水准测量实验为例，探究影响精密水准测量精度的因素，并对这次的水准测量实验数据进行精度分析。
关键词：水准测量精度分析误差分析1绪论现在精密水准测量基本都是用数字水准仪配合条码水准尺来进行观测，数字水准仪可以通过传感器自动识别条码尺的条码分划从而实现自动读数[1]。
自动读数意味着可以不受人工读数误差的影响，这样观测出来的数据更加客观准确，读数完毕后，数字水准仪会自动储存数据，不需要人工记录数据，相比光学水准仪更加省时省力，测量效率和测量精度都可以提高不少[2]。
数字水准仪不仅可以自动读数，还可以自动处理及检核数据，有助于实现水准测量内外业一体化。
它会自动计算所测的高差、视距、视距差、视距差累积、视距累积、高差或高程累积差等，如果视距差和视距累积差超限了，水准仪会做出警告，观测者就可以调整测站。
测量完毕后可以在电脑上导出水准测量记录手簿。
但是用数字水准仪进行精密水准测量在测量的过程中，对外界环境的要求比较严格，很容易受到外界因素影响从而出现误差，这些误差有可能很难消除或削弱。
精密水准测量中的误差
精密水准测量中的误差摘要：：从精密水准测量所采用的仪器、工具及作业过程、外界条件等几个方面，分析了精密水准测量中系统误差对观测成果精度的影响，并提出了如何减弱这种影响的相应措施。
关键词：精密水准测量；系统误差Abstract: This paper studies the effect that is imposed by system errors upon the accuracy of observation results from the following aspects: the operation process, outside conditions, instruments and tools which are used in accurate leveling, it also proposes corresponding ways how to reduce this effect.Key words: accurate leveling; system error水准测量是确定地面点高程的最基本的一种测量方法，随着科学技术的发展，对地面点高程的精度要求也在不断提高。
求得地面点高精度的高程，精密、高精密水准测量是最可靠的方法。
与常规的水准测量一样，精密水准测量的误差来源主要有三个：仪器误差、观测者受自身条件限制而造成的人为误差又叫观测误差以及外界因素的影响。
测量误差按对观测成果影响的性质分为偶然误差与系统误差，其中仪器误差、外界因素的影响误差具有系统误差的性质，观测误差具有偶然误差的性质。
所谓的精密水准测量在我国就是指一、二等水准测量。
对精密水准测量中存在的各项误差进行分析，根据其对观测成果的影响规律，提出减弱或消除误差的措施是精密水准测量的主要工作。
在过去，由于受到仪器制造技术的限制，精密水准测量的误差分析主要集中于对偶然误差即观测误差的分析，而现在电子仪器的问世使水准测量的精度大大提高，同时基本上克服了过去水准观测过程中所存在的观测误差。
水准测量中常见仪器误差的分析与校正方法
水准测量中常见仪器误差的分析与校正方法水准测量是工程测量中常用的一种测量方法，用来确定地面或建筑物的高程。
然而，在进行水准测量时，仪器误差是无法避免的，会对测量结果产生一定的影响。
因此，了解常见的仪器误差及其分析与校正方法对于高精度水准测量来说是至关重要的。
一、仪器误差的分类在水准测量中，常见的仪器误差主要包括仪器漂移误差、仪器刻度误差和折射误差。
1. 仪器漂移误差仪器漂移误差是由于仪器长时间使用导致的仪器零位的偏移而引起的误差。
它是一种系统性误差，通常具有一定的规律性。
为了减小仪器漂移误差，需要定期进行零位校正或使用自校正的仪器。
2. 仪器刻度误差仪器刻度误差是由于仪器的刻度不准确而引起的误差。
仪器刻度误差分为正刻度误差和负刻度误差。
正刻度误差是指仪器读数偏大，而负刻度误差是指仪器读数偏小。
为了减小仪器刻度误差，需要使用具有更高精度的仪器或进行精密刻度修正。
3. 折射误差折射误差是由于大气折射引起的误差。
大气折射会导致视线的偏离，对水准测量结果产生影响。
为了减小折射误差，可以采用大气折射修正公式进行校正。
二、仪器误差的分析与校正方法1. 仪器漂移误差的分析与校正仪器漂移误差通常是由于仪器长时间使用或仪器的松动等原因引起的。
为了分析和校正仪器漂移误差，可以采用“反复测量法”。
具体方法是在同一位置进行多次测量，如果多次测量的结果存在较大的差异，则说明有较大的仪器漂移误差。
此时，可以采用零位校正或使用自校正的仪器来校正仪器漂移误差。
2. 仪器刻度误差的分析与校正仪器刻度误差是由于仪器的刻度不准确引起的。
为了分析和校正仪器刻度误差，可以使用“同一尺度法”。
具体方法是在同一位置使用多个相同的尺度进行测量，如果多次测量的结果存在较大的差异，则说明有较大的仪器刻度误差。
此时，可以使用精密刻度修正方法来校正仪器刻度误差。
3. 折射误差的分析与校正折射误差是由于大气折射引起的。
为了分析和校正折射误差，可以采用大气折射修正公式。
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精密水准测量的测量精度分析
【摘要】现阶段，在对地面上点的高程进行测量的过程中，运用精密水准测量的方式是众多测量方式中较为有效的方法之一。
本文对目前精密水准测量中的相关规范进行阐述，并结合笔者自身的实践经验，对精密水准测量中的误差进行分析，并对提高精密水准测量精度的措施进行总结。
【关键词】精密水准测量；测量精度；分析
Abstract:At this stage, the process of measurement in the elevation of the ground point, using precise leveling way is one of the effective methods in many measurements. This article carries on the elaboration to the related specifications in precise leveling at present, and combining with the author’s own practical experience and analyzes the error in precise leveling, and to improve the leveling precision measures were summarized.
Keyword:precise leveling accuracy of measurement; analysis;
中图分类号: P224.1
1前言
在对地面点高程进行测量的过程中，精密水准测量是目前精度较高的方法之一，该类测量方式能够有效的运用在野外测量的工作中。
精密水准测量一方面为国家统一的高程测量系统的建立发挥着积极的作用，另一方面能够为相关学者对地球的研究提供较为精确的数据，尤其是在对海平面等方面的研究发挥着积极的作用。
然而随着我国科学技术的不断发展以及相关研究领域对精度方面的日益提高的要求，精密水准测量的测量精度也越来越受到社会各界的关注。
2精密水准测量的相关规范
目前，在进行精密水准测量的过程中，其相关规定主要包括以下几个方面的内容：
第一，在进行测量之前的半个小时左右，应将仪器避光放置，并使得仪器的温度基本与外界环境的温度保持一致。
在进行测量的过程中，应运用遮阳伞等设备对阳光进行遮挡，避免对测量结果产生影响。
同时，在变换观测地点期间，应运用相关的保护装置将仪器进行遮盖。
第二，在对测量仪器位置进行确定的过程中，应将其置于与前后标尺连线中央的位置，其所偏差的距离应控制在相关规定允许的范围之内。
在进行二等测量的过程中，其测点与前后标尺之间距离的差异应控制在1m之内。
第三，在运用气泡式水准仪进行测量工作的过程中，在进行测量之前应将其置于零点，并进行相应的标记。
当外界的温度变化程度较大时，应及时将其位置进行调整。
而在运用自动调整的水准仪而言，应将其置于水平的位置。
第四，在同一观测地点进行观测的过程中，不能对焦距进行随意调整；在仪器的观察方向进行变化的过程中，应将其螺旋进行旋进调整，防止因转动对测量结果产生负面影响。
第五，在变化测点位置的过程中，对于相邻测点而言，应按照奇偶顺序进行测量。
在奇数测点进行测量时，其测量顺序通常为后前前后；而在偶数站进行观测时，其顺序为前后后前。
在进行反测的过程中，其测量顺序与之前的顺序相反。
第六．在对相邻测点进行测量的过程中，在放置水准仪期间，应将其两脚的螺旋调整到水准路线的方向，而在对第三脚螺旋进行调整时，应使得位于水准线的两侧。
第七，在对测段进行往返测量的过程中，其测站的数量均应满足偶数测点的要求，在观测方向发生变化时，其前后标尺的顺序应进行调换，并对仪器进行重新调整。
第八，在对每个测段进行测量的工作均应往返两次观测，从而能够最大限度的降低测量误差。
第九，在进行往返两次测量的过程中，其测量的时间应选择在不同的时间段进行。
第十，在运用补偿式水准仪进行测量工作时，其相关要求与普通水准仪基本相同。
在进行测量工作之前应对仪器进行细致的调整，并应使得气泡处于水平居中的位置。
第十一，在测量间隙的过程中，应将标尺置于合理的位置，避免其出现倾倒的现象。
在重新开始测量工作时，应将间隙点的高差进行重新检测。
当其误差满足相关规定的要求时，则可根据间隙点继续测量工作。
3精密水准测量的精度以及误差分析
在对水准测量中的精度进行分析的过程中，应按照往返测量期间测量数据的差异进行分析。
其原因在于往返测量过程中，其影响精度的因素相对较多。
在该类因素当中，部分因素属于系统误差，而部分属于偶然误差。
目前精密水准测量过程中，其产生误差的因素主要包括以下几个方面：
第一，水准面曲率。
在进行水准测量的过程中，其测量的机理在于运用水准仪所观察的视线为一条水平的直线，根据在对前后标尺读数之间的差值，能够将
测段中两点的高程差进行计算。
高差的实质是指测段中两点到水平面垂高的差值。
根据相关资料显示，所谓的高差应是两个测点距离水平面铅锤距离之间的差值，而在实际测量的过程中，运用往往是运用水平面替换水准面进行测量，从而对测量结果将会产生一定程度的误差。
第二，外界环境的影响。
在运用精密水准仪进行测量的过程中，其视线通常将会受到空气的影响。
其产生影响的主要原因在于空气介质的均匀程度相对较差，因而视线在空气中传播的过程中，将会出现折射的情况，水平的视线也将变成一条曲线，其弯曲的方向将朝向密度较大的一侧。
在地势较为平坦的地域进行测量工作时，其视线偏离的情况基本相同，因而发生折射之后视线情况也基本相似。
因而，当前后距离相同时，视线发生折射的程度也基本保持一致，因而其对测量结果的影响程度相对较低。
而在地势凹凸程度相对较大的地域进行测量的过程中，其视线距离地面的高度差异相对较大，视线所经过的空气密度也相差较大。
因而其视线折射的情况将会对测量结果产生较大的影响。
第三．仪器沉降的影响。
在进行测量的过程中，水准仪以及标尺本身的重量将会对地面产生一定的压力，而在进行测量的工作中，标尺以及水准仪所安置的时间相对较长，因而其产生连续沉降的情况较为严重。
当在读数的过程中，如果仪器以及标尺出现沉降情况较为严重时，则前视读数相对较小，其测量结果将会大于实际结果。
在进行某段测段测量工作期间，其仪器下沉将会出现一定程度的系统性，因而对其测量结果而言，其测量值将会大于理论值。
第四，标尺的影响。
在进行测量过程中，标尺竖立情况也将会对测量结果产生较大的影响。
在进行竖立标尺工作的过程中，应充分利用标尺中的水准器，并用手进行支撑，从而使得标尺尽可能的保持竖直。
当其与竖直方向成角超过25分时，将会使得读数偏大。
在对标尺进行读数工作的过程中，标尺与竖直方向的成间的情况将会对系统误差产生较大的影响。
然而在进行某一测段的测量工作时，标尺的竖直情况将对各个观测点之间的高程差有着不同的影响。
第五，标尺受热的影响。
在进行测量工作的过程中，由于其前后两个标尺所处位置存在一定的差异，因而其受热情况将体现出一定差异。
在进行测量工作期间，由于受到地形的限制，因而在对标尺进行读数的过程中，不能保证每次读数均在标尺的中部。
而标尺不同位置的温度差异较为显著，因而各个部位出现的长度变化较大，导致其读数出现较大的误差，进而对测量结果产生较大的影响。
根据上述对精密水准测量过程中误差的分析，并结合笔者自身的实践经验，就如何提高测量结果精度方面提出以下两点建议：
第一，在进行测量工作的过程中，应尽可能的使得观测位置处于前后标尺中间的位置，从而能够最大限度的降低水准面曲率的影响。
第二，在对测站进行布置的过程中，应尽量选择在地势较为平台的地域进行，从而能够降低视线折射对测量结果的影响。
同时应充分注意河流、树林等地区对测量的影响。
4结束语
在运用精密水准仪进行测量的过程中，其影响结果准确程度的因素相对较多，因而在进行实际测量期间，应对仪器的调整以及使用、操作规范等进行充分的熟悉，对产生误差的原因进行深入分析，并根据实际测量地域的差异，制定针对性的预防措施，最大限度的降低误差对结果的影响。
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