对精密水准测量中系统误差的探究
影响水准测量因素及解决措施
刍议影响水准测量的因素及解决措施摘要：本文对影响水准测量的各种因素进行分析研究，例如，仪器误差、外界因素引起的误差、观测误差。
结合多年的工作经验，提出几点解决措施。
关键词：水文；水准测量；精度；措施前言目前，水准测量在水文、水利工程及其他基本建设工程中应用十分广泛。
它是建立测区基本高程控制系统的主要手段，水准测量实际就是求得两点间高差值。
影响水准测量的因素主要包括仪器误差、外界条件和观测误差。
1仪器误差1.1 角误差的影响要使水准仪的视准轴和水准轴严格平行是很困难的，两轴在竖直平面内投影的夹角称为角。
角的存在会给水准测量带来一定的影响。
如图1所示，s前、s后为前后视距，假设角不变的情况下，在前后水准尺上的读数误差为和，对高差的影响为：设，要求对高差的影响小到可以忽略不计的程度，如，那么二等水准前后视距之差的允许值可计算得：当时，视距累计差对高差的影响如表1。
表1 视距累计差对高差的影响表累计视距差/m 0.5 1 1.5 2 2.5 3 5 6 8 10 影响高差/mm 0.04 0.07 0.11 0.15 0.18 0.22 0.360.44 0.58 0.73由此可见，在角不变的情况下，一个测站上前后视距相等或一个测段的前后视距总和相等，则在观测中可消除角的影响，但是在实际作业中要达到完全相等是相当困难的。
1.2角的影响由于仪器竖轴的不严格垂直，与视准轴正交方向倾斜一个角度，这样视准轴两端产生倾斜，从而使水准气泡偏离居中位置。
当重新调整水准气泡居中进行观测时，视准轴就会偏离水平位置而产生倾斜，显然会影响水准尺上的读数。
为了减少该误差对高差的影响，应对水准仪的圆水准器进行检验与校正。
1.3两水准标尺零点误差的影响两水准尺的零点误差不等，设a，b水准尺的零点误差分别为△a和△b，它们都会在水准尺上产生误差。
如图2所示，在测站i上考虑到两水准尺零点误差对前后视水准尺上的读数和。
的影响，则测站i的观测高差为：在测站ⅱ上同样考虑到零点误差对读数的影响，则测站ⅱ的高差为：则1，3的高差为：由此可见，尽管零点误差，但是两相邻测站观测高差之和抵消了该误差的影响，故在测量水准作业中各测段的测站数目应尽量是偶数站，且在相邻测站上是两水准尺轮流作为前视尺和后视尺。
精密水准测量的测量精度分析
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: P224.11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。
水准测量误差来源及控制方法
水准测量的误差来源及控制方法水准测量是确定公路工程地面点高程的方法之一，是高程测量中精度较高且常用的方法。
实施过程中，需要几个人合作才能完成，误差允许范围内的精度由于仪器和人为的影响而不容易控制，而且易出现隐蔽性错误，如果不能及早发现，基础资料是错误的，从而水准点高程不正确，直接影响路线纵断面设计和施工。
关键词：水准测量水准仪高程误差1. 0勘察设计过程中水准测量的问题水准测量是采用几何原理，利用水平视线测定两点间高差。
仪器使用水准仪，工具是水准尺和尺垫。
公路工程测量一般使用DS3型微倾式自动安平水准仪，每公里能达到的精度是3mm，水准仪在一个测站使用的基本程序是安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。
我们在实际勘测过程中按这个顺序施行，在每一水准点段测完后复核结果。
同一条公路采用同一个高程系统，测量方法是基平与中平同时测量，两台水准仪同时观测一个水准尺，间视和转点由两个人立水准尺，但两台水准仪总是同时观测一个水准尺进行读数，一个水准点段测完后检核，在每一测站，没有检查、复核，为误差的积累创造了条件，容易返工，耽误时间、浪费人力。
通过工程实践证明，这一方法经常出现错误，节选五个水准点连续错误中的一个测段结果如表1.1和1.2所示：表1.1经过成果整理，读数差Δh=Σ后视-Σ前视，Δh小于2mm满足规范要求。
但是施工过程中，施工单位提出问题，经过表1.2复核补充测量成果证实，外业测量的结果不正确，因此，有必要分析水准测量的误差，找出控制纠正的方法，避免错误的出现，保证项目的顺利施工。
2. 0水准测量的现状现在应用水准点与中桩分开观测的方法，水准点观测采取往返测量，成果整理要求高差闭合差fh容（fh容=Σh往+Σh返）达到平原微丘区三等水准测量的精度不大于±20·L（1/2）。
平原微丘地区影响水准测量精度的主要因素是水准路线的长度，长度越长，精度越低。
山区，则是测站，测站越多，精度越低。
对精密水准测量中系统误差的探究
竖立误差对各测站高差 的影响，由于前后标尺倾斜程度及读数位置 不一而 表现 出偶然性。
Байду номын сангаас
（ ２ ） 标尺前后倾斜。如果两根标尺同样倾斜 ， 则误差大部分被 抵消掉 ： 若 只一根标尺倾斜 ， 则影响最大 。 所 以要求扶尺员在观测时严格 使标尺上 的圆 水准器气泡居中。 （ ３ ） 标尺弯曲差 。 标尺弯 曲会导致 前视后视累计误差， 并且不 可消 除， 所
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
以测量前一定要检查标尺 ， 平时放置要平放。 ６ 、 前后视标 尺受热不均 的影响 外业观测中， 须两 根水准标尺交替进行， 每 根标尺受太 阳照射 的方 向不 同， 前后标尺 的温度 也不 同， 锢瓦带温 度差别最大 可达１ １ ｏ Ｃ； 外 业受地形起 伏 的影响， 每站的前 后视读数不可能 同在标尺的中部， 而标尺受地面热辐射 的影响， 上、 中、 下不 同部 位 的温 度 也 不 同 ， 温 差 最 大 可达 １ ． ５ ℃ 。由 于前 后 视 标尺锢瓦带受热不均 ， 使其所产生的长度 变形不一致 ， 因而导致前后视读数
水准测量方法及其误差控制
水准测量方法及其误差控制一、引言水准测量是地理测量的重要组成部分，用于测定地球表面的高程差异。
水准测量精确度对于工程建设、地理研究以及国土资源管理等领域都具有重要意义。
因此，水准测量方法及其误差控制一直是测量学家关注的焦点和挑战。
本文将讨论一些常见的水准测量方法，并探讨如何有效控制测量误差。
二、重力式水准测量重力式水准测量是一种基于重力加速度变化的高程测量方法。
该方法利用重力加速度随地球表面高差而变化的规律，测量地面上两个点之间的高差。
重力式水准测量的优点在于能够直接测量高差，精度较高，适用于较长距离的测量。
然而，由于地球表面的复杂性，如地球潮汐、地质构造等因素的影响，重力式水准测量误差较大，需要进行误差控制。
三、大地水准测量大地水准测量是一种基于天体测量的高程测量方法。
该方法利用天体的视线方向变化与地球表面高差的关系，测量地面上两个点之间的高差。
大地水准测量的优点在于能够获得较高的准确度，适用于较长距离测量。
然而，由于大地水准测量需要较为精确的天体观测数据，且对测量条件有一定要求，因此在实际应用中较为复杂。
四、GPS水准测量GPS水准测量是一种基于全球定位系统的高程测量方法。
该方法利用GPS接收器接收到的卫星信号，测量地面上两个点之间的距离差，从而得到高程差。
GPS水准测量的优点在于操作简便、测量速度快、精度较高。
然而，由于GPS信号容易受到建筑物、遮挡物以及大气等因素的干扰，因此在实际测量中需要进行误差控制。
五、误差控制方法为了提高水准测量的准确性，需要进行误差控制。
常见的误差控制方法包括：1. 系统误差校正：通过观测并纠正系统误差，如仪器误差和人为误差。
可以进行仪器校正、操作规范等手段来降低系统误差。
2. 环形闭合检查：在长距离水准测量中，为了检查测量的闭合性和准确性，通常采用环形闭合巡回。
通过测量起点和终点的高差，在理论上应该为零，若有偏差，说明存在测量误差。
3. 控制网布设：在进行水准测量时，合理布设控制网，选择合适的测站，以确保测量精度。
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。
对测绘误差理论问题的探讨
… Ｐｕ ｇ ｒｃ ｉ ｏｔ ｄｓ
工 程 技 术
对测 绘误 差理论 问题 的探讨
张英 民 孔 庆 峰
（ 宁 省地 矿 测 绘 院 ， 宁 沈 阳 １ ０ ２ ） 辽 辽 １ １ １
摘 要 ： 当今测绘 学 术界误 差理论 的撰 文很 多 ， 概念很 乱 ， 别是 和其他 学科 的学 术接 轨 更是存在 相 互误 解 ， 文就 此 问题 进行 简单 特 本 论述 ， 以供 参考 。 关键词 ： 度 ； 精 测绘 学科 ； 量仪 器 ； 差 测 误 到 的是 ：经纬仪的所 渭综合精度实际是把经纬 起算 的原始数据 不 同而有着 决然不 同的含义 ： 仪的轴系误差 、 盘偏心误差等进行 了抵偿剔 如果 以真误差直接统计 ，则当然可以获得结果 度 除处理 、对调焦误 差等进 行了回避处理后 的残 的总体误差评价 ；如果虽然以真误差为统计起 剩误差的离散程度的评价 ， 实质实 主要 是对 算数据但却将系统误差模型纳入进行最小二乘 其 度盘刻 画不均匀误差 的一个 单项误 差的评 价 。 平差 ，则获得的平差值将是测量结 果的随机误 而测距仪的综合 精度是对加 乘常数误差 、 期 差部分 的评价 ；如果不以测量结 果的真误差为 周 误 差等进 行了改正剔 除处理后 的残剩误 差的离 统计起算数据 ，而以测量结果的组 合值的真误 譬如 闭合差 ） 为统计 起算数据 ， 则平差结果 散程度的评 价。这样把 主要 的误差进行剥离处 差 （ 理后 的残剩 部分或单项指标冠之 以 ” 综合 ｑ 旨 将可能只是测量过程的随机误差损失量的一部 分的评价 ，因为测量 结果 的组合过程可 能将结 标 的做法再次为精度一词加重 了混乱。 就是说 ，所谓 的 ” 综合精度 ” 实际是精度 果中包含的许多误差（ 如 ： 譬 一些测量工具 的系 测量参考 源本身 的系统误差和 随机误 量。 的进一步分解的含义而 晗不是综合的含义。 统误差 、 差等 ） 了抵偿 ， 进行 这些被抵偿掉 的误差 当然不 譬如精度好精度差等 。而定量也只能分别 ３精度计算方法问题 按精密度和准确度人为设限定量到分等级的程 不仅精度的计算方法是要将 许多主要误差 可能再在平差结果中反 映出来 。 度， 譬如精 度 甲级 、 乙级 、 丙级 ，１ 、２ 、３ 进行剥离剔除处 理 、 Ｓ 级 ｓ 级 ｓ 具有一 定的 自我安慰色彩 ， 当然 ，实际测量 中的点位真值 的确是不知 级 ， ７ Ｊ 级 、 级 、 级等等 。也有按结果 而且在精度的起 算数据的使用上也存在不加区 道 的 ，以点位真误差为统计起算原始数据多半 Ｊ 级、１ Ｊ ０ ２ Ｊ ６ 但这不构成必须对测量平差的成果进 值的有效位进行精度 等级分级 的 ， 譬如数字 电 别的问题 。 譬如 ： 水准测量的一公里往返标准差 不现实 （ ， 所以以组合值的真误差作为平 压表 （ ＶＭ）的 ３位半 、 Ｄ ４位半 ，／ Ａ Ｄ转 换器 的 这一精度概念被 用做水准测量精 度的评 价依 据 行滥用 的理 由 ） ８ ｉ １ ｂ 、４ ｉ ｂ 、２ ｉ １ｂｔ ｔ ｔ 等等 。 其 实就存在偷换概念色彩。 差统计 的起算数据来评价成果的可 度也仍然 但在测绘学科 中，精度其实就是单纯的精 请注意 ，一公里往返标准差 的直接原始起 有着很重要 的参考意义 ，但要求测量人员应当 密度 的概念 ，是测量结果对其数学期望的离散 算数 据是环路 高程 闭合差 ， 而不是每一测量 点 熟悉误差 的形成机理 、规律和总误差的逻辑结 程度 的描述 ，不涉及真值 ，不包含准确度的概 的真误差 ！ 以一公里往返标准差反 映的是水 构 ，知道那些误差源在组合计算的过程中被剥 所 念， 其表述方式就是标准差。 准测量环路 闭合差 的离散杼 眭 ， 而不是水准测 离掉了。 从而准确界定平差成果 的逻辑 地位 （ 充 就是说 ， 绘学科 中的精度实 际只是 测量 量点位误差 的离散特性 ！ 测 拿环路闭合差 的离散 分或者 必要 、 总误 差或者分 项误差 ） ， 不至 于出 成果的随机误差甚至是部分随机误差特性的描 杼 『和测量点位误差进行直接关联或 间接关联 现以偏 盖全的错 误。 生 述 ， 多的是对测量过程 的部分精度损失量 的 的做法实质就是把测量点位误差和环路闭合差 更 许多测量仪器的工作过程 ，实际上也 是进 估计 ， 根本不是对测量成果 的绝对误差范 围的 进行了概念偷换 。 行 了大量 的多余 观测 ， 利用平差技术 给出最 佳 描述 ！ 最 能证 明水准测 量点位误差 的离散 度和水 估值 的过程 。 譬如 ： 相位式测距仪 中大多都是进 正 因为测绘学科的精度仅仅是测量结果对 准测 量闭合差的离散度没有数学上的直接或间 行 了数 以千万次 的相位测量 ， 从而求 出最佳估 其 数学期望 的离散程度 的描述 ， 不涉及真值 ， 所 接关联 的证据就是 ： 值 的。但仪器 的设计师们从来不会拿这个估值 以才有 了甚至降低测量分辨位反而可能实现更 （ 水准标尺 的尺长 比例 改正误 差 （ １ ） 系统误 的标准差作为仪器 的标称精度 ，因为大家知道 高精度的逻辑。 差） 对水准测量点位误差 的影响是直接 的 ， 而它 这只是测相误 差—个 误差分量的影响结 果。 譬如 ：将水准测量的原始读数将毫米位 四 对水准环路 闭合差却不产 生影响 ；） ４改正数 问题 ｆ 测量参考 ２ 舍五人 到厘 米位反 而精度更 “ ， 经纬仪 的 起点本身 的误差对每—个测量点 的精度 的影 响 高”将 前边提到测绘界习惯于将许多误差剔除而 角度读数的秒位四舍五入到分位 反而精 度可能 是直接 的， 但它却也不影 响环路 闭合 差 ；股 器 用残剩误差来评价精度 ，而把那些所剔除的误 （ ３ 更“ ” 生产 中有人用 ｓ 级水准仪做沉降变形 的分辨误差对每一测量点的精度 的影响是直接 差命名为改正数 ，这一命名就为剔 除的合理性 高 。 ３ 观测犯的就 是这个错误 。 显然 ， 如果精度 的评 的 ，但 分辨误 差 足够 大时却 能导 致 闭合差 为 暗示 了依 据 ： 改正数 嘛 ， 了 自 就没 了 ， 改 然 当然 价 过程涉及真值 就不会 出现这 样的逻辑悖 论 。 零 。 也就不影响精度 。 但这些改正数都是些什么呢？ 这也是多少年来计量学和测绘学之间的矛盾焦 正 因为有 了这样 的 以闭合 差来评 价精 度 ， 其实就是 系统误差 。前 边提 到的经 纬仪轴 系误 点。 才有 了甚至测量结果 的精度反而 比测量参 考起 差 、度盘偏心误差 ，测距仪 的测距加乘 常数 误 正因为精度概念存 在着不统一 ， 绘成 果 点 的“ 度” 测 精 更高 的反逻辑 ， 才有 了“ 度” 精 越测 差 、 周期误差 等都是 系统误差 。 这就是 测绘思维 经常给非测绘专业人士造成 巨大误解 。 譬如 ： 国 越高 的反逻辑 ，才有 了经过绵延数千公里测量 的一个理论基础 ： 系统误差是稳定 的， 稳定 的误 家一二等水准点 的结果都是 以保 留四位 以上小 路径而 “ 精度” 丝毫不受损失 。这都 是用于平差 差是可以改正的 ， 了就不影响精度。 改正 所以系 数 的方式提 供，这样就经常使非测绘专业人士 的统计起算原始数据不涉及真误差 、不涉及真 统误差就是改正数 ， 改正数就可 以为任 意大小 。 感 到惊奇 ，经过绵延数千公里的水准测量路径 值的后果 ，是把测量过程的部分精 度损失量偷 这 里 的 一 个 典 型 的 例 子 就 是 国 家计 量规 程 仍然获得如此高的测量有效位不能不 叫人感到 换成测量结果 的精度的后果。 ＪＧ ０ — ０ＪＧ ０ — ０ ３ Ｊ ７ ３ ９ 、 ７ ３ ２ ０ 对测 距仪的测距加乘 Ｊ 迷惑 。 实际上 ， 测量成果的精度 ＝测 量参考源的 常数误差 不规定限差 。 ２综合精度 问题 ５结 语 精度 ＋ 测量 过程 的精 度损失量 ＝测 量参 考源 这里姑 且撇开其他学科不谈 ，姑且 精度 概 的精度 ＋ 测量过程的系统误差损失量 ＋测量过 撰写此文 旨在指 出问题 ，希望 引起学术界 念就是精密度概念 。那么现在又有一个 问题名 程 的随机误差损失量 。 重视 ， 而理顺 逻辑体 系 ， 从 促进跨 学科交 流 ， 避 词 叫综合精度 ，由于没有 找到这一概念 的明确 所 以一般 的原理是 ：测量过程实 际都是精 免滥用成果 的现 象 ， 免形而上学的简单化思 避 定义 ， 只是在诸多仪器精度 表述 中经常见 到。 譬 度的损失过程 ，被测 量的结果的精 度不可能超 维 。 如： 经纬仪 的综合精 度为 ± ， 距仪 的综合 过测量参考源 的精度 。 测 参 考 文 献
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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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。
例如，视线离地面高度不同时，折光影响也不相同。
在平坦地区进行测量时，由于视线离开地面的高度基本相等，垂直折光影响基本相同。
因此，在保证前后视距相等的条件下，视线弯曲的程度也相同，在观测高差中可以基本消除这种误差影响。
在山区或丘陵地区进行水准测量时，由于视线离开地面的高度不
同，视线通过大气的密度也不相同。
因此，垂直折光对观测高差将产生系统性的影响。
为了提高精度，规定观测视线距离地面应有一定的高度，坡度较大时，观测视线不应过长，严寒酷暑及风力大于四级的天气均不宜进行观测等，以有效减弱大气折光的影响。
4、仪器、标尺点沉降的影响
水准仪和水准标尺的自重对地面施加了一定荷载，使得在一个测站的水准观测过程中，仪器和标尺随安置时间的延长而产生连续的沉降。
5、标尺不立直误差的影响
（1）标尺左右倾斜。
水准标尺的竖立，当利用标尺上的水准器且用手支撑时，其倾斜误差可达±25，标尺无论向左右哪个方向倾斜，都使标尺的读数增大，其误差的大小与标尺的位置有关。
对于单根标尺的读数而言，标尺倾斜误差的影响具有系统误差的特性。
但对于某条水准线路来说，标尺不竖立误差对各测站高差的影响，由于前后标尺倾斜程度及读数位置不一而表现出偶然性。
（2）标尺前后倾斜。
如果两根标尺同样倾斜，则误差大部分被抵消掉；若只一根标尺倾斜，则影响最大。
所以要求扶尺员在观测时严格使标尺上的圆水准器气泡居中。
（3）标尺弯曲差。
标尺弯曲会导致前视后视累计误差，并且不可消除，所以测量前一定要检查标尺，平时放置要平放。
6、前后视标尺受热不均的影响
外业观测中，须两根水准标尺交替进行，每根标尺受太阳照射的
方向不同，前后标尺的温度也不同，锢瓦带温度差别最大可达11℃；外业受地形起伏的影响，每站的前后视读数不可能同在标尺的中部，而标尺受地面热辐射的影响，上、中、下不同部位的温度也不同，温差最大可达1.5℃。
由于前后视标尺锢瓦带受热不均，使其所产生的长度变形不一致，因而导致前后视读数误差不等，影响高差观测成果的质量。
所以外业尽量使用随温度变化较小的木质标尺。
7 、标尺零点差
标尺底面与其分化零点的差值成为水准标尺零点差。
并规定当标尺断于实际长度时，为负，当标尺长于实际长度时为正。
二、减弱系统误差的相应措施
在精密水准测量中，影响观测成果质量系统误差来源很多。
本文着重对几项主要误差的来源及其影响在上述分析的基础上，就如何消除或减弱系统误差对水准测量的影响提出以下看法。
（1）每次测水准前都要进行i角检验，对i角大于20秒的，应校正后才能用于观测。
（2）为了减弱大气折光的影响，水准路线应布设在坡度较缓的地带，注意避免通过湖泊、沼泽、树林等折光影响严重的地区。
视线离开地面应有足够的高度。
在有条件的情况下，可以考虑阴天观测。
（3）在一测站的观测过程中，须采用后--前--前--后的观测顺序；对于整条水准线路来说，应进行往返观测，并取往测高差与返
高差的中数作为一条线路最后观测高差。
这样做的目的是使得在观测过程中由仪器与标尺下沉所引起的观测高差大部分得到消除。
（4）在进行外业观测时，为了使水准标尺竖直，要使标尺的圆水准器泡严格居中，并且用尺杆固定尺身，以取代用手扶持标尺。
（5）外业观测成果必须施加标尺温度改正，以减弱前后标尺锢瓦带受热不均对观测成果带来的影响。
（6）外业观测一测段设站一定要设为偶数站以消除标尺零点差。
（7）为了提高精密水准测量的精度，要求在外业观测过程中做到前后距相等。
这样可以消除水准面对观测成果的影响。
（8）设站和尺台的放置地方一定要坚硬，防止仪器和尺台下沉误差。
三、结论
精密水准测量中的系统误差，将直接影响地面点的精度。
只要对水准测量的仪器、工具及作业方法、外界条件等进行研究，分析产生系统误差的原因，制定出相应的措施，则有可能避免或削弱这种误差的影响。
当然，影响地面点高程精度的因素很多，尚待进一步深入的探讨。
参考文献
[1] 李清岳，陈永奇.《工程测量学》.测绘出版社，1995
[2] 《国家三、四等水准测量规范》.国家技术监督局，1992。