精密水准测量的误差来源及减弱方法
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。
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
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。
水准测量中的误差与校正方法

水准测量中的误差与校正方法水准测量作为一项重要的测量技术,广泛应用于建筑、土木工程和地理测量中。
然而,它也存在着一些误差,这些误差可能会对测量结果产生影响。
本文将探讨水准测量中的误差类型及其校正方法,帮助大家更好地理解和应用这一技术。
一、误差类型1. 观测误差观测误差是由于测量仪器的不精确、操作人员的不准确,以及环境因素等引起的。
它可以分为仪器误差、人为误差和自然误差。
仪器误差包括仪器的读数误差、气泡的位置误差等。
人为误差主要包括操作人员的读数不准确、视线不正等。
自然误差则包括气候、大气压力等因素引起的误差。
2. 地形误差地形误差是由于地面不平坦、重力场不均匀等因素引起的。
这种误差会导致测量结果的偏差,特别是在测量范围较大且地形复杂的情况下。
为了减小地形误差,常采用配平方法,即在不同位置设置配平点进行测量校正。
3. 技术误差技术误差是由于测量仪器的制作和使用过程中的不完善导致的。
这种误差主要包括刻度误差、仪器仪表的漂移误差、机构误差等。
为了减小技术误差,需要定期进行仪器的校准和维护,并采用精密的测量方法。
二、误差的校正方法1. 仪器校正仪器校正是指通过比对和调整仪器的刻度值,消除或减小仪器误差。
校正方法包括直接校准和间接校准两种。
直接校准是指通过比对仪器读数和已知高程值的差异,调整仪器的刻度值。
间接校准则是通过比对测量结果和基准点的高程值,计算出仪器的修正量,然后进行校正。
2. 观测校正观测校正是指通过多次观测和重复测量,消除或减小观测误差。
观测校正方法包括平均法、中和法和交叉校正法等。
平均法是指多次观测同一点,并取观测结果的平均值作为最终结果。
中和法是指通过对称观测方法,使用正反两面观测值的平均值来减小误差。
交叉校正法是指在空间布置上交叉观测不同点,通过观测值之间的对比,找出异常值并进行排除。
3. 外业校正外业校正是指通过实地观测和检查,进行错误或异常值的排除,并对测量过程中的误差进行修正。
外业校正主要包括配平法、平差法和尺度校正等。
减弱或消除水准仪i角误差影响的方法

减弱或消除水准仪i角误差影响的方法水准仪是用来测量地面高差或者水平面的仪器。
然而,在使用过程中,水准仪的角误差会对测量的准确性造成一定的影响。
要减弱或消除水准仪角误差的影响,可以采取以下方法:1.定期校准:水准仪的角误差是由于仪器组装和使用中的磨损、变形等原因引起的,因此,定期进行校准是减小角误差的重要方法。
校准可以通过使用标准水平器,将水准仪的气泡、恒定器等进行调整,使其读数准确。
2.使用精密仪器:在进行水准测量时,使用精密的水准仪可以减小角误差的影响。
精密水准仪的设计和制造更加先进,并具有更高的测量精度和稳定性。
选择合适的水准仪对于准确的测量非常重要。
3.避免温度变化:水准仪的材料会因为环境温度的变化而发生膨胀或收缩,这会造成角误差。
因此,在进行水准测量时,应尽量避免温度变化较大的环境,保持水准仪处于稳定的温度条件下进行测量。
4.使用适当的支架:水准仪的支架稳定性对于减小角误差非常重要。
使用坚固的支架和适当的固定方式可以减小仪器的晃动,使测量结果更加准确。
5.避免仪器过度使用:过度使用水准仪可能会导致仪器的磨损和变形,从而增加了角误差的影响。
因此,在使用水准仪时要注意合理安排使用频率,避免过度使用,延长仪器的使用寿命。
6.仪器保养和维护:定期对水准仪进行保养和维护是减小角误差的关键步骤。
保持仪器的清洁,定期检查仪器的各个部件是否正常工作,及时修理或更换有问题的部件,可以有效减小仪器角误差的影响。
7.仪器使用技巧:熟练掌握水准仪的使用技巧也可以减小角误差的影响。
例如,正确使用气泡管的方法、合理调整仪器高度的方式等,都可以减小角误差的影响,提高测量准确性。
总之,减弱或消除水准仪角误差的影响需要综合运用校准、选择合适的仪器、控制温度变化、使用适当的支架、避免过度使用、定期保养和维护以及掌握使用技巧等多种方法。
只有通过科学、严谨的操作和管理,才能提高水准仪测量的准确性和可靠性。
浅析水准测量中出现的测量误差来源及注意的问题

1 水 准气 泡未 严 格 居 中 、 由于 气 泡 居 中存 在 误 差 , 使 视 线 偏 离 水 平 位 置 , 而 带来 读 致 从 数 误 差 。 为 减 少此 误 差 的影 响 , 次 读 数 时 , 要 使 用 水 准 管气 泡 每 都
严格居中。 2 视 差 未 消 除 、
- 一 、 水准测量原理和仪器的使用
水 准 测 量 法 是 利用 水 准 仪 提 供 的 一 条水 平 视 线 ,测 量 地 面 上 点 的 高程 的方 法 。 水 准测 量 的实 质 是 利用 水 准 仪 和 水 准 尺 测 定 地 面 相邻 各 点 之 间 的 高差 。 后 求得 地 面上 各 点 的 高 程 。 准 仪 观 测 然 水 已 知 高程 点 上 的 立 尺 叫后 视 。 观测 未 知 高 程 点 上 的 立 尺 叫前 视 。 观 测 已 知高 程 点 上 的 尺读 数 叫后 视 读 数 。观测 未 知 高 程 点 上 的 尺 读 数 叫前 视 读 数 。计 算 公 式 如 下 : 视 线 高= 视 点 的高 程 + 后 后视 读数 前 视 点 的 高程 = 线 高 一 视 前视 读 数 两 点 的 高 差= 视 读 数 一 后 前视 读 数 使 用 仪 器 时先 将 仪 器 安 置 在 两点 间 、 开 三脚 架 、 支 并使 架头 大 致水 平 。 用 连 接 螺 旋 使 水 准仪 与三 脚 架 固连 , 后 转 动 脚 螺旋 使 再 然 圆水 准 气 泡 居 中 , 到 粗 略整 平 的 目的 。 仪 器 粗 略整 平 后 , 达 即可 使 用望 远 镜 瞄 准水 准 尺 进 行 读 数 。操 作 方 法 如 下 : l 目镜 对 光 : 节 目镜 对光 螺 旋 , 十 字 丝 成 像 清 晰 。 、 调 使 2 瞄 准 : 开 望远 镜 的制 动 螺 旋 , 用 望 远 镜 筒上 的缺 口准 星 、 松 利 大概 的 瞄 准水 准 尺 , 望远 镜 内看 到 水 准 尺后 , 紧制 动螺 旋 。 在 拧 3 物 镜 对 光 : 动物 镜对 光 螺 旋 , 水 准 尺 的 分 划 成 像 清 晰 。 、 转 使 瞄准 目标 读 数 时 , 对 光 不好 , 尺像 没 有 落 在 十 字 丝 平 面 上 , 若 则 这 时眼 睛 上 下晃 动 , 数 也 随 之 变 动 , 种 现 象 称 为 十字 丝视 差 。它 读 这 会 影 响 读数 的正 确 性 , 须 予 以消 除 。 必 4 读 数 : 数 前 必 须 转 动 微倾 螺 旋 , 符 合 水 准 管 气 泡 居 中 , 、 读 使 然 后 立 即利 用 十 字 丝 中横 丝 读 取 尺 上读 数 、 读 数 时 应 读 出米 、 分 米 、 米 、 米 ( 读 ) 位数 并 以毫 米 或 米 为 单位 书写 。 厘 毫 估 四 5 记 录 : 录 员 听 到 观 测 员 报 数 , 复 述 一 遍 读 数 , 观 测 员 、 记 应 待 认 可后 。 入水 准 测 量 记 录 手 簿 。记 录员 要 站 在 观 测 员 的下 风 侧 , 记 以避 免有 风 时 昕 不 清或 误 听 读 数 。
水准测量误差及注意事项

水准测量误差及注意事项水准测量是一种用于测量地面高程差的方法,广泛应用于土木工程、建筑工程等领域。
在进行水准测量时,可能会出现一些误差,因此需要我们注意一些事项来保证测量结果的准确性和可靠性。
1.仪器误差:仪器本身存在的误差,包括示值误差、系统误差等。
示值误差是指仪器在使用时,由于制造工艺、质量等原因产生的固定偏差。
系统误差是指仪器在长期使用、予以修理、校正等过程中,使仪器示值产生固定偏差。
2.操作误差:人为因素导致的误差,包括读数误差、观测误差等。
读数误差是指读取仪器上的示值时,由于人眼视觉疲劳、视力不佳等原因造成的偏差。
观测误差是指在观测水平线时,由于水平仪的不稳定性、观测者操作不当等原因引起的测量误差。
3.大气环境误差:大气温度、气压等因素对水准仪测量结果产生的误差。
这些因素会使光线的传播路径产生弯曲,从而影响视线的直线性。
4.地球曲率误差:地球是一个近似于球形的物体,因此地面并非完全平直。
在大范围的水准测量中,必须考虑地面的曲率对测量结果的影响。
二、水准测量注意事项:1.选择合适的水准仪:根据需要测量的精度要求、工作环境等因素选择合适的水准仪。
水准仪应具备高精度、稳定性好、易操作等特点。
2.进行仪器校准:在进行水准测量之前,应对水准仪进行校准,以保证仪器本身的精度。
校准应由专业人员进行,并根据需要进行定期校准。
3.选择适当的观测时机:测量时应选择光线明亮稳定的天气,尽量避免雨雾、阴天等恶劣天气;同时,也要注意避免高温、低温等极端环境对测量结果的影响。
4.保证测量点的稳定性:测量点应选择坚固、稳定的地面,避免土质松软、不稳定的地面,以保证测量结果的准确性。
5.观测水平线时要稳定:在观测水平线时,应将水准仪固定在坚实的三脚架上,并使用水平器进行调平。
观测者在操作时应避免身体晃动,保持稳定。
6.读数要精确:在读取水准仪上的示值时,应保持视觉的清晰与稳定,将目光与目标对准,并排除反射、折射等干扰因素。
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精密水准测量的误差来源及减弱方法[摘要] 本文通过对电子水准仪水准测量误差来源进行分析,提出了在外业作业中应着重考虑的几个问题及减弱方法。
对提高测量精度和工作效率有指导作用。
[关键字] 精密水准测量误差来源减弱方法0 引言随着高精度电子水准仪的问世,克服了过去水准观测过程中所存在的人为误差,使水准测量的精度有了明显的提高,偶然误差对测量成果的影响与系统误差相比,已处于次要地位。
因此,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。
在进行水准测量时,会受到各种误差的影响,在这里就几种主要的误差进行分析,并讨论对精密水准测量观测成果的影响。
1 主要误差来源1.1 仪器误差1.1.1 水准仪视准轴与水准轴不平行的误差照准轴与水准轴不平行而产生的i角误差,是仪器误差的主要来源,虽然经过角的检验校正,但要使两轴完全保持平行是困难的,因此,当水准气泡居中时,视准轴仍不能保持水平,使水准标尺上的读数产生误差,并且与视距成正比。
图1中,S前,S后为前后视距,由于存在角,并假设角不变的情况下,在前后水准标尺上的读数误差分别为i’’·S前/ρ’’和i’’·S后/ρ’’,对高差的误差影响为:δs=i’’·S前/ρ’’(1)对于两个水准点之间一个测段的高差总和的误差影响为:∑δs=i’’·(∑S后-∑S前)/ρ’’(2)由此可见,在i角保持不变的情况下,一个测站上的前后视距相等或一个测段的前后视距总和相等,则在观测高差中由于i角的误差影响可以得到消除。
但在实际作业中,要求i角小于15″,并使前后视距近量相等。
1.1.2 光线的强弱引起条码标尺影像对比度的误差影响随着测绘新技术的发展和测量仪器的日益更新,现在水准测量主要是采用电子水准仪,而电子水准仪是根据条码影像在探测器上的位置和比例进行测量的,CCD 的物理特性决定其在光线过强或过弱、条码标尺表面光照不均匀、观测瞬间强光闪烁、外界热闪烁等情况下,都会大大降低标尺成象的对比度,也会造成局部失真,这将造成测量误差,甚至无法读数。
为减弱该误差,应尽量避免在光线太强或太弱时进行观测,仪器扫描范围内的条码尺亮度要一致,不能半明半暗,当仪器处光线比标尺亮时,应用物体对仪器进行遮挡。
1.1.3 信号处理(图像处理)的误差电子水准仪的测量信号处理是获得高精度水准测量的关键环节,条码影像在CCD 阵列上的成象的质量以及处理技术的优劣,在很大程度上决定着测量的精度。
引起图像误差的主要原因包括CCD 阵列的物理特性引起的误差、标尺被遮挡引起条码信息丢失的误差、调焦的准确引起的图像的分辨力误差、标尺倾斜引起的图像变形误差、测量信号形成时电子设备的误差等。
一般来说,图像的处理是由水准仪内置的软件完成的,其误差依赖于软件的算法和技术的先进性。
1.1.4 水准标尺长度误差的影响1.1.4.1 水准标尺每米长度误差的影响在精密水准测量作业中必须使用经过检验的水准标尺。
设?为水准标尺每米间隔平均真长误差,则对一个测站的观测高差h应加的改正数为:δf=hf(3)式中:h ──往测或返测高差值,单位为米(m);f ──标尺改正系数,单位为毫米每米(mm/m)。
对于一个测段来说,应加的改正数为:∑δf=f∑h(4)式中∑h为一个测段各测站观测高差之和。
1.1.4.2 两水准标尺零点差的影响两水准标尺的零点误差不等,设,水准标尺的零点误差分别,它们都会在水准标尺上产生误差。
如图2所示,在测站Ⅰ上顾及两水准标尺的零点误差对前后视水准标尺上读数的影响,则测站Ⅰ的观测高差为:在测站Ⅱ上,顾及两水准标尺零点误差对前后视水准标尺上读数的影响,则测站Ⅱ的观测高差为:则1﹑3点的高差,即I、Ⅱ测站所测高差之和为:由此可见,尽管两水准标尺的零点误差,但在两相邻测站的观测高差之和中,抵消了这种误差的影响,故在实际水准测量作业中各测段的测站数目应安排成偶数,且在相邻测站上使两水准标尺轮流作为前视尺和后视尺。
1.2 外界条件产生的误差1.2.1 仪器和水准标尺(尺台或尺桩)垂直位移的影响仪器和水准标尺在垂直方向位移所产生的误差,是精密水准测量系统误差的重要来源。
由于水准仪下沉,使视线降低,而引起高差误差。
如果采用”后、前、前、后”的观测程序,可减弱其影响。
如果在转点发生尺垫下沉,将使下一站的后视读数增加,也将引起高差的误差。
采用往返观测的方法,取成果的中数,可减弱影响。
为了尽量设法减少水准仪和尺垫下沉,测站和转点应选在土质实处,并踩实三脚架和尺垫,使其稳定。
水准标尺立于尺台后至少要半分钟后才进行观测,这样可以减少其垂直位移量,从而减少其误差影响。
1.2.2 大气垂直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。
1.2.3 温度的影响误差温度的变化不仅会引起大气折光的变化,而且当烈日照水准管时,由于水准管本身和管内液体温度的升高,气泡向着温度的方向移动,从而影响水准管轴的水平,产生了气泡居中误差,温度的变化还会对仪器的角和水准标尺长度产生影响,所以,观测中应随时注意为仪器打伞遮阳。
1.2.3.1 温度变化对i角的影响温度的变化对i角的影响是极其复杂的,实验结果表明,当仪器周围的温度均匀地每变化1℃时,i角将平均变化约为0.5”,有时甚至更大些,有时竟可达到1~2”。
由于i角受温度变化的影响很复杂,因而对观测高差的影响是难以用改变观测顺序的办法来完全消除,因此,减弱这种误差影响最有效的办法是减少仪器受辐射热的影响,如观测时要打伞,避免日光直接照射仪器,以减小i角的复杂变化,同时,在观测开始前应将仪器预先从箱中取出,使仪器充分地与周围空气温度一致。
如果我们认为在观测的较短时间段内,由于受温度的影响,i角与时间成比例地均匀变化,则可以采取改变观测顺序的方法在一定程度上来消除或削弱这种误差对观测高差的影响。
在相邻两个测站上,对于基本分划和辅助分划的观测程序可以归纳为:奇数站为:后-前-前-后偶数站为:前-后-后-前所以,将测段的测站数安排成偶数,对于削减由于角变化对观测高差的误差影响也是必要的。
1.2.3.2 温度变化对水准标尺长度的影响铟瓦标尺的线膨胀系数很小,一般达10-6级,但在精密水准测量中,当测量时温度与标尺检定温度相差较大时,其影起的误也是不容忽视的。
我们可以根据标尺线膨胀系数及测量的每站温度进行改正,一测段高差改正数e由公式(8)计算:1.3 人为观测误差由于现在多采用电子水准仪进行测量,克服了光学水准仪所产生的一些误差,比如:没有人为读数误差;水准管的居中误差等。
观测误差主要表现为水准尺倾斜误差。
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。
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。
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。
2 减弱误差的方法在精密水准测量中,影响观测成果质量系统误差来源很多。
通过对以上几项主要误差的来源及其影响分析的基础上,就如何消除或减弱系统误差对水准测量的影响可采取以下方法:(1)每次测水准前都要进行i角检验,对i角大于15秒的,应校正后才能用于观测。
(2)外业观测成果必须对水准标尺按公式(4)进行长度改正,同时进行标尺温度改正,以减弱前后标尺锢瓦带受热不均对观测成果带来的影响。
(3)外业观测每一测段的设站一定要设为偶数站以消除标尺零点差。
(4)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。
可以使由仪器与标尺下沉所引起的观测高差大部分得到消除。
(5)在水准路线布设时,应尽量选在坡度较缓的地带,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。
以有效减弱大气折光的影响。
(6)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。
|(7)选择设站和尺台的放置地方一定要坚硬,防止仪器和尺台下沉产生误差。
(8)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。
(9)使用电子水准仪时,还应注意尽量避免在光线太强或太弱时进行观测,仪器扫描范围内的条码尺亮度要一致,不能半明半暗,当仪器处光线比标尺亮时,应用物体对仪器进行遮挡。
3 结论精密水准测量中的误差,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,并进行相应的改正,则有可能避免或削弱这种误差的影响。
同时,对精密水准测量成果的计算中,还应考虑各大地水准面不平行改正;重力异常改正等。
当然,影响地面点高程精度的因素很多,有待我们在实际工作中总结经验,深入的探讨,多找方法来提高观测精度,提高效率。