水准测量毕业论文 浅谈水准测量的误差来源及控制方法
分类号密级：冀中职业学院
毕业论文
题目：浅谈水准测量的误差来源及控制方法
姓名黄艳博
学号
系别
专业工程测量
指导教师
论文提交日期年月
浅谈水准测量的误差来源及控制方法
摘要
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
目录
第一章绪论 (1)
1.1论文的背景和意义 (1)
1.2论文的主要方法 (1)
1.3论文的主要内容 (1)
第2章水准测量的基本原理和方法 (2)
2.1 水准测量的基本原理 (2)
2.1. 1 高差法 (2)
2.1 .2 仪高法 (2)
2.2 水准测量方法与水准路线3
第3章勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法 (4)
3.1水准测量中出现的问题 (4)
3.2仪器误差（系统误差）及控制方法 (6)
3.2.1视准轴不平行水准管轴产生的误差及控制方法 (6)
3.2.2 水准尺误差及控制方法 (7)
3.3 观测误差(偶然误差)和控制方法 (8)
3.3.1 符合水准管气泡居中误差及控制方法 (8)
3.3.2调焦误差和视差的影响及控制方法 (8)
3.3.3 水准尺的倾斜误差及控制方法 (8)
3.4 外界条件（偶然误差）影响和控制方法 (9)
3.4.1 地球球气差和日照风力引起的误差及控制方法 (9)
3.4.2 仪器升降和水准尺下沉的影响 (10)
第4章结论 (12)
参考文献 (13)
致谢 (14)
第1章绪论
1.1论文的背景和意义
公路、桥梁、隧道等建筑工程中，水准测量有着广泛的应用，随着测量事故的增多，测量误差逐渐成为工程安全、质量和成本的头号公敌。如何减小水准测量的误差，也成为当前测量人面临的最大难题。
在这里，廊泊一级公路BM4至BM5水准点外业测量结果为例，我们初次测量时的成果显示，其高差允许值都超出了规范要求，不能符合工程建设需要。最后经过认真检查发现，在现场作业时没有按精密水准测量规范操作，一个水准点段测完后没有立即进行检查、复核，为误差的积累创造了条件。最后我们又从新复测了该段的高程，从仪器到测量人员做了全面的分析，从而发现了前期误差来源的主要问题。今天来写这个题目，就是来探讨水准测量在工程建设应用当中产生的一些问题和解决方法。只要我们在作业时按照其规范来要求测量人员，会在很大程度上提高我们的作业速度、效率和质量，把水准测量的误差限制最小，做到精益求精，以更好地为工程的顺利进行服务。
1.2论文的主要方法
水准测量在工程应用中的使用方法很多，这里主要论述的是在工程应用种最常用的有中间法（前后视距相等）、摇尺法（读数时尺底置于点上，尺的上部在视线方向前后慢慢移动，读取最小读数）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）来消除在测量当中产生的误差
1.3论文的主要内容
这里主要论述水准测量在工程测量中的基本原理，以及在勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法。其分为：
1．仪器误差（系统误差）及控制方法；
2．观测误差（偶然误差）及控制方法；
3．外界条件（偶然误差）影响和控制方法。
第2章水准测量的基本原理和方法
2.1 水准测量的基本原理
水准测量是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，这样就可以由已知点的高程推算出来未知点的高程。测定待测点高程的有高差法和仪高法两种。
2.1.1 高差法
如图2-1所示，若已知A点的高程H A , 欲测定B点的高程HB.在A；B两点上竖立两根尺子，并在A；B两点之间安置一架可以得到水平视线的仪器。假设水准仪的水平视线在尺子上的位置读书分别为A尺（后视）读书为a ,B尺（前视）读书为b，则a ,b两点之间的高程差为：
H AB = a - b (2-1)
于是B点的高程HB 为：
H B = H A + h AB (2-2)
H B = H A +h AB =H A + a - b (2-3)
这种利用高差计算待测点高程的方法，称高差法。这种尺子称为水准尺，所用的仪器称水准仪
图 2—1水准原理
2.1.2 仪高法
由式2-3可以写为 H B = (H A + a ) - b (2-4)
如图2-2所示，即 H B =H i - b (2-5)
上式中H i 是仪器水平视线的高程，即为视线高程。仪高法是，计算第一次仪高，就可以测算出前视点的高程。即放置一次仪器，就可以测出数个前视点的高程。
2.2 水准测量方法与水准路线
当地面上两点间的距离较长或高差较大时,仅安置一次仪器不能直接测得两点间的高差,则进行连续的分段测量,将所得各段高差相加、即可求得两点间的高差。如某一点的高程通过转1、转2、转3、转n等点传递到另一点,这些用来传递高程的点,称为转点。任意
转点位置的变动,都会直接影响到某一点的高程,因此,转点位置应选在坚实的地面上,在其上放置尺垫并踩实。
水准路线是水准测量进行的路线。根据测区的具体情况,可选用不同的水准路线,水准路线分为附合水准路线、闭合水准路线、支水准路线等三种。
1）附合水准路线：当测区附近有高级水准点时,可由一高级水准点开始,沿着待测各高程的水准点1、2、作水准测量,最后附合到另一高级水准点叫附合水准路线。
2）闭合水准路线：当测区附近有一高级水准点时,可从该点出发,沿着待测的水准点进行水准测量,最后仍回到起始点,形成一个闭合的路线。
3）支水准路线：从某一水准点出发,进行水准测量到另一个点,即不符合到另一点,也不形成闭合的水准路线。
第3章勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法
3.1水准测量中出现的问题
型水准仪，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DS
3
工具是3m的双面木质水准标尺和尺垫。渠道工程测量一般使用DS
型微倾式自动安平水
3
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。
在一个测区内所有的工程采用同一个高程系统，现在应用三等水准点观测方法采取往返测量，并且按照双面水准标尺和中丝测高法并且每站按照“后—前—前—后”的观测程序进行观测读数，最终成果整理要求高差闭合差f h容（f h容=Σh往+Σh返）达到平原微丘区三等水准测量的精度不大于±12·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。
一个水准点段测完后应立即进行检核，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。
水准测量误差有仪器误差、观测误差和外界条件的影响。
3.2仪器误差（系统误差）及控制方法
3.2.1视准轴不平行水准管轴产生的误差及控制方法
仪器虽在测量前经过校正，仍会存在残余误差。一方面是制造误差，即仪器在制造过程中就存在制造缺陷误差，这项误差是无法消除的；另一方面是检验和校正后的残余误差。在这些误差中，影响最大、表现突出的就是照准轴和水准管轴不平行的误差，即i 角误差。设A、B分别为同一测站的后视点和前视点，S A、S B分别为后视和前视的距离，X
A
、X B为由于视准轴与水准管轴不平行而引起的读数误差。如果不考虑地球曲率和大气折光的影响，B点对A点的高差为：
h
ab
= （a – X A）–（b –X B） =（a – b）–（X A–X B）（3-1）因
x =S tan i （3-2）故
h
ab
= （a – b）–（S A–S B）tani =（a – b）–（S A–S B）1/ρ" （3-3）对于一测段有
∑h = ∑（a – b）–1/ρ"×∑（S
A –S
B
）（3-4）
通过分析，i角误差的影响与仪器至前后视标尺的视距差及视距积累有关。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。要消除i角误差的影响，在实际作业中只要做到前后视距相等即可，这种误差与视距长度成正比。观测时可通过中间法（前后视距相等）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）消除。针对中间法在实际过程中的控制，立尺人是关键，通过应用普通皮尺测距离，之后立尺，简单易行。而距离补偿法不仅繁琐，并且不容易掌握。
残余i 角也不是固定不变的，即使在同一测站上，后视和前视的i 角往往由于太阳光照射的不同而不一样。为了避免这种误差的产生，在阳光下进行观测必须用测伞遮住仪器。在照准同一测站的前、后视尺时，尽量避免调焦。
3.2.2 水准尺误差及控制方法
主要包含尺长误差（尺子长度不准确）、刻划误差（尺上的分划不均匀）和零点差（尺的零刻划位置不准确），对于较精密的水准测量，一般应选用尺长误差和刻划误差小的标尺。对于尺长误差较大水准尺，使用时应在最后的高差加上水准尺每1m的尺长改正。水准尺的底面与标尺第一个分格的起始线（黑面为零、红面为4687或4787）应当是一致的。但由于使用磨损等原因，有时不能完全一致，这个差数是标尺的零点差（包括黑红面零点差及一对标尺零点差）。标尺零点差的影响对于测站数为偶数的水准路线是可以自行抵消的。当测站数为奇数时，高差中含有这种误差的影响。所以，在水准测量中，每测段的测站数应取偶数为好，这样就消除标尺的零点差对高程的影响；或者标尺的零误差的影响，控制方法可以通过在一个水准测段内，两根水准尺交替轮换使用（在本测站用作后视尺，下测站则用为前视尺），并把测段站数目布设成偶数，即在高差中相互抵消。同时可以减弱刻划误差和尺长误差的影响。
3.3 观测误差(偶然误差)和控制方法
3.3.1 符合水准管气泡居中误差及控制方法
水准测量的主要条件是视线必须水平。假设当水准仪不存在i角误差的情况下，我们用微倾螺旋使管水准气泡居中，此时一般认为管水准轴就水平了因而望远镜照准轴水平了。其实不然，在观察到气泡居中的一瞬间，还不能认为水准轴是水平的。由于符合水准气泡未能做到严格居中，造成望远镜视准轴倾斜，产生读数误差。读数误差的大小与水准管的灵敏度有关，主要是水准管分划值τ的大小。此外，读数误差与视线长度成正比。水准管居中误差一般认为是0.1·τ，根据公式m居=0.1·τ″·S/2ρ″，DS3级水准仪水准管的分划值一般为20″，视线长度S为75m，ρ=206265″，那么，m居=0.4mm。由此看来，只要观测时符合水准管气泡能够认真仔细进行居中，且对视线长度加以限制，与中间法一致，此误差可以消除。
3.3.2调焦误差和视差的影响及控制方法
在观测时，若在照准后、前尺时均调焦，必然使在前、后尺读数时i角高度不一致，从而引起读数误差。前后视距相等时可避免在一站中重复调焦。当存在视差时，尺像不与十字丝平面重合，观测时眼睛所在的位置不同，读出的数也不同，因此，产生读数误差。所以在每次读数前，控制方法就是要仔细进行物镜对光，消除视差。
普通水准测量中水准尺以厘米刻划，考虑仪器的基本性能，影响估读精度的因素主要与十字丝的粗细、望远镜放大倍率及视线长度等因素有关。其中视线长度影响较大，有关规范对不同等级水准测量时的视线均作了规定，作业时应认真执行。
3.3.3 水准尺的倾斜误差及控制方法
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。但是，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。如图2所示。当水准尺的倾斜角为γ时，其尺上读数为a1，则由图2可知
a = a
* cos γ （3-5）
1
△a = a
－a = a1* (1－cos γ) （3-6）
1
图2 水准尺倾斜对读数影响
即△a得大小取决于水准尺倾斜角γ和标尺上读数a1的大小。所产生的读数误差为Δa =a（1-cosγ）。当γ=3o，a=1.5m时，Δa = 2mm，由此可以看出，此项影响是不可忽视的，通常我们立镜高度是1.7m, 则Δa = 2.33mm，。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。最重要的是在转点位置。
3.4 外界条件（偶然误差）影响和控制方
3.4.1 地球球气差和日照风力引起的误差及控制方法
a
如上图3所示，
a′
3-7）
b′、b″之
（3-8）式中——水准仪到水准尺的距离（km）；
R——地球的平均半径，R=6 371km。
由于大气折光的影响，视线是一条曲线，在水准尺上的读数分别为a、b；a、a″之差与b、b″之差，就是大气折光对读数的影响，用r表示。在稳定的气象条件下，r约为c的1/7，即
r = 1/7(C)=0.07(D2/2R) （3-9）地球曲率和大气折光的共同影响为：
f =c- r =0.43(D2/2R) （3-10）
由于地球曲率的缘故，在同一水准面上的两个点其高差并不为零。由此产生用水平面代替水准面对高程的影响，可以用公式C =D2/（2R）表示，地球半径R =6 371Km，当D =1Km时，C =8cm；显然，以水平面代替水准面时高程所产生的误差要远大于测量高程的误差。所以，对于高程而言，即使距离很短，也不能将水准面当作水平面，一定要考虑地球曲率对高程的影响。实测中采用中间法可自动消除曲率对前后视读数的影响。大气折光使视线成为一条曲率约为地球半径7倍的曲线，使读数减小，可以用公式Δh =D2/（2x7R）表示，视线离地面越近，折射越大，因此，视线距离地面的高度不应小于0.3m，并且其影响也可用中间法消除或减弱。此外，应选择有利的时间，一日之中，上午10时至下午4时这段时间大气比较稳定，便于消除大气折光的影响，但在中午前后观
测时，尺像会有跳动，影响读数，应避开这段时间，阴天、有微风的天气可全天观测。日照及风力引起的误差影响是综合的，比较复杂。如果光照会造成仪器各部分受热不均使轴线关系发生改变、风大时会使仪器抖动、不易精平等会引起误差。处选择好的天气测量外，给仪器打伞遮光等都是消除和减弱其影响的好办法。
3.4.2 仪器升降和水准尺下沉的影响
仪器下沉是指在一测站上读的后视读数和前视读数之间仪器发生下沉，使得前视读数减小，算得的高差增大。为减弱其影响，当采用双面尺法或变更仪器高法时，第一次是读后视读数再读前视读数，而第二次则先读前视读数再读后视读数。即“后、前、前、后”的观测程序。这样的两次高差的平均值即可消除或减弱仪器下沉的影响。
水准尺下沉的误差是指仪器在迁过程中，转点发生下沉，使迁站后的后视读数增大，算得的高差也增大。如果采取往返测，往测高差增大，返测高差减小，所以取往返高差的平均值，可以减弱水准尺下沉的影响。最有效的方法是应用尺垫，在转点的地方必须放置尺垫，并将其踩实，以防止水准尺在观测过程中下沉。
根据误差来源分析表1.1，应用偶然中误差MΔ=±（[Δ·Δ]/[4·n·R]）（1/2）计算合格，附合路线闭合差公式计算同样合格。那么，这个比较隐蔽的错误主要来源是立尺方向出现倾斜和转点位置下沉或移动，中间法距离控制不好。解决的方法是首先改变水准测量的模式，基平与中平分开。其次在每一个测站检核，在同一测站上以不同的仪器高度（或称视线高度）观测两次，两次所测高差之差不超过规定的容许值2.0mm，取其算术平均值作为本测站的观测结果。严格执行上述控制误差的方法。就能够有效的把误差控制在精度要求内。
第4章结论
减小和消除误差的方法都是以增加时间或采取更多的步骤为代价。在测量中操作熟练，才能提高观测的速度，采取规范的办法，严格执行正确步骤，司仪与立尺互相配合，才能得到正确结果。
通过实践证明，将控制方法应用到实际工作中后，没有出现过错误，达到了“多干事、动作快、效率好、省时间”的目的。
参考文献
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5．高井祥，张书毕，于胜文等.测量学.徐州：中国矿业大学出版社，2007.
6. 武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础.武汉：武汉大学出版
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8. 宁津生等.测绘学概论.武汉：武汉大学出版社，2004.
9．武汉测绘科技大学《测量学》编写组.测量学（第三版）.北京：测绘出版社，1991.
致谢
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，我要感谢我的老师、同事、朋友给了我很大的帮助和支持，在这里请接受我诚挚的谢意！
今天，我以最真诚的心情感谢老师，在百忙之中来修改和点评我的论文，我相信我的论文在老师的精心的指导下能够顺利完成。在此，向老师表示衷心的感谢！
分光光度计测量误差来源分析
分光光度计测量误差来源分析 分光光度计是利用物质对光的选择性吸收进行物质的定性或定量分析的仪器，在各行各业得到了广泛应用，主要用于物质纯度检查、定量分析、物质结构鉴别等。可测量结果总会出现可接受或不可接受的误差，误差来源于测量过程的各个方面，我认为主要来源于仪器本身性能和测量条件的选择两个方面。 1仪器本身性能带来的误差 1.1复色光对比耳定律的偏离 比耳定律成立的前提条件是人射光是单色光，但是精度再高的仪器，即使是双单色器的分光光度计，也只能获得近乎单色的光，无法获得纯单色光，它仍然含有狭窄光通带，具有复色光的性质。而复色光会导致比耳定律的正或负偏离。固定狭缝的紫外分光光度计光谱带宽一般为1nm或2nm，可调狭缝的可以做到0.Inm;可见分光光度计带宽6nm、snm，甚至十几纳米。光谱带宽应该是越小越好，但是随着光谱分辨率的提高，仪器的灵敏度降低，所以选择仪器时要综合考虑各种条件的影响。当溶液浓度较小且单色光较纯时，可近似认为符合比耳定律。 1.2杂散光的影响 杂散光是指进人检测器的处于待测波长光谱带宽范围外的其他波长组分，它是光谱测量中误差的主要来源。产生原因有:分光光度计的色散元件、反射镜、透镜及单色器内壁灰尘等。在分光光度计工作波段边缘波长处，由于单色器透光率、光源辐射强度、检测器灵敏度都较低，杂散光的影响更为显著。杂散光限制仪器的分析上限可引起严重的测量误差，实际工作中，在定量分析时，一般在吸收峰或其附近处测量样品吸光度，如果在分析波长处含有杂散光，这时样品的透光率较小，而杂散光大部分透过，使测量吸光度低于真实吸光度。 1.3仪器噪声对测t的影响 仪器噪声也是仪器的一个重要指标，它表征仪器做稀溶液的能力。是叠加在待测量的分析信号中的不需要的信号，扫描100%T和0%T线，可观察到分光光度计的绝对噪声水平，如果仪器噪声较大，会掩盖较小的测量信号，一般用噪音的二倍来表示仪器的灵敏度。 1.4波长和吸光度准确度 样品的每一个值都是在一定的波长下测得的，如果波长误差很大，测出的值肯定不准。吸光度准确度也是用户对仪器的直接要求，更应引起足够的重视。国家计量检定规程规定双光束紫外可见分光光度计透射比准确度为A级士0.6%,B级土1.0%。 2测量条件的选择
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。 3. 0水准测量的误差分析及控制方法 水准测量误差有仪器误差、观测误差和外界条件的影响。 3.1仪器误差之一是水准仪的望远镜视准轴不平行于水准管轴所产生的误差 仪器虽在测量前经过校正，仍会存在残余误差。因此造成水准管气泡居中，水准
测距误差来源及其影响.
§4.3 测距误差来源及其影响 测距误差的大小与仪器本身的质量，观测时的外界条件以及操作方法有着密切的关系。为了提高测距精度，必须正确地分析测距的误差来源，性质及大小，从而找到消除或削弱其影响的办法，使测距获得最优精度。 4.3.1 测距误差的主要来源 由（4-3）式可知，相位式测距的基本公式为 )2(210π ?Φ+=N n c f D （4-23） 式中 n c c ?=0 将其线性化并根据误差传播定律得测距误差 2222202240Φ??? ? ?+????????????? ??+???? ??+???? ??=m n m f m c m D M n f c D πλ （4-24） 式中 0c ——光在真空中传播的速度； f ——测尺频率； n ——大气折射率； Φ——相位； λ——测尺波长。 上式表明，测距误差D M 是由以上各项误差综合影响的结果。实际上，观测边长S 的中误差S M 还应包括仪器加常数的测定误差K m 和测站及镜站的对中误差l m ，即 222222202240l K n f c S m m m n m f m c m D M ++??? ??+?? ??????????? ??+???? ??+???? ??=Φπλ （4-25） 上式中的各项误差影响，就其方式来讲，有些是与距离成比例的。如0c m ,f m 和n m 等，我们称这些误差为“比例误差”；另一些误差影响与距离长短无关。如Φm ,K m 及l m 等，我们称其为“固定误差”。另一方面，就各项误差影响的性质来看，有系统的，如0c m ,f m ,K m 及n m 中的一部分；也有偶然的，如Φm ,l m 及n m 中的另一部分。对于偶然性误差的影响，我们可以采取不同条件下的多次观测来削弱其影响；而对系统性误差影响则不然，但我们可以事先通过精确检定，缩小这类误差的数值，达到控制其影响的目的。 4.3.2 比例误差的影响
水准测量误差分析(精)
水准测量误差分析 3.5.1水准测量的误差分析 水准测量误差包括仪器误差，观测误差和外界条件的影响三个方面。 (一) 仪器误差 ① 仪器校正后的残余误差 例如水准管轴与视准轴不平行，虽经校正仍然残存少量误差等。这种误差的影响与距离成正比，只要观测时注意使前、后视距离相等，便可消除或减弱此项误差的影响。 ② 水准尺误差 由于水准尺刻划不正确，尺长变化、弯曲等影响，会影响水准测量的精度，因此，水准尺须经过检验才能使用。至于尺的零点差，可在一水准测段中使测站为偶数的方法予以消除。 (二) 观测误差 ①水准管气泡居中误差 设水准管分划道为τ″，居中误差一般为±0.15τ″，采用符合式水准器时，气泡居中精度可提高一倍，故居中误差为 m =ρτ' '?'''±215.0·D 3-35 式中 D —水准仪到水准尺的距离。 ② 读数误差 在水准尺上估读数毫米数的误差，与人眼的分辨力、望远镜的放大倍率以及视线长度有关，通常按下式计算 m v =ρ' '?''D V 06 3-36 式中 V —望远镜的放大倍率； 60″—人眼的极限分辨能力。 ③ 视差影响 当存在视差时，十字丝平面与水准尺影像不重合，若眼睛观察的位置不同，便读出不同的读数，因而也会产生读数误差。 ④ 水准尺倾斜影响 水准尺倾斜将尺上读数增大，如水准尺倾斜033'?，在水准尺上1m 处读数时，将会产生2mm 的误差；若读数大于1m ，误差将超过2mm 。 （三）外界条件的影响 ① 仪器下沉 由于仪器下沉，使视线降低，从而引起高差误差。若采用“后、前、前、后”观测程序，可减弱其影响。 ② 尺垫下沉 如果在转点发生尺垫下沉，使下一站后视读数增大，这将引起高差误差。采用往返观测的方法，取成果的中数，可以减弱其影响。 ③ 地球曲率及大气折光影响 如式3-25所示 地球曲率与大气折光影响之和为 R D f 2 43.0?= 3-37
浅析水准测量的误差来源及控制方法
浅析水准测量的误差来源及控制方法 【摘要】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 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。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 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。 3 水准测量的误差分析及控制方法 水准测量误差有仪器误差、观测误差和外界条件的影响。 3.1 仪器误差之一是水准仪的望远镜视准轴不平行于水准管轴所产生的误差 仪器虽在测量前经过校正，仍会存在残余误差。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。这种误差与视距长度成正比。观测时可通过中间法（前后视距相等）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）消除。针对中间法在实际过程中的控制，立尺人是关键，
水准测量误差分析及注意事项分析
水准测量误差分析及注意事项分析 在測量工作中，高程测量是一项不可缺少基本工作，一般使用的测量方法有三角高程测量与水准测量等，在高程测量中，水准测量具有较高的测量精准度。分析了水准测量误差分析及注意事项，以减弱水准测量误差影响。 标签：水准测量；误差；影响 因为多重因素的影响，如，外界环境及仪器等，不利把控水准测量。产生的错误不容易发现，使得基础资料不准确，进而导致水准点间高差出现错误，对工程施工造成直接影响，带来时间及经济损失。所以，分析水准测量误差的影响影响很重要。 1、水准测量误差分析 测量中难免存有误差，按照水准测量误差产生原因不同，可将误差划分为三个方面：外界条件引起的误差、仪器误差、观测误差。 1.1外界条件引起的误差 1.1.1地球曲率与大气折光误差 地球曲率影响高程测量，这点不能忽略，如果视距为100m，高程方面误差接近1mm，影响较大。该误差类1以于水准管轴不平行视准轴，以前后视距离相等的方法可消除该误差对高差带来的影响。地面上空气密度以梯度呈现，光线进入各密度媒介时，产生折射，通常从疏媒介向密媒介折射，因为水准仪视线不理想。通常大气层上层空气密度疏，下层空气密，视线经过大气层，变成了向下弯曲的曲线，导致尺上读数变小，与水平线出现差值，也就是遮光差。 山地连续下坡或上坡时，前后视线和地面的高度增大，遮光差产生的影响越来越大，体现相应的系统性，需要减少视线长度，提升视线高度，以此，将大气遮光影响减至较低。 如果天气晴朗，接近地面的温度比较高，使得下层空气密度相对较稀，这时视线变成了向上弯曲的曲线，导致尺上读数变大。视线线越接近地面，产生的折射越大，所以，通常视线要高出地面一定高度，比地面高出0.5m，就是为了减弱这种影响。如果地面平坦，地面覆盖的物体大致相同，前视距与后视距是相等的，前视距与后视距具有相同的遮光差方向，大小大致相同，能够很大程度上消除遮光差影响。 1.1.2尺子与仪器下沉误差 在转站过程中，尺垫会下沉，导致下一站后视读数变大，导致测量出现高差
精密水准测量的主要误差来源及其影响
精密水准测量的主要误差来源及其影响
§5.4 精密水准测量的主要误差来源及其影响 在进行精密水准测量时，会受到各种误差的影响，在这一节中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。 5.4.1 视准轴与水准轴不平行的误差 1.i角的误差影响 虽然经过i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5-20 图5-20中， s，后s为前后视距，由于存在 前 1
2 i 角，并假设i 角不变的情况下，在前后水准标尺上的读数误差分别为ρ''?''1前s i 和ρ''''1.后s i ，对高差 的误差影响为 ρδ''-''=1 )(前后s s i s （5-1） 对于两个水准点之间一个测段的高差总 和的误差影响为 ρδ''-''=∑∑∑1)(前后s s i s （5-2） 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，要求前后视距完全相等是困难的。下面讨论前后视距不等差的容许值问题。 设51''=i ，要求s δ对高差的影响小到可以忽略不计的程度，如s δ=0.lmm,那么前后视距之差的容许值可由（5-1）式算得，即 m i s s s 4.1)(≈''''≤ -ρδ前后
为了顾及观测时各种外界因素的影响，所以规定，二等水准测量前后视距差应≤1m。为了使各种误差不致累积起来，还规定由测段第一个测站开始至每一测站前后视距累积差，对于二等水准测量而言应≤3m。 2.?角误差的影响 当仪器不存在i角，则在仪器的垂直轴严格垂直时，交叉误差?并不影响在水准标尺上的读数，因为仪器在水平方向转动时，视准轴与水准轴在垂直面上的投影仍保持互相平行，因此对水准测量并无不利影响。但当仪器的垂直轴倾斜时，如与视准轴正交的方向倾斜一个角度，那么这时视准轴虽然仍在水平位置，但水准轴两端却产生倾斜，从而水准气泡偏离居中位置，仪器在水平方向转动时，水准气泡将移动，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倾斜，显然它将影响在水准标尺上的读数。为了减少这种误差对水准测量成果的影响，应对水准仪上的圆水准 3
测量误差及其处理的基本知识
第五章 测量误差及其处理的基本知识 1、测量误差的来源有哪些？什么是等精度测量？ 答：测量误差的来源有三个方面：测量仪器的精度，观测者技术水平，外界条件的影响。该三个方面条件相同的观测称为等精度观测。 2、什么是系统误差？什么是偶然误差？它们的影响是否可以消除？ 答：系统误差是指在相同的观测条件下对某量作一系列的观测，其数值和符号均相同，或按一定规律变化的误差。偶然误差是指在相同的观测条件下对某量作一系列的观测，其数值和符号均不固定，或看上去没有一定规律的误差。系统误差的影响采取恰当的方法可以消除；偶然误差是必然发生的，不能消除，只能削弱偶然误差的影响。 3、举出水准测量、角度测量及距离测量中哪些属于系统误差？ 答：水准仪的i 角误差，距离测量时钢尺的尺长误差，经纬仪的视准轴误差、横轴误差和竖盘指标差等都属于系统误差。 4、评定测量精度的指标是什么？何种情况下用相对误差评定测量精度？ 答：测量中最常用的评定精度的指标是中误差，其绝对值越大精度越低。当误差大小与被量测量的大小之间存在比例关系时，采用相对误差作为衡量观测值精度的标准。例如距离丈量，采用往返丈量的相对误差作为评定精度的指标。 所谓相对中误差(简称相对误差)就是中误差之绝对值（设为|m|）与观测值（设为D ）之比，并将分子化为1表示K =| |/1||m D D m = 。 5、观测值中误差如何计算？ 答：设在相同条件下对某量进行了n 次观测，得一组观测值L 1、L 2、……Ln ，x 为观测值的算术平均值， i v 表示观测值改正数，即 11L x v -= 22L x v -= ．．．．．． n n L x v -= 则中误差 [] 1-±=n vv m 6、算术平均值及其中误差如何计算？
水准测量的误差来源及控制
水准测量的误差来源及控制
浅析水准测量的误差来源及控制方法 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DS 3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 廊泊一级公路BM4至BM5水准点外业测量结果 点号 后视 视线高 间视 前视 高程 点号 后视 视线高 间视 前视 高程 BM4 3.300
3.286 15.529 557.8 1.483 15.765 1.450 14.282 254.6 1.442 14.308 600 1.386 14.379
1.424 14.326 650 1.357 14.408 314.6 1.425 15.715 1.460 14.290 700 1.672 16.005
14.333 344.6 1.420 14.295 750 1.482 14.523 374.6 1.387 14.328 800
水准测量
水准测量 1.什么是绝对高程？什么是相对高程？ 答：地面点沿其铅垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程。 地面点沿其铅垂线方向至任意假定的水准面的距离称为相对高程。 2. 什么叫水准面？ 答：将海洋处于静止平衡状态时的海水面或与其平行的水面，称为水准面。 3．由于标准方向的不同，方位角可以分为哪几类？ 答：可以分为真方位角、磁方位角、坐标方位角。真方位角是以过直线起点和地球南、 北极的真子午线指北端为标准方向的方位角。磁方位角是以过直线起点和地球磁场南、北极的磁子午线指北端为标准方向的方位角。坐标方位角是以过直线起点的平面坐标纵轴平行线指北端为标准方向的方位角。 4.测量工作应遵循哪些基本原则？为什么要遵循这些原则？ 答：在程序上“由整体到局部”；在工作步骤上“先控制后碎部”，即先进行控制测量， 然后进行碎部测量；在精度上“有高级到低级”。遵循上述基本原则可以减少测量误差的传递和积累；同时，由于建立了统一的控制网，可以分区平行作业，从而加快测量工作的进展速度。 5.测量工作有哪些基本工作？ 答：距离测量、水平角测量、高程测量是测量的三项基本工作。 6.简述水准测量的原理。 答：水准测量原理是利用水准仪所提供的水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，然后根据其中一点的已知高程推算出另一点的高程。 7.在一个测站上，高差的正、负号说明什么问题? 答：在一个测站上，高差等于后视读数减去前视读数。高差为正，说明后视读数大于前视读数；高差为负，说明后视读数小于前视读数。 8.DS3型微倾式水准仪上的圆水准器和管水准器各有什么作用?答：圆水准器是用来指示竖轴是否竖直的装置。管水准器是用来指示视准轴是否水平的装置。
公路工程水准测量的误差及控制
公路工程水准测量的误差及控制 间高差。公路工程测量过程中会出现各种误差，本文简要的分析水准测量的误差及控制方法。 关键词：水准测量；误差；控制 一、概述 公路工程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。公路工程测量一般都使用微倾式自动安平水准仪，每公里精度能达到3mm，水准仪在一个测站的基本程序是：安置仪器，粗略整平，瞄准水准尺精平和读数，在每一测段测定完后复核结果。同一施工路线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。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，进行检核，每一测站如果没有检查和复核，将为误差的积累创造条件，容易返工，耽误时间，浪费人力，在工程实践中，这一方法经常出现错误。现在我们将水准点与中桩分开观测，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=h往h返）达到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。 二、水准测量的误差分析及控制 水准测量误差产生有仪器误差，观测误差和外界条件的影响三个方面。
1.仪器误差。准仪的望远镜视准轴不平行于水准管轴所产生的误差；仪器虽在测量前经过校正，但仍会在残余误差，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。这种误差与视距长度成正比，观测时可通过中间法（前后视距相等）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）消除。中间法在实际操作过程中立尺人是关键，可采用普通皮尺测定距离之后立尺。而补偿法却不易操作。另外有水准尺误差：水准尺误差有尺长误差（尺子长度不准确），刻划误差（尺上的分划不均匀）和零点差（尺的零刻划位置不准确），三种情况组成。施工测量前对所使用的水准尺进行检查，尽可能不使用尺长误差和刻划误差的标尺，如只能使用应找出误差特点，进行数据修正后进行使用，对于尺的零误差，控制方法可通过在一个水准测段内，交替轮换使用两根水准尺（本测站用作视尺，下测站用作前视尺），并把测段站数目布设成偶数，以在高差中相互抵消，同时可减弱刻划误差和尺长误差的影响。 2.观测误差。 （1）符合水准管气泡居中的误差：由于符合水准气泡未能做到严格居中，造成望远镜视准轴倾斜面，产生读数误差。读数误差的大小与水准管的灵敏度有关，景要是水准管分划值J的大小。此外，读数误差与视线长度成正比，水准管居中误差一般认为是0.1.J，根据人公式m 居=0.1.s/p，因此只要观测时符合水准管气泡能够认真仔细进行居中，且对视线长度加以限制，与中间法一致，此误差可消除。 （2）视差的影响当存在视差时，尺像与十字丝平面不重合，观测
水准测量的误差来源及控制资料
浅析公路工程普通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。水准测量是采用几何原理，利用水平视线测定两点间高差,所使用的仪器为水准仪，工具是水准尺和尺垫。公路工程施工测量中通常使用DS3型微倾式水准仪，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。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。 在公路工程施工测量中同一条公路采用同一个高程系统，工程施工中测量方法通 常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，现节选一个实例加以说明：表1.1 靖安高速公路M-2标D001至D002水准点及原地面标高外业测量结果 点号后视视线高间视前视高程点号后视视线高间视前视高程D001 3.300 15.750 12.450 D001 3.083 15.533 12.450 +254.6 1.442 14.308 +254.6 1.227 14.306 +284.6 1.424 14.326 +284.6 1.211 14.322 +314.6 1.425 15.715 1.460 14.290 +314.6 1.266 15.554 1.245 14.288 +344.6 1.420 14.295 +344.6 1.259 14.295 +374.6 1.387 14.328 +374.6 1.225 14.329 +406.2 1.493 15.716 1.492 14.223 +406.2 1.368 15.592 1.330 14.224 ZD1 1.175 15.732 1.159 14.557 ZD1 1.104 15.661 1.035 14.557 C6 1.415 14.317 C6 1.344 14.316 +437.8 1.425 14.307 +437.8 1.351 14.310
水准测量的误差来源及控制方法探析
水准测量的误差来源及控制方法探析 摘要：水准测量是获得点高程的常用测量手段，也是高程测量精度最高的一种方法。实施过程中，由于仪器构造不可能十分完善、观测者感官鉴别力的局限，以及观测时外界条件等多方面的原因影响而产生测量误差，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，结果水准点高程不正确，直接影响工程设计和施工。本文以公路勘察设计实例，对水准测量的误差来源及控制方法进行探析。 abstract： leveling is used to obtain the point elevation，also is the elevation measurement method with the highest precision. in implementation process， because the instrument structure is not very perfect， and the limitation of observers， external conditions when observation， they all influences measurement and causes error， error concealment is easy to appear. if not detected early， basic information is wrong， the bench mark elevation is not correct， directly affect the engineering design and construction. based on highway survey and design examples， the error sources and control method of leveling are analyzed. 关键词：水准测量；误差来源；控制方法 key words： leveling measurement；error sources；control method
实验数据误差分析和数据处理
第一章实验数据误差分析与数据处理 第一节实验数据误差分析 一、概述 由于实验方法和实验设备的不完善，周围环境的影响，以及人的观察力，测量程序等限制，实验测量值和真值之间，总是存在一定的差异，在数值上即表现为误差。为了提高实验的精度，缩小实验观测值和真值之间的差值，需要对实验数据误差进行分析和讨论。 实验数据误差分析并不是即成事实的消极措施，而是给研究人员提供参与科学实验的积极武器，通过误差分析，可以认清误差的来源及影响，使我们有可能预先确定导致实验总误差的最大组成因素，并设法排除数据中所包含的无效成分，进一步改进实验方案。实验误差分析也提醒我们注意主要误差来源，精心操作，使研究的准确度得以提高。 二、实验误差的来源 实验误差从总体上讲有实验装置（包括标准器具、仪器仪表等）、实验方法、实验环境、实验人员和被测量五个来源。 1.实验装置误差 测量装置是标准器具、仪器仪表和辅助设备的总体。实验装置误差是指由测量装置产生的测量误差。它来源于： （1）标准器具误差 标准器具是指用以复现量值的计量器具。由于加工的限制，标准器复现的量值单位是有误差的。例如，标准刻线米尺的0刻线和1 000 mm刻线之间的实际长度与1 000 mm单位是有差异的。又如，标称值为 1kg的砝码的实际质量（真值）并不等于1kg等等。 （2）仪器仪表误差 凡是用于被测量和复现计量单位的标准量进行比较的设备，称为仪器或仪表．它们将被测量转换成可直接观察的指示值。例如，温度计、电流表、压力表、干涉仪、天平，等等。 由于仪器仪表在加工、装配和调试中，不可避免地存在误差，以致仪器仪表的指示值不等于被测量的真值，造成测量误差。例如，天平的两臂不可能加工、调整到绝对相等，称量时，按天平工作原理，天平平衡被认为两边的质量相等。但是，由于天平的不等臂，虽然天平达到平衡，但两边的质量并不等，即造成测量误差。 （3）附件误差 为测量创造必要条件或使测量方便地进行而采用的各种辅助设备或附件，均属测量附件。如电测量中的转换开关及移动测点、电源、热源和连接导线等均为测量附件，且均产生测量误差。又如，热工计量用的水槽，作为温度测量附件，提供测量水银温度计所需要的温场，由于水槽内各处温度的不均匀，便引起测量误差，等等。 按装置误差具体形成原因，可分为结构性的装置误差、调整性的装置误差和变化性的装置误差。结构性的装置误差如：天平的不等臂，线纹尺刻线不均匀，量块工作面的不平行性，光学零件的光学性能缺陷，等等。这些误差大部分是由于制造工艺不完善和长期使用磨损引起的。调整性的装置误差如投影仪物镜放大倍数调整不准确，水平仪的零位调整不准确，千分尺的零位调整不准确，等等。这些误差是由于仪器仪表在使用时，未调整到理想状态引起的。变化性的装置误差如：激光波长的长期不稳定性，电阻等元器件的老化，晶体振荡器频率的长期漂移，等等。这些误差是由于仪器仪表随时间的不稳定性和随空间位置变化的不均匀性造成的。 2.环境误差 环境误差系指测量中由于各种环境因素造成的测量误差。 被测量在不同的环境中测量，其结果是不同的。这一客观事实说明，环境对测量是有影响的，是测量的误差来源之一。环境造成测量误差的主要原因是测量装置包括标准器具、仪器仪表、测量附件同被测对象随着环境的变化而变化着。 测量环境除了偏离标准环境产生测量误差以外，从而引起测量环境微观变化的测量误差。 3.方法误差
水准测量误差分析及注意事项分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/eb5320414.html, 水准测量误差分析及注意事项分析 作者：赵杰 来源：《中国房地产业·下半月》2017年第01期 【摘要】在测量工作中，高程测量是一项不可缺少基本工作，一般使用的测量方法有三角高程测量与水准测量等，在高程测量中，水准测量具有较高的测量精准度。分析了水准测量误差分析及注意事项，以减弱水准测量误差影响。 【关键词】水准测量；误差；影响 因为多重因素的影响，如，外界环境及仪器等，不利把控水准测量。产生的错误不容易发现，使得基础资料不准确，进而导致水准点间高差出现错误，对工程施工造成直接影响，带来时间及经济损失。所以，分析水准测量误差的影响影响很重要。 1、水准测量误差分析 测量中难免存有误差，按照水准测量误差产生原因不同，可将误差划分为三个方面：外界条件引起的误差、仪器误差、观测误差。 1.1外界条件引起的误差 1.1.1地球曲率与大气折光误差 地球曲率影响高程测量，这点不能忽略，如果视距为100m，高程方面误差接近1mm，影响较大。该误差类1以于水准管轴不平行视准轴，以前后视距离相等的方法可消除该误差对高差带来的影响。地面上空气密度以梯度呈现，光线进入各密度媒介时，产生折射，通常从疏媒介向密媒介折射，因为水准仪视线不理想。通常大气层上层空气密度疏，下层空气密，视线经过大气层，变成了向下弯曲的曲线，导致尺上读数变小，与水平线出现差值，也就是遮光差。 山地连续下坡或上坡时，前后视线和地面的高度增大，遮光差产生的影响越来越大，体现相应的系统性，需要减少视线长度，提升视线高度，以此，将大气遮光影响减至较低。 如果天气晴朗，接近地面的温度比较高，使得下层空气密度相对较稀，这时视线变成了向上弯曲的曲线，导致尺上读数变大。视线线越接近地面，产生的折射越大，所以，通常视线要高出地面一定高度，比地面高出0.5m，就是为了减弱这种影响。如果地面平坦，地面覆盖的物体大致相同，前视距与后视距是相等的，前视距与后视距具有相同的遮光差方向，大小大致相同，能够很大程度上消除遮光差影响。 1.1.2尺子与仪器下沉误差
实验数据误差分析和数据处理
第二章实验数据误差分析和数据处理 第一节实验数据的误差分析 由于实验方法和实验设备的不完善，周围环境的影响，以及人的观察力，测量程序等限制，实验观测值和真值之间，总是存在一定的差异。人们常用绝对误差、相对误差或有效数字来说明一个近似值的准确程度。为了评定实验数据的精确性或误差，认清误差的来源及其影响，需要对实验的误差进行分析和讨论。由此可以判定哪些因素是影响实验精确度的主要方面，从而在以后实验中，进一步改进实验方案，缩小实验观测值和真值之间的差值，提高实验的精确性。 一、误差的基本概念 测量是人类认识事物本质所不可缺少的手段。通过测量和实验能使人们对事物获得定量的概念和发现事物的规律性。科学上很多新的发现和突破都是以实验测量为基础的。测量就是用实验的方法，将被测物理量与所选用作为标准的同类量进行比较，从而确定它的大小。 1.真值与平均值 真值是待测物理量客观存在的确定值，也称理论值或定义值。通常真值是无法测得的。若在实验中，测量的次数无限多时，根据误差的分布定律，正负误差的出现几率相等。再经过细致地消除系统误差，将测量值加以平均，可以获得非常接近于真值的数值。但是实际上实
验测量的次数总是有限的。用有限测量值求得的平均值只能是近似真值，常用的平均值有下列几种: (1) 算术平均值 算术平均值是最常见的一种平均值。 设1x 、2x 、……、n x 为各次测量值，n 代表测量次数，则算术平均值为 n x n x x x x n i i n ∑==+???++=1 21 (2-1) (2) 几何平均值 几何平均值是将一组n 个测量值连乘并开n 次方求得的平均值。即 n n x x x x ????=21几 (2-2) （3）均方根平均值 n x n x x x x n i i n ∑== +???++= 1 2222 21 均 (2-3) (4) 对数平均值 在化学反应、热量和质量传递中，其分布曲线多具有对数的特性，在这种情况下表征平均值常用对数平均值。 设两个量1x 、2x ，其对数平均值 2 1212 121ln ln ln x x x x x x x x x -=--=对 (2-4) 应指出，变量的对数平均值总小于算术平均值。当1x /2x ≤2时，可以用算术平均值代替对数平均值。 当1x /2x =2，对x =, =x , (对x -x )／对x =%, 即1x /2x ≤2，引起的误差不超过%。
测量误差产生的原因及其避免途径
测量误差产生的原因及其避免途径 作者：葛红 来源：《职业·下旬》2010年第10期 测量工作的实践表明,在任何几何量测量工作中,无论是测角、测高还是测量距,当对同一量进行多次观测时,不论测量仪器多么精密,观测进行得多么仔细,测量结果总是存在着差异,彼此不相等。测量误差的来源与下列因素有关:基准件的误差、测量方法的误差、计量器具的误差、测量环境以及测量人员引起的误差等。 一、基准件的误差 任何基准都不可避免存在误差,当用它作基准时,其误差会带入测量值中。因此,在选择基准件时,一般都希望基准件的精度选高一些。但是,基准件的精度太高也不经济,在生产实践中一般取基准件的误差占总测量误差的1/5～1/3。 二、测量方法误差 方法误差是指测量时选用的测量方法不完善而引起的误差。测量时,采用的测量方法不同,产生的测量误差也不一样。例如,测量大型工件的直径,可以采用直接测量法,也可以采用测量弦长和弓高的间接测量法,其测量误差是不相同的。直接测量与间接测量相比较,前者的测量误差只取决于被测参数本身的计量与测量环境和条件所引起的误差;而后者则取决于被测参数有关的各个间接测量参数的计量器具与测量环境和条件所引起的误差,以及它们之间的计算误差。 三、计量器具的误差 1.理论误差 由于仪器设计时,经常采用近似机构代替理论上所要求的运动机构,用均匀刻度的刻度尺近似的代替理论上要求非均匀刻度的刻度尺,或者仪器设计时违背阿贝原则等,这样造成的误差称理论误差。 2.仪器制造和装配调整误差 仪器零件的制造误差和装配调整误差都会直接引起仪器误差。例如,仪器读数装置中刻度尺、刻度盘的刻度误差和装配时的偏斜或偏心引起的误差;仪器传动装置中杠杆、齿轮副、螺旋副的制造误差以及装配误差;光学系统的制造、调整误差;传动件间的间隙、导轨的平面度、直线度误差等。这些都会影响仪器的示值误差和稳定性。
(整理)实验数据误差分析和数据处理.
第二章 实验数据误差分析和数据处理 第一节 实验数据的误差分析 由于实验方法和实验设备的不完善，周围环境的影响，以及人的观察力，测量程序等限制，实验观测值和真值之间，总是存在一定的差异。人们常用绝对误差、相对误差或有效数字来说明一个近似值的准确程度。为了评定实验数据的精确性或误差，认清误差的来源及其影响，需要对实验的误差进行分析和讨论。由此可以判定哪些因素是影响实验精确度的主要方面，从而在以后实验中，进一步改进实验方案，缩小实验观测值和真值之间的差值，提高实验的精确性。 一、误差的基本概念 测量是人类认识事物本质所不可缺少的手段。通过测量和实验能使人们对事物获得定量的概念和发现事物的规律性。科学上很多新的发现和突破都是以实验测量为基础的。测量就是用实验的方法，将被测物理量与所选用作为标准的同类量进行比较，从而确定它的大小。 1.真值与平均值 真值是待测物理量客观存在的确定值，也称理论值或定义值。通常真值是无法测得的。若在实验中，测量的次数无限多时，根据误差的分布定律，正负误差的出现几率相等。再经过细致地消除系统误差，将测量值加以平均，可以获得非常接近于真值的数值。但是实际上实验测量的次数总是有限的。用有限测量值求得的平均值只能是近似真值，常用的平均值有下列几种: (1) 算术平均值 算术平均值是最常见的一种平均值。 设1x 、2x 、……、n x 为各次测量值，n 代表测量次数，则算术平均值为 n x n x x x x n i i n ∑==+???++=121 (2-1) (2) 几何平均值 几何平均值是将一组n 个测量值连乘并开n 次方求得的平均值。即 n n x x x x ????=21几 (2-2) （3）均方根平均值 n x n x x x x n i i n ∑==+???++= 1 222221均 (2-3) (4) 对数平均值 在化学反应、热量和质量传递中，其分布曲线多具有对数的特性，在这种情况下表征平均值常用对数平均值。 设两个量1x 、2x ，其对数平均值
GPS测量的主要误差来源及其影响(精)
第五章 GPS卫星定位系统误差来源及影响 第五章GPS卫星定位系统误差来源及影响了解卫星星历误差，卫星钟差及相对论效应。理解接收机钟误差，相位中心位臵误差的产生与消减方法。掌握电离层折射误差、对流层折射误差、多路径误差的产生与消减方法。 第五章GPS卫星定位系统误差来源及影响第一节GPS定位的误差概述 第二节与卫星有关的误差 第三节卫星信号传播误差 第四节接收设备误差 第五节卫星几何图形强度3 第一节GPS定位的误差概述4 第二节与卫星有关的误差 一、卫星星历误差二、卫星钟差 三、相对论效应 GPS卫星的发射 第二节与卫星有关的误差 一、卫星星历误差 1．星历来源 2．星历误差对定位的影响 3．减弱星历误差影响的途径 GPS卫星工作星座 第二节与卫星有关的误差 1．星历来源 卫星星历误差 某一瞬间的卫星位臵，是由卫星星历提供的，卫星星历误差就是卫星位臵的确定误差。 星历误差来源 其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度。 第二节与卫星有关的误差 1．星历来源 星历 （1）广播星历 （2）实测星历广播星历根据美国GPS控制中心跟踪站的观测数据进行外推，通过GPS卫星发播的一种预报星历。
实测星历根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。 7 第二节与卫星有关的误差 2．星历误差对定位的影响单点定位 星历误差的径向分量作为等价测距误差进入平差计算，配赋到星站坐标和接收机钟差改正数中去，具体配赋方式则与卫星的几何图形有关。 8 第二节与卫星有关的误差 2．星历误差对定位的影响 相对定位 利用两站的同步观测资料进行相对定位时，由于星历误差对两站的影响具有很强的相关性，所以在求坐标差时，共同的影响可自行消去，从而获得高精度的相对坐标。 第二节与卫星有关的误差 2．星历误差对定位的影响 根据一次观测的结果，可以导出星历误差对定位影响的估算式为： dbds b b ——基线长； db ——卫星星历误差所引起的基线误差；p ——卫星至测站的距离；ds ——星历误差； ds ——卫星星历的相对误差。 第二节与卫星有关的误差 3．减弱星历误差影响的途径 （1）建立自己的GPS卫星跟踪网独立定轨 （2）相对定位 （3）轨道松弛法 9 第二节与卫星有关的误差 二、卫星钟的钟误差卫星钟采用的是GPS 时，但尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟（铷钟和铯钟）,它们与理想的GPS时之间仍存在着难以避免的频率偏差或频率漂移,也包含钟的随机误差。这些偏差总量在1ms以内，由此引起的等效距离可达300km。 11 第二节与卫星有关的误差 二、卫星钟的钟误差卫星钟差的改正 卫星钟差可通过下式得到改正：ts a0a1(t t0)a2(t t0)2
精密水准测量的主要误差来源及其影响
§5.4 精密水准测量的主要误差来源及其影响 在进行精密水准测量时，会受到各种误差的影响，在这一节中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。 5.4.1 视准轴与水准轴不平行的误差 1.i 角的误差影响 虽然经过i 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5-20 图5-20中，前s ，后s 为前后视距，由于存在i 角，并假设i 角不变的情况下，在前后水准标尺上的读数误差分别为ρ''?''1前s i 和ρ''''1.后 s i ，对高差的误差影响为 ρδ''-''=1)(前后s s i s （5-1） 对于两个水准点之间一个测段的高差总和的误差影响为 ρδ''-''=∑∑∑1)(前后s s i s （5-2） 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，要求前后视距完全相等是困难的。下面讨论前后视距不等差的容许值问题。 设51''=i ，要求s δ对高差的影响小到可以忽略不计的程度，如s δ=0.lmm,那么前后 视距之差的容许值可由（5-1）式算得，即 m i s s s 4.1)(≈''''≤-ρδ前后 为了顾及观测时各种外界因素的影响，所以规定，二等水准测量前后视距差应≤1m 。为了使各种误差不致累积起来，还规定由测段第一个测站开始至每一测站前后视距累积
差，对于二等水准测量而言应≤3m 。 2.?角误差的影响 当仪器不存在i 角，则在仪器的垂直轴严格垂直时，交叉误差?并不影响在水准标尺上的读数，因为仪器在水平方向转动时，视准轴与水准轴在垂直面上的投影仍保持互相平行，因此对水准测量并无不利影响。但当仪器的垂直轴倾斜时，如与视准轴正交的方向倾斜一个角度，那么这时视准轴虽然仍在水平位置，但水准轴两端却产生倾斜，从而水准气泡偏离居中位置，仪器在水平方向转动时，水准气泡将移动，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倾斜，显然它将影响在水准标尺上的读数。为了减少这种误差对水准测量成果的影响，应对水准仪上的圆水准器进行检验与校正和对交叉误差?进行检验与校正。 3.温度变化对i 角的影响 精密水准仪的水准管框架是同望远镜筒固连的，为了使水准轴与视准轴的联系比较稳固，这些部件是采用因瓦合金钢制造的，并把镜筒和框架整体装置在一个隔热性能良好的套筒中，以防止由于温度的变化，使仪器有关部件产生不同程度的膨胀或收缩，而引起i 角的变化。 但是当温度变化时，完全避免i 角的变化是不可能的。例如仪器受热的部位不同，对i 角的影响也显著不同，当太阳射向物镜和目镜端影响最大，旁射水准管一侧时，影响较小，旁射与水准管相对的另一侧时，影响最小。因此，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C 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程序的办法来完全消除，而且，这种误差影响在往返测不符值中也不能完全被发现，这就使高差中数受到系统性的误差影响，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程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。 两相邻测站Ⅰ、Ⅱ对于基本分划如按下列①、②、③、④程序观测，即 在测站Ⅰ上： ①后视 ②前视 在测站Ⅱ上： ③前视 ④后视 则由图5-21可知，对测站Ⅰ、Ⅱ观测高差的影响分别为s i i s i i s ),()(3412-+--和为视距，4321i i i i 、、、为每次读数变化了的i 角。