道路工程水准测量中的误差及控制方法探讨

通常所说的公路工程的水准测量，是工程人员运用几何的原理，利用水平视线来测定两个定点之间的高度差。所使用的仪器是工程用水准仪，所以被人们称为水准测量。辅助工具包括水准尺和尺垫。公路工程的测量基本都是采用都微倾式的自动安平水准仪。这种水准仪的测量精度，每公里路达到3毫米，在检测过程中，一个测站内的水准仪使用的程序是这样的：找好位置安置稳定仪器，然后粗略整平场地，接着就可以瞄准水准尺的精平和读取读数。在每一个定点都测定后，重新复核一遍结果。在同一条施工路线上，必须采用同一个高程来系统测量。其方法测量基平要喝测量中平同时进行。必须是两台水准仪同时观测一个水准尺，测量的间视和测量的转点必须由两个人立水准尺，不可以一个人为标准。而且两台水准仪必须是一直同时观测一个水准尺，来获取读数。在每一个水准、点段测完后，都要进行重新检查和复核。如果不是逐一的测站检查、复核，就会误差的积累创造条件，误差就会越积越大，最后只好返工。大量的事实证明，很多的工程都是在这一点上出现的误差积累造成错误。既耽误了时间，又浪费了人力。耽误时间，浪费人力。如果我们把水准点和中桩分开来观测，水准点的观测采取的是往返测量，成果的整理要求高差闭合差fh容(fh容=∑h往+∑h返)达到平原微丘地区的标准。我们想探讨一下影响水准测量精度的主要因素是什么?为什么水准路线的长度越长，精度就越低?而山区的测量，测站越多精度就越低?

二、产生水准测量误差的因素以及如何有效的控制呢

水准测量的误差主要有三种：仪器误差、人为误差、外在因素误差。

首先我们谈谈仪器误差。所谓的仪器误差，是指水准仪的望远镜的视准轴在不平行于水准管轴时候，所产生的误差。测量仪器虽在测量之前都是经过校正的，但是在使用过程中依然会出现偏离的现象而产生误差。因此有的时候水准管的气泡居中，水准管轴也在水平位置，而望远镜的视准轴却发生了倾斜，致使读数产生误差。这个误差是和视距的长度成正比的。观测的时侯需要通过中间法(也就是前后的视距相等)和距离补偿法(也就是前视距离的总和与后视距离总和相等)来消除。在实际操作过程中，间法的关键是立尺的人，可以采用普通的皮尺测定来距离后再立尺。而补偿法的操作比较麻烦，一般很少有人采用。另外还有水准尺本身的误差。也就是水准尺本身的长度不准确而造成的误差。同时还有刻划误差，也就是水准尺上的分划刻度不均匀不精确而造成的误差。还有零点差也就是水准尺的零刻划位置不准确而造成的误差。这三种误差就是仪器误差，所以在施工测量之前必须对所使用的水准尺进行细致的检查，尽可能的不使用存在尺长误差和刻划误差的标准水准尺。(如过必须使用这样的水准尺，就必须找出该尺误差的特点，然后进行数据修正方可进行使用。如果是尺的零点误差，控制方法可以通过在一个水准测段内，轮换交替使用两根水准尺，并且一定要把测段站点数目布设定成偶数，这样可以在高差中相互抵消，由此同时还可以减少刻划误差和尺长误差。)

其次，我们谈谈人为误差。人为误差就是我们通常说的观测误差。人为误差包括三点。

1、水准气泡居中但是不严格所造成的误差。由于水准气泡居中不严格，造成了望远镜的视准轴有倾斜面，而产生的读数误差。而读数误差的大小和水准管的灵敏度息息相关。主要取决于水准管分划值的大小。此外，读数误差同视线的长度是成正比的，所以，只要在观测时复核水准管气泡的居中程度，认真仔细地进行居中，并且对尽量缩短视线的长，与中间法同理，就可以把这项误差降低到最小。

2、观测视差的影响所产生的误差。当观测存在视差的时侯，水准尺的尺像与十字丝平面不重合，观测时由于眼睛所在的位置不同，得到读数也不同，而产生读数误差。因此要在读数前，进行仔细的物镜对光，以此来消除视差。

3、倾斜所产生的误差。由于水准尺向视线的右方倾斜，观测的时侯，通过望远镜的十字丝就很容易发现。由于尺子的倾斜就会使尺上读数增大，它对读数的影响和尺子的倾斜角度尺子上读数的大小(也就是视线和地面之间的高度)有关。尺子的倾斜的角度越大，对读数的影响也就越大，尺子上的读数越大，对读数的影响也就越大。所产生的读数误差为△a=(1-r)当r=30，a=1.5时，△a=2㎜。所以，此项影响也是比较大的，是不容忽视的。如果我们立镜高度是1.6m～1.7m，那么△a就超过2㎜以上。因而，我们在施工测量中，必须要认真的立尺，必须让尺处于铅垂位置，尺上有圆水准的应使气泡严格居中。

第三是外在因素误差。由于外在的因素而造成了测量时产生的误差。此项误差也包括两点。

1、仪器下沉现象所产生的误差。水准尺下沉的误差是指仪器在迁站过程中，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。它是指在一个观测站上所读取的后视读数和前视读之间仪器发生下沉。造成得前视读数减小，计算得出的高差增大。要减弱仪器下沉的误差影响，必须在采用双面尺法或变更仪器高法测量时，第一次是首先读后视读数，然后再读前视读数，第二次必须是先读前视读数，然后再读后视读数。也就是按照“后、前、前、后”的观测程序进行观测。这样两次的高差平均值就可以消除或减弱仪器下沉的对读数的影响。

2、大气折光的影响产生的误差。大气折光可以使视线成为一条曲率为地球半径7倍的曲线，产生读数减小的误差，它可以用公式△h=D/2( 2×7R)表示，视线距离地面越近，折射曲率就越大。所以视线距离地面的角度不可以小于0.3m，大气折光的影响也可采用中间法进行消除或减弱。另外应该避开光照强烈的中午时间观测。尽量选择上午10时至下午4时这段时间。这段时间大气比较稳定，便于消除大气折光的影响而产生的误差。阴天、有微风的天气可全天观测。

三、结语

道路工程水准测量中的误差是可以减少和控制的，只要我们方法得当，因地制宜，细心认真的去探索，就可以得到很好的效果。在测量中我们必须坚持原则，使用保准仪器，科学合理的进行测量，就一定能够把误差减少到最低。