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【摘 要】文章对水准测量中的误差原因进行分析统计，制定可行性控制方法，为当前公路、桥梁、隧道等建筑工程的水准测量提供借鉴。
【关键词】水准测量；误差分析；控制方法
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。
1 仪器误差
1.1 仪器校正后的残余误差 仪器校正后，还存在i角校正残余误差；这种误差主要是由于仪器长期使用或受震动影响，使望远镜视准轴与水准管轴不平行造成的，属于系统误差，误差大小同仪器与水准尺 的距离成正比。 控制方法：将仪器尽量安置在前、后视距离相等的地方，这样就可以消除或减弱此项误差的影响。
1.2 水准尺误差 由于水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等影响，水准尺必须经过检验才能使用 。 控制方法： 1、尺的接头误差的影响，可以通过在水准测段内用同一根尺子，并把测段站数目布设成偶数站。2、尺的零点误差的影响，可以通过在一个水准测段内，两根水准尺交替轮换使用，即在本测站用作后视尺，下测站则用为前视尺，把测段站数目布设成偶数，则在高差中相互抵消。标尺的零点差可在一水准段中使测站为偶数的方法予以消除。
2 观测误差
2.1 人员本身 观测人员必须熟悉测量学的基本理论知识，熟练掌握水准仪器的操作规程， 并且针对不同的工程特点、具体情况能采用不同的观测方法和观测程序，对观测过程中出现的问题能及时分析出原因，能正确的运用误差理论进行水准网平差计算。由于每个人使用仪器和读数的习惯不一样，如果变换观测人员，就容易引起仪器操作误差和读数误差。
控制方法：在每次观测时，保证人员固定不动，减小观测误差(偶然误差)。
2.2 视差影响 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。
控制方法是：在每次读数前，要仔细进行物镜对光，消除视差。
2.3 水准尺倾斜影响 水准尺如果是向视线的左右倾斜，观测时可以通过望远镜十字丝很容易被察觉并纠正过来。但是，如果水准尺的倾斜方向与视线方向一致，则不容易被察觉。水准尺前后倾斜总是使尺上读数增大。 控制方法：1、在水准测量中，要认真立尺，使尺处于铅垂位置，尺上有圆水准气泡的应使气泡居中。2、可使用摇尺法，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、对无圆水准气泡的尺子加装圆水准气泡。
3 外界条件的影响
3.1 仪器下沉
仪器下沉是指由于测站处的土质松软，导致仪器发生下沉，视线降低，从而使得前视读数减小，算得的高差增大，引起高差误差。
控制方法： 1、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。2、尽可能将仪器安置在坚硬的地面处，并将脚架踏实。3、加快观测速度，尽量缩短前视读数与后视读数间的时间差。
3.2 尺垫下沉
如果仪器在搬到下一站尚未读后视读数的一段时间内，在转点发生尺垫下沉，将会使下一站后视读数增大，算得的高差也增大，从而引起高差误差。
控制方法： 1、将转点设在比较坚硬的地方。2、在特殊情况下，转点要设在土质松软的地方，则必须放置尺垫，并将其踩实，以防止水准尺在观测过程中下沉；同时在土质很松软的地方，踩实后不要立即进行观测，要等一会儿，防止踏实的土松软反弹。
3.3 地球曲率的影响 用水准测量的方法求地面两点间的高差，借助了水准仪所提供的水平视线。 两点间高差应该是分别通过这两点水准面间的垂直距离，但水准面是一个曲面，水平视线相当于水准仪所在水准面的切线。因此，用水平视线代替大地水准面地，根据水准仪水平视线读尺上读数会产生水准面曲率误差C。 控制地球曲率对高差的影响的方法是：将仪器安置在前、后视点大致等距的地方。
3.4 大气折光的影响 一般由于大气折光，视线并非是水平，而是一条曲线，曲线的曲率半径为地球半径的7倍，其折光量的大小对水准读数产生的影响为折光影响与地球曲率影响之和。 控制方法：1、保持视线距离地面的角度不应小于 0.3m，因为视线离地面越近，折射越大。2、选择有利的时间。一天之中，上午10点至下午4点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。3、基本保证前视水准尺和后视水准尺到测站的距离相等，这样就可以消除大气折光 在高差中的影响。
3.5 温度对仪器的影响 温度会引起仪器的部件涨缩，因此可能引起视准轴的构件（物镜，十字丝和调焦镜）相对位置的变化，或者引起视准轴相对与水准管轴位置的变化。光学测量仪器是精密仪器，不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差，从而使测量结果的误差增大。不均匀的温度对仪器的性能的影响尤为较大。
控制方法：1、尽量选在温度均匀适宜的情况下测量，观测时应注意撑伞遮阳。2、在数据处理时要加上温差改正系数。
4 水准点的影响
水准点的影响有以下 4 个方面：1、如果水准点顶端处理不善，如顶端搁置面不平、粗糙，则每次标尺搁放情况就会不同，导致观测结果偏差大。2、如果水准点材料的钢度不够，则材料容易变形，导致每次观测时的标准不一样，导致结果偏差大。3、如果观测前未校验水准点，如果出现沉降变化，用变化了的水准点作为观测依据，结果自然偏差大。4、基准点保护不好，如基准点内有杂物且没有及时清理，观测的依据被破坏了，导致观测结果出现偏差。
控制方法：布设专用的水准点，为便于相互检查、核对，至少应设置3个或3个以上水准点，埋设地点必须稳定，避免受施工机具、车辆碰压以及杂物影响。
5 观测路线的因素 如果没有制定合理的观测路线，将会导致观测路线、仪器支设位置、观测距离不同，直接影响了观测结果的准确性和精度。
控制方法：在控制点与观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处做好标记桩，保证各观测均沿统一路线施测。
7 结论：
产生测量误差的因素是多方面的，只有在施工过程中把握细节，才能尽可能地减小误差。当今很多地方采用全站仪， 通过三角高程的方法来代替几何水准进行水准观测，可以减少劳动强度，但能否满足精度要求，是值得在今后在施工过程中不断加以研究的问题。
参考文献：
[1]李玉宝..测量学 [M] .成都：西南交通大学出版社，2006.8
[2]李仕东.公路工程测量员必读 [M] .北京：人民交通出版社，2005.1
[3]许嘉毅. 影响高层建筑沉降观测精度的因素[J] . 中国高新技术企业 ，2010，(13)
作者简介：
王春征 男 河南郑州人 现职称：助理工程师
【关键词】水准测量；误差分析；控制方法
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。
1 仪器误差
1.1 仪器校正后的残余误差 仪器校正后，还存在i角校正残余误差；这种误差主要是由于仪器长期使用或受震动影响，使望远镜视准轴与水准管轴不平行造成的，属于系统误差，误差大小同仪器与水准尺 的距离成正比。 控制方法：将仪器尽量安置在前、后视距离相等的地方，这样就可以消除或减弱此项误差的影响。
1.2 水准尺误差 由于水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等影响，水准尺必须经过检验才能使用 。 控制方法： 1、尺的接头误差的影响，可以通过在水准测段内用同一根尺子，并把测段站数目布设成偶数站。2、尺的零点误差的影响，可以通过在一个水准测段内，两根水准尺交替轮换使用，即在本测站用作后视尺，下测站则用为前视尺，把测段站数目布设成偶数，则在高差中相互抵消。标尺的零点差可在一水准段中使测站为偶数的方法予以消除。
2 观测误差
2.1 人员本身 观测人员必须熟悉测量学的基本理论知识，熟练掌握水准仪器的操作规程， 并且针对不同的工程特点、具体情况能采用不同的观测方法和观测程序，对观测过程中出现的问题能及时分析出原因，能正确的运用误差理论进行水准网平差计算。由于每个人使用仪器和读数的习惯不一样，如果变换观测人员，就容易引起仪器操作误差和读数误差。
控制方法：在每次观测时，保证人员固定不动，减小观测误差(偶然误差)。
2.2 视差影响 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。
控制方法是：在每次读数前，要仔细进行物镜对光，消除视差。
2.3 水准尺倾斜影响 水准尺如果是向视线的左右倾斜，观测时可以通过望远镜十字丝很容易被察觉并纠正过来。但是，如果水准尺的倾斜方向与视线方向一致，则不容易被察觉。水准尺前后倾斜总是使尺上读数增大。 控制方法：1、在水准测量中，要认真立尺，使尺处于铅垂位置，尺上有圆水准气泡的应使气泡居中。2、可使用摇尺法，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、对无圆水准气泡的尺子加装圆水准气泡。
3 外界条件的影响
3.1 仪器下沉
仪器下沉是指由于测站处的土质松软，导致仪器发生下沉，视线降低，从而使得前视读数减小，算得的高差增大，引起高差误差。
控制方法： 1、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。2、尽可能将仪器安置在坚硬的地面处，并将脚架踏实。3、加快观测速度，尽量缩短前视读数与后视读数间的时间差。
3.2 尺垫下沉
如果仪器在搬到下一站尚未读后视读数的一段时间内，在转点发生尺垫下沉，将会使下一站后视读数增大，算得的高差也增大，从而引起高差误差。
控制方法： 1、将转点设在比较坚硬的地方。2、在特殊情况下，转点要设在土质松软的地方，则必须放置尺垫，并将其踩实，以防止水准尺在观测过程中下沉；同时在土质很松软的地方，踩实后不要立即进行观测，要等一会儿，防止踏实的土松软反弹。
3.3 地球曲率的影响 用水准测量的方法求地面两点间的高差，借助了水准仪所提供的水平视线。 两点间高差应该是分别通过这两点水准面间的垂直距离，但水准面是一个曲面，水平视线相当于水准仪所在水准面的切线。因此，用水平视线代替大地水准面地，根据水准仪水平视线读尺上读数会产生水准面曲率误差C。 控制地球曲率对高差的影响的方法是：将仪器安置在前、后视点大致等距的地方。
3.4 大气折光的影响 一般由于大气折光，视线并非是水平，而是一条曲线，曲线的曲率半径为地球半径的7倍，其折光量的大小对水准读数产生的影响为折光影响与地球曲率影响之和。 控制方法：1、保持视线距离地面的角度不应小于 0.3m，因为视线离地面越近，折射越大。2、选择有利的时间。一天之中，上午10点至下午4点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。3、基本保证前视水准尺和后视水准尺到测站的距离相等，这样就可以消除大气折光 在高差中的影响。
3.5 温度对仪器的影响 温度会引起仪器的部件涨缩，因此可能引起视准轴的构件（物镜，十字丝和调焦镜）相对位置的变化，或者引起视准轴相对与水准管轴位置的变化。光学测量仪器是精密仪器，不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差，从而使测量结果的误差增大。不均匀的温度对仪器的性能的影响尤为较大。
控制方法：1、尽量选在温度均匀适宜的情况下测量，观测时应注意撑伞遮阳。2、在数据处理时要加上温差改正系数。
4 水准点的影响
水准点的影响有以下 4 个方面：1、如果水准点顶端处理不善，如顶端搁置面不平、粗糙，则每次标尺搁放情况就会不同，导致观测结果偏差大。2、如果水准点材料的钢度不够，则材料容易变形，导致每次观测时的标准不一样，导致结果偏差大。3、如果观测前未校验水准点，如果出现沉降变化，用变化了的水准点作为观测依据，结果自然偏差大。4、基准点保护不好，如基准点内有杂物且没有及时清理，观测的依据被破坏了，导致观测结果出现偏差。
控制方法：布设专用的水准点，为便于相互检查、核对，至少应设置3个或3个以上水准点，埋设地点必须稳定，避免受施工机具、车辆碰压以及杂物影响。
5 观测路线的因素 如果没有制定合理的观测路线，将会导致观测路线、仪器支设位置、观测距离不同，直接影响了观测结果的准确性和精度。
控制方法：在控制点与观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处做好标记桩，保证各观测均沿统一路线施测。
7 结论：
产生测量误差的因素是多方面的，只有在施工过程中把握细节，才能尽可能地减小误差。当今很多地方采用全站仪， 通过三角高程的方法来代替几何水准进行水准观测，可以减少劳动强度，但能否满足精度要求，是值得在今后在施工过程中不断加以研究的问题。
参考文献：
[1]李玉宝..测量学 [M] .成都：西南交通大学出版社，2006.8
[2]李仕东.公路工程测量员必读 [M] .北京：人民交通出版社，2005.1
[3]许嘉毅. 影响高层建筑沉降观测精度的因素[J] . 中国高新技术企业 ，2010，(13)
作者简介：
王春征 男 河南郑州人 现职称：助理工程师