【摘要】道路工程的水準(zhǔn)測量是運(yùn)用幾何原理，利用水平視線來測定兩點(diǎn)之間的間高差。所以測量都會有誤差，公路工程測量也毫不例外的會出現(xiàn)各種各樣的誤差，我們簡單的探討水準(zhǔn)測量的誤差因素及其控制方法。

【關(guān)鍵詞】道路工程的水準(zhǔn)測量 測量誤差 誤差的控制

一、概述

通常所說的公路工程的水準(zhǔn)測量，是工程人員運(yùn)用幾何的原理，利用水平視線來測定兩個定點(diǎn)之間的高度差。所使用的儀器是工程用水準(zhǔn)儀，所以被人們稱為水準(zhǔn)測量。輔助工具包括水準(zhǔn)尺和尺墊。公路工程的測量基本都是采用都微傾式的自動安平水準(zhǔn)儀。這種水準(zhǔn)儀的測量精度，每公里路達(dá)到3毫米，在檢測過程中，一個測站內(nèi)的水準(zhǔn)儀使用的程序是這樣的：找好位置安置穩(wěn)定儀器，然后粗略整平場地，接著就可以瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的精平和讀取讀數(shù)。在每一個定點(diǎn)都測定后，重新復(fù)核一遍結(jié)果。在同一條施工路線上，必須采用同一個高程來系統(tǒng)測量。其方法測量基平要喝測量中平同時進(jìn)行。必須是兩臺水準(zhǔn)儀同時觀測一個水準(zhǔn)尺，測量的間視和測量的轉(zhuǎn)點(diǎn)必須由兩個人立水準(zhǔn)尺，不可以一個人為標(biāo)準(zhǔn)。而且兩臺水準(zhǔn)儀必須是一直同時觀測一個水準(zhǔn)尺，來獲取讀數(shù)。在每一個水準(zhǔn)、點(diǎn)段測完后，都要進(jìn)行重新檢查和復(fù)核。如果不是逐一的測站檢查、復(fù)核，就會誤差的積累創(chuàng)造條件，誤差就會越積越大，最后只好返工。大量的事實(shí)證明，很多的工程都是在這一點(diǎn)上出現(xiàn)的誤差積累造成錯誤。既耽誤了時間，又浪費(fèi)了人力。耽誤時間，浪費(fèi)人力。如果我們把水準(zhǔn)點(diǎn)和中樁分開來觀測，水準(zhǔn)點(diǎn)的觀測采取的是往返測量，成果的整理要求高差閉合差fh容(fh容=∑h往+∑h返)達(dá)到平原微丘地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。我們想探討一下影響水準(zhǔn)測量精度的主要因素是什么?為什么水準(zhǔn)路線的長度越長，精度就越低?而山區(qū)的測量，測站越多精度就越低?

二、產(chǎn)生水準(zhǔn)測量誤差的因素以及如何有效的控制呢

水準(zhǔn)測量的誤差主要有三種：儀器誤差、人為誤差、外在因素誤差。

首先我們談?wù)剝x器誤差。 所謂的儀器誤差，是指水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸在不平行于水準(zhǔn)管軸時候，所產(chǎn)生的誤差。測量儀器雖在測量之前都是經(jīng)過校正的，但是在使用過程中依然會出現(xiàn)偏離的現(xiàn)象而產(chǎn)生誤差。因此有的時候水準(zhǔn)管的氣泡居中，水準(zhǔn)管軸也在水平位置，而望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸卻發(fā)生了傾斜，致使讀數(shù)產(chǎn)生誤差。這個誤差是和視距的長度成正比的。觀測的時侯需要通過中間法(也就是前后的視距相等)和距離補(bǔ)償法(也就是前視距離的總和與后視距離總和相等)來消除。在實(shí)際操作過程中，間法的關(guān)鍵是立尺的人，可以采用普通的皮尺測定來距離后再立尺。而補(bǔ)償法的操作比較麻煩，一般很少有人采用。另外還有水準(zhǔn)尺本身的誤差。也就是水準(zhǔn)尺本身的長度不準(zhǔn)確而造成的誤差。同時還有刻劃誤差，也就是水準(zhǔn)尺上的分劃刻度不均勻不精確而造成的誤差。還有零點(diǎn)差也就是水準(zhǔn)尺的零刻劃位置不準(zhǔn)確而造成的誤差。這三種誤差就是儀器誤差，所以在施工測量之前必須對所使用的水準(zhǔn)尺進(jìn)行細(xì)致的檢查，盡可能的不使用存在尺長誤差和刻劃誤差的標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。(如過必須使用這樣的水準(zhǔn)尺，就必須找出該尺誤差的特點(diǎn)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)修正方可進(jìn)行使用。如果是尺的零點(diǎn)誤差，控制方法可以通過在一個水準(zhǔn)測段內(nèi)，輪換交替使用兩根水準(zhǔn)尺，并且一定要把測段站點(diǎn)數(shù)目布設(shè)定成偶數(shù)，這樣可以在高差中相互抵消，由此同時還可以減少刻劃誤差和尺長誤差。)

其次，我們談?wù)勅藶檎`差。人為誤差就是我們通常說的觀測誤差。人為誤差包括三點(diǎn)。

1、水準(zhǔn)氣泡居中但是不嚴(yán)格所造成的誤差。由于水準(zhǔn)氣泡居中不嚴(yán)格，造成了望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸有傾斜面，而產(chǎn)生的讀數(shù)誤差。而讀數(shù)誤差的大小和水準(zhǔn)管的靈敏度息息相關(guān)。主要取決于水準(zhǔn)管分劃值的大小。此外，讀數(shù)誤差同視線的長度是成正比的，所以，只要在觀測時復(fù)核水準(zhǔn)管氣泡的居中程度，認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行居中，并且對盡量縮短視線的長，與中間法同理，就可以把這項(xiàng)誤差降低到最小。

2、觀測視差的影響所產(chǎn)生的誤差。當(dāng)觀測存在視差的時侯，水準(zhǔn)尺的尺像與十字絲平面不重合，觀測時由于眼睛所在的位置不同，得到讀數(shù)也不同，而產(chǎn)生讀數(shù)誤差。因此要在讀數(shù)前，進(jìn)行仔細(xì)的物鏡對光，以此來消除視差。

3、傾斜所產(chǎn)生的誤差。由于水準(zhǔn)尺向視線的右方傾斜，觀測的時侯，通過望遠(yuǎn)鏡的十字絲就很容易發(fā)現(xiàn)。由于尺子的傾斜就會使尺上讀數(shù)增大，它對讀數(shù)的影響和尺子的傾斜角度尺子上讀數(shù)的大小(也就是視線和地面之間的高度)有關(guān)。尺子的傾斜的角度越大，對讀數(shù)的影響也就越大，尺子上的讀數(shù)越大，對讀數(shù)的影響也就越大。所產(chǎn)生的讀數(shù)誤差為△a=(1-r)當(dāng)r=30，a=1.5時，△a=2㎜。所以，此項(xiàng)影響也是比較大的，是不容忽視的。如果我們立鏡高度是1.6m～1.7m，那么△a就超過2㎜以上。因而，我們在施工測量中，必須要認(rèn)真的立尺，必須讓尺處于鉛垂位置，尺上有圓水準(zhǔn)的應(yīng)使氣泡嚴(yán)格居中。

第三是外在因素誤差。由于外在的因素而造成了測量時產(chǎn)生的誤差。此項(xiàng)誤差也包括兩點(diǎn)。

1、儀器下沉現(xiàn)象所產(chǎn)生的誤差。水準(zhǔn)尺下沉的誤差是指儀器在遷站過程中，轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生下沉，使遷站后的后視讀數(shù)增大，算得的高差也增大。如果采取往返測，往測高差增大，返測高差減小，所以取往返高差的平均值，可以減弱水準(zhǔn)尺下沉的影響。最有效的方法是應(yīng)用尺墊，在轉(zhuǎn)點(diǎn)的地方必須放置尺墊，并將其踩實(shí)，以防止水準(zhǔn)尺在觀測過程中下沉。它是指在一個觀測站上所讀取的后視讀數(shù)和前視讀之間儀器發(fā)生下沉。造成得前視讀數(shù)減小，計(jì)算得出的高差增大。要減弱儀器下沉的誤差影響，必須在采用雙面尺法或變更儀器高法測量時，第一次是首先讀后視讀數(shù)，然后再讀前視讀數(shù)，第二次必須是先讀前視讀數(shù)，然后再讀后視讀數(shù)。也就是按照“后、前、前、后”的觀測程序進(jìn)行觀測。這樣兩次的高差平均值就可以消除或減弱儀器下沉的對讀數(shù)的影響。

2、大氣折光的影響產(chǎn)生的誤差。大氣折光可以使視線成為一條曲率為地球半徑7倍的曲線，產(chǎn)生讀數(shù)減小的誤差，它可以用公式△h=D/2( 2×7R)表示，視線距離地面越近，折射曲率就越大。所以視線距離地面的角度不可以小于0.3m，大氣折光的影響也可采用中間法進(jìn)行消除或減弱。另外應(yīng)該避開光照強(qiáng)烈的中午時間觀測。盡量選擇上午10時至下午4時這段時間。這段時間大氣比較穩(wěn)定，便于消除大氣折光的影響而產(chǎn)生的誤差。陰天、有微風(fēng)的天氣可全天觀測。

三、結(jié)語

道路工程水準(zhǔn)測量中的誤差是可以減少和控制的，只要我們方法得當(dāng)，因地制宜，細(xì)心認(rèn)真的去探索，就可以得到很好的效果。在測量中我們必須堅(jiān)持原則，使用保準(zhǔn)儀器，科學(xué)合理的進(jìn)行測量，就一定能夠把誤差減少到最低。

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