论公路工程水准测量的误差及控制

戴伟

摘 要：公路工程地面高程的确定通常采用水准测量的方式，水准测量采用几何原理，利用水准仪的水平视线，在两个高程点上进行读取数值测定两个高程点之间的高差。但是这种测量方法需要多人协助完成，并且测量数值会存在误差，对公路建设质量会造成巨大影响，严重时需返工修筑影响工期并浪费大量建设资金，对项目投资控制造成不利影响。

关键词：公路；水准测量；控制

中图分类号：U412.24 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0127-01

1 仪器误差

（1）水准仪的误差。水准仪在使用前虽然经过校正，但是在实际测量中仍会存在误差，这主要是由于视准轴不平行于水准管轴造成的，尽管水准管气泡居中并且水准管轴处于水平状态，但是望远镜的视准轴已发生变化，且测量的距离越长误差越大。减小这方面误差的方法简单易用，就是通常测量人员所说的中间法或者距离补偿法。前者是通过使前后视距相等来减小误差，扶尺的人可以通过步测来选择合适的转点，如果受到地形的影响无法使用中间法时可以通过距离补偿法来解决问题，其原理是通过前后视距总和相等来消除误差。（2）水准尺误差。这主要是由于水准尺长度不同，刻度不精确造成的误差，如刻划误差、零点误差等。并且水准尺由于自身的物理性质，会随着温度、湿度等变化而发生一定的形变，从而影响读数误差。另外在使用的过程中水准尺会随着使用次数或者使用者的习惯在底部或者接头处会出现不同程度的磨损等，都会造成一定程度上的误差。

2 观测误差

（1）符合水準管中气泡未居中对读数造成的影响。由于符合水准管中的气泡未能按照要求进行居中，使得视准轴发生细微倾斜从而出现误差。误差数值的大小和水准管的灵敏度有着直接的关系，主要是水准管分划值大小的影响。视线的长度对读数也会造成误差，且误差值会成正比增长因此要对视距长度进行相应的控制，使其在适合的范围之内。在观测时需要将符合水准气泡进行仔细的居中，防止出现误差。（2）未将视觉误差消除，当尺像与十字丝不重合与一个平面时，在读数时测量人员的眼睛所处的位置不同，得出的数值就会有误差。因此在观测之前需要使用者进行物镜对光。（3）观测人员读数的误差。由于观测者肉眼辨别事物的能力有限，并且十字丝本身也具有一定的宽度，在读数时会有毫米的估读误差，特别是在气候条件不好的情况下，视线会造成阻碍，对读数的误差会进一步加大。这方面的误差是测量者自身因素造成的，无法完全避免。因此，为了将误差降到最小可以在测量时控制好视线长度，并且应该选择在天气状况良好的情况下进行，这样可以最大限度的减小观测误差。（4）水准尺倾斜也会造成误差。虽然通过望远镜的十字丝可以看出水准尺在视线左右的倾斜，但是如果倾斜角度是随视线方向的那观测者则不易发现。由于水准尺造成的倾斜误差值是可以通过公式Δa=a（1/COS Y-1）计算的，从计算结果中可以得出数值是受倾斜的度数影响的，倾斜的角度越大误差值就越大。

因此可以看出，水准尺的倾斜误差要尽量的避免，这就要求测量人员的工作时要严谨对待，立尺时将水准尺处于铅垂位置，如果受制地形等外界因素影响时，可以通过摇尺法解决这一问题。即读数时将水准尺置于点上，然后将其沿着视线的前后摇摆，在水准尺上读取最小读数的值便是正确数值。

3 外界因素造成的误差

（1）水准仪下沉造成的误差。这种误差的造成通常是在同一测站点上，测量人员读取前后读数的时间内仪器由于自重而发生下沉，这就会造成前视读数变小，测出的误差值增大。因此在选择测站点时可以选择在坚实的地段。如若使用双面尺或者变更仪器高度的方法时，第一次应当先读取后视读数然后再读取前视读数，第二次则与之相反，这就是测量业内人士所说的“后、前、前、后”观测方法。通过此方法得出的读数平均值可以有效的消除由仪器下沉造成的误差。（2）水准尺下沉造成的误差。在测量作业中由于转站过程中造成的水准尺的下沉，使得转站后的水准尺后视读数增大，从而导致高程出现误差。可以通过往返测的方法来消除此方面的误差，往测的高差增大，返测的高差减小，然后取得往返的平均数值便可以减小水准尺下沉造成的误差。（3）风力造成的误差。一般工程所在地都处于偏远郊区，受到自然因素的影响较大，当风力较大时会对十字丝的平衡造成一定的影响，不利于读数的精确。因此，尽量选在少风的天气下进行测量作业，或者在选用仪器时选择自重较大的仪器来减少风力的影响，也可以对测站采用防护措施减小风力的影响。（4）气温造成的误差。水准管本身和管内的液体受到外界温度变化影响时，管中的气泡会延温度较高的方向移动，会对气泡居中产生一定的影响。

4 结语

在水准测量作业中，误差是不可避免的，为减小误差而采用的其他途径也会造成工程的时间成本或者资金成本的增加。只有不断的在工作中总结，改善测量方法，严格按照正确的操作方法作业，测量团队之间的相互配合，对计算数值的精确把握，做到细心谨慎、反复校核将测量数值的误差降低到最小，才能为后续工作提供质量保障。

参考文献

[1]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.

[2]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.武汉大学出版社，2006.