精密水准测量误差分析及处理方法【摘要】在进行精密水准测量时，会受到各种误差的影响。本文从精密水准测量的仪器误差、观测误差和外界因素等方面分析了误差的来源，通过采取一系列的观测措施，可以有效减弱误差。【关键词】精密水准测量误差来源采取措施1.精密水准测量的主要误差来源1.1仪器误差（１）视准轴与水准管轴不平行的误差①ｉ角误差水准仪视准轴与水准管轴在水平面上投影所产生的交角为ｉ角误差，这主要是仪器校正不完善的残余误差，这种影响与距离成正比。如图１中，Ｓ前、Ｓ后为前后视距，由于存在ｉ角，在前后视水准标尺上的读数对高差的误差影响为：（1）图1i角误差的影响对于两个水准点之间一个测段的高差总和的误差影响为：（2）②交叉误差的影响水准仪视准轴与水准管轴在铅锤面上投影所产生的交角，这也是仪器校正不完善的残余差。当仪器不存在ｉ角时，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。但当仪器的垂直轴倾斜时，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，视准轴就会背离水平位置而倾斜，显然它将影响在水准标尺上的读数。（２）水准标尺每米长度误差的影响在精密水准测量作业中必须使用经过长度检验的水准标尺。设，为水准标尺每米间隔平均真长误差，则对一个测站的观’测高差ｈ应加的改正数为：(3)对于一个测段来说，应加的改正数为：(4)一对水准标尺零点差的影响一对水准标尺的零点误差一般不等，因而对观测高差必然产生影响。如图２中，设ｄ、ｂ水准标尺的零点误差分别为Ａａ和Ａｂ，它们都将影响在水准标尺上的读数。图2水准标尺零点差的影响则1、3点的高差为：H13=（a1-b1）+(b2-a2)由此可见，尽管两水准标尺的零点误差５ａ≠Ａｂ，但在两相邻测站的观测高差求和中，抵消了这种误差的影响。1.2外界因素的影响而产生的误差（１）大气垂直折光的影响由于近地面大气层的密度分布一般是随高度而变化，视线通过时就要在垂直方向上因折射产生弯曲，并且弯向密度较大的一方。如果在地势较为平坦的地区进行水准测量时，前后视相等，则折光影响基本相同，使视线弯曲的程度也基本相同，在观测高差中就可以消除这种误差的影响。如果水准测量通过一个较长的坡度时，前后视线离地面的高度不同，视线．所通过大气层的密度也不同，折光影响也就不同，所以前后视线在垂直面内的弯曲程度也不同，这时，垂直折光对高差将产生系统性质的误差影响。（２）仪器和水准标尺（尺台或尺桩）垂直位移的影响仪器和水准标尺在垂直方向位移所产生的误差，是精密水准测量系统误差的重要来源如图３中，设观测一测站高差的观测程序为：后视基本分划中丝——前视基本分划中丝——前视辅助分划中丝——后视辅助分划中丝，则当仪器的脚架随时间而逐渐下沉时，在读完后视基本分划读数转向前视基本分划渎数的时间内，由于仪器的下沉，视线将有图3仪器垂直位移的影响同理，仪器脚架和尺台（或尺桩）也会发生上升现象。根据研究表明，这种反弹引起的误差可以达到相当大的数值。（３）温度变化对ｉ角的影响外界因素的影响而产生的误差高差将产生系统性质的误差影响，由于i角受温度影响很复杂。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，这种误差的影响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。（４）电磁场对水准测量的影响根据研究发现输电线经过的地带所产生的电磁场，对光线，其中包括对水准测量视线位置的正确性有系统性的影响，并与电流强度有关。输电线所形成的电磁场对平行于电磁场和正交于电磁场的视线将有不同影响，因此，在设计高程控制网布设水准路线时，必须考虑到通过大功率、超高压输电线附近的视线直线性所发生的重大变形。1.3观测误差精密水准测量的观测误差，主要有水准器气泡不居中的误差、照准水准标尺上分划的误差和读数误差。由于精密水准仪有微倾螺旋和符合水准器，并有光学测微器装置，可以提高水准器气泡居中的精度和读数精度，同时用楔形丝照准标尺上的分划线，可以减小照准误差，因此，这些误差影响都可以有效地控制在很小的范围内。根据试验结果分析表明，这些误差对每测站上由基辅分划所得观测高差的平均值的影响还不到0.1mm。2.精密水准测量误差的减弱措施根据各种误差的性质及其影响规律，精密水准测量的施测应按以下规定进行，目的在于尽可能消除或减弱各种误差对观测结果的影响。（１）观测前，应使仪器与环境温度趋于一致；观测时应打伞遮阳；迁站时应罩以仪器罩。这样可以减弱视准轴受温度变化的影响。（２）同一测站的观测中，不得两次调焦。（３）仪器前、后视距应尽量相等，其差应小于规定的限值。对于二等水准测