水準(zhǔn)測量在實(shí)際應(yīng)用中的誤差分析
發(fā)布時間:2018-06-25 來源: 感恩親情 點(diǎn)擊:
摘要:水準(zhǔn)測量是測量中必不可少的基礎(chǔ)工作之一,進(jìn)行水準(zhǔn)測量不可避免地會產(chǎn)生誤差,為了提高測量精度,應(yīng)從現(xiàn)行水準(zhǔn)測量的儀器和使用方法的實(shí)際情況出發(fā),分析誤差的來源及其影響規(guī)律,從中找出消除或減弱這些誤差的影響方法。水準(zhǔn)測量誤差與使用的儀器、觀測者、外界環(huán)境等因素有關(guān),本文對造成水準(zhǔn)測量誤差的各項(xiàng)影響因素進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞:水準(zhǔn)測量;精度;誤差;控制
1.水準(zhǔn)儀誤差
1.1視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行的誤差
1.2水準(zhǔn)尺的誤差
成因:水準(zhǔn)尺的誤差,包括尺長誤差、分劃誤差和零點(diǎn)誤差。尺長誤差和分劃誤差在選擇有鑒定證書而且誤差小的尺子,零點(diǎn)誤差是標(biāo)尺底面與其分劃零點(diǎn)的差值,可以設(shè)每一站零點(diǎn)誤差為一個固定值Δ,如圖2所示,在測量過程中Δ值會交替出現(xiàn)正負(fù)值,因此,每測段只要是偶數(shù)站可消除零點(diǎn)差的影響。
2.觀測測量誤差
2.1管水準(zhǔn)器氣泡居中的誤差
水準(zhǔn)測量的主要條件是視線必須水平,假設(shè)當(dāng)水準(zhǔn)儀不存在i角誤差的情況下,我們用微傾螺旋是水準(zhǔn)氣泡居中,此時一般認(rèn)為管水準(zhǔn)軸水平了。其實(shí)不然,在觀測到氣泡居中的一瞬間,還不能認(rèn)為水準(zhǔn)軸是水平的。因?yàn)槲覀冊诤饬繗馀菔欠窬又袝r,是用眼睛觀察的,由于生理?xiàng)l件的限制,一般不可能準(zhǔn)確辨別氣泡準(zhǔn)確居中的位置;其次,在停止微傾螺旋后仍然運(yùn)動的著氣泡在居中的一瞬間由于慣性的推動及管內(nèi)液體與管壁摩擦阻力的作用,這樣就會產(chǎn)生管水準(zhǔn)氣泡居中的誤差。因此,我們在中絲讀數(shù)前要經(jīng)常注意氣泡的居中情況,隨時給予調(diào)整,以減小這種誤差的影響。通常采用符合水準(zhǔn)器時,其誤差可大大減小。
2.2在水準(zhǔn)尺上估讀的誤差
觀測讀數(shù)時用十字絲橫絲在厘米間隔內(nèi)估讀毫米數(shù),而厘米分劃又是望遠(yuǎn)鏡將視角放大后的像,所以毫米讀數(shù)的準(zhǔn)確度與厘米間隔的像的寬度及十字絲的粗細(xì)有關(guān)。十字絲的寬度經(jīng)目鏡放大后在人眼明視距離上約為0.1mm。只要厘米間隔的像大于1mm,則估讀其間隔的十分之一,即估讀的數(shù)值可以得到保證。
由此可見,此項(xiàng)誤差跟望遠(yuǎn)鏡的放大率和距離有關(guān),所以對各級水準(zhǔn)測量規(guī)定儀器望遠(yuǎn)鏡的放大率和限制視線的最大長度是必要的。
2.3水準(zhǔn)尺傾斜的誤差
觀測時,水準(zhǔn)尺豎立不直(見圖3),將使水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)增大,從而影響水準(zhǔn)測量的讀數(shù)精度。設(shè)后視標(biāo)尺的傾斜角為γ,傾斜標(biāo)尺上的讀數(shù)為a,正確讀數(shù)為a’,讀數(shù)誤差為Δ,則
可見Δ的大小與傾斜角γ和在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)a的大小有關(guān)。設(shè)a為2m,γ為2°時,就會造成1mm的讀數(shù)誤差。由于前后尺的讀數(shù)高度一般不等,兩標(biāo)尺的傾斜程度也不相同,在前后測量中可以抵消一部分,所以在測量中認(rèn)真扶尺,對測量結(jié)果至關(guān)重要。
3.外界因素的影響
3.1地球曲率的影響
3.2大氣折光的影響
大氣折光誤差是因?yàn)榇髿饷芏炔痪鶆,使視線發(fā)生折射成為曲線而產(chǎn)生的讀數(shù)誤差。由于近地面的空氣吸熱能力強(qiáng),使空氣受熱膨脹,密度變小,視線會產(chǎn)生向上的彎曲。若視線離地面比較高,在水平面的空氣密度變化不大,折光影響很小。因此,在水準(zhǔn)測量中規(guī)定中絲讀數(shù)應(yīng)大于0.3m,以此來消除減弱大氣折光的影響。
3.3儀器和標(biāo)尺升沉的誤差
對于一條水準(zhǔn)路線來說,在觀測過程中由于儀器、標(biāo)尺的自身重量會出現(xiàn)下沉,由于土壤的彈性又會出現(xiàn)儀器、標(biāo)尺的上升。二者的影響是綜合性的。
在水準(zhǔn)測量中,為了降低儀器的升沉帶來的誤差,采用“后-前-前-后”的觀測程序,由于實(shí)際上儀器的變量和時間并不完全成比例,這種措施只能減弱影響而不能完全消除,這就要求在測量過程中熟練操作來減少觀測時間、在同一條水準(zhǔn)路線上采用往返測來減少誤差。
4.小結(jié)
以上所述各項(xiàng)誤差來源,都是采用單獨(dú)影響來分析的,而實(shí)際影響情況是綜合性的影響。從誤差的綜合影響來說,這些誤差將會互相抵消一部分。所以,水準(zhǔn)作業(yè)中一般要求在大氣比較穩(wěn)定的情況下進(jìn)行,盡量避免大風(fēng)天和中午觀測,嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范,特別是要熟練操作,提高觀測速度,把各項(xiàng)外界因素影響降到最低。
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