2.8　水准测量的主要误差及其注意事项

（1）误差来源

①仪器工具误差

a.仪器误差。误差主要是指水准管轴不平行于视准轴的误差。仪器虽经检验与校正，但不可能校正得十分完善，总会留下一定的残余误差。

b.水准尺误差。由于水准尺的长度不准、尺底零点和尺面刻划有误差及尺子弯曲变形等原因，都会给水准测量读数带来误差。

②操作误差

a.整平误差。水准测量是利用水平视线来测定高差的，而影响视线水平的原因有二：一是水准管气泡居中误差，二是水准管气泡未居中误差。

b.读数误差。读数误差与望远镜的放大倍率、观测者的视觉能力、仪器距尺子的距离等因素有关。

c.视差误差。在水准测量中，视差的影响会给观测结果带来较大的误差。

③外界条件的影响

a.仪器和尺垫下沉。由于土壤的弹性及仪器的自重，在观测过程中可能引起仪器下沉。如果仪器随时间均匀下沉，所测高差的误差就可得到有效的削弱。

与仪器下沉情况相类似。如转站时尺垫下沉，使所测高差增大，如上升则使高差减小。

b.水准尺倾斜。如果尺子没有竖直，无论向前倾或向后倾，总是使尺上读数增大。而且视线越高，误差越大。当尺子倾斜2°、在水准尺上2m处读数，将会产生1mm的读数误差。

c.地球曲率和大气折光。大地水准面是一个曲面，只有当水准仪的视线与之平行时，才能测出两点间的真正高差。

地面上空气存在密度梯度，光纤通过不同密度的媒质时，将会发生折射，而且总是由疏媒质折向密媒质，因而水准仪的视线往往不是一条理想的水平线。

d.风力的影响。在水准测量作业中，风力对气泡居中和立尺竖直都会产生较大影响。

e.温度对仪器的影响。温度会引起仪器的部件涨缩，从而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于水准管轴位置的变化。由于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影响尤其大。例如从前方或后方日光照射水准管，就能使气泡“趋向太阳”——水准管轴的零位置改变了。

（2）误差校正

①仪器误差

a.仪器校正后的残余误差。这项误差属于系统误差。在水准测量时，只要将仪器安置在距前、后视距尺距离相等的位置，就可消除或减弱此项误差的影响。

b.水准尺误差。水准尺在使用之前必须进行检验。此外，由于水准尺长期使用导致尺底端零点磨损，或者是水准尺的底端粘上泥土改变了水准尺的零点位置，则可以在一水准测段中把两支水准尺交替作为前后视读数，或者测量偶数站来消除。

②观测误差

a.水准管气泡居中误差。设水准管分划值为τ″，居中误差一般为±0.15τ″，采用符合式水准器时，气泡居中精度可提高一倍。

b.读数误差。在水准尺上估读毫米数的误差，与人眼的分辨能力、望远镜的放大倍率以及视线长度有关。

c.视差影响。在观测前，必须反复调节目镜和物镜对光螺旋，以消除视差。

③外界条件的影响

a.仪器下沉。由于仪器下沉，使视线降低，从而引起高差误差。采用“后、前、前、后”的观测程序，可减弱其影响。

b.尺垫下沉。如果在转点发生尺垫下沉，将使下一站后视读数增大。采用往返观测，取平均值的方法可以减弱其影响。

c.地球曲率的影响。只要将仪器安置于前、后视等距离处，就可消除地球曲率的影响。

d.大气折光的影响。将仪器置于前、后视等距离处，可消除大气折光的影响。

e.温度对仪器的影响。温度的变化不仅引起大气折光的变化，而且当烈日照射水准管时，由于水准管本身和管内液体温度升高，气泡向着温度高的方向移动，影响仪器水平，产生气泡居中误差，观测时应注意撑伞遮阳。

（3）注意事项

水准测量工作并不复杂，但其连续性很强，稍有疏忽就容易出错，并且只要有一个环节出现问题，就可能造成局部甚至全部返工。所以，不论是观测者、立尺者还是记录者，都必须十分认真、密切配合，以保证观测质量。在测量时，除上述“水准测量的误差”中论及的问题需要注意外，还应注意以下三点。

①每次读数前，管水准器气泡一定要严格居中，在精平与读数的前后，手不要按在脚架上；读数后要检查精平，如有明显变化，应再次精平重新读数。

②在待测点和已知高程点上不能放置尺垫；未读后视读数之前，不得碰动后视尺垫；未读转点前视读数，仪器不得迁站；工作中间停测时，应选择稳固、易找的固定点作为转点，并测出其前视读数。

③所有计算必须进行检核，未经检核的计算结果，不能使用。