第七节 水准测量误差
水准测量误差主要有器具误差、观测误差及外界条件影响产生的误差三个方面。为了提高水准测量精度,必须分析和研究误差的来源及其影响规律,找出消除或削弱这些误差影响的措施。
一、器具误差
1.仪器校正后的残余误差
仪器虽经过校正,但仍会有微小的残余误差,在测量时如能保持前视和后视的距离相等,那么这种误差就能消除。当因某种原因使某一测站的前视(或后视)距离较大时,应使下一测站的后视(或前视)距离变大,这样误差才能得到补偿。
2.水准尺误差
水准尺误差包括分划误差、水准尺零点差和尺身弯曲等误差,所以使用前应对水准尺进行检验。由于水准尺零点差的影响对于一个测段的测站数为偶数的水准路线可自行抵消,因此在一个测段内应使测站数为偶数。
二、观测误差
1.水准尺倾斜误差
如图2-25所示,在水准测量时,若水准尺发生倾斜,则倾斜水准尺上的读数(如b'、b″)总是比正确的水准尺读数b要大。为减少水准尺竖立不直产生的读数误差,可使用安装有圆水准器的水准尺,并注意在测量工作中认真扶尺,使水准尺竖直。
2.整平误差
水准测量是利用水平视线测定高差的,如果仪器没有精确整平,那么倾斜的视线将使标尺读数产生误差。如图2-26所示,设水准管的分划值为20″,若气泡偏离半格(i=10″),则当距离D=50m时,Δ=2.4mm;当距离D=100m时,Δ=4.8mm。误差随距离的增大而增大。因此,在读数前,必须使符合水准气泡精确吻合。
图2-25 水准尺倾斜对读数的影响
图2-26 整平误差对读数的影响
3.读数误差
读数误差产生的原因有两个:一是存在视差,二是估读毫米数不准确。视差可通过重新调节目镜和物镜调焦螺旋进行消除。估读误差与望远镜的放大率和视距长度有关,因此各级水准测量所用仪器的望远镜放大率和最大视距都有相应的规定。在普通水准测量中,要求望远镜的放大率在20倍以上,视距不超过150m。
三、外界条件影响产生的误差
1.仪器下沉(或上升)引起的误差
假设仪器下沉(或上升)的速度与时间成正比,为了削弱此项误差的影响,可在同一测站进行第二次观测,而且在第二次观测时先读前视读数,再读后视读数。经第二次观测后,可消除此项误差对高差的影响。一般称上述操作为后—前—前—后的观测顺序。
2.水准尺下沉(或上升)引起的误差
对于此项误差只需取往测和返测高差的平均值即可消除其影响。
3.地球曲率和大气折光的影响
观测时,可使后视与前视距离相等,从而减少地球曲率和大气折光的影响;视线离地面过低,受折光的影响会有所增加,故一般应使视线离地面的高度不小于0.3m。
除了上述各种误差外,气象因素的影响也会给水准测量带来误差,如风吹、日晒、温度的变化和地面水分的蒸发等。因此,观测时应注意这些因素带来的影响。为了防止日光暴晒,对仪器应打伞保护。无风的阴天是最理想的观测天气。
以上各项误差都是按单独影响的原则分析的,而实际情况则是综合性的影响。因此,在作业中应注意上述误差,按规范要求施测,在熟练操作和提高观测速度的条件下达到施测的精度要求。