水准测量误差原因分析及控制方法

任国庆   王君逸   李旺

摘要：水准测量是建筑工程、公路工程项目建设施工中的确定地面高程的方式之一，具有较高的精度，但是在实际开展水准测量的过程中受到人为原因、自然原因、设备原因等的干扰，可能会导致水准测量出现误差，这些误差一旦超出规定范围，并且没有及时发现会直接影响到工程项目建设的质量以及安全性，同时也会导致工程项目成本增加，企业的经济效益、社会效益受到影响，因此在开展水准测量工作之前，需要工作人员对造成水准误差出现的原因进行详尽的分析，并结合实际运用相应的控制方法，确保水准误差在允许范围之内，为工程项目的顺利开展奠定基础。基于此，本文对水准测量误差原因分析及控制方法进行了分析，以供参考。

关键词：水准测量；误差；原因；控制方法

水准测量是工程项目施工的重要基础，但是水准测量的过程中，测量误差是不可避免的，因此需要专业的测量人员在日常的工作中去对水准测量误差产生的原因进行分析，并结合误差产生的原因在测量的过程中做好仪器的校验，并可以熟练使用仪器，结合现场实际情况制定测量计划，严格按照测量操作规范以及标准开展测量，借此提升水准测量的精度以及效率。除此之外，还需要水准测量人员进行复测，以便可以及时发现水准测量误差超标准的情况，并开展重复测量工作，为工程项目施工的顺利开展奠定基础，同时也可以保障工程项目的质量以及使用功能。

一、仪器原因及误差控制措施

（一）水准尺误差及控制措施

误差分析：水准测量过程中水准标尺存在误差会直接影响到最终测量数据的准确性，而水准尺误差主要可以分为以下几方面：第一，水准标尺的尺长存在误差，导致水准测量的准确性受到严重影响。第二，水准标尺存在刻划误差，这种误差是水准尺本身存在分化不均匀，导致水准尺的刻度存在问题，进而造成水准测量误差的出现。第三，水准尺的零点存在问题，主要是零刻度线的位置不精确，导致测量的准确性不足。第四，磨损误差，水准尺在长期使用的过程中尺身上的刻度模糊，也会造成水准测量误差的出现。

控制措施：水准尺误差的控制需要测量人员在测量之前对水准尺进行选取和检测，确保水准尺的尺长、刻划、零刻度线等符要求，或者轮换使用水准尺促进高差的相互抵消，一旦水准尺身出现严重磨损，需要及时更换新的水准尺，再开展水准测量工作。

（二）视准轴与水准管轴不平行

误差分析：水准测量的过程中水准仪是必备仪器，但是在实际测量的过程中出现了视准轴与水准管轴不平行的情况，这就导致视准轴、水准管轴在垂直面的投影出现交角，即使进行矫正，两者之间也很难实现完全平行，这时水准管的气泡居中，水准管轴在在水平位置，但是视准轴出现倾斜，会直接出现读书误差。

控制措施：视准轴与水准管轴不平行误差在控制的过程中可以采用中间法，中间法在应用的过程中可以在前后视距相等的基础上，在测量后立尺，不仅简化水准测量过程，同时也可以实现对误差的控制。另外也可以运用距离补偿法，进行误差控制。

二、观测原因及误差控制措施

（一）水准管气泡不居中

误差分析：水准管气泡不居中是造成误差的原因之一，这时在运用望远镜进行观察时读数就会出现误差。而造成水准管气泡不居中的主要原因是观测人员没有做好水准管的控制和调整。

控制措施：在开展水准测量之前需要专业的水准测量人员对水准管气泡的位置进行检查，对于存在问题的水准管进行替换，并对视线的长度进行控制，借此消除水准管气泡不居中导致的观测误差。

（二）水准尺倾斜

误差分析：实际在开展水准测量的过程中，对水准尺的垂直度具有要求，但是实际测量的过程中水准尺极易出现偏离标准，前后左右倾斜的情况，这时在开展观测的过程中，水准尺出现左右倾斜可以及时发现并调整，但是前后倾斜时观测人员往往较难察觉，这时水准测量的读数误差也会增大。

控制措施：需要确保水准尺保持铅垂的状态中，如果观测地点的坡度较大可以运用一些手段去固定水准尺，并对最大读数进行限制，同时在水准测量的过程中可以安排专人对水准尺进行观察，以便及时发现水准尺倾斜情况，并进行水准尺调整。当前在水准尺倾斜误差控制中摇尺法是较为有效的手段。

（三）视差

误差分析：视差的出现主要是由于水准测量的过程中，观测尺像和十字丝平面不重合或者观测者的眼睛所在的位置不正确，这些都会导致误差的出现。

控制措施：在读数之前需要工作人员做好物镜的对光，在读数时可以上下移动眼睛，在读数不变的基础上，可以有效避免视差的出现。

三、外界条件原因及误差控制措施

（一）仪器下沉

误差分析：当前工程项目建设的地质环境较为复杂，因此在水准测量的过程中不可避免出现了一些土质较为松散的区域，在安装完成后水准测量仪器会受到自身重量的影响，出现下沉的情况（如图1），最终的水准测量的读数也会存在问题，会直接导致水准测量误差的出现。另外，水准尺在测量的过程中也会由于受到自重影响出现下沉的现象。

图1：仪器下沉

控制措施：首先，要选择土质较为坚实的地点安装仪器，对于土质较为松软的区域可以先进行处理，要确保脚架踏实，从而避免仪器下沉情况的出现。其次，可以观测的速度要快，借此减低仪器下沉导致的读数误差。最后，对于水准尺下沉误差可以采用往返观测，取平均数值的方式。

（二）大气层折光影响

误差分析：水准测量还会受到大气层折光的影响，水准测量过程中在大气层折光的影响下，水准测量人员的视线会呈现弯曲状况，这种情况在较为平坦测量区域影响不明显，但是在具有较长坡度的区域，会导致前视视线离地面高度可能会出现大于或者小于后视视线的高度，造成最终大气层折光误差的出现。

控制措施：大气层折光影响的主要是垂直折光，在具体测量的过程中需要确保前后视距保持一致；使视线距地面有足够的高度；在水准测量过程中需要在坡度区域开展测量工作，可以适当的缩短视距；在有利的时间内进行观测，日出后半小时，日落前半小时,以及中午前后一段时间不要进行水准测量。借此降低大气层折光造成的误差，将误差控制在允许范围内。

（三）温度与风力的影响

误差分析：测量过程中外界的温度、风力也会导致水准测量误差的出现。首先温度会影响到水准管中气泡居中的稳定性，像是强烈的阳光照射会导致水准管中气泡缩短，而温度骤升或者骤降可能会导致水准仪的一些部位出现变形的情况，这些都会导致测量误差的出现。另外，大风会影响到水准尺的垂直度。

控制措施：在开展水准测量之前需要对测量地点的气候以及测量当天的天气进行分析，尽力避免阳光直射，必要时可以通过遮阴处理消除温度误差，同时要尽力选择温度适合、风力缓和或者无风的天气开展测量工作。气温突变、风力大于四级时，均不得进行水准测量。

结束语：

综上所述，水准测量过程中，仪器、观测、外界条件气候条件存在问题都会导致水准测量误差的出现，这就需要测量人员结合误差出现的原因，去选择针对性的措施进行控制，将误差控制在合理范围之内，不仅可以提升水准测量的效率，保障水准测量的精度，同时也可以为工程项目建设提供准确的数据支撑。

参考文献：

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[3]魏丽君,唐冬梅.静力水准仪测量精度的影响因素实验研究[J].工业仪表与自动化装置,2022(06):3-8.

[4]聂发懿,王艳.武汉轨道交通水准测量精度的影响因素及控制[J].价值工程,2020,39(02):266-267.

作者简介：

任国庆，1978.10.01，男，汉族，陕西商州人，大学专科。主要研究方向：水文水资源。

王君逸，1996.01.07，男，汉族，河南南阳人，大学本科。主要研究方向：水文水资源。

李旺，1994.07.27，男，汉族，陕西商州人，大学本科。主要研究方向：水文水资源。