水准测量误差分析

水准测量中产生的误差包括仪器误差、观测误差及外界条件影响的误差三个方面。在水准测量作业中应根据产生误差的原因采取措施，尽量减少或消除其影响。

1.仪器误差

（1）视准轴不水平产生i角误差。仪器经过校正后，还会留有残余误差；仪器长期使用或受振动，也会使视准轴不水平。该误差的大小与仪器至水准尺的距离成正比。因此，只要在观测时将仪器安置在距离前、后两测点相等处，即可消除该项误差影响。

（2）水准尺误差。水准尺误差包括尺长误差、分划误差和零点误差。观测前，应对水准尺检验后方可使用，水准尺零点误差可以在每个测段中通过设偶数站的方法来消除。

2.观测误差

（1）整平误差。观测者的自身条件，即由于观测者感官鉴别能力所限及技术熟练程度不同，在仪器整平方面产生误差。

（2）读数误差。由于存在视差和估读毫米数的误差，其与人眼的分辨力、望远镜的放大倍数及视线的长度有关，所以要求望远镜的放大倍率在20倍以上，视线长度一般不得超过100m。

（3）水准尺倾斜误差。水准尺必须扶直，当水准尺倾斜时，观测者不可能发觉，使其读数总比尺子竖直时的读数大，视线越高，水准尺倾斜引起的读数误差越大。在水准尺上安装圆水准器，立尺时，保持气泡居中，可以保证水准尺的竖直。如果尺上没有安装圆水准器，可以采用“摇尺法”读数。在读数时，扶尺者将尺子缓缓向前后俯、仰摇动，尺上的读数也会缓缓改变，观测者读取尺上最小读数，即尺子竖直时的读数。

3.外界条件影响的误差

（1）仪器下沉。由于安置仪器处的地面土质松软，或三脚架未与地面踩实，使仪器在测站上随安置时间的增加而下沉。水准仪下沉使在水准尺上的读数偏小。减小这种误差可采用的办法：一是尽可能将仪器安置在坚硬的地面处，并将脚架踏实；二是加快观测速度，尽量缩短前、后视读数时间差；三是采用“后、前、前、后”的观测程序。

（2）尺垫下沉。仪器在搬站时，如果转点上的尺垫下沉，将使下一站的后视读数（转点上的水准尺）增大，因此，要注意尽量将转点选择在坚硬的地面上。采用往、返测取平均值的办法可以消除或减小这一误差。

（3）地球曲率和大气折光的影响。如图2-6-1所示，用水平视线代替大地水准面在尺上读数产生的误差为Δh，此处用C代替Δh，则

式中　R——地球曲率半径，近似取6371km；

D——两点之间的水平距离。

实际上，由于大气折光，视线并非是水平的，而是一条曲线，如图2-6-1所示。曲线的曲率半径约为地球半径的7倍，其折光量的大小对水准尺读数产生的影响为

折光影响与地球曲率影响之和为

图2-6-1　地球曲率及大气折光的影响

如果使前、后视距相等，由式（2-6-3）计算的f值则相等，地球曲率和大气折光的影响将得到消除或大大减弱。

（4）温度影响。当日光照射到水准仪时，由于仪器各部件受热不均匀引起不规则的膨胀，影响到仪器轴线的正确关系，使仪器产生误差。因此，要求较高的水准测量对水准仪应撑伞防晒。