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在水文业务中,有的项目必须进行水准测量,如水准点的引测和校测、地形控制点测量、水尺零点高程、洪水痕迹高程和大断面转折点高程等的测定,都要通过水准测量来完成,它是进行勘测建站、水文测验和开展水文调查的重要工作内容,是水文业务中一项基本工作。
水文测量对仪器测具要求、测量方法的要求、测量中的观测要求,均严格按照“水文普通测量规范”规程执行。但在水准测量中,由于受外界条件的影响
,仍然存在这仪器误差和观测误差,为保证在水准测量路线中高程测量的精度,必须对各种误差进行控制,现就水文测量误差控制进行浅议。
一、仪器误差:
一是水准仪的望远镜视准轴不平行于水准管轴所产生的误差,仪器虽在测量前经过校正,仍会存在残余误差。因此造成水准管气泡居中,水准管轴居于水平位置而望远镜视准轴却发生倾斜,致使读数误差。这种误差与视距长度成正比。观测时可通过中间法(前后视距相等)和距离补偿法(前视距离和等于后视距离总和)消除。
针对中间法在实际过程中的控制,立尺人是关键,通过应用普通皮尺测距离,之后立尺,简单易行。而距离补偿法不仅繁琐,并且不容易掌握。
二是水准尺误差,主要包含尺长误差(尺子长度不准确)、刻划误差(尺上的分划不均匀)和零点差(尺的零刻划位置不准确),对于较精密的水准测量,一般应选用尺长误差和刻划误差小的标尺。尺的零误差的影响,控制方法可以通过在一个水准测段内,两根水准尺交替轮换使用(在本测站用作后视尺,下测站则用为前视尺),并把测段站数目布设成偶数,即在高差中相互抵消。同时可以减弱刻划误差和尺长误差的影响。
二、观测误差:
一是符合水准管气泡居中的误差:由于符合水准气泡未能做到严格居中,造成望远镜视准轴倾斜,产生读数误差。读数误差的大小与水准管的灵敏度有关,主要是水准管分划值τ
″
的大小。此外,读数误差与视线长度成正比。水准管居中误差一般认为是±
0.15
τ
″
,根据公式
m
τ
=
±
0.15
τ″
L/2ρ
″
,
DS3
级水准仪水准管的分划值一般为
20″
,视线长度
S
为
75m
,
ρ=206265
,那么,
m
τ
=0.5mm
。由此看来,只要观测时符合水准管气泡能够认真仔细进行居中,且对视线长度加以限制,与中间法一致,此误差可以消除。
二是视差的影响:当存在视差时,尺像不与十字丝平面重合,观测时眼睛所在的位置不同,读出的数也不同,因此,产生读数误差。所以在每次读数前,控制方法就是要仔细进行物镜对光,消除视差。
三是水准尺的倾斜误差:水准尺如果是向视线的左右倾斜,观测时通过望远镜十字丝很容易察觉而纠正。但是,如果水准尺的倾斜方向与视线方向一致,则不易察觉。尺子倾斜总是使尺上读数增大。它对读数的影响与尺的倾斜角和尺上读数的大小(即视线距地面的高度)有关。尺的倾斜角越大,对读数的影响就越大;尺上读数越大,对读数的影响就越大。因此,在水准测量中,立尺是一项十分重要的工作,此项影响是不可忽视的,一定要认真立尺,使尺处于铅垂位置。尺上有圆水准的应使气泡居中。必要时可用摇尺法,即读数时尺底置于点上,尺的上部在视线方向前后慢慢摇动,读取最小的读数。当地面坡度较大时,尤其应注意将尺子扶直,并应限制尺的最大读数。最重要的是在转点位置。
三、外界条件的影响
在水准测量过程中,应选择有利的时间,一日之中,上午
10
时前至下午
4
时后这段时间大气比较稳定,便于消除大气折光的影响,但在中午前后观测时,尺像会有跳动,影响读数,应避开这段时间,阴天、有微风的天气可全天观测。
受外界条件和下沉对高程的影响有:(
1
)仪器下沉:仪器下沉是指在一测站上读的后视读数和前视读数之间仪器发生下沉,使得前视读数减小,算得的高差增大。为减弱其影响,当采用双面尺法或变更仪器高法时,第一次是读后视读数再读前视读数,而第二次则先读前视读数再读后视读数。即
“
后、前、前、后
”
的观测程序。这样的两次高差的平均值即可消除或减弱仪器下沉的影响。(
2
)水准尺下沉:水准尺下沉的误差是指仪器在迁过程中,转点发生下沉,使迁站后的后视读数增大,算得的高差也增大。如果采取往返测,往测高差增大,返测高差减小,所以取往返高差的平均值,可以减弱水准尺下沉的影响。最有效的方法是应用尺垫,在转点的地方必须放置尺垫,并将其踩实,以防止水准尺在观测过程中下沉。
以上对测量误差具体方法做了比较详细的论述,在实际工作中,对水准测量的操作具有较强的实用性,为此在测量中为减小和消除误差,应采取有效的方法,严格执行规范,熟练操作程序及步骤,就能够有效地把误差控制在精度要求内。为提高观测的速度,司镜与立尺互相配合,才能得到正确结果。最终达到动作快、效率好、多干事、省时间的目的。以上对误差控制论述仍有不足之处,希望进一步提出意见,使之更加完善。
审稿:陈宝根
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