浅谈水准测量的误差来源及控制方法2

甘肃林业职业技术学院毕业设计（论文）甘肃林业职业技术学院测绘工程系2012届毕业生论文（设计）浅谈水准测量的误差来源及控制方法---以南水北调天津干线TJ4-4标段为例班级∶093工程测量三班毕业学生:XXXX指导老师:XXXX日期：2012年6月13日第1页摘要高程测量是测量任务中的一部分。其中，水准测量是高程测量中精度最高、用途最广、一种普遍采用的测量方法。是确定建设工程地面点高程的方法之一。实施测量过程中，要求测量人员要精心操作、以高度负责认真的态度来对待测量工作,养成良好的操作习惯。误差允许范围内的精度由于仪器和人为的影响而不容易控制，而且易出现隐蔽性错误，如果不能及早发现，基础资料是错误的，从而水准点高程不正确，直接影响路线纵断面设计和施工工作。关键词：水准测量；水准仪；高程；误差甘肃林业职业技术学院毕业设计（论文）第1页目录摘要...........................................................................................................1第1章绪论...................................................................................................21.1论文的背景和意义....................................................................................21.2论文的主要方法........................................................................................21.3论文的主要内容........................................................................................2第2章水准测量的基本原理和方法...........................................................32.1水准测量的基本原理...............................................................................32.2水准测量方法与水准路线.......................................................................4第3章勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法..............................43.1水准测量中出现的问题............................................................................43.2仪器误差（系统误差）及控制方法........................................................73.2.1视准轴不平行水准管轴产生的误差及控制方法...............................73.2.2水准尺误差及控制方法.......................................................................83.3观测误差(偶然误差)和控制方法...........................................................83.3.1符合水准管气泡居中误差及控制方法...............................................83.3.2调焦误差和视差的影响及控制方法....................................................93.3.3水准尺的倾斜误差及控制方法...........................................................93.4外界条件（偶然误差）影响和控制方法.............................................103.4.1地球球气差和日照风力引起的误差及控制方法............................103.4.2仪器升降和水准尺下沉的影响.........................................................11第4章结论.................................................................................................12参考文献.........................................................................................................13致谢.................................................................................................................14第2页第1章绪论1.1论文的背景和意义高程测量是是测量任务中的重要一部分。其中，水准测量在工程建设应用中发挥着很重要的作用。它为施工放样、设备安装、变形监测及分析与预报领域中提供基础资料，为工程的顺利进行做铺垫。在这里，节选来自南水北调中线一期工程天津干线TJ4-4标段控制点SB43至SB48的三等水准测量为例，我们初次测量时的成果显示，其高差允许值都超出了规范要求，不能符合工程建设需要。最后经过认真检查发现，在现场作业时没有按精密水准测量规范操作，一个水准点段测完后没有立即进行检查、复核，为误差的积累创造了条件。最后我们又从新复测了该段的高程，从仪器到测量人员做了全面的分析，从而发现了前期误差来源的主要问题。今天来写这个题目，就是来探讨水准测量在工程建设应用当中产生的一些问题和解决方法。只要我们在作业时按照其规范来要求测量人员，会在很大程度上提高我们的作业速度、效率和质量，把水准测量的误差限制最小，做到精益求精，以更好地为工程的顺利进行服务。1.2论文的主要方法水准测量在工程应用中的使用方法很多，这里主要论述的是在工程应用种最常用的有中间法（前后视距相等）、摇尺法（读数时尺底置于点上，尺的上部在视线方向前后慢慢移动，读取最小读数）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）来消除在测量当中产生的误差1.3论文的主要内容这里主要论述水准测量在工程测量中的基本原理，以及在勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法。其分为：1．仪器误差（系统误差）及控制方法；2．观测误差（偶然误差）及控制方法；3．外界条件（偶然误差）影响和控制方法。第3页第2章水准测量的基本原理和方法2.1水准测量的基本原理水准测量的基本原理是根据几何关系，利用仪器提供的水平视线观测立在两点间上的水准尺以测定两点间的高差。如图1所示，在需要测定高差的A、B两点上分别立上水准尺，在A、B两点的中点安置可获得水平视线的仪器（水准仪），水平视线在A、B两尺上的截尺数分别为a、b，设水准测量的前进方向是由A点向B点，则规定A点为后视点，其水准读数为a，称为后视读数；B点为前视点，其水准读数为b，称为前视读数。由于AB距离很短，地球曲率影响可忽略不计，则A、B两点的高差为：前进方向后视尺前视尺aHHibhH大地水准面图1水准测量几何原理hab=a－b（2-1）于是B点的高程Hb可按下式计算：Hb=Ha＋hab（2-2）高差hab本身可正可负，当a大于b时，hab值为正，这种情况是B点高于A点；当a小于b时，hab值为负，即B点低于A点。为了避免计算高差时发生正、负号的错误，在书写高差hab时必须注意h下标的写法。如，hab是表示由A点至B点的高差；而hab表示由B点至A点的高差，即hab=-hba（2-3）从图1中还可以看出，B点的高程也可以利用水准仪的视线高程Hi（也称为仪器高程）来计算：Hi=Ha+a（2-4）Hb=Ha＋（a－b）=Hi–b（2-5）当安置一次水准仪根据一个已知高程的后视点，需要求若干个未知点的高程时，用上式计算较为方便，此法成为视线高法，它在建筑工程中经常应用。第4页2.2水准测量方法与水准路线当地面上两点间的距离较长或高差较大时,仅安置一次仪器不能直接测得两点间的高差,则进行连续的分段测量,将所得各段高差相加、即可求得两点间的高差。如某一点的高程通过转1、转2、转3、转n等点传递到另一点,这些用来传递高程的点,称为转点。任意转点位置的变动,都会直接影响到某一点的高程,因此,转点位置应选在坚实的地面上,在其上放置尺垫并踩实。水准路线是水准测量进行的路线。根据测区的具体情况,可选用不同的水准路线,水准路线分为附合水准路线、闭合水准路线、支水准路线等三种。1）附合水准路线：当测区附近有高级水准点时,可由一高级水准点开始,沿着待测各高程的水准点1、2、作水准测量,最后附合到另一高级水准点叫附合水准路线。2）闭合水准路线：当测区附近有一高级水准点时,可从该点出发,沿着待测的水准点进行水准测量,最后仍回到起始点,形成一个闭合的路线。3）支水准路线：从某一水准点出发,进行水准测量到另一个点,即不符合到另一点,也不形成闭合的水准路线。第3章勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法3.1水准测量中出现的问题水准测量是采用几何原理，利用水平视线测定两点间高差。仪器使用DS3型水准仪，工具是3m的双面木质水准标尺和尺垫。渠道工程测量一般使用DS3型微倾式自动安平水准仪，每公里能达到的精度是3mm，水准仪在一个测站使用的基本程序是安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。我们在实际勘测过程中按这个顺序施行，在每一水准点段测完后复核结果。在一个测区内所有的工程采用同一个高程系统，现在应用三等水准点观测方法采取往返测量，并且按照双面水准标尺和中丝测高法并且每站按照“后—前—前—后”的观测程序进行观测读数，最终成果整理要求高差闭合差fh容（fh容=Σh往+Σh返）达到平原微丘区三等水准测量的精度不大于±12·L（1/2）。平原微丘地区影响水准测量精度的主要因素是水准路线的长度，长度越长，精度越低。山区，则是测站，测站越多，精度越低。一个水准点段测完后应立即进行检核，在每一测站，没有检查、复核，为误差的积累创造了条件，容易返工，耽误时间、浪费人力。通过工程实践证明，这一方法经常出现错误，这里节选取在“南水北调中线工程天津干线TJ4-4标段控制点SB43至SB48测段水准点外业测量结果所出现的错误整理如下：第5页表3.1南水北调中线工程天津干线TJ4-4标段控制点SB43至SB48水准点外业测量结果测站编号后尺下丝前尺下丝方向及尺号标尺读数两次读数差备注上丝上丝后距前尺第一次读数第二次读数视距差d∑1后14720147200SB43(H=6.196)前13980139800337338后－前7407400-0.1-0.1高差中数+7402后13860138600SB45(H=6.309)前13530135300525527后－前3303300-0.2-0.3高差中数+3303后12980129800前12210122100330320后－前77077001.00.7高差中数+7704后796079600前15560155600245257后－前-7600-76000-1.2-0.5高差中数-76005后11770117700前12840128400572571后－前-1070-107000.1-0.4高