1 概述
水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理是根據(jù)幾何關(guān)系，利用儀器提供的水平視線觀測(cè)立在兩點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺以測(cè)定兩點(diǎn)間的高差。具體作業(yè)方法如下：在選取了合適的水準(zhǔn)路線和固定點(diǎn)之后（水準(zhǔn)路線見(jiàn)附圖），開(kāi)始進(jìn)行第一測(cè)站的觀測(cè)，將水準(zhǔn)尺立于固定點(diǎn)上做為后視，水準(zhǔn)儀放置雜水準(zhǔn)路線附近合適位置，然后在施測(cè)路徑前進(jìn)方向上取儀器與后尺大致相等距離放置尺墊，在尺墊上樹(shù)立前尺。隨后觀測(cè)員對(duì)水準(zhǔn)儀進(jìn)行整平，并按“后后前前”的順序?qū)蟪咔俺哌M(jìn)行讀數(shù)。在一測(cè)站完畢后，進(jìn)行檢核，每一測(cè)站沒(méi)有檢查和復(fù)核，將會(huì)增大積累誤差值，容易造成返工，耽誤時(shí)間，浪費(fèi)人力，在水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)習(xí)中，這一錯(cuò)誤的問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)，只有即使處理好誤差，然后通知后尺移站，此時(shí)前一站的前視點(diǎn)變?yōu)楹笠徽镜暮笠朁c(diǎn)，按照與前一站相同的工作程序完成該站的測(cè)量，直到完成該測(cè)段為止。現(xiàn)在水準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)采取往返測(cè)量，成果整理要求高差閉合差△h容（△h容=∑h往+∑h返），達(dá)到工程測(cè)量規(guī)范要求；水準(zhǔn)測(cè)量精度的主要因素是水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，精度越低，山區(qū)則是測(cè)站，測(cè)站越多，精度越低.
2 水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析及逐步控制
通過(guò)大量的實(shí)踐證明，水準(zhǔn)測(cè)量主要存在儀器誤差、觀測(cè)誤差、外界因素的影響等幾種。
2.1 儀器誤差
水準(zhǔn)測(cè)量之前，雖然進(jìn)行儀器檢驗(yàn)和校正，但儀器然存在誤差，一方面是制造誤差，即儀器在制造過(guò)程中就存在制造缺陷誤差，這項(xiàng)誤差是無(wú)法消除的；另一方面是檢驗(yàn)和校正后的殘余誤差。影響最大、表現(xiàn)最突出的就是照準(zhǔn)軸和水準(zhǔn)管軸不平行的誤差，即i角誤差。通過(guò)管水準(zhǔn)軸應(yīng)平行于照準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)原理可知，i角誤差對(duì)高差的影響：每站高差為
h=（a—b）+i/p.（SA—SB）
每測(cè)段的高差為各站觀測(cè)高差之和，則
∑h=∑（a—b）+i/p ∑（SA—SB）
通過(guò)上式分析，i角的影響與儀器至前后視標(biāo)尺的視距差及視距累積差有關(guān)�？匆�(jiàn)要消除i角的誤差影響，在實(shí)際作業(yè)中，只要做到前后視距相等即可。但完全做到前后視距相等是非常困難的，所以測(cè)量當(dāng)中采取前后視距接近，i角誤差的影響就可忽略不計(jì)。對(duì)一個(gè)測(cè)段來(lái)說(shuō)，若使前后視距累積差很小，就可以使i角誤差的影響i/p∑（SA—SB）接近于零，從而減弱前后視距不等對(duì)測(cè)段高差所造成的影響。故水準(zhǔn)測(cè)量對(duì)前后視距差及前后視距累積差可以在限定的范圍差內(nèi)。除儀器誤差對(duì)高差具有影響外，還有水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)差誤差的影響。水準(zhǔn)標(biāo)尺誤差：水準(zhǔn)尺誤差有尺長(zhǎng)誤差（尺子長(zhǎng)度不準(zhǔn)確），刻劃誤差（尺上的分劃不均勻）和零點(diǎn)差（尺子的零刻劃位置不準(zhǔn)確），三種情況組成。實(shí)踐之前都要對(duì)水準(zhǔn)尺進(jìn)行檢查，盡可能不使用尺長(zhǎng)誤差和刻劃誤差的標(biāo)尺。對(duì)于標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響，可以在水準(zhǔn)測(cè)量中，每測(cè)段的測(cè)站數(shù)取為偶數(shù)，可以消除標(biāo)尺的零點(diǎn)差對(duì)高差的影響。由于水準(zhǔn)標(biāo)尺使用的磨損等原因，有時(shí)不能完全一致，測(cè)量過(guò)程中盡量拿水準(zhǔn)標(biāo)尺刻度清晰的尺子。
2.2 觀測(cè)誤差
氣泡居中和水準(zhǔn)標(biāo)尺估數(shù)的誤差：水準(zhǔn)測(cè)量的主要條件是視線必須水平。但由于管水準(zhǔn)器氣泡未居中，造成望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸傾斜，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。因此，在中絲讀數(shù)之前就要注意氣泡居中情況，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以減少此類誤差的影響。水準(zhǔn)測(cè)量是通過(guò)望遠(yuǎn)鏡獲取標(biāo)尺讀數(shù)，所以存在估讀誤差，而估讀誤差的大小與厘米分劃寬度的大小及十字絲的粗細(xì)有關(guān)，這兩者又與望遠(yuǎn)鏡的放大率及視線長(zhǎng)度有關(guān)。為削弱估讀誤差的影響，盡量使誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)。
視差的影響：
當(dāng)存在視差時(shí)，尺像與十字絲平面不重合，觀測(cè)時(shí)眼睛所在的位置不同，讀數(shù)也不同，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以在讀數(shù)前，要進(jìn)行仔細(xì)物鏡對(duì)光，消除誤差。
2.3 標(biāo)尺的傾斜誤差
水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，豎立在尺墊上的水準(zhǔn)標(biāo)尺是傾斜的，傾斜標(biāo)尺上的讀數(shù)總是比垂直豎立的標(biāo)尺讀數(shù)為大，當(dāng)水準(zhǔn)標(biāo)尺的傾斜角為a時(shí)，其尺上讀數(shù)為a1，則由圖可知：
a=a1.cosa
△a=a1—a=a1.（1—cosa）
即△a的大小取決于水準(zhǔn)標(biāo)尺傾斜角a和標(biāo)尺上讀數(shù)a1的大小。
當(dāng)a=1○，a1=3m時(shí)，則△a=0.5mm，這種影響在圖根水準(zhǔn)測(cè)量中是不算大的。要消除該誤差的影響，必須認(rèn)真扶尺。
2.4 觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理
觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理：
1）尺長(zhǎng)改正。用標(biāo)尺尺長(zhǎng)檢定改正數(shù)乘以各測(cè)段高差
值，反符號(hào)加入往返測(cè)段高差中，即：
Δf =f∑h
f—為一對(duì)水準(zhǔn)標(biāo)尺每 m長(zhǎng)度的平均誤差；
∑h為本測(cè)段累計(jì)高差。
2）正高改正。 ∈= AHi（Δ） ′
Hi為測(cè)段始末兩點(diǎn)的近似高程平均數(shù)，以米為單位；
（Δ）′為測(cè)段始末點(diǎn)緯度之差，以分為單位；
A根據(jù)整條水準(zhǔn)路線的平均緯度為引數(shù)查表得出；
∈的計(jì)算結(jié)果以 mm 為單位。
3）水準(zhǔn)路線閉合差的改正。此項(xiàng)改正在進(jìn)行平差時(shí)予以改正。
4）平差計(jì)算。將經(jīng)過(guò)尺長(zhǎng)和正高改正的外業(yè)測(cè)段高差，輸入計(jì)算機(jī)，采用清華山維軟件進(jìn)行平差。
2.5 外界因素的影響
2.5.1 儀器和標(biāo)尺的升降誤差
由于土質(zhì)疏松及土壤的回彈性等原因，都會(huì)造成儀器或水準(zhǔn)標(biāo)尺的升降。為了減少這種誤差的影響，讀取紅面讀數(shù)時(shí)采用先讀前視的辦法。由此可知，如果作業(yè)時(shí)對(duì)一條水準(zhǔn)路線采用往返方向進(jìn)行觀測(cè)，往返測(cè)的平均值中這種誤差的影響將會(huì)得到
減弱。
2.5.2 地球彎曲和大氣折光差的影響
當(dāng)水平面代替水平面的限制時(shí)，由于地球曲率的緣故，對(duì)兩標(biāo)尺的讀數(shù)產(chǎn)生誤差，可以通過(guò)測(cè)量前后視距相等，即令S1=S2，就可以消除地球曲率差對(duì)每站高差的影響。大氣折光使視線成為一條曲率為地球半徑7倍的曲線，使讀數(shù)減少可用公式△h=D/2（2×7R）表示，視線里地面越近，折射越大，因此視線距離地面不應(yīng)小于0.3m，其影響可以通過(guò)中間法消除或減弱，應(yīng)避開(kāi)強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射。因此測(cè)量時(shí)選擇有利的時(shí)間，一天之中，上午10時(shí)至下午4時(shí)這段時(shí)間大氣較穩(wěn)定，便于消除大氣折光的影響，但在中午前后觀測(cè)時(shí)，尺像會(huì)有跳動(dòng)，影響讀數(shù)，應(yīng)避開(kāi)這段時(shí)間，陰天、有微風(fēng)的天氣可全天觀測(cè)。
