[摘 要]公路路線縱斷面測(cè)量又稱中線水準(zhǔn)測(cè)量，它的任務(wù)是在道路中線測(cè)定之后，測(cè)定中線各里程樁的地面高程，繪制路線縱斷面圖，供路線縱坡設(shè)計(jì)之用。本文分析了公路勘測(cè)中線水準(zhǔn)測(cè)量誤差產(chǎn)生的來源，并提出了相應(yīng)的解決辦法。
[關(guān)鍵詞]中線 水準(zhǔn)測(cè)量 誤差
一、前言
水準(zhǔn)測(cè)量是公路工程地面點(diǎn)高程測(cè)量的方法之一，其精度較高且在我國(guó)應(yīng)用范圍較廣。實(shí)施過程中，誤差允許范圍內(nèi)的精度由于儀器、人為以及外界的影響而不容易控制，而且易出現(xiàn)隱蔽性錯(cuò)誤，如果不及早發(fā)現(xiàn)，易造成基礎(chǔ)資料錯(cuò)誤，從而使水準(zhǔn)點(diǎn)高程不正確，直接影響路線縱斷面設(shè)計(jì)和道路的施工。
二、公路勘察設(shè)計(jì)過程中水準(zhǔn)測(cè)量的問題與現(xiàn)狀
水準(zhǔn)測(cè)量的原理是利用水準(zhǔn)儀的水平視線，在已知高程點(diǎn)和未知高程點(diǎn)上豎立水準(zhǔn)尺并讀取讀數(shù)，測(cè)定兩點(diǎn)間的高差，從而可由已知點(diǎn)的高程推算出未知點(diǎn)的高程。測(cè)量?jī)x器包括水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)尺和尺墊。公路工程測(cè)量一般使用DS3型微傾式自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，每公里能達(dá)到的精度是3mm，水準(zhǔn)儀在一個(gè)測(cè)站使用的基本程序是安置儀器、粗平、瞄準(zhǔn)、精平和讀數(shù)。我們?cè)趯?shí)際勘測(cè)過程中按這個(gè)順序施行，在每一水準(zhǔn)點(diǎn)段測(cè)完后復(fù)核結(jié)果。
三、水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析及控制方法
經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，水準(zhǔn)測(cè)量的誤差主要包括儀器誤差、觀測(cè)誤差和外界條件的影響三個(gè)方面。
�。ㄒ唬﹥x器誤差
1.儀器校正后的殘余誤差
水準(zhǔn)儀經(jīng)檢驗(yàn)和校正后，仍存有視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸的殘余誤差。因此造成水準(zhǔn)管氣泡居中，水準(zhǔn)管軸居于水平位置而望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸卻發(fā)生傾斜，致使讀數(shù)誤差。這種誤差大多是系統(tǒng)性的，觀測(cè)時(shí)可通過保持前后視距相等的方法消除或減弱此項(xiàng)誤差的影響，在實(shí)際操作過程中，立尺人是關(guān)鍵，通過應(yīng)用普通皮尺測(cè)距離，之后立尺，簡(jiǎn)單易行。如在某地區(qū)無法做到前后視距相等時(shí)，也可采用相鄰幾個(gè)測(cè)站的前視距離總和等于后視距離總和的方法，此方法較為繁瑣，并且不容易掌握。
2.水準(zhǔn)尺誤差
主要包含尺長(zhǎng)不準(zhǔn)確、刻劃不均勻和零點(diǎn)位置不準(zhǔn)確。對(duì)于較精密的水準(zhǔn)測(cè)量，水準(zhǔn)尺要經(jīng)過檢驗(yàn)才能使用，一般應(yīng)選用尺長(zhǎng)誤差和刻劃誤差小的標(biāo)尺。當(dāng)零點(diǎn)位置不準(zhǔn)確時(shí)，可用在一個(gè)水準(zhǔn)測(cè)段內(nèi)，兩根水準(zhǔn)尺交替輪換使用（在本測(cè)站用作后視尺，下測(cè)站則用為前視尺），并把測(cè)段站數(shù)目布設(shè)成偶數(shù)的方法，使其在總高差中自行消除水準(zhǔn)尺零點(diǎn)誤差，同時(shí)可以減弱刻劃誤差和尺長(zhǎng)誤差的影響。
（二）觀測(cè)誤差
1.水準(zhǔn)管氣泡的居中誤差
由于符合水準(zhǔn)氣泡未能做到嚴(yán)格居中，造成望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸傾斜，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。讀數(shù)誤差的大小與水準(zhǔn)管的靈敏度有關(guān)，主要是水準(zhǔn)管分劃值τ的大小。此外，讀數(shù)誤差與視線長(zhǎng)度成正比。
2.估讀水準(zhǔn)尺的誤差
由于觀測(cè)者眼睛的鑒別能力有限，而十字絲又有一定的寬度，所以在估讀毫米數(shù)時(shí)，不可能十分準(zhǔn)確。在水準(zhǔn)尺上估讀毫米數(shù)的誤差與人眼的分辨能力、望遠(yuǎn)鏡的放大倍率以及視距長(zhǎng)度有關(guān)。
3.視差的影響
當(dāng)存在視差時(shí)，尺像不與十字絲平面重合，觀測(cè)時(shí)眼睛所在的位置不同，讀出的數(shù)也不同，因此，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以在每次讀數(shù)前，控制方法就是要仔細(xì)進(jìn)行物鏡對(duì)光，消除視差。
4.水準(zhǔn)尺傾斜的影響
水準(zhǔn)尺如果是向視線的左右傾斜，觀測(cè)時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡十字絲很容易察覺而糾正。但是，如果水準(zhǔn)尺的傾斜方向與視線方向一致，即水準(zhǔn)尺前后傾斜，則不易察覺。尺子傾斜總是使尺上讀數(shù)增大。它對(duì)讀數(shù)的影響與尺的傾斜角和尺上讀數(shù)的大�。匆暰�距地面的高度）有關(guān)。尺的傾斜角越大，對(duì)讀數(shù)的影響就越大；尺上讀數(shù)越大，對(duì)讀數(shù)的影響就越大。
�。ㄈ┩饨鐥l件的影響外界條件和下沉的影響
1.儀器下沉
是指在一測(cè)站上讀的后視讀數(shù)和前視讀數(shù)之間儀器發(fā)生下沉，使得前視讀數(shù)減小，算得的高差增大。為減弱其影響，當(dāng)采用雙面尺法或變更儀器高法時(shí)，第一次是讀后視讀數(shù)再讀前視讀數(shù)，而第二次則先讀前視讀數(shù)再讀后視讀數(shù)。即“后、前、前、后”的觀測(cè)程序。這樣的兩次高差的平均值即可消除或減弱儀器下沉的影響。
2.水準(zhǔn)尺下沉
也即水準(zhǔn)尺下沉，其誤差是指儀器在搬遷過程中，轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生下沉，使遷站后的后視讀數(shù)增大，算得的高差也增大。如果采取往返測(cè)，往測(cè)高差增大，返測(cè)高差減小，所以取往返高差的平均值，可以減弱水準(zhǔn)尺下沉的影響。最有效的方法是應(yīng)用尺墊，在轉(zhuǎn)點(diǎn)的地方必須放置尺墊，并將其踩實(shí)，以防止水準(zhǔn)尺在觀測(cè)過程中下沉。其次基平與中平分開，在每一個(gè)測(cè)站檢核，在同一測(cè)站上以不同的儀器高度（或稱視線高度）觀測(cè)兩次，兩次所測(cè)高差之差不超過規(guī)定的容許值2.0mm，取其算術(shù)平均值作為本測(cè)站的觀測(cè)結(jié)果。嚴(yán)格執(zhí)行上述控制誤差的方法。就能夠有效的把誤差控制在精度要求內(nèi)。
3.地球曲率及大氣折光的影響
視線離地面越近，折射越大，因此，視線距離地面的角度不應(yīng)小于0.3m，并且其影響也可用前后視距相等的方法消除或減弱。此外，應(yīng)選擇有利的時(shí)間，一日之中，上午10時(shí)至下午4時(shí)這段時(shí)間大氣比較穩(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)避開這段時(shí)間，陰天、有微風(fēng)的天氣可全天觀測(cè)。
4.溫度、太陽光及風(fēng)力的影響
溫度的變化可引起大氣折光的變化，當(dāng)強(qiáng)烈的日光照射水準(zhǔn)儀時(shí)，儀器各部分受熱不均勻而引起變形，特別是水準(zhǔn)氣泡因烈日照射而縮短，使觀測(cè)產(chǎn)生誤差。另外，由于水準(zhǔn)管本身和管內(nèi)液體溫度的升高，氣泡向著溫度高的方向移動(dòng)，從而影響儀器水平，產(chǎn)生氣泡居中誤差。所以當(dāng)日照較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)隨時(shí)注意撐傘保護(hù)儀器。由于大風(fēng)可使水準(zhǔn)尺豎不直，使水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)氣泡不穩(wěn)定，故應(yīng)避免在大風(fēng)的天氣時(shí)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。
四、結(jié)語
減小和消除誤差的方法都是以增加時(shí)間或采取更多的步驟為代價(jià)的。在測(cè)量過程中，操作熟練才能提高觀測(cè)的速度；采取規(guī)范的辦法，嚴(yán)格執(zhí)行正確步驟，司儀與立尺互相配合，才能得到正確結(jié)果。通過實(shí)踐證明，將控制方法應(yīng)用到實(shí)際工作中后，沒有或極少出現(xiàn)過錯(cuò)誤，杜絕了勘測(cè)的返工，為公路設(shè)計(jì)保質(zhì)保量的完成奠定了基礎(chǔ)。
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