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水电站设计第27卷第1期
DHPS2011年3月
源于水准标尺的系统误差分析
饶兴贵',杨秀英2
(1.四川中水成勘院测绘工程有限资任公司,四川成都610072;2.中国水电顾问集团成都樹测设计研究院,四川成都610072)
摘要:结合工作实践分析了水准标尺误差对大高差精密水准测量观测值的影响,提出了相应的解决措施。
关犍词:水准测量;水准标尺;系统误差;工程测量
中图法分类导:P216文献标识码:B文章编号:1003-9805(2011)01-00607-0
准器误差对水准高差观测值的影响呈现系统性,对
1前言
于大高差水准路线,这些系统误差的影响非常明显。
当水准尺误差为10um/m时,对应每100m高差
水准测量的误差来源于仪器误差、标尺误差、观的系统误差就有士1mm,而水电工程测量中水准略
测误差、大气垂直折光、仪器和标尺垂直位移、电磁线的高差远远超过100m
场的影响等。水准标尺误差有分划面弯曲差、名义
米长误差、分划值误差、零点差、底面不平行误差等。2水准标尺的技术指标
一些误差通过正确的观测方法和采取有效措施可予
以消除和削弱,但有些误差则影响到水准观测值的
参考文献[1]中规定水准标尺的相关技术指标
精度和成果质量
见表
标尺分划面弯曲差、名义米长误差和标尺圆水
1水准标尺的技术指标
技术指标项目
指标限差
超限处理办法
标尺夸曲差
4.0mm
对标尺施加改正
标尺名义米长偏差
100pm
禁止使用,送厂校正
一对标尺名义米长偏差
调整
测前测后一对标尺名义米长变化
分析原因,根据情况正确处理所测成果
水准标尺的检定检验分为送国家计量检定部门
当f=5.0mm、4.0mm和3.0mm时,L的改正
检定和现场检校,其技术指标大部分是在检定时确值分别为-6.7um、-14.2pm和-8.0pum。改正
定的。
数与标尺弯曲差的平方成正比,它对高差的改正是
系统性的,当高差较大时,每100m高差所对应的改
3源于水准标尺的系统误差分析
正数分别为-2.22mm、-0.47mm和-0.27mm。
参考文献[1]中规定,当标尺弯曲差超过4.0mm
3.1水准标尺分划面弯曲差及其测量误差
时,对标尺施加改正。笔者认为,对于高差特别大的
标尺分划面弯曲差可加入名义米长来进行改特殊测区,在标尺弯曲差超过3.0mm时,就应该施
正,公式为:
加改正。
L=L'-8f2/(3L)
∫f的测量误差来自丈量误差和在测定与水准观
式中f一一水准标尺弯曲差;
測时标尺的不同放置形态所产生的弯曲差异,标尺
L和L'一一标尺长度和标尺名义长度。
弯曲差越大则差异量就越大,测量误差达到土
收稿日期:2009-06-29
作者简介:饶兴贵(1963-),男,湖北浠水人,专业总工程师,教授級高级工程师,主要从事测绘技术与管理工作。
万方数据
0.5mm是很正常的,甚至可达到±1.0mm。根据式
(1)可得标尺弯曲测量误差引起的改正数误差为:4相应的措施
m2=-16m/(3L)
(2)
式中一一标尺弯曲差∫的测量中误差
水准标尺弯曲差对水准高差的影响不能忽视。
m2Jf的测量中误差所引起的改正数中误水准规范规定当f>4.0mm时才施加改正。对于
差
大高差水准路线而言,当f>3.0mm时,其改正值大
当f=8mm、m=0.5mm,则m2=士7.1um。于-2.7pm/m,就应该施加改正。标尺弯曲差的测
即使是加人了标尺弯曲差改正,还是同样存在系统量误差对水准高差的影响也是显著的,要采取适当
性误差,因此在高差特别大的特殊测区不宜使用标的措施提高弯曲差测量的精度,∫值较大的标尺不
尺弯曲差大的水准标尺。
宜用于大高差水准路线的测量。
3.2水准标尺名义米长的测量误差
采用激光干涉测量检定水准标尺名义米长,其
标尺名义米长的测量方法有激光干涉测量和检测量的精度较高,计算中水准标尺名义米长使用激
査尺比长测量。激光干涉系统标称中误差为土光干涉测量检定的结果。激光干涉测量检定值是在
2.2pum(该参数源于水准标尺检定证书),测量精度一定的环境下测定的,在大高差水准测量时应进行
较高。一对标尺的名义米长的检定误差一般不大于温度改正,可用水准观测时的实时气温进行改正,也
土6.2um。
可用水准测段观测时的平均气温进行改正
检査尺一般为三等金属线纹米尺,其比长测量
作业中要特别注意标尺上圆水准器的准确性,
精度就要低很多,因为该项误差属于系统误差,因此除作业前的检校外,作业中应该经常检校,在标尺受
参考文献[1]中取消了检查尺测定水准标尺名义米到剧烈腱动后应立即检校。特别是在进行大高差水
长的方法,规定标尺名义米长必须用激光干涉测量准测段测量时,应在每天水准观测前进行标尺上圆
测定。
水准器的榆校。平常也要注意不碰撞圆水准器,经
3.3水准标尺上圆水准器误差
常察看其是否损坏,检査其安装是否松动。绝不允
水准测量开始前必须对标尺上圆水准器进行检许使用已坏圆水准器和未经检校的水准标尺进行精
校,但圆水准器的误差和由于各种因素造成的水准密水准测量作业。
器偏离正确位置将在立尺时使标尺偏离垂直,所产
生的误差是系统性的。
5几个实例
圆水准器的精度一般为20'/2mm,当存在10
的偏角时,则产生-4.2um/m的系统误差。如果是
在工程测量中,大高差精密水准测量的应用
水准器偏离正确位置,偏角达到20)或40时,则产实例很多,每个项目的水准点也很多,下面列举部
生-16.9m/m或-67.7pm/m的系统误差,系统分工程的部分数据,通过数据比较表明测量成果
误差与偏角成几何级数关系。当圆水准器不正确中存在系统误差,但也存在大气垂直折光等误差
时,其偏角达到40还不易被察觉,特别是极短视距的影响。
时更不易被察觉,但它对高差观测值的影响非常严
西藏羊湖电站压力钢管镇墩垂直位移监测基
重,尤其是大高差水准路线应密切关注。
准网按一等水准测量,2005年复测高程与2004年
3.4水准标尺热膨胀系数的影响
首次观测高程之差见表2,表中IBMO1是高程起
精密水准测量使用线条式因瓦合金水准标尺。算点。
因瓦合金是特制的低热膨胀系数合金材料,平均热
寝2西藏羊湖两期高程观测比较
膨胀系数为1.5x10-℃-1,不是同一炉的因瓦合
高程/m
金材料其膨胀系数是不同的,因此在新水准标尺起
点名
差值/mm
2004年
2005年
用前要进行热膨胀系数的测定。当气温変化特别大
IBM01
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的情况下,不能忽视热膨胀系数对高差观测值的影
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响。工程控制网要定期重复测量,一般一年一次或
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半年一次,若两次测量分别在冬季和夏季,平均气温
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0.75
相差悬殊。当平均气温相差20℃,则由热膨胀系数
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