三、内业工作
水准测量外业式作结束后,要检查手簿,再计算各点间的高差。经检核无误后,才能进行计算和调整高差闭合差。最后计算各点的高程。
1、附合水准路线闭合差的计算和调整 ,附合水准路线成果计算。
1)高差闭合差的计算高差闭合差可用来衡量测量成果的精度,等外水准测量的高差闭合差容许值。
2)闭合差的调整
在同一条水准路线上,假设观测条件是相同的,可认为各站产生的误差机会是相同的,故闭合差的调整按与测站数(或距离)成正比反符号分配的原则进行。
3)高程计算
2、闭合水准路线闭合差的计算与调整
闭合水准路线各段高差的代数和应等于零,即 由于存在着测量误差,必然产生高差闭合差,闭合水准路线高差闭合差的调整方法、容许值的计算,均与附合水准路线相同。
对于DS3级微倾水准仪,I值不得大于20″。
校正 转动微倾螺旋使中丝对准A点尺上正确读数c2,此时视准轴处于水平位置,但管水准气泡必然偏离中心。用拨针拨动水准管一端的上、下两个校正螺丝,使气泡的两个半象符合。
四、误差校正
1、仪器误差
1)仪器校正后的残余误差
在水准实验前虽然仪器经过了严格的检验校正,但仍然存在残余的角残差。理论上水准管轴应与视准轴平行,若两者不平等,虽经校正但仍然残存误差。即两轴线不平行形成角,这种误差的影响与仪器至水准尺的距离成正比,属于系统误差。可以在测量中采取一定的方法加以减弱或消除。若观测时使前、后视距相等,可消除或减弱此项误差的影响。
2)水准尺误差
由于水准尺刻划不准确、尺长发生变化、尺身弯曲等原因,会对水准测量造成影响,因此水准尺在使用之前必须进行检验。此外,由于水准尺长期使用导致尺底端零点磨损,或者是水准尺的底端粘上泥土改变了水准尺的零点位置,则可以在一水准测段中把两支水准尺交替作为前后视读数,或者测量偶数站来消除。
2、观测误差
1)水准管气泡居中误差
设水准管分划值为τ″,居中误差一般为±0.15τ″,采用符合式水准器时,气泡居中精度可提高一倍。
2)读数误差
在水准尺上估读毫米数的误差,与人眼的分辨能力、望远镜的放大倍率以及视线长度有关。
3)视差影响
当视差存在时,十字丝平面与水准尺影像不重合,若眼睛观察的位置不同,便读出不同的读数,因而也会产生读数误差。
4)水准尺倾斜影响
水准尺倾斜将使尺上读数增大。
3、外界条件的影响
1)仪器下沉
由于仪器下沉,使视线降低,从而引起高差误差。采用“后、前、前、后”的观测程序,可减弱其影响。
2)尺垫下沉
如果在转点发生尺垫下沉,将使下一站后视读数增大。采用往返观测,取平均值的方法可以减弱其影响。
3)地球曲率及大气折光影响
由于大气折光,视线并非是水平,而是一条曲线,标准折射曲线的曲率半径为地球半径的4倍。
如果前视水准尺和后视水准尺到测站的距离相等,则在前视读数和后视读数中含有相同的 。这样在高差中就没有这误差的影响了。因此,放测站时要争取“前后视相等”
接近地面的空气温度不均匀,所以空气的密度也不均匀。光线在密度不匀的介质中沿曲线传布。这称为“大气折光”。总体上说,白天近地面的空气温度高,密度低,弯曲的光线凹面向上;晚上近地面的空气温度低,密度高,弯曲的光线凹面向下。接近地面的温度梯度大大气折光的曲率大,由于空气的温度不同时刻不同的地方一直处于变动之中。所以很难描述折光的规律。对策是避免用接近地面的视线工作,尽量抬高视线,用前后视等距的方法进行水准测量
除了规律性的大气折光以外,还有不规律的部分:白天近地面的空气受热膨胀而上升,较冷的空气下降补充。因此,这里的空气处于频繁的运动之中,形成不规则的湍流。湍流会使视线抖动,从而增加读数误差。对策是夏天中午一般不做水准测量。在沙地,水泥地……湍流强的地区,一般只在上午10点之前作水准测量。高精度的水准测量也只在上午10点之前进行。
4)温度对仪器的影响
温度会引起仪器的部件涨缩,从而可能引起视准轴的构件(物镜,十字丝和调焦镜)相对位置的变化,或者引起视准轴相对与水准管轴位置的变化。由于光学测量仪器是精密仪器,不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差,从而使测量结果的误差增大。
不均匀的温度对仪器的性能影响尤其大。例如从前方或后方日光照射水准管,就能使气泡“趋向太阳”——水准管轴的零位置改变了。
温度的变化不仅引起大气折光的变化,而且当烈日照射水准管时,由于水准管本身和管内液体温度升高,气泡向着温度高的方向移动,影响仪器水平,产生气泡居中误差,观测时应注意撑伞遮阳。
水准测量外业式作结束后,要检查手簿,再计算各点间的高差。经检核无误后,才能进行计算和调整高差闭合差。最后计算各点的高程。
1、附合水准路线闭合差的计算和调整 ,附合水准路线成果计算。
1)高差闭合差的计算高差闭合差可用来衡量测量成果的精度,等外水准测量的高差闭合差容许值。
2)闭合差的调整
在同一条水准路线上,假设观测条件是相同的,可认为各站产生的误差机会是相同的,故闭合差的调整按与测站数(或距离)成正比反符号分配的原则进行。
3)高程计算
2、闭合水准路线闭合差的计算与调整
闭合水准路线各段高差的代数和应等于零,即 由于存在着测量误差,必然产生高差闭合差,闭合水准路线高差闭合差的调整方法、容许值的计算,均与附合水准路线相同。
对于DS3级微倾水准仪,I值不得大于20″。
校正 转动微倾螺旋使中丝对准A点尺上正确读数c2,此时视准轴处于水平位置,但管水准气泡必然偏离中心。用拨针拨动水准管一端的上、下两个校正螺丝,使气泡的两个半象符合。
四、误差校正
1、仪器误差
1)仪器校正后的残余误差
在水准实验前虽然仪器经过了严格的检验校正,但仍然存在残余的角残差。理论上水准管轴应与视准轴平行,若两者不平等,虽经校正但仍然残存误差。即两轴线不平行形成角,这种误差的影响与仪器至水准尺的距离成正比,属于系统误差。可以在测量中采取一定的方法加以减弱或消除。若观测时使前、后视距相等,可消除或减弱此项误差的影响。
2)水准尺误差
由于水准尺刻划不准确、尺长发生变化、尺身弯曲等原因,会对水准测量造成影响,因此水准尺在使用之前必须进行检验。此外,由于水准尺长期使用导致尺底端零点磨损,或者是水准尺的底端粘上泥土改变了水准尺的零点位置,则可以在一水准测段中把两支水准尺交替作为前后视读数,或者测量偶数站来消除。
2、观测误差
1)水准管气泡居中误差
设水准管分划值为τ″,居中误差一般为±0.15τ″,采用符合式水准器时,气泡居中精度可提高一倍。
2)读数误差
在水准尺上估读毫米数的误差,与人眼的分辨能力、望远镜的放大倍率以及视线长度有关。
3)视差影响
当视差存在时,十字丝平面与水准尺影像不重合,若眼睛观察的位置不同,便读出不同的读数,因而也会产生读数误差。
4)水准尺倾斜影响
水准尺倾斜将使尺上读数增大。
3、外界条件的影响
1)仪器下沉
由于仪器下沉,使视线降低,从而引起高差误差。采用“后、前、前、后”的观测程序,可减弱其影响。
2)尺垫下沉
如果在转点发生尺垫下沉,将使下一站后视读数增大。采用往返观测,取平均值的方法可以减弱其影响。
3)地球曲率及大气折光影响
由于大气折光,视线并非是水平,而是一条曲线,标准折射曲线的曲率半径为地球半径的4倍。
如果前视水准尺和后视水准尺到测站的距离相等,则在前视读数和后视读数中含有相同的 。这样在高差中就没有这误差的影响了。因此,放测站时要争取“前后视相等”
接近地面的空气温度不均匀,所以空气的密度也不均匀。光线在密度不匀的介质中沿曲线传布。这称为“大气折光”。总体上说,白天近地面的空气温度高,密度低,弯曲的光线凹面向上;晚上近地面的空气温度低,密度高,弯曲的光线凹面向下。接近地面的温度梯度大大气折光的曲率大,由于空气的温度不同时刻不同的地方一直处于变动之中。所以很难描述折光的规律。对策是避免用接近地面的视线工作,尽量抬高视线,用前后视等距的方法进行水准测量
除了规律性的大气折光以外,还有不规律的部分:白天近地面的空气受热膨胀而上升,较冷的空气下降补充。因此,这里的空气处于频繁的运动之中,形成不规则的湍流。湍流会使视线抖动,从而增加读数误差。对策是夏天中午一般不做水准测量。在沙地,水泥地……湍流强的地区,一般只在上午10点之前作水准测量。高精度的水准测量也只在上午10点之前进行。
4)温度对仪器的影响
温度会引起仪器的部件涨缩,从而可能引起视准轴的构件(物镜,十字丝和调焦镜)相对位置的变化,或者引起视准轴相对与水准管轴位置的变化。由于光学测量仪器是精密仪器,不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差,从而使测量结果的误差增大。
不均匀的温度对仪器的性能影响尤其大。例如从前方或后方日光照射水准管,就能使气泡“趋向太阳”——水准管轴的零位置改变了。
温度的变化不仅引起大气折光的变化,而且当烈日照射水准管时,由于水准管本身和管内液体温度升高,气泡向着温度高的方向移动,影响仪器水平,产生气泡居中误差,观测时应注意撑伞遮阳。