水平角测量误差来源及消减办法

水平角的观测方法（全）与误差改正全攻略一、全站仪和经纬仪水平角观测方法共分为以下三种：（1）测回法：只有两个方向时采用。

测站应检核的限差有，半测回较差，测回间较差。

（2）方向观测法：用于三、四等三角网或二等低标三角网，测站应检核的限差有，半测归零差，一测回内2C 互差，同一方向各测回互差。

C 指的是视准轴不平行于水平轴误差，2C即2 倍视准轴误差。

方向观测法包括普通方向观测法、全圆方向观测法、分组方向观测法。

方向观测法1.普通方向观测法观测流程：选择目标清晰的方向为零方向，上半测回在盘左观测，先照准零方向，然后顺时针依次照准其他方向。

下半测回用盘右逆时针观测各方向，上下半测回合称一测回。

2.全圆方向观测法观测流程：上半测回依次观测了各方向之后再观测一次零方向。

当观测方向数大于 3 时应采用全圆方向观测法。

3.分组方向观测法：大于6 个方向时必须采用。

每组包含的方向数应大致相等；组之间要联测两个共同方向，其中一个方向应是共同的零方向。

（3）全组合测角法：是高精度水平角观测中必须采用的方法，应用在一等三角观测或高标上的二等三角观测。

指在测站周围应测的n 个方向中，每次取两个方向组成单角，用相同的测回数观测任意两个方向所能组成的全部单角的角度观测方法。

组合角个数：K=n(n-1)／2 （n为方向数）全组合观测法的基本要求二、成果超限观测值取舍：1.孤值与一大一小：除明显孤值（指某个观测值明显偏离其他观测值）外，应重测最大和最小的测回。

2.分群：观测成果随时间段不同而明显分群，则应重测全部测回。

三、重测和补测：因超限需要重新观测的完整测回称为重测。

因对错度盘、测错方向、读记错误或因中途发现条件不佳等原因而放弃的测回，重新观测时，称为补测。

•一测回中，如重测方向数超过所测方向总数的1/3 时，应重测全部测回。

•零方向超限时，需重测全部测回。

•在一个测站上，若基本测回重测的方向测回数，超过全部的方向测回总数的 1/3时，则该份成果全部重测。

角度测量的误差分析及注意事项一、角度测量的误差角度测量的误差主要来源于仪器误差、人为误差以及外界条件的影响等几个方面。

认真分析这些误差，找出消除或减小误差的方法，从而提高观测精度。

由于竖直角主要用于三角高程测量和视距测量，在测量竖直角时，只要严格按照操作规程作业，采用测回法消除竖盘指标差对竖直角的影响，测得的竖直角既能满足对高程和水平距离的计算。

故而，我们只分析水平角的测量误差。

（一）仪器误差1．仪器制造加工不完善所引起的误差如照准部偏心误差、度盘分划误差等。

经纬仪照准部旋转中心应与水平度盘中心重合，如果两者不重合，即存在照准部偏心差，在水平角测量中，此项误差影响也可通过盘左、盘右观测取平均值的方法加以消除。

水平度盘分划误差的影响一般较小，当测量精度要求较高时，可采用各测回间变换水平度盘位置的方法进行观测，以减弱这一项误差影响。

2．仪器校正不完善所引起的误差如望远镜视准轴不严格垂直于横轴、横轴不严格垂直于竖轴所引起的误差，可以采用盘左、盘右观测取平均的方法来消除，而竖轴不垂直于水准管轴所引起的误差则不能通过盘左、盘右观测取平均或其他观测方法来消除，因此，必须认真做好仪器此项检验、校正。

（二）观测误差1．对中误差仪器对中不准确，使仪器中心偏离测站中心的位移叫偏心距，偏心距将使所观测的水平角值不是大就是小。

经研究已经知道，对中引起的水平角观测误差与偏心距成正比，并与测站到观测点的距离成反比。

因此，在进行水平角观测时，仪器的对中误差不应超出相应规范规定的范围。

2．整平误差若仪器未能精确整平或在观测过程中气泡不再居中，竖轴就会偏离铅直位置。

整平误差不能用观测方法来消除，此项误差的影响与观测目标时视线竖直角的大小有关，当观测目标与仪器视线大致同高时，影响较小；当观测目标时，视线竖直角较大，则整平误差的影响明显增大，此时，应特别注意认真整平仪器。

当发现水准管气泡偏离零点超过一格以上时，应重新整平仪器，重新观测。

浅述影响水准测量精度的主要因素及消减方法在水准测量中，由于仪器和外界条件的影响，以及观测员感觉器官的反映不同，使测量成果中产生不可避免的误差。

为了满足成果规定的精度要求，对测量中产生误码差的原因，必需加以分析和研究，以便采取适当的措施和方法，使测晨误码差尽可能地减小或者予以消除。

在观察中，由于观测员不细心而造成的错误，应该完全避免。

文章对水准测量中容易发生的差错和通常出现的误差以及消除和减小误差的方法进行叙述。

标签：水准测量；精度；因素1 水准测量中容易发生的差错1.1 在对水准尺计数前，忘记旋转微倾螺旋，水准管气泡没有气泡居中就读数。

1.2 读错水准尺上的分米或厘米。

1.3 扶尺员把水准尺放倒了，观测员并未发觉。

1.4 在转点上，扶尺员没有把水准尺放在尺垫的同一部位。

1.5 记录员记错或听错观测员的读数。

上述这些差错情况，只要所有的工作人没认真细心，差错是完全可以避免的。

2 水准没量的误差及其消减方法2.1 由于水准仪校正不完善而产生的误差在水准测量前，虽然对水准仪进行了检验和校正，但是不可能做到绝对的准确，例如望远镜准备轴与水准管轴不平行，两轴不平行，两轴之间还有一个微小的角度，对于这种残余的误差，只要在观测中采了适当的措施，这种误差可以得到消除或减小。

在观测中，如果把水准仪安置在前、后两水准尺的中央，可以消除这项由于仪器校正得不完善造成的误差。

在每一个测站，如果不进行量距要把水准仪安置在前、后两水准尺的中央是困难的，所以我们应该尽可能使前、后视距相等，使误差减小。

2.2 由于水准尺不准确而产生的误差水准尺不准确的误差包括水准尺尺面的分划不均匀和尺底的零点不准等。

因此对使用的水准尺要用标准尺检验，并检查尺底的铁板是否完好。

2.3 在水准尺上读数而产生的误差在水准尺上读数产生误差的原因，一方面是由于视差的存在，另一方面是估读mm时不准确。

视差的存在可以再进行仔细的对光予以消除，但是在估读mm 数估读得是否正确与cm的间隔内估计，而且cm的分划是通过望远镜放大后的像，因此mm数估读得是否正确与cm像的宽度有密切的关系，此外也与十字丝本身粗细有关。

§3.5 水平角观测中的主要误差和操作的基本规则观测工作是在野外复杂条件下进行的，由于观测人员和仪器的局限性以及外界因素的影响，观测中会有误差。

为使观测结果达到一定的精度，需要找出误差的规律，研究和采取消除或减弱误差影响的措施，制定出观测操作中应遵守的基本规则，以保证观测成果的精度。

水平角观测误差主要来源于三个方面：一是观测过程中引起的人差；二是外界条件引起的误差；三是仪器误差。

仪器误差又包含仪器本身的误差和操作过程中产生的误差。

对于人差，主要是通过提高观测技能加以减弱，这里不进行讨论。

3.5.1 外界条件对观测精度的影响外界条件主要是指观测时大气的温度、湿度、密度、太阳照射方位及地形、地物等因素。

它对测角精度的影响，主要表现在观测目标成像的质量，观测视线的弯曲，觇标或脚架的扭转等方面。

1．目标成像质量观测目标是测角的照准标的，它的成像好坏，直接影响着照准精度。

如果成像清晰、稳定，照准精度就高；成像模糊、跳动，照准精度就低。

我们知道，目标影像是目标的光线在大气中传播一定距离后进入望远镜而形成的。

假如大气层保持静止，大气中没有水气和灰尘，目标成像一定是清晰、稳定的。

但实际的大气层不可能是静止的，也不可能没有水气和灰尘。

日出以后，由于阳光的照射，使地面受热，近地面处的空气受热膨胀不断上升，而远离地面的冷空气下降，形成近地面处空气的上下对流。

当视线通过时，使其方向、路径不断变化，从而引起目标影像上下跳动。

由于地面的起伏及土质、植被的不同，各处的受热程度也不同。

因此，空气不仅有上下对流，还会产生水平方向上的对流，当视线通过时，目标影像就左右摆动。

另外，随着空气的对流，地面灰尘、水气也随之上升，使空气中的灰尘、水气越来越多；光线通过时其亮度的损失也愈大，目标成像就愈不清晰。

由上可知，目标成像跳动或摆动的原因是空气的对流；目标成像是否清晰，主要取决于空气中灰尘和水气的多少。

为了保证目标成像的质量，应采取如下措施。

角度测量的误差分析及注意事项一、角度测量的误差角度测量的误差主要来源于仪器误差、人为操作误差以及外界条件的影响等几个方面。

认真分析这些误差，找出消除或减小误差的方法，从而提高观测精度。

由于竖直角主要用于三角高程测量和视距测量，在测量竖直角时，只要严格按照操作规程作业，采用测回法消除竖盘指标差对竖角的影响，测得的竖直角值即能满足对高程和水平距离的求算。

因此，下面只分析水平角的测量误差。

（一）仪器误差1．仪器制造加工不完善所引起的误差如照准部偏心误差、度盘分划误差等。

经纬仪照准部旋转中心应与水平度盘中心重合，如果两者不重合，即存在照准部偏心差，在水平角测量中，此项误差影响也可通过盘左、盘右观测取平均值的方法加以消除。

水平度盘分划误差的影响一般较小，当测量精度要求较高时，可采用各测回间变换水平度盘位置的方法进行观测，以减弱这一项误差影响。

2．仪器校正不完善所引起的误差如望远镜视准轴不严格垂直于横轴、横轴不严格垂直于竖轴所引起的误差，可以采用盘左、盘右观测取平均的方法来消除，而竖轴不垂直于水准管轴所引起的误差则不能通过盘左、盘右观测取平均或其他观测方法来消除，因此，必须认真做好仪器此项检验、校正。

（二）观测误差1．对中误差仪器对中不准确，使仪器中心偏离测站中心的位移叫偏心距，偏心距将使所观测的水平角值不是大就是小。

经研究已经知道，对中引起的水平角观测误差与偏心距成正比，并与测站到观测点的距离成反比。

因此，在进行水平角观测时，仪器的对中误差不应超出相应规范规定的范围，特别对于短边的角度进行观测时，更应该精确对中。

2．整平误差若仪器未能精确整平或在观测过程中气泡不再居中，竖轴就会偏离铅直位置。

整平误差不能用观测方法来消除，此项误差的影响与观测目标时视线竖直角的大小有关，当观测目标与仪器视线大致同高时，影响较小；当观测目标时，视线竖直角较大，则整平误差的影响明显增大，此时，应特别注意认真整平仪器。

当发现水准管气泡偏离零点超过一格以上时，应重新整平仪器，重新观测。

一、仪器误差1 校正残余误差i角误差 (大于20″才需要校正 )，保持前、后视距相等。

2 水准尺误差检验水准尺每米间隔平均真长与名义长之差。

在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除。

二、操作误差1 整平误差设分划值τ″ =20″/2mm，视线长为100m，气泡偏离居中位置0.5格由此引起的读数误差为5mm 。

每次读尺前应严格居中管水准气泡。

2 读数误差mm位数字——十字丝横丝在标尺厘米分划内位置估读望远镜内看到的横丝宽度相对厘米分划格宽度比例决定了估读的精度，读数误差与望远镜的放大倍数及视线长有关，视线愈长，读数误差愈大，规范规定，使用DS3水准仪进行四等水准测量时，视线长≤80m。

3视差水准尺像没有准确成在十字丝分划板上，造成眼睛的观察位置不同时，读出的标尺读数也不同，由此产生读数误差。

按操作规定进行目镜对光，物镜对光。

三、外界条件的影响1 仪器下沉和尺垫下沉仪器或水准尺安置在软土或植被上→产生下沉。

“后—前—前—后”的观测顺序，削弱仪器下沉的影响，往返观测取观测高差的中数，削弱尺垫下沉的影响。

2水准尺倾斜读数时，水准尺应竖直。

水准尺前后倾斜，在水准仪望远镜视场中不会察觉，由此引起的水准尺读数总是偏大。

视线高度愈大→误差就愈大。

在水准尺上安装圆水准器→保证尺子竖直。

3 地球曲率和大气折光影响•晴天，日光照射下，地面温度较高，•靠近地面的空气温度也较高，其密度较上层为稀。

•水准仪的水平视线离地面越近，光线折射越大。

•规范规定，三、四等水准测量，•应保证上、中、下三丝能读数，•二等水准测量则要求下丝读数≥0.3m。

4 风力影响•选择合适时间进行测量。

精密水准测量误差水准测量，又称几何水准测量。

是确定地面点高程或地面点间高差的基本方法，是其它高程测量的基础。

精密水准测量的误差来源有三个：一是测量仪器误差；二是观测者受地理条件限制而造成的人为误差即外界条件误差；三是观测误差。

在主要误差来源中，一、三项误差的影响基本上具有系统误差的性质，而第二项造成的测量误差为偶然误差。

一、水准测量的误差分析水准测量误差有仪器误差、观测误差和外界条件的影响。

1.仪器误差之一是水准仪的望远镜视准轴不平行于水准管轴所产生的误差仪器虽在测量前经过校正，仍会存在残余误差。

因此造成水准管气泡居中，水准管轴居于水平位置而望远镜视准轴却发生倾斜，致使读数误差。

这种误差与视距长度成正比。

观测时可通过中间法（前后视距相等）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）消除。

针对中间法在实际过程中的控制，立尺人是关键，通过应用普通皮尺测距离，之后立尺，简单易行。

而距离补偿法不仅繁琐，并且不容易掌握。

1.1 照准轴与管水准轴不平行的误差：望远镜照准轴与管水准器水准轴不平行而产生的i角误差，是仪器误差的主要来源，这是因为i角误差不可能彻底校正；而人眼又不可能使气泡严格居中。

所以观测时i角误差一定会存在。

设后视和前视的i角分别为i1和i2，视线长度分别为D1和D2，如图1-1，则有：图1-1δ1=（i″1/ρ″）* D1δ2=（i″2/ρ″）* D2a′=a+δ1b′=b+δ2由观测值算得h为：h= a′- b′=（a-b）+ （i″1/ρ″）* D1-（i″2/ρ″）* D2一般情况下，基本上i1=i2 ，则为：h=（a-b）+ （D1- D2）* i /ρ″所以，为了使i角误差尽可能的小一些，D1- D2应尽量小。

亦即前后视距尽量相等，以减弱i角影响。

2.仪器误差之二是水准尺误差主要包含尺长误差（尺子长度不准确）、刻划误差（尺上的分划不均匀）和零点差（尺的零刻划位置不准确），对于较精密的水准测量，一般应选用尺长误差和刻划误差小的标尺。

精密测角的误差来源及影响1）外界条件影响：（1）、大气密度的变化和大气透明度对目标成像质量的影响大气密度的变化对目标成像稳定性的影响大气透明度对目标成像清晰的影响选择有利的观测时间，一般晴天在日出1小时后的1～2小时内和下午3～4点钟到日落前1小时为最佳观测时间。

（2）、水平折光的影响视线避免靠近平行山坡，大河方向。

选择有利的观测时间。

（3）、照准目标的相位差采用微相位照准圆筒，上下午各观测半数测回（4）、温度变化对视准的影响采用按时间对称排列的观测程序观测。

上半测回顺时针，下半测回逆时针。

（5）、外界条件对觇标内架稳定性的影响：主要是温度变化造成。

采用按时间对称排列的观测程序观测。

上半测回顺时针，下半测回逆时针。

2）仪器误差的影响（1）水平度盘位移的影响：旋转时仪器弹性扭曲造成度盘微小位移。

上半测回顺时针，下半测回逆时针。

（2）照准部旋转不正确的影响：竖轴与轴套间隙过小或过大。

照准部偏心差，测微器行差。

重合法读数。

（3）照准部水平微动螺旋作用不正确的影响：测微器弹簧不能及时到位。

照准时，微动螺旋最后为旋进方向。

（4）、垂直微动螺旋作用不正确的影响照准时，不使用垂直微动，直接手动照准。

3）、照准和读数误差的影响认真操作，重合法读数，多测回观测。

5．精密测角的一般原则根据前面所讨论的各种因素对测角精度的影响规律，为了最大限度地减弱或消除各种误差的影响。

在精密测角时应遵循下列原则：①观测应在目标成像清晰、稳定的有利于观测的时间进行，以提高照准精度和减小旁折光的影响。

②观测前应认真调好焦距，消除视差。

在一测回的观测过程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。

③各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分划尺的不同位置上．以消除或减弱度盘分划线和测微分划尺的分划误差的影响。

④在上、下半测回之间倒转望远镜，以消除和减弱视难轴误差、水平轴倾斜误差等影响，同时可以由盘左、盘右读数之差求得两倍视准误差2c，借以检核观测质量。

水准测量误差分析及消减方法水准测量中的误差分析及消减方法分析水准测量中的误差来源，寻求减小误差的方法，对提高水准测量成果的精度具有积极意义。

我通过参加测站考证水准测量的实践，结合理论知识，针对误差产生的原因以及消减误差的方法进行了探讨，谈一点体会，供大家参考。

一、仪器误差1.仪器校正不完善产生的误差仪器虽然经过校正，但不可能绝对完善，还会存在一些残余误差，其中主要是水准管轴不平行于视准轴的误差。

这项误差在水准测量中引起的读数误差大小与仪器距水准尺的距离成正比。

在同一测站，只要将仪器安置于距前、后视尺等距离处，就可消除该项误差。

2. 调焦误差由于仪器制造加工不够完善，当转动对光螺旋调焦时，对光透镜产生非直线移动而改变视线位置，产生调焦误差。

这项误差，只要将仪器安置于距前、后视尺等距离处，后视完毕转向前视，不再重新对光，就可消除这项误差。

3.水准尺误差随着水准尺使用年限的延长，水准尺就会弯曲变形，产生尺面刻划不准和尺底零点不准等误差。

因此，在水准测量前应对水准尺进行检验。

水准尺的零点误差，使仪器站数为偶数或在由往测转入返测时前后视标尺互换即可消除。

二、观测误差1.整平误差整平误差与水准管分划值及视线长度成正比。

若以DS3型水准仪进行水准测量，视线长D=100m时，则在读数上引起的误差为0.73mm。

因此在观测时必须切实使气泡居中，视线不能太长，后视完毕转向前视，要注意重新转动微倾螺旋使气泡居中才能读数，但不能转动脚螺旋，否则将改变仪器高产生错差。

若在日光强烈的晴天进行测量时，必须打伞遮阳保护仪器，特别要注意保护水准管。

2.估读误差和照准误差估读误差是估读水准尺上的毫米产生的误差。

它与十字丝的粗细、望远镜放大倍率和视线长度有关。

在一般水准测量中，当视线长度为100m时，估读误差约为±1.5mm。

当望远镜放大倍率为30、视线长度为100m时，照准误差约为±0.97mm。

若望远镜放大倍率较小或视线过长，尺子成像小，显得不够清晰，照准误差和估读误差都将增大。

经纬仪水平角测量仪器误差探析仪器的制造和安装不论如何严格要求，也不可能百分之百地达到仪器各部件及其相互几何关系的要求，伴随使用中的磨损、变形及外界因素的影响，测定结果不可避免地存在误差，这就是所谓的仪器误差。

三轴误差（视准轴误差、水平轴倾斜误差、垂直轴倾斜误差）、照准部旋转误差以及分划误差（水平度盘分划误差、测微盘分划误差）、光学测微器行差共同组成仪器误差。

本文将主要阐述和分析仪器误差的成因、控制措施和消减办法。

1 三轴误差的影响1.1 视准轴误差产生视准轴误差的原因是安装和调整不规范，望远镜的十字丝中心不在正确的位置，视准轴与水平轴不正交而产生的。

另外，视准轴位置也会因温度的差异引起变化，造成视准轴误差。

视准轴误差对观测方向值的影响，在望远镜纵转前后，大小相等，符号相反。

因此，可利用取盘左与盘右的平均数消除。

1.2 水平轴倾斜误差水平轴倾斜误差是在水平轴与视准轴正交、垂直轴与测站铅垂线一致的前提下，仅由于水平轴与垂直轴不正交使水平轴倾斜一个小角造成的。

水平轴倾斜误差出现的原因：未按规范正确安装、调整仪器，造成仪器水平轴两支架不等高或軸两端的直径不等。

在盘左、右读数中，取平均值来消除水平轴倾斜误差对观测值的影响。

1.3 垂直轴倾斜误差仪器三轴间关系均已符合要求时，仪器水平未严格整置，使仪器垂直轴和测站铅垂线间有一个微小的偏离角度，称垂直轴倾斜误差。

结果视准轴（与水平轴正交）也偏离了正确位置，在其绕水平轴俯仰时的照准面形成了倾斜照准面，而不是要求的垂直照准面，造成了水平方向观测的误差。

该误差不像水平轴倾斜误差通过盘左盘右观测取平均能抵消，要仔细整平。

2 照准部旋转误差在观测过程中仪器转动可能产生一些误差。

2.1 弹性带动误差轴套和垂直轴间存在摩擦力使照准部转动时，仪器的基座局部出现弹性扭转，水平度盘因摩擦力被带动发生微小的方位变动。

需要克服轴与轴套间互相的惯性阻力，弹性带动主要发生在照准部转动起始时，照准部转动过程中，摩擦力较小。