2.6　水準測量誤差分析

2.6.1　誤差來源

1.儀器工具誤差

（1）儀器誤差。誤差主要是指水準管軸不平行于視準軸的誤差。儀器雖經檢驗與校正，但不可能校正得十分完善，總會留下一定的殘余誤差。

（2）水準尺誤差。由于水準尺的長度不準、尺底零點和尺面刻劃有誤差及尺子彎曲變形等原因，都會給水準測量讀數帶來誤差。

2.操作誤差

（1）整平誤差。水準測量是利用水平視線來測定高差的，而影響視線水平的原因有二：一是水準管氣泡居中誤差，二是水準管氣泡未居中誤差。

（2）讀數誤差。讀數誤差與望遠鏡的放大倍率、觀測者的視覺能力、儀器距尺子的距離等因素有關。

（3）視差誤差。在水準測量中，視差的影響會給觀測結果帶來較大的誤差。

3.外界條件的影響

（1）儀器和尺墊下沉。

1）儀器下沉。由于土壤的彈性及儀器的自重，在觀測過程中可能引起儀器下沉。如果儀器隨時間均勻下沉，所測高差的誤差就可得到有效的削弱。

2）尺墊下沉。與儀器下沉情況相類似。如轉站時尺墊下沉，使所測高差增大，如上升則使高差減小。

（2）水準尺傾斜。如果尺子沒有豎直，無論向前傾或向后傾，總是使尺上讀數增大。而且視線越高，誤差越大。當尺子傾斜2°、在水準尺上2m處讀數，將會產生1mm的讀數誤差。

（3）地球曲率和大氣折光。

1）地球曲率。大地水準面是一個曲面，只有當水準儀的視線與之平行時，才能測出兩點間的真正高差。

2）大氣折光。地面上空氣存在密度梯度，光纖通過不同密度的媒質時，將會發生折射，而且總是由疏媒質折向密媒質，因而水準儀的視線往往不是一條理想的水平線。

（4）風力的影響。在水準測量作業中，風力對氣泡居中和立尺豎直都會產生較大影響。

（5）溫度對儀器的影響。溫度會引起儀器的部件漲縮，從而可能引起視準軸的構件（物鏡，十字絲和調焦鏡）相對位置的變化，或者引起視準軸相對與水準管軸位置的變化。由于光學測量儀器是精密儀器，不大的位移量可能使軸線產生幾秒偏差，從而使測量結果的誤差增大。

不均勻的溫度對儀器的性能影響尤其大。如從前方或后方日光照射水準管，就能使氣泡“趨向太陽”——水準管軸的零位置改變了。