水準測量是確定公路工程地面點高程的方法之一，是高程測量中精度較高且常用的方法。水準測量是根據幾何原理，使用水準儀、水準尺和尺墊作為工具，利用水平視線來測定兩點間高差。水準測量實施過程中，需要幾個人合作才能完成，誤差允許範圍內的精度由於儀器和人為的影響而不容易控制，而且易出現隱蔽性錯誤，如果不能及早發現，基礎資料是錯誤的，從而水準點高程不正確，直接影響路線縱斷面設計和施工。因此，有必要分析水準測量的誤差，找出控制糾正的方法，避免錯誤的出現。
1.1水準儀的望遠鏡視準軸與水準軸不平行的誤差
水準儀的視準軸與水準管軸不平行，在垂直面上投影的交角稱為i角。雖然經過校正，但兩軸完全保持平行是困難的，仍然會存在少量的殘餘誤差。因此造成水準管氣泡居中，水準管軸居於水平位置而望遠鏡視準軸卻發生傾斜，致使讀數誤差。這種誤差與視距長度成正比。
1.2水準尺誤差
主要包含尺長誤差、刻劃誤差和零點差。水準測量作業中必須使用經過檢驗的水準標尺。在一個水準測段內，兩根水準尺交替輪換使用，並把測段站數目布設成偶數，這樣既能消除零點差，同時也可以減弱刻劃誤差和尺長誤差的影響。
2.1 水準管氣泡的居中誤差
由於符合水準氣泡未能做到嚴格居中，造成望遠鏡視準軸傾斜，產生讀數誤差。讀數誤差的大小與水準管的靈敏度有關，與視線長度成正比。水準管居中誤差一般認為是0.1・τ，根據公式m居=0.1・τ・S/ρ，DS3級水準儀水準管的分劃值一般為20″，視線長度S為75m，ρ=206265″，那麼，m居=0.4mm。由此看來，只要觀測時符合水準管氣泡能夠認真仔細進行居中，且對視線長度加以限制，此誤差可以消除。
2.2 估讀水準尺的誤差
水準尺估讀毫米數的誤差大小與望遠鏡的放大倍率以及視線長度有關。在測量作業中，應遵循不同等級的水準測量對望遠鏡放大倍率和最大視線長度的規定，以保證估讀精度。
2.3 視差的影響誤差
當存在視差時，由於十字絲平面與水準尺影像不重合，若眼睛的位置不同，便讀出不同的讀數，而產生讀數誤差。所以在每次讀數前，控制方法就要仔細進行物鏡對光，消除視差。
2.4 水準尺傾斜的影響誤差
水準尺如果是向視線的左右傾斜，觀測時通過望遠鏡十字絲很容易察覺而糾正。但是，如果水準尺的傾斜方向與視線方向一致，則不易察覺。它對讀數的影響與尺的傾斜角和尺上讀數的大小(即視線距地面的高度)有關。尺的傾斜角越大，對讀數的影響就越大;尺上讀數越大，對讀數的影響就越大。所產生的讀數誤差為Δa=a(1-cosγ)。當γ=3o，a=1.5m時，Δa=2mm，由此可以看出，此項影響是不可忽視的，通常我們立鏡高度是1.7m， 則Δa=2.33mm，。因此，在水準測量中，立尺是一項十分重要的工作，一定要認真立尺，使尺處於鉛垂位置。
3.1 儀器下沉誤差
儀器安置在土質鬆軟的地方，腳架如未踏實，在觀測過程中，儀器受自重和人在周圍走動的影響，往往下沉。如果觀測程序是先後視再前視，則前視讀數變小，高差增大。這種誤差對總高差的影響是積累性的，往返測取平均值則可抵消一部分的影響。為了減少儀器下沉對水準測量的影響，應選堅實的地點安置儀器，腳架要踏實，觀測速度要提高。儀器下沉誤差的影響在春暖化凍或沼澤地區尤其應當注意。
3.2 轉點下沉誤差
和儀器下沉原因一樣，為了減少這種誤差的影響，應選堅實處做轉點;使用尺墊時，要用力踏實，觀測過程中保護好轉點位置。同樣也可取往返觀測結果的平均值來抵消一部分的影響。
3.3 溫度的影響誤差
溫度的變化不僅會引起大氣折光的變化，而且當烈日照射水準管時，由於水準管本身和管內液體溫度的升高，氣泡向著溫度高的方向移動，從而影響了水準管軸的水平，產生了氣泡居中誤差。所以，測量中應隨時注意為儀器打傘遮陽。儘量選擇在溫度、氣流比較穩定時或陰天進行觀測。
水準測量中的錯誤多數都是由於測量人員的疏忽大意造成的。主要有：氣泡未居中就讀數;讀尺時讀錯整米數，認錯刻劃，如誤把6讀成9;轉點位置不突出，立錯位置;塔尺上節自動滑落未發現;記錄人聽錯或記錯讀數;前/後視讀數記錯位置或漏記以及加減法有錯等。這些錯誤只要嚴格執行操作規程、工作細心、加強校核是完全可以避免的。
根據各種誤差的性質及其影響規律，我們可以按照規範實施水準測量，藉以儘可能消除或減弱各種誤差對觀測結果的影響。
5.1 儀器距前、後視水準尺的距離應儘量相等，其差應小於規定的限值。這樣可以消除或減弱與距離有關的各種誤差對測量高差的影響。如i角誤差和垂直折光等。
5.2 兩相鄰測站上，應按奇、偶數測站的觀測程序進行觀測。即分別按「後前前後」和「前後後前」的觀測程序在相鄰測站上交替進行。這樣可以消除或減弱與時間成比例均勻變化的誤差對觀測高差的影響。如i角的變化和儀器的垂直位移等影響。
5.3 在一測段的水準路線上，測站的數目應安排成偶數，這樣，可以消除或減弱兩水準標尺零點差和交叉誤差在儀器垂直軸傾斜時對觀測高差的影響。
5.4 在一測段的水準路線上，應進行往返測。這樣，可以消除或減弱性質相同，正負號也相同的誤差影響。如水準標尺垂直位移的誤差影響，在往、返測高差平均值中可以得到減弱。
5.5 一個測段的水準路線的往返測應在不同的氣象條件下進行(如中午或晚上)，並且應該保證成像穩定清晰。這樣，可以消除或減弱複雜的大氣折光對觀測高差的影響。
5.6 一些更詳細具體的作業規定，在國家水準測量規範中都有說明。
測量中操作熟練，提高觀測的速度，採取規範的辦法，嚴格執行正確步驟，才能得到正確的結果。水準測量中我們應該對各環節中可能產生的誤差加以注意，運用正確有效的控制方法消除或減弱誤差，這樣才能提高測量準確性。
文/《中國房地產業》, 2012
整理：陳柳林
審核：高衝
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