31. 影响水准测量的误差有哪些？如何消除或削减其影响？自动安平水准仪的自动安平的原理是什么？试述这类仪器的优点及使用方法。
一、仪器误差
(一) 视准轴与水准管轴不平行引起的误差
仪器虽经过校正，但i角仍会有微小的残余误差。当在测量时如能保持前视和后视的距离相等，这种误差就能消除。当因某种原因某一测站的前视(或后视)距离较大，那么就在下一测站上使后视(或前视)距离较大，使误差得到补偿。
(二) 调焦引起的误差 当调焦时，调焦透镜光心移动的轨迹和望远镜光轴不重合，则改变调焦就会引起视准轴的改变，从而改变了视准轴与水准管轴的关系。如果在测量中保持前视后视距离相等，就可在前视和后视读数过程中不改变调焦，避免因调焦而引起的误差。
(三) 水准尺的误差
水准尺的误差包括分划误差和尺身构造上的误差，构造上的误差如零点误差和箱尺的接头误差。所以使用前应对水准尺进行检验。水准尺的主要误差是每米真长的误差，它具有积累性质，高差愈大误差也愈大。对于误差过大的应在成果中加入尺长改正。 二、观测误差
(一) 气泡居中误差 视线水平是以气泡居中或符合为根据的，但气泡的居中或符合都是凭肉眼来判断，不能绝对准确。气泡居中的精度也就是水准管的灵敏度，它主要决定于水准管的分划值。一般认为水准管居中的误差约为0.1分划值，它对水准尺读数产生的误差为： 0.1???m??s? (2－21) 5??，s为视线长。符合水准器气泡居中的式中τ?为水准管的分划值，??2062611～25。为了减小气泡居中误差的影响，应误差大约是直接观察气泡居中误差的对视线长加以限制，观测时应使气泡精确地居中或符合。 (二) 估读水准尺分划的误差 水准尺上的毫米数都是估读的，估读的误差决定于视场中十字丝和厘米分划的宽度，所以估读误差与望远镜的放大率及视线的长度有关。通常在望远镜中十字丝的宽度为厘米分划宽度的十分之一时，能准确估读出毫米数。所以在各种等级的水准测量中，对望远镜的放大率和视线长的限制都有一定的要求。此外，在观测中还应注意消除视差，并避免在成像不清晰时进行观测。
(三) 扶水准尺不直的误差 水准尺没有扶直，无论向哪一侧倾斜都使读数偏大。这种误差随尺的倾斜角和读数的增大而增大。例如尺有3°的倾斜，读数为1.5m时，可产生2mm的误差。为使尺能扶直，水准尺上最好装有水准器。没有水准器时，可采用摇尺法，读数时把尺的上端在视线方向前后来回摆动，当视线水平时，观测到的最小读数就是尺扶直时的读数(图2－33)。这种误差在前后视读数中均可发生，所以在计算高差时可以抵消一部分。
图 2－33
三、外界环境的影响
(一) 仪器下沉和水准尺下沉的误差
1. 仪器下沉的误差 在读取后视读数和前视读数之间若仪器下沉了Δ，由于前视读数减少了Δ从而使高差增大了Δ(图2－34)。在松软的土地上，每一测站都可能产生这种误差。当采用双面尺或两次仪器高时，第二次观测可先读前视点B，然后读后视点A，则可使所得高差偏小，两次高差的平均值可消除一部分仪器下沉的误差。用往测、返测时，亦因同样的原因可消除部分的误差。
图 2－34
2. 水准尺下沉的误差 在仪器从一个测站迁到下一个测站的过程中，若转点下沉了Δ，则使下一测站的后视读数偏大，使高差也增大Δ(图2－35)。在同样情况下返测，则使高差的绝对值减小。所以取往返测的平均高差，可以减弱水准尺下沉的影响。
图 2－35
当然，在进行水准测量时，必须选择坚实的地点安置仪器和转点，避免仪器和尺的下沉。 (二) 地球曲率和大气折光的误差 1. 地球曲率引起的误差 理论上水准测量应根据水准面来求出两点的高差(图2－36)，但视准轴是一直线，因此使读数中含有由地球曲率引起的误差p，p可以参照公式(1－5)写出： s2p?2R 式中s为视线长，R为地球的半径。 图 2－36 2. 大气折光引起的误差 水平视线经过密度不同的空气层被折射，一般情况下形成一向下弯曲的曲线，它与理论水平线所得读数之差，就是由大气折光引起的误差r(图2－36)。实验得出：大气折光误差比地球曲率误差要小，是地球曲率1K?7，故 误差的K倍，在一般大气情况下，S2S2r?K?2R14R (2－22) 所以水平视线在水准尺上的实际读数位于b?，它与按水准面得出的读数b之差，就是地球曲率和大气折光总的影响值f。 故 (2－23) 当前视后视距离相等时，这种误差在计算高差时可自行消除。但是离近地面的大气折光变化十分复杂，在同一测站的前视和后视距离上就可能不同，所以即使保持前视后视距离相等，大气折光误差也不能完全消除。由于f值与距离的平方成正比，所以限制视线的长可以使这种误差大为减小，此外使视线离地面尽可能高S2f?p?r?0.43R
些，也可减弱折光变化的影响。
(三) 气候的影响
除了上述各种误差来源外，气候的影响也给水准测量带来误差。如风吹、日晒、温度的变化和地面水分的蒸发等。所以观测时应注意气候带来的影响。为了防止日光曝晒，仪器应打伞保护。无风的阴天是最理想的观测天气。
第三章角度测量
1. 什么角水平角？用经纬仪照准同一竖直面内不同高度的两目标时，在水平度盘上的读数是否一样？ 水平角是指从空间一点出发的两个方向在水平面上的投影所夹的角度。
2. 经纬仪的构造有哪几个主要部分，它们各起什么作用？
(1) 对中整平装置 用以将度盘中心(即仪器中心)安置在过所测角度顶点的铅垂线上，并使度盘处于水平位置。
(2) 照准装置 要有一个望远镜以照准目标，即建立方向线。且望远镜可上下旋转形成一个铅垂面，以保证照准同一铅垂面上的不同目标时，其在水平面上的投影位置不变。它也可以水平旋转，以保证不在同一铅垂面上的目标，在水平面上有不同的投影位置。
(3) 读数装置 用以读取在照准某一方向时水平度盘和竖直度盘的读数。 经纬仪中目前最常用的是DJ6和DJ2级光学经纬仪。图3－2是DJ6级光学经纬仪的外貌，图3－3是DJ2级光学经纬仪的外貌。
(a) (b)
1－物镜；2－竖直度盘；3－竖盘指标水准管微动螺旋；4－圆水准器；5－照准部微动螺旋；6－照准部制动扳钮；7－水准管反光镜；8－竖盘指标水准管；9－度盘照明反光镜；10－测微轮；11－水平度盘；12－基座；13－望远镜调焦筒；4－目镜；15－读数显微镜目镜；16－照准部水准管；17－复测扳手；18－脚
螺旋；19－望远镜制动扳钮；20－望远镜微动螺旋；21－轴座固定螺旋。
图 3－2
(a) (b)
1－物镜；2－望远镜调焦筒；3－目镜；4－照准部水准管；5－照准部制动螺旋；6－粗瞄准器；7－测微轮；8－读数显微镜；9－度盘换象旋钮；10－水平度盘变换手轮；11－望远镜制动螺旋；12－望远镜微动螺旋；13－照准部微动螺旋；14－基座；15－脚螺旋；16－基座底板；17－竖盘照明反光镜；18－竖盘指标水准器观察镜；19－竖盘指标水准器微动螺旋；20－光学对中器；21－水平度盘照明反光镜；22－轴座固定螺
旋。 图 3－3
3. 经纬仪上有几对制动、微动螺旋？它们各起什么作用？如何正确使用它？
横轴与望远镜固连在一起，并且水平安置在两个支架上，望远镜可绕其上下转动。在一端的支架上有一个制动螺旋，当旋紧时，望远镜不能转动。另有一个微动螺旋，在制动螺旋旋紧的条件下，转动它可使望远镜作上下微动，以便于精确地照准目标。
望远镜连同照准部可绕竖轴在水平方向旋转；以照准不在同一铅垂面上的目标。照准部也有一对制动和微动螺旋，以控制其固定或作微小转动。
4. 说明测回法及全圆观测法测水平角的方法和步骤。
当所测的角度只有两个方向时，通常都用测回法观测。如图3－18所示，欲测
OA、OB两方向之间的水平角∠AOB时，在角顶O安置仪器，在A、B处设立观测标志。经过对中、整平以后，即可按下述步骤观测。
图 3－18
(一) 将复测扳手扳向上方。松开照准部及望远镜的制动螺旋。利用望远镜上的粗瞄器，以盘左(竖盘在望远镜视线方向的左侧时称盘左)粗略照准左方目标A。关紧照准部及望远镜的制动螺旋，再用微动螺旋精确照准目标，同时需要注意消除视差及尽可能照准目标的下部。对于细的目标，宜用单丝照准，使单丝平分目标像；而对于粗的目标，则宜用双丝照准，使目标像平分双丝，以提高照准