水利水電測量中的誤差分析與控制思考

雷寧 楊康錫

(濱州市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,山東 濱州 256600)

1 水利水電測量準(zhǔn)確性影響因素

1.1 自然環(huán)境的影響

自然環(huán)境影響因素主要包含以下幾方面：其一是地形因素產(chǎn)生的影響,若工程所處區(qū)域地勢走向較為復(fù)雜或周圍存在大量建筑物,會干擾測量工作自身通透性,實(shí)質(zhì)觀測數(shù)據(jù)存與真實(shí)數(shù)據(jù)建存在差異。其二是環(huán)境和溫度差生的影響,檢測工具是開展測量工作的必備條件,不同的設(shè)備對環(huán)境溫度有不同要求,若設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不佳檢測結(jié)果準(zhǔn)確性會隨之降低。其三是空氣密度產(chǎn)生的影響,地面海拔會伴隨施工逐漸上升,在這一條件的影響下空氣之間的密度緩緩下降,甚至在測量階段會出現(xiàn)折射等情況,致使測量工作無法順利開展。其四是風(fēng)力產(chǎn)生的影響,若工程所處區(qū)域風(fēng)力過大,施工現(xiàn)場安置的設(shè)備以及測量對象穩(wěn)定性會受到干擾,在外部作用力的影響下不斷搖晃,測量結(jié)果準(zhǔn)確性無法得到有效保障。

1.2 儀器設(shè)備影響

伴隨科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新,許多現(xiàn)代化技術(shù)逐漸運(yùn)用于水利水電工程測量工作中,不僅簡化測量流程的工作量和壓力,同時(shí)提高工作效率減少時(shí)間資源投入。GPS 空間定位技術(shù)是目前常用的一種方法,以傳統(tǒng)測量技術(shù)為輔可快速確定位置,隨著設(shè)備更新?lián)Q代,以往測量過程中使用的工具如經(jīng)緯儀、全站儀等逐漸被現(xiàn)代化設(shè)備取代,在這一階段測量誤差逐漸受到控制,但儀器生產(chǎn)時(shí)在工藝技術(shù)的影響下,依舊無法避免誤差。除此之外在測量階段需以人工方式操作,若觀測人員操作不當(dāng)同樣會導(dǎo)致測量誤差出現(xiàn)。

2 水利水電工程測量施工中的誤差分析與控制

2.1 施工放樣與誤差控制

首先,水利水電過程的施工建設(shè)過程中,放樣測量是基礎(chǔ)工作,對工程的施工質(zhì)量具有重要影響,對此,應(yīng)確保放樣工作的質(zhì)量,并確保放樣工作與施工圖紙相吻合,與此同時(shí),有效控制誤差,避免誤差過大影響。放樣施工階段,應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)圖紙要求,準(zhǔn)確開展放樣工作。放樣過程中,匯總放樣草圖,所有數(shù)據(jù)、草圖均應(yīng)該由兩人獨(dú)立完成,通過這種施工形式,可以提高放樣工作的質(zhì)量,也利于避免有關(guān)誤差的產(chǎn)生。其次,放樣工作中,應(yīng)準(zhǔn)確測量區(qū)域平面大小、高程距離,軸線點(diǎn)位置,測站點(diǎn)等,確保有關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確,為了科學(xué)合理的確保數(shù)據(jù)可靠,可以采用多次測量取平均值的方法,一般以3 次測量為基準(zhǔn),利于保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確,也利于避免誤差影響。相關(guān)數(shù)據(jù)測量后,應(yīng)形成數(shù)據(jù)手冊,方便后續(xù)查詢工作,為工程的順利建設(shè)提供保障。最后,現(xiàn)場放樣階段,應(yīng)加強(qiáng)一些放樣工作的抽查工作,有效確保放樣工作的質(zhì)量,也利于對測量放樣的誤差給予檢測,確保有關(guān)誤差控制在科學(xué)合理范圍內(nèi)。

2.2 平面位置放樣方法選擇與誤差控制

平面位置放樣具有較高的精度要求,缺乏放樣測量精度,對工程的施工建設(shè)可能會產(chǎn)生相關(guān)影響,對此,應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況,確保平面位置放樣工作的可靠,保障放樣結(jié)果精確,避免一些誤差過大的問題影響。具體而言,為了確保放樣測量精度,避免一些誤差過大影響,應(yīng)結(jié)合以下方法：直角交會法、極坐標(biāo)法、角度交會法和距離交會法等幾種。

2.3 高程放樣方法選擇與誤差控制

2.3.1 水利水電工程建設(shè)過程中和高程測量過程中,同樣應(yīng)確保測量結(jié)果的精確,避免誤差問題的影響。而為了確保高程測量的準(zhǔn)確,應(yīng)選擇適宜的方法。具體而言,結(jié)合放樣點(diǎn)的高程要求,根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件,合理選擇測量方法。主要包括水準(zhǔn)測量法、光電測距三角高程法、解析三角高程法和視距法等。測量過程中,為了避免誤差過大影響,采用測量3 次取平均值的方法。

2.3.2 高程放樣中,誤差要求控制在±10mm,為了確保準(zhǔn)確選用水準(zhǔn)測量法。

2.4 儀器、工具的檢驗(yàn)

測量過程中,所使用的儀器設(shè)備,對測量準(zhǔn)確性具有重要影響,為了避免相關(guān)影響,科學(xué)合理的控制誤差,需要在放樣準(zhǔn)備工作中,加強(qiáng)儀器設(shè)備的檢驗(yàn),給予必要的校正工作。例如,加強(qiáng)經(jīng)緯儀的三軸誤差、指標(biāo)差、光學(xué)對中誤差、水準(zhǔn)儀的i 角等檢驗(yàn)工作,給予必要的校正工作,確保能夠保障水利水電過程建設(shè)中的測量工作準(zhǔn)確。對于光電測距儀的照準(zhǔn)誤差(相位不均勻誤差)、偏調(diào)誤差(三軸平行性),應(yīng)在施工前給予認(rèn)真檢查,避免誤差影響。圖1 為放樣工作的具體施工。

圖1 放樣測量施工

3 開挖工程測量與誤差控制

3.1 開挖工程測量

工程開挖過程中,需要嚴(yán)格結(jié)合施工設(shè)計(jì)圖紙,在指定位置開展開挖施工。首先,需要結(jié)合開挖區(qū)原始地形和原始斷面圖進(jìn)行測量工作,在開挖輪廓點(diǎn)放樣,放樣后,再有機(jī)進(jìn)行開挖施工建設(shè)。此過程中,控制誤差具有必要性,為了確保有關(guān)誤差在控范圍內(nèi),需要確保測量工作的準(zhǔn)確,具體控制方法為：采用多次測定的方式,取平均值。

3.2 開挖工程細(xì)部放樣

開挖工程細(xì)部放樣過程中,需要結(jié)合工程實(shí)際情況,在實(shí)地放出開挖輪廓的坡頂點(diǎn)、轉(zhuǎn)角點(diǎn)或坡角點(diǎn),放樣后,應(yīng)采用醒目的標(biāo)志,給予良好的標(biāo)定。標(biāo)定后,進(jìn)行細(xì)部放樣工作,具體可以采用極坐標(biāo)法、測角前方交會法、后方交會法等,采用極坐標(biāo)法較為常見。此過程中,為了有效控制誤差,可以結(jié)合極坐標(biāo)法和前方交會法的并用,如放樣結(jié)果不同,應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)原因的分析,給予多次測量,避免誤差過大現(xiàn)象發(fā)生。另外,用極坐標(biāo)法放樣開挖輪廓點(diǎn),測站點(diǎn)必須靠近放樣點(diǎn)。

3.3 距離測量中確保測量精度的方法

3.3.1 使用鋼尺或皮尺丈量時(shí),為了確保丈量數(shù)據(jù)的可靠,以不超過一尺段為宜。針對高差較大的地區(qū),丈量斜距時(shí),可以加傾斜改正處理。

3.3.2 采用視距法測定距離時(shí),測定長度不宜大于50m,對于預(yù)裂爆破放樣工作,不宜采用視距法。

3.3.3 對于細(xì)部點(diǎn)的高程放樣,可采用支線水準(zhǔn),光電測距三角高程或經(jīng)緯儀置平測高法。

4 水利水電測量中誤差控制的建議

4.1 系統(tǒng)誤差處理

與隨機(jī)誤差的處理相比,系統(tǒng)誤差的處理會具有更高的難度,并且兩種誤差沒有通用的處理方式。因此為了提高系統(tǒng)誤差的分析質(zhì)量,有必要對測量系統(tǒng)進(jìn)行精心設(shè)計(jì),在對誤差進(jìn)行分析的過程中加強(qiáng)利用技術(shù)措施,從而對影響系統(tǒng)誤差的因素進(jìn)行及時(shí)的消除或者減弱。系統(tǒng)誤差處理的主要內(nèi)容包括了：對殘存的系統(tǒng)誤差的數(shù)值或者是大概范圍進(jìn)行估計(jì)；如果系統(tǒng)誤差的方向和大小已經(jīng)被掌握,在對這種系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正時(shí)可以采用修正值的修正方法,相反如果系統(tǒng)誤差的方向和大小不能得到肯定的值則需要對系統(tǒng)誤差的大致范圍進(jìn)行判斷,從而根據(jù)范圍來了解系統(tǒng)誤差會對測量結(jié)果造何種影響。在對系統(tǒng)誤差進(jìn)行處理的過程中需要對系統(tǒng)誤差進(jìn)行判別。當(dāng)系統(tǒng)誤差具有明確的大小和方向時(shí),這種系統(tǒng)誤差會被稱之為恒值系統(tǒng)誤差,這種系統(tǒng)誤差的判別方法也是較為簡單的。由于隨機(jī)誤差具有一定的抵償性,因此在對系統(tǒng)誤差ε 進(jìn)行計(jì)算時(shí),則是多次測量值的平均值和真值之間的差,也就是此時(shí)系統(tǒng)誤差的確定需要的條件為真值或者其近似值,當(dāng)真值或者近似值確定后就可以判定是否存在恒值系差。對變值系差,即是在測量條件變化下,值的誤差大小和方向都會出現(xiàn)相應(yīng)改變,一般都會使用觀察和對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的方法對息差進(jìn)行處理。工程誤差控制方案如圖2 所示。

圖2 工程誤差控制方案

4.2 儀器誤差處理

儀器誤差在水利水電測量誤差因素當(dāng)中也是比較常見的種類,由于儀器加工技術(shù)限制以及操作人員專業(yè)水平高低等原因影響,儀器設(shè)備自身或者操作過程中,都有可能會出現(xiàn)各種各樣的誤差。針對不同原因?qū)е碌恼`差,采取的處理措施也要有所區(qū)別。比如儀器自身經(jīng)常出現(xiàn)的零點(diǎn)偏差問題,可在處理過程中首先考慮如何彌補(bǔ)儀器本身缺陷,具體可以采取以下措施：一是可以采用提點(diǎn)法,在測量裝置上測量被檢物品之后,立刻將物品與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量物進(jìn)行交換,再次測量后利用函數(shù)關(guān)系式計(jì)算二者之間的差異,即可得出正確的測量參數(shù)。二是由于觀測者技術(shù)水平不到位,或者自身視力等感官鑒別能力有限,導(dǎo)致使用儀器測量的過程中出現(xiàn)瞄準(zhǔn)、整平或者對中誤差,則需要水利水電測量單位有針對性采取改善方案,比如更換技術(shù)人員,或者對技術(shù)人員加強(qiáng)培訓(xùn)等。實(shí)際上出現(xiàn)儀器誤差的幾率大多還是由于測量技術(shù)人員操作過程中不夠細(xì)致認(rèn)真導(dǎo)致的,因此,最重要的處理手段還是要強(qiáng)化測量人員使用儀器的專業(yè)度。

5 結(jié)論

根據(jù)上述內(nèi)容可以看出,水利水電工程不僅能夠?yàn)槊癖娙粘Ｉ钐峁┍憷麕椭?同時(shí)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施,基于此必須對工程建設(shè)給予足夠重視,掌握其中所有細(xì)節(jié)從而保證工程整體質(zhì)量以及實(shí)用性。若想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)首先要進(jìn)行工程測量,數(shù)據(jù)誤差是導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失與施工人員受傷的主要因素,由此可見對導(dǎo)致水利水電測量誤差出現(xiàn)的原因進(jìn)行探究分析具有極為重要的意義和價(jià)值,以此為基礎(chǔ)制定相應(yīng)措施不僅能處理誤差帶來的問題,同時(shí)可為工程質(zhì)量提供保障。