淺談水利水電測量中誤差及控制策略

陳華平　孔令生　寧佐洪

【摘要】隨著我國經(jīng)濟建設(shè)步伐加快，水利水電工程項目數(shù)量也呈現(xiàn)大幅度增長趨勢。水利水電工程是我國國民經(jīng)濟建設(shè)體系中最重要的組成部分之一，其測量誤差程度直接影響工程質(zhì)量。因此，明確水利水電測量誤差出現(xiàn)的影響因素，是做好測量工作的首要任務(wù)。接下來才能在具體實踐測量中，有的放矢，以有效的控制策略提高測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，使策略誤差控制在最小范圍內(nèi)，最終保障工程建設(shè)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】水利水電;測量;誤差;控制;策略;影響因素

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.10.077

引言：

隨著城市化建設(shè)進程加快，各地城市發(fā)展都離不開水利水電工程建設(shè)，其不僅保障我國國民經(jīng)濟穩(wěn)健發(fā)展，更推動城市建設(shè)符合相關(guān)質(zhì)量要求。因此，針對水利水電測量中誤差出現(xiàn)的各種影響因素，要采取積極的改正態(tài)度，及時采取有效的控制策略。隨著信息技術(shù)不斷普及應(yīng)用，水利水電測量儀器與方法都得到較大創(chuàng)新，從而大大提升水利水電測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，將其對建筑工程質(zhì)量影響降到最低，使城市化建設(shè)、國家發(fā)展順利前行，有效提升我國的綜合國力。

1、水利水電測量誤差出現(xiàn)的影響因素

1.1人為影響因素

水利水電測量目前主要采用測量儀器設(shè)備與人工讀數(shù)相結(jié)合的模式開展。雖然采用的測量儀器設(shè)備是最先進、誤差最小的，但其測量數(shù)值還需要人工讀取，這就容易導(dǎo)致出現(xiàn)一定的水利水電測量誤差，并且會因為認為因素大小而直接影響讀取數(shù)值的精準(zhǔn)度。通常情況下，人為影響因素主要從以下幾個方面體現(xiàn)。第一，測量工作人員在利用水準(zhǔn)儀對高程進行控制時，會因個人習(xí)慣等原因沒有采用十字絲定準(zhǔn)，這是一種為確定望遠鏡視線方向，而在光學(xué)系統(tǒng)焦面上特制的一種固定標(biāo)記，一般呈十字形，從而將測量數(shù)據(jù)讀取錯誤，最終產(chǎn)生測量正確但讀取出現(xiàn)誤差的情況[1]。第二，儀器使用具有可變性特點，測量工作人員沒有養(yǎng)成良好的儀器校準(zhǔn)習(xí)慣，從而會在測量時，直接進行觀測，這在較大程度上會造成觀測誤差。第三，測量工作是一項需要認真再認真、仔細再仔細的工作。因此，測量工作人員的工作態(tài)度以及能力技術(shù)水平都會對觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性造成誤差。如不認真的態(tài)度導(dǎo)致水準(zhǔn)管氣泡還沒有居中時，望遠鏡準(zhǔn)軸還處于傾斜狀態(tài)時，就進行觀測工作，從而造成人為誤差。

1.2自然環(huán)境因素

自然環(huán)境變化是不可預(yù)見的，卻可以極大地增加測量與觀測誤差。一般情況下，大氣溫度、空氣濕度、可視透明度以及當(dāng)時的風(fēng)速等都屬于自然環(huán)境因素，都會對測量與觀測造成不利影響，產(chǎn)生極大測量誤差[2]。若想將每一次的水利水電測量工作做好，獲得精準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)，需要將當(dāng)?shù)刈匀粭l件深入研究，將實際測量過程中因大氣溫度過高影響儀器不穩(wěn)，形成的光線不規(guī)則，最終影響水利水電測量精準(zhǔn)度的情況避免;另外，通常情況下測量儀器都是在近地面使用，空氣密度會隨著測量高度變化，而使密碼發(fā)生變化，從而在測量中受到自然光的折射現(xiàn)象，最終使水準(zhǔn)儀的測量精準(zhǔn)度出現(xiàn)偏差;此外，若在測量過程中，因天氣變化，形成薄霧氣候，使大氣透明度逐漸變差，也會使測量目標(biāo)的清晰度逐步降低，最終使測量目標(biāo)的照準(zhǔn)誤差隨之增大。最后，風(fēng)速也是需要考慮的重要因素之一，其會直接影響測量儀器的使用，使其本身因測量目標(biāo)的隨風(fēng)晃動而出現(xiàn)測量與觀測誤差。由此可見，在開展水利水電測量工作時，要選擇適合的天氣，并進行多次測量，以便于將測量與觀測誤差減小到最低。

1.3測量方法影響因素

在實際測量時，測量工作人員會采用不同的測量方法對測量目標(biāo)物進行精準(zhǔn)測量。選擇不同的水利水電測量方法會產(chǎn)生不同程度的測量與觀測誤差。通常情況下，對某一目標(biāo)物進行測量時，可以根據(jù)現(xiàn)有測量儀器選擇適合的測量方法。如直接測量方法、間接測量方法，其中間接測量方法會因為中間經(jīng)過數(shù)據(jù)計算與轉(zhuǎn)化處理，從而產(chǎn)生人為誤差[3]。因此，若測量條件與測量儀器允許的情況下，盡可能地選擇直接測量方法，可以在較大程度上降低誤差形成率。此外，每一種測量儀器都有其測量地形、溫度、空氣密度、透明度等要求，測量工作人員要結(jié)合以往測量經(jīng)驗，對測量目標(biāo)選擇適合的測量儀器，從而利用科學(xué)的測量方法與精準(zhǔn)測量儀器，將測量誤差控制在最小。

1.4測量儀器與設(shè)備誤差因素

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷改革完善，目前用于水利水電工程測量的儀器與設(shè)備已經(jīng)是最先進的技術(shù)研發(fā)的，其精密度、準(zhǔn)確度極高。但為什么還會在水利水電測量中出現(xiàn)測量儀器與設(shè)備誤差呢？這主要是因為測量工作人員選擇使用測量儀器與設(shè)備的外在條件不滿足其規(guī)范條件，進而出現(xiàn)一定誤差。從測量儀器與設(shè)備的技術(shù)角度出發(fā)，我們了解到其主要應(yīng)用全球地位GPS技術(shù)，配合傳統(tǒng)的測繪方法進行測量工作。因GPS技術(shù)支持，在測量時可以精準(zhǔn)地、快速地找出定位點，點位確定后，通過儀器校準(zhǔn)距離，正確的使用方法下，得到的測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度非常高。但由于測量儀器生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)工藝以及專業(yè)技術(shù)等影響，一些誤差是不可避免的，難以消除，所以，及時使用的是最先進的測量儀器與設(shè)備，測量工作人員也要保持嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，在實際工作中約束并規(guī)范自身行為，減少并避免因人工操作不當(dāng)而產(chǎn)生的測量誤差。

2、控制水利水電測量誤差的有效策略

2.1積極提高水利水電測量工作人員素質(zhì)

測量儀器與設(shè)備的先進與精密性是否全面發(fā)揮，取決于其使用者的專業(yè)態(tài)度。為此，積極提高水利水電測量工作人員素質(zhì)，是控制水利水電測量誤差的最直接有效策略之一。首先，測量工作人員要清晰地認識到自身工作內(nèi)容的重要價值，從而在工作中不斷積累經(jīng)驗，努力提升個人專業(yè)技術(shù)能力。其次，施工企業(yè)要重視測量工作人員專業(yè)性培養(yǎng)[4]。其測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與專業(yè)性直接影響以后工程建設(shè)的安全與質(zhì)量。因此，施工企業(yè)要積極邀請相關(guān)專家對測量工作人員進行專項培訓(xùn)，使其掌握更多先進測量方法與理念，強化專業(yè)技能，將操作失誤降到最低，從而使測量誤差發(fā)生幾率降低。最后，在實際測量工作時，測量工作人員與數(shù)據(jù)記錄人員間要做好搭配工作，形成工作默契，減少并避免因溝通不良而產(chǎn)生的行為誤解導(dǎo)致測量產(chǎn)生誤差。此外，因水利水電工程涉及的測量環(huán)境都較差，環(huán)境對人的思維影響較大，這也會在較大程度上影響測量工作人員的工作情緒，進而在工作時產(chǎn)生行為誤差，所以，測量工作人員要積極調(diào)整自身情緒，保持高度精神狀態(tài)，認真做好每一個工作環(huán)節(jié)，在最大范圍內(nèi)保障測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

2.2積極改善水利水電測量的自然條件

自然條件是影響水利水電測量誤差存在的因素之一。首先，在低溫環(huán)境下進行水利水電測量，低溫會使測量儀器與設(shè)備中的某些零件停止工作，同時也會增加電子設(shè)備的耗電量，從而使測量儀器與設(shè)備處于虛電狀態(tài)。這種情況下，測量數(shù)據(jù)信息是不準(zhǔn)確的，容易偏高、偏低，這樣的測量數(shù)據(jù)信息不可用[5]。其次，在高溫環(huán)境下進行水利水電測量，高溫會使測量儀器與設(shè)備中某些零件經(jīng)過陽光暴曬后提前老化，降低使用壽命。隨著使用壽命減少，測量儀器與設(shè)備的測量精準(zhǔn)度也會出現(xiàn)一定偏差，進而在測量時產(chǎn)生一些不可估量的誤差。再次，在大風(fēng)天氣氣候環(huán)境下，測量儀器與設(shè)備會隨著風(fēng)速出現(xiàn)不同程度的晃動，及時測量儀器使用的是GPS定位系統(tǒng)，也會因不可遇見的大風(fēng)危險而發(fā)生觀測誤差，影響測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。最后，雨雪天氣，可視空氣透明度較低等自然環(huán)境影響下，測量儀器與設(shè)備、測量工作人員、記錄工作人員等都會因自然環(huán)境變化而產(chǎn)生一定影響，進而不能將測量工作順利進行，獲得有效的測量數(shù)據(jù)，及時獲得一系列的觀測數(shù)據(jù)，其精準(zhǔn)度也不能保障，測量誤差較大。因此，積極改善水利水電測量的自然條件，可以將這些影響因素不可確定性影響降到最低，在不耽誤工程工期的前提下，及時做好并完成測量任務(wù)。一般情況下，在進行實地測量時，最好選擇多云、風(fēng)力較小，溫度合適的天氣進行。若選擇的測量地點不平，要及時增加穩(wěn)定裝置，使其可以牢牢抓穩(wěn)地面，順利進行下面的測量工作。若因施工工期不足，需要盡快完成測量任務(wù)，測量工作人員要盡量選擇自然條件更穩(wěn)定的環(huán)境。如低溫環(huán)境下，要做好測量儀器與設(shè)備的保溫工作，使其處于可使用溫度狀態(tài)下，穩(wěn)定完成測量任務(wù);若遇高溫天氣，要及時配備降溫工具，將測量儀器與設(shè)備機身溫度保持在安全范圍內(nèi)，并快速做好每一環(huán)節(jié)準(zhǔn)備工作，爭取在最短時間內(nèi)高效完成測量任務(wù)。

2.3提高水利水電測量工作人員的技術(shù)水平

隨著科學(xué)技術(shù)手段的不斷革新，水利水電測量儀器與設(shè)備也逐步完善改革，增加許多先進技術(shù)，使其測量精準(zhǔn)度、使用利用率、功能性不斷提高，這是科技時代推動下的必然趨勢。因此，水利水電測量工作人員要積極并主動地學(xué)習(xí)先進的測量技術(shù)，提高自身技術(shù)水平。在實地測量工作中，可以熟練地操作各種類型的測量儀器與設(shè)備，并根據(jù)測量經(jīng)驗科學(xué)地制定測量方案，及時外界環(huán)境發(fā)生變化，也能靜心完成測量任務(wù)，在最大程度上保障測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，降低測量誤差值。為實現(xiàn)這一測量目標(biāo)，測量工作人員首先要熟悉測量地圖紙。在工程施工前，都會有大量的圖紙移交到施工單位。測量工作人員要在開展實地測量工作前，對設(shè)計圖紙進行充分了解與分析，并向其他專業(yè)人員請教，從而在明確設(shè)計宗旨與目標(biāo)的同時，掌握設(shè)計結(jié)構(gòu)，最終確定測量方案與適合的測量儀器與設(shè)備。其次，施工企業(yè)要重視測量工作的價值。定期安排測量相關(guān)工作人員進行專項培訓(xùn)，使其學(xué)習(xí)到最先進的測量技術(shù)與方法，從而掌握最新測量技能，豐富學(xué)習(xí)經(jīng)驗。最后，測量工作人員要重視自身能力的培養(yǎng)與提高，不僅僅依靠企業(yè)定期安排的專項培訓(xùn)，還要通過互聯(lián)網(wǎng)這個廣闊的學(xué)習(xí)平臺，進行專業(yè)知識學(xué)習(xí)，及時做好知識的查缺補漏，做好扎實的基本功。這樣，及時沒有使用過的測量儀器放在自己面前，也能通過自身知識積累與儀器說明書，學(xué)會使用方法，正確操作測量儀器，測量出高精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，將誤差控制在最小。

2.4科學(xué)合理使用和保養(yǎng)測量儀器與設(shè)備

科學(xué)合理使用測量儀器與設(shè)備進行水利水電測量工作，可以在最大程度上降低測量誤差率，獲得精準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)。因此，在實地測量工作中要滿足以下幾點工作要求。首先，在出發(fā)準(zhǔn)備測量工作前，要對測量地的天氣、溫度、地形環(huán)境等因素深入了解，從而將測量過程中需要的各種輔助工具帶齊，減少因準(zhǔn)備不足而出現(xiàn)意外事件，影響測量工作人員心情與狀態(tài)。其次，在測量地要根據(jù)測量數(shù)據(jù)要求，盡可能選擇平坦地面，若地面凹凸不平又無法更換地點時，要借用輔助工具做好測量儀器與設(shè)備的穩(wěn)定工作，使其即使受到風(fēng)力影響也不會出現(xiàn)突然傾斜、倒地的情況。再次，在測量過程中，若突遇大風(fēng)天氣，要及時將測量儀器高度降低，使其受到風(fēng)力影響力降低在安全范圍內(nèi)，有效保障測量結(jié)果的精準(zhǔn)度。最后，測量工作人員與記錄工作人員要保持嚴謹?shù)臏y量態(tài)度，對測量中突發(fā)情況要有積極的應(yīng)對措施，保護好測量儀器與設(shè)備。此外，測量工作人員在進行實地測量時，要在固定好測量儀器與設(shè)備后，再一次進行校驗工作，及時發(fā)現(xiàn)因固定儀器設(shè)備而產(chǎn)生的測量偏差，從而降低測量誤差率。

另外，測量儀器與設(shè)備的保養(yǎng)工作也非常重要。目前應(yīng)用在水利水電測量中的測量儀器與設(shè)備都是最先進的，最精密的。若不小心發(fā)生碰撞，會使其精密度受到一定程度影響，最終影響測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。所以，測量工作人員在完成測量工作后，要及時做好測量儀器與設(shè)備的保養(yǎng)工作。如，在使用時要嚴格按照說明書、規(guī)范要求操作;在將測量儀器取出安放在三腳架上時，要輕拿輕放，避免因力度過猛而使三腳架發(fā)生傾斜、晃動，進而導(dǎo)致測量儀器掉落損壞;在使用過程中，若儀器發(fā)生故障，要立即停止測量工作，及時處理出現(xiàn)的儀器故障，保障其性能一直處于正常使用狀態(tài)下;對測量儀器中的各種鏡片，不可以用手直接接觸，要使用專業(yè)的擦拭工具進行日常護理保養(yǎng)，避免不當(dāng)工具與動作造成鏡頭損傷。

2.5提高測量工作人員的職業(yè)操守與工作態(tài)度

通過調(diào)查以往的測量誤差形成原因可知，大部分的測量誤差是人為原因造成的。測量與記錄工作人員的職業(yè)操守與工作態(tài)度直接影響其在測量工作中的行為動作，關(guān)系到每一個測量環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的真實性、準(zhǔn)確性。因此，提高測量工作人員的職業(yè)操守與工作態(tài)度，可以有效降低人為因素對測量誤差的影響力，使測量精準(zhǔn)度有效提高。測量工作人員的工作態(tài)度決定其工作的認真程度與負責(zé)程度，因此要從多個方面入手，提高其責(zé)任意識。首先，施工企業(yè)要做好測量工作人員的崗前培訓(xùn)工作，使其充分認識到測量工作對整個工程質(zhì)量的影響力，進而使其態(tài)度認真地聽從安排，學(xué)習(xí)安全知識;其次，企業(yè)要積極構(gòu)建完善的激勵機制，使測量工作人員明白，只要認真工作，做好每一個工作環(huán)節(jié)，就會獲得一定的崗位津貼。最后，施工企業(yè)要增加測量工作人員實地測量機會，使其擁有豐富的測量經(jīng)驗，從而在實際工作中使測量誤差有效降低。

2.6制定多種測量應(yīng)對方案

一般情況下，在實地進行水利水電測量工作時，兩種測量誤差產(chǎn)生原因較為常見，一種是人為誤差，另一種是非人為誤差。人為誤差形成的原因有很多。如測量工作人員專業(yè)性不足，難以將測量儀器與設(shè)備優(yōu)勢充分發(fā)揮，進而造成測量誤差;測量與記錄人員間存在一定的溝通問題，測量工作人員通過無聲傳遞數(shù)據(jù)信息時，記錄人員沒有及時反應(yīng)并記錄，從而產(chǎn)生記錄失誤，造成誤差;還有一種是測量工作人員態(tài)度不端正，沒有嚴格按照測量儀器與設(shè)備操作規(guī)范進行操作，從而出現(xiàn)測量誤差。以上幾個例子可以看出，人為誤差存在性很高，必須重視加強對測量工作相關(guān)人員的專業(yè)培訓(xùn)力度，從而從根本上降低人為誤差形成概率，提高測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。非人為誤差在水利水電測量誤差中的影響較人為因素低一些，最重要影響是自然環(huán)境影響，這也是非人力可以輕易改變的。因此，做好測量工作實施前的天氣調(diào)研情況，可以將這種非人為因素控制在可控范圍內(nèi)，利用測量儀器與設(shè)備的專業(yè)性與精準(zhǔn)度彌補因非人為因素引起的誤差，從而在最大程度上提高測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度與可信度。兩種測量誤差產(chǎn)生原因各不相同，施工企業(yè)相關(guān)工作人員要針對原因形成過程，制定有效的、多種測量應(yīng)對方案，從而通過優(yōu)化完善的測量方案，將測量誤差控制在最小范圍內(nèi)，為工程建設(shè)質(zhì)量與安全提供最佳保障。

結(jié)語：

綜上所述，影響水利水電測量誤差的原因有很多，除外界自然環(huán)境影響外，最多為人為測量影響因素，其涉及范圍較廣，影響較深。為確實有效控制水利水電測量誤差，降低其對工程的影響，必須積極提高相關(guān)工作人員素質(zhì)、強化其技術(shù)水平，使其科學(xué)并正確使用、保養(yǎng)測量儀器與設(shè)備，為測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性提供保障。此外，其他人為外界因素的影響也要積極重視，如資金支持保障工作、監(jiān)管工作等。這些方面都嚴格按照要求執(zhí)行，才能在最大程度上降低并避免誤差出現(xiàn)，進而使水利水電工程質(zhì)量得到有效保障。

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