水利水電工程測量誤差影響因素及預(yù)防辦法研究

荊地

（河南測繪職業(yè)學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453000）

在水利水電工程建設(shè)施工過程中，工程勘察是精確進(jìn)行工程施工的先決條件和關(guān)鍵點，通過對工程的實測，使有關(guān)的施工單位對其位置的各種狀況有一個全面的認(rèn)識，以便對其進(jìn)行精確的設(shè)計和計劃，保證工程的精度和安全。在水利水電工程建設(shè)施工的過程中，精確的工程測量是保證工程建設(shè)是否能夠正常進(jìn)行的重要指標(biāo)，而測量過程中的誤差大小對于整體的過程質(zhì)量會產(chǎn)生特別直觀的影響［1］。而在實際的水利水電工程施工過程中，對于測量誤差一直都沒能實現(xiàn)精確控制，對于工程質(zhì)量造成了極大的影響。

1 水利水電工程測量的作用

1.1 確保項目施工安全性

水利水電工程項目的建設(shè)施工中，施工地點的地質(zhì)環(huán)境往往比較復(fù)雜。為了保證水力發(fā)電量的充足，水利水電工程施工建設(shè)選擇的河流的徑流量都比較大、河岸落差大，水流湍急，這些因素使得水利水電工程在建設(shè)施工的過程中有著極大的危險性。而在施工前進(jìn)行的工程測量是防止施工過程中意外出現(xiàn)的一種極為有效的手段。通過精確的工程測量，能夠讓施工方對施工場地的地質(zhì)情況有更為深入的了解，進(jìn)而根據(jù)場地的地質(zhì)條件，進(jìn)行施工方案的調(diào)整，以此盡最大可能避免施工過程中安全事故的發(fā)生［2］。

1.2 確保測量數(shù)據(jù)精確性

在開始建設(shè)以前，任何一個水力發(fā)電工程都要進(jìn)行商議和審批。與此同時，由于工地建設(shè)的需要，在工地上按建筑需求建設(shè)節(jié)水型工廠，基于節(jié)能器的安裝地點和設(shè)計要求，采用模塊化的方式來決定模塊化計量。在野外的設(shè)計中，繪制要素往往依賴于從工程測量中獲得的資料，對高精度的要求直接影響到水利樞紐的整體質(zhì)量。尤其是在水利樞紐的節(jié)能燈設(shè)計中，由于計量資料的不精確，不但會對整個節(jié)水站的建設(shè)造成很大的負(fù)面作用，而且對整個節(jié)水型的節(jié)流體系也會造成一些偏移。因工程計算錯誤，導(dǎo)致小數(shù)點偏移，致使節(jié)水項目實施后設(shè)計位移數(shù)十公尺，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上千萬元，對整個水利樞紐的建設(shè)和建設(shè)費用都有很大的影響。在水力發(fā)電、給水等工程建設(shè)中，工程建設(shè)中的重要工作就是對工程進(jìn)行檢測，其精度對工程的質(zhì)量有很大的作用。工程測量的精確能夠保證水利水電工程在施工開始前獲取到更能反映場地實際情況的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 水利水電工程測量的誤差影響因素

2.1 測量因素

在水利水電工程測量時，必須保證所測得的資料是準(zhǔn)確的。為此，應(yīng)結(jié)合具體的施工條件，選用合適的檢測技術(shù)。由于采用的測量方式和計算準(zhǔn)則的差異也很大，在實際的測試過程中，必須清楚地看到，不論使用哪一種方法都存在著某種偏差，因此，一定要根據(jù)工程需要準(zhǔn)確地選用合適的測量手段，并對其進(jìn)行估計。在進(jìn)行計量時，通過其計量裝置（如全站計或經(jīng)緯計），可以得到精確的測量資料，并對當(dāng)前的測量錯誤進(jìn)行分析，從而了解其測量的準(zhǔn)確性。由于不同的測試準(zhǔn)則，當(dāng)有顯著差別時，必須反復(fù)進(jìn)行相同的測試，并依據(jù)精確的結(jié)果來制定，從而選定的儀器數(shù)值發(fā)生了顯著的改變時，則需在后續(xù)的測試中視具體的情況而作出相應(yīng)的修正，降低出現(xiàn)誤差的概率［3］。

2.2 人為因素

通常情況下，其準(zhǔn)確性與其技術(shù)水平和工作經(jīng)歷密切相關(guān)，技術(shù)水平越高者，其所造成的錯誤越少，其測量準(zhǔn)確性越高。

2.3 自然因素

水利水電工程的施工場地往往有著更為復(fù)雜的地質(zhì)條件，例如，我國最為知名的“三峽工程”，該工程位于湖北省宜昌市，是我國地理中二級階梯與三級階梯的交匯處，在三峽工程的南北兩側(cè)分別有岷山與大巴山兩座山脈，在兩座大山的作用下，長江三峽流段水流極為湍急，在三峽工程施工的過程中，自然因素給工程施工帶來了極大的困難。由此可見，自然因素對于水利水電工程的施工有著極大的影響。而在工程施工前的工程測量各階段，由于水利水電工程施工的場地自然因素往往都比較復(fù)雜，工程測量工作中需要考慮的因素也就更多，測量所需的計算量由此大幅度地增長。同時，由于自然環(huán)境的限制，很多測量儀器也難以正常使用，水利水電工程測量要更多地依靠工作人員，相較于工程測量儀器而言，人眼的測量精度要更低，更容易導(dǎo)致測量的誤差。

3 水利水電工程測量誤差控制的重點

3.1 測量儀器的誤差控制

在水利水電工程施工的過程中，對于測量儀器誤差的控制是極為重要的。在進(jìn)行工程測量時，如果測量儀器上的各項示數(shù)沒有經(jīng)過校準(zhǔn)、刻度沒有在測量之前歸零，都會使得最終的測量結(jié)果出現(xiàn)極大的誤差。同時，在測量的過程中，如果測量人員在讀數(shù)時視線與儀器對準(zhǔn)的位置出現(xiàn)偏差，最終的測量結(jié)果也會與實際情況產(chǎn)生很大的偏差。為此，在使用測量儀器進(jìn)行工程測量時，讀取測量結(jié)果時，一定要保證視線與儀器對準(zhǔn)的位置保持一致，同時，儀器的示數(shù)在測量前必須要經(jīng)過仔細(xì)的校準(zhǔn)，將測量儀器的誤差降低至最低水平。

3.2 測量過程中的注意事項

在測量過程中，測量人員要將所有可能產(chǎn)生測量誤差的因素考慮在內(nèi)。測量角度時，工作人員要將儀器的原點與中心點完全對齊；進(jìn)行距離的測量時，要保證儀器刻度的對齊。在進(jìn)行工程測量時，工作人員要保證嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度，消除由人為因素導(dǎo)致的測量誤差。除此之外，工作人員還要定期對測量儀器進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，排除儀器各項隱藏的故障，以避免因儀器隱藏故障導(dǎo)致的測量誤差。

4 水利水電工程測量誤差預(yù)防辦法

4.1 引進(jìn)更為先進(jìn)的測量設(shè)備

正所謂“工欲善其事，必先利其器”。隨著我國水利水電過程建設(shè)技術(shù)要求的不斷提高，傳統(tǒng)的測量設(shè)備已經(jīng)逐漸難以勝任工程測量的要求，很多傳統(tǒng)的測量設(shè)備在實際的過程測量中測量誤差極大，對于工程質(zhì)量的影響極大。為了能夠有效減少水利水電工程測量的各種誤差，就需要在工程測量工作中引進(jìn)更為先進(jìn)的測量設(shè)備［4］。先進(jìn)的測量設(shè)備在測量精度上有著顯著的提高，通過對這些設(shè)備的使用，能夠從根本上降低工程測量過程中所產(chǎn)生的測量誤差，提高工程施工的質(zhì)量。

4.2 強(qiáng)化測量工作人員的專業(yè)素質(zhì)

工程測量工作對于后續(xù)整個工程的建設(shè)施工有著顯著的影響，工程測量的精確性將會直觀影響到工程施工的最終質(zhì)量。為了能夠保證工程測量過程中各項數(shù)值的精確性，為工程施工質(zhì)量提供更充分的保證，相關(guān)工作人員素質(zhì)的提升是極為重要的。對此，各個施工單位要組織對于工程測量工作人員的專業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)的內(nèi)容不僅要包括各種新型測量儀器的使用，以及測量工作中各項注意事項，還要培養(yǎng)工作人員嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。對員工提出嚴(yán)格的要求，要求員工要嚴(yán)格遵守測量工作中的各項注意事項，不能讓員工在測量時出現(xiàn)一丁點的紕漏，這不是吹毛求疵，而是重視工作，為項目的順利進(jìn)行提供堅實的保障。

4.3 做好工程測量的準(zhǔn)備工作

任何一項工作的開展都需要有一個充分的準(zhǔn)備，對于水利水電工程測量工作，同樣如此。在進(jìn)行工程測量之前，相關(guān)的工作人員要對施工場地周邊的氣候、地質(zhì)及地形因素進(jìn)行充分調(diào)研，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，準(zhǔn)備所需要的各種測量儀器，并且對需要使用的各種測量儀器再一次進(jìn)行工作前的全面檢查，將儀器示數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，排除儀器內(nèi)部存在的各項故障。在這些工作完成后，才能夠正式開始工程測量工作。通過事先準(zhǔn)備，能夠有效保證在工程測量的過程中，誤差得到最大限度的降低，充分保證工程施工質(zhì)量。

4.4 在水利工程測量中應(yīng)用數(shù)字化測繪技術(shù)

4.4.1 GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS 技術(shù)的合理應(yīng)用對于水利工程規(guī)劃、選址、圖紙設(shè)計等工作的開展均有促進(jìn)作用。通過GIS 技術(shù)，對水利資料進(jìn)行全方位的儲存與管理，并對其進(jìn)行深度剖析與集中顯示。在該項目中，將GIS技術(shù)與RS技術(shù)相結(jié)合，編制了界址點位，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計，并在內(nèi)部進(jìn)行了前期的綜合分析，從而為實地勘察奠定了堅實的地基。由于水庫設(shè)計洪水?dāng)?shù)據(jù)的限制，在不能準(zhǔn)確劃定水庫控制區(qū)域內(nèi)的水位時，利用GPS與GIS技術(shù)，結(jié)合多種技術(shù)手段，準(zhǔn)確地計算出水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)。測繪完成后，在測繪工程區(qū)域進(jìn)行山塘水系專題地圖的測繪工作［5］。

為了有效地對包括標(biāo)牌和水位標(biāo)志在內(nèi)的成果資料進(jìn)行有效的處理，充分利用GIS 系統(tǒng)的錄入、編輯、整理等功能，并對這些成果進(jìn)行了相應(yīng)的處理。數(shù)據(jù)成果種類多、數(shù)量大，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、劃界成果數(shù)據(jù)、權(quán)屬范圍等，并可劃分為界樁、界址點、控制點、界樁移動點等點單元成果，保護(hù)范圍界線、管理范圍界線等線性單元成果，權(quán)屬范圍面、保護(hù)范圍面等面要素成果。另外，將GIS技術(shù)與RS技術(shù)相結(jié)合，建立GIS信息管理服務(wù)平臺，充分利用GIS 信息精度高、操作方便等優(yōu)點，將流域劃界范圍、保護(hù)范圍數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)庫結(jié)合起來，在平臺上高效完成標(biāo)準(zhǔn)化管理工作，確保管理的實效性與保護(hù)范圍劃定的精準(zhǔn)性。

4.4.2 數(shù)字化原圖技術(shù)

數(shù)字化原圖技術(shù)為數(shù)字化測繪技術(shù)中的基礎(chǔ)技術(shù)，通過向量掃描儀進(jìn)行大比例尺的原始圖形的錄入，可以使水利勘探者利用電腦進(jìn)行資料的解析轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)確地對原始資料進(jìn)行解析。在采用數(shù)字原圖技術(shù)的過程中，必須建立相關(guān)的資料體系，以保證資料影像能夠得到較好的使用，并以高品質(zhì)的原始影像資料為依托，獲取清楚、直觀的影像資料，并將影像儲存于資料中，以最大限度地保障影像資料的完整性，并能讓水利工作者使用電子版進(jìn)行檢視，較為便捷［6］。

4.4.3 數(shù)字化成圖技術(shù)

數(shù)字化成圖技術(shù)是確保水利工程圖繪制精度的關(guān)鍵技術(shù)，這種方法成本低、設(shè)備少、精度高，能有效地改善水利規(guī)劃的結(jié)果，保證了流域的地質(zhì)和水文狀況。為了確保測繪工作的順利進(jìn)行，必須與GPS、RTK 技術(shù)、GIS 技術(shù)相結(jié)合，盡量降低觀測的影響，確保測繪工作的順利進(jìn)行。在水運工程圖的制作中，利用Auto-CAD等圖形工具，完成數(shù)據(jù)和圖像之間的相互轉(zhuǎn)化，并借助繪圖工具進(jìn)行圖形的檢索和修正，而且人工成本較低，成圖質(zhì)量較高。

4.4.4 數(shù)字化遙感技術(shù)

數(shù)字化遙感技術(shù)的應(yīng)用須以大比例尺圖像為基礎(chǔ)，對水利水電資料進(jìn)行調(diào)研，利用衛(wèi)星技術(shù)獲取重要的資料，并對其進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的水文地質(zhì)資料，為以后的項目施工提供堅實的依據(jù)。必須將數(shù)字遙感技術(shù)與其他測量技術(shù)結(jié)合起來，以保證資料的準(zhǔn)確性和減少事故的發(fā)生。在數(shù)字遙感技術(shù)的實施過程中，利用各種不同的傳感器采集工程資料，然后把這些資料錄入到電腦中進(jìn)行集成，從而生成地形影像，就可以為后續(xù)工程施工奠定基礎(chǔ)［7］。

5 結(jié)語

測量工作覆蓋整個水電行業(yè)，在水利水電建設(shè)中占有舉足輕重的地位。21世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，我國一直在積極地研究和吸收國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，大力發(fā)展新工藝，提高供水質(zhì)量和社會發(fā)展水平。本次研究中，首先簡要論述了工程測量對于水利水電工程施工的重要意義，而后對目前我國水利水電工程測量誤差產(chǎn)生的各種因素進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)工程測量誤差的產(chǎn)生主要受到測量因素、人為因素及自然因素這3個方面的影響，測量儀器的失準(zhǔn)、人員操作時的主觀疏忽及復(fù)雜的自然環(huán)境都會使最終的測量結(jié)果出現(xiàn)誤差，影響工程質(zhì)量。在這些問題的基礎(chǔ)上，本文論述了工程測量中應(yīng)該注意的各個事項，并進(jìn)一步提出了降低工程測量誤差率的相關(guān)建議。在工程測量的過程中，首先，測量儀器的精確度要得到充分的保證，儀器在使用前，務(wù)必要經(jīng)過仔細(xì)的校準(zhǔn)；同時，相關(guān)工作人員的專業(yè)素質(zhì)也是降低工程測量誤差率的關(guān)鍵性保證。為此，在進(jìn)行過工測量工作時，要充分加強(qiáng)工作人員的專業(yè)素質(zhì)，引進(jìn)更為先進(jìn)的測量設(shè)備，并在測量工作開始前做好各項準(zhǔn)備工作，同時，在測量工作中要引入更為先進(jìn)的測量技術(shù)。通過以上方式，能夠有效減小工程測量過程中存在的誤差，真正實現(xiàn)工程施工質(zhì)量的提高。