水利水電工程測(cè)量誤差影響因素及控制點(diǎn)研究

陳志洪

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,廣州 510000)

隨著社會(huì)現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展,水利水電工程規(guī)模與工程數(shù)量都在快速的增長(zhǎng)。因此,水利水電工程測(cè)量工作開始得到了社會(huì)各個(gè)方面的關(guān)注與重視。但是在實(shí)際工作中測(cè)量結(jié)果受到多種因素的影響而出現(xiàn)誤差。在這種情況下,需要針對(duì)于存在的誤差進(jìn)行分析,尋找預(yù)防誤差的方式與方法。

1 水利水電工程測(cè)量工作概述

1.1 工程測(cè)量的概念

水利水電工程設(shè)計(jì)階段的測(cè)量項(xiàng)目,屬于工程人員在前期籌備階段完成項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)工作以及在編制實(shí)施工程計(jì)劃的過(guò)程中,對(duì)于項(xiàng)目后期實(shí)施階段以及實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中進(jìn)行的各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的項(xiàng)目。施工測(cè)量屬于水利水電施工的重要部分,在整個(gè)施工當(dāng)中也充分發(fā)揮出了重要的功能。通常,水利水電施工測(cè)量分為項(xiàng)目測(cè)繪、施工放樣、構(gòu)建控網(wǎng)、施工測(cè)量、項(xiàng)目施工及變形檢測(cè)等內(nèi)容。

1.2 工程測(cè)量的誤差

在當(dāng)下發(fā)展的流程中,大多數(shù)水利水電建設(shè)工程都包括地下工程與地上建筑兩個(gè)方面。對(duì)地面工程項(xiàng)目的計(jì)量而言,通常必須采用相應(yīng)的檢測(cè)裝置與計(jì)量技術(shù),這樣才能正確的計(jì)量項(xiàng)目當(dāng)中的所有數(shù)值及有關(guān)信息。不過(guò)在實(shí)際操作的過(guò)程中,受到某些事件的影響,水利水電工程計(jì)量工作難免產(chǎn)生不同的偏差及問(wèn)題。比如說(shuō)許多水利水電工程施工地點(diǎn)都處在相對(duì)荒涼的山地溝谷區(qū)域,在這種地方,出現(xiàn)大氣對(duì)光照折射、山地風(fēng)速很大、相對(duì)濕度較高情況,這些問(wèn)題都將會(huì)對(duì)水利水電工程設(shè)計(jì)檢測(cè)精度產(chǎn)生一定的影響,嚴(yán)重情況下甚至還會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)入不正確的狀況,導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)存在問(wèn)題。但在地下工程測(cè)試中,其影響因子還有測(cè)試儀器的不平衡和電子輻射導(dǎo)測(cè)量不良。此外,有些水利水電工程項(xiàng)目會(huì)進(jìn)行洞內(nèi)爆破,不過(guò)爆破之后難免會(huì)產(chǎn)生氣體流量不平衡、光線分配不平衡等狀況,這些現(xiàn)象的產(chǎn)生也容易造成檢測(cè)人員的結(jié)果不正確。同時(shí)在勘測(cè)之后的建造過(guò)程中,測(cè)量工程中留在邊壁上的控制點(diǎn)也會(huì)因?yàn)楣て诙a(chǎn)生變化,從而產(chǎn)生了偏差,而且洞的位置也由于角度變化大,所以光照較小,這些因素都會(huì)對(duì)觀測(cè)工程帶來(lái)不利的影響和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)影響。

2 水利水電工程測(cè)量誤差的影響因素

2.1 測(cè)量技術(shù)的影響

在不同水利水電工程建設(shè)中,必須采用合適的檢測(cè)技術(shù),但測(cè)量方法的差異也將會(huì)使得檢測(cè)結(jié)果存在相應(yīng)的偏差和問(wèn)題。所以,即使是測(cè)試經(jīng)驗(yàn)十分充足的專業(yè)團(tuán)隊(duì),在測(cè)試項(xiàng)目當(dāng)中也往往會(huì)存在一定偏差。在實(shí)際檢測(cè)項(xiàng)目當(dāng)中,檢測(cè)技術(shù)人員必須根據(jù)工程的實(shí)際需要及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況,選擇最合適的測(cè)量方案與測(cè)量方法。通常分為直接檢測(cè)和間接測(cè)量二種方式,兩種方法必須按照檢測(cè)要求而做出相應(yīng)的結(jié)果,在特殊條件下進(jìn)行間接測(cè)量的過(guò)程中,相較來(lái)說(shuō)也會(huì)比較易產(chǎn)生偏差。此外,在檢測(cè)的過(guò)程中,采用了不同的檢測(cè)儀器也可能會(huì)造成相應(yīng)的偏差。例如在水利水電項(xiàng)目檢測(cè)的過(guò)程中往往需要用到全站儀和坡度尺,但實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中,這兩個(gè)儀器的檢測(cè)準(zhǔn)確度也會(huì)出現(xiàn)一定的差異。所以,即使是對(duì)同一項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè),使用儀器不同也將會(huì)出現(xiàn)一定的偏差,這就要在檢測(cè)的過(guò)程中按照項(xiàng)目的特點(diǎn)來(lái)選用正確的檢測(cè)儀器,減少產(chǎn)生偏差的機(jī)會(huì)[1]。

2.2 人為因素的影響

在水利水電工程測(cè)量的過(guò)程中,人為因素對(duì)測(cè)量工作也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差和負(fù)面影響。由于水利水電工程測(cè)量工作所用的儀器設(shè)備通常都相當(dāng)精密,在測(cè)量的過(guò)程中各種形式情況都將會(huì)影響測(cè)量的實(shí)際成果。所以,在測(cè)試的過(guò)程中如果作業(yè)不標(biāo)準(zhǔn)或是使用方式發(fā)生了問(wèn)題,那么都會(huì)產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果的偏差。此外,許多水利水電工程測(cè)試工作都是選擇人工方法進(jìn)行測(cè)試,在這樣的狀況下,整個(gè)測(cè)試結(jié)果的精確程度許多時(shí)候很低。因?yàn)闇y(cè)試工作人員的技術(shù)、測(cè)試經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)能力,許多時(shí)候都屬于影響測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生偏差的關(guān)鍵因素。

2.3 自然因素的影響

大多數(shù)的水利水電工程的地點(diǎn),都選擇了在地理、氣象條件比較不好的山地之中,而這種地方對(duì)測(cè)量作業(yè)也會(huì)造成相當(dāng)大的不良干擾,而觀測(cè)困難度也會(huì)因此增加,這也會(huì)很容易出現(xiàn)測(cè)量誤差。比如說(shuō),在勘測(cè)過(guò)程中由于受地形的干擾,就很容易對(duì)觀測(cè)視線產(chǎn)生妨礙。此外,由于山地的氣候條件以及潮濕的天氣原因都會(huì)對(duì)勘測(cè)作業(yè)產(chǎn)生干擾,在某些相對(duì)濕度相當(dāng)大的地方,進(jìn)行勘測(cè)的人媒體很可能會(huì)因?yàn)槌睗穸a(chǎn)生錯(cuò)誤。另外,由于山地的地下水氣相當(dāng)豐富,在勘測(cè)的過(guò)程中很容易對(duì)光線造成折射顯現(xiàn),從而使得觀測(cè)產(chǎn)生了錯(cuò)誤和困難。所以,在進(jìn)行水利水電現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的過(guò)程中,必須選取恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)時(shí)間,需要盡量的減少外部影響條件,通常適宜選擇陰天、氣候舒適、無(wú)雨、微風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行操作。在檢測(cè)范圍當(dāng)中的土壤松軟點(diǎn),要求科研人員采取反復(fù)檢測(cè)、反復(fù)讀數(shù),盡可能減少數(shù)據(jù)誤差,或者把尺墊放在水平尺底部,防止水平尺傾斜,減少偏差。

3 預(yù)防水利水電工程測(cè)量誤差的建議

3.1 規(guī)范使用測(cè)量設(shè)備

水準(zhǔn)儀屬于水利水電施工檢測(cè)過(guò)程中一個(gè)常常用到的一種設(shè)備,但對(duì)此類儀器設(shè)備的準(zhǔn)確度有著相當(dāng)高的要求,就必須在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中嚴(yán)格使用,進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的檢測(cè),不然就很可能會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。因此水準(zhǔn)尺在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中,首先就必須重視水準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際應(yīng)用,因?yàn)槿绻疁?zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸與水平軸管間存在高度不均勻的狀況,就有可能會(huì)產(chǎn)生偏差。所以,必須在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中預(yù)先校正好水準(zhǔn)儀,使水準(zhǔn)尺一直保持在水平的位置,這樣才能確保視準(zhǔn)軸上沒(méi)有發(fā)生偏斜的情形。而想要得到比較精確的測(cè)試結(jié)果,在實(shí)際使用水準(zhǔn)尺的過(guò)程中可以通過(guò)中間法和舉例補(bǔ)償法進(jìn)行使用。

在采用標(biāo)準(zhǔn)中間方法進(jìn)行測(cè)量的工程中,立尺檢查有著十分重要的意義,因?yàn)槭紫染捅仨毑捎闷胀ǖ恼嫫こ邅?lái)對(duì)目標(biāo)舉例進(jìn)行初步的檢查,然后才能進(jìn)行對(duì)測(cè)量舉例立尺詳細(xì)檢查。除此以外,由于標(biāo)準(zhǔn)尺還常會(huì)在實(shí)際使用的過(guò)程中產(chǎn)生偏差,一般分為:零點(diǎn)距離發(fā)生偏差、標(biāo)尺長(zhǎng)發(fā)生偏差、標(biāo)尺身刻度發(fā)生偏差等等現(xiàn)象。所以,在實(shí)際檢測(cè)之前,就必須先針對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)尺的情況進(jìn)行誤差測(cè)試,比如說(shuō)通過(guò)標(biāo)尺零點(diǎn)測(cè)量,才能對(duì)偏差進(jìn)行合理的檢測(cè)。在水利或者水電施工使用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)段的工程中,就需要同時(shí)通過(guò)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺進(jìn)行檢測(cè),才能利用這一方法進(jìn)一步減少產(chǎn)生偏差的機(jī)會(huì)。另外,這一目的實(shí)施,還可以購(gòu)銷的減少尺身刻度偏差和尺長(zhǎng)偏差發(fā)生的可能性。

3.2 合理進(jìn)行觀測(cè)

1)水準(zhǔn)管內(nèi)的氣泡都必須達(dá)到中心位置,不過(guò)因?yàn)樗^察到的角度具有一定的特殊性,還是會(huì)使得測(cè)定的結(jié)果存在一定的偏差。但如果水準(zhǔn)儀中千里眼的視準(zhǔn)軸發(fā)生了偏斜,那么就會(huì)導(dǎo)致觀測(cè)結(jié)果產(chǎn)生偏差,這就必須在觀測(cè)的過(guò)程中,確保儀表始終保持在平整的狀況。

2)在利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行水利水電工程項(xiàng)目檢測(cè)的過(guò)程中,由于檢測(cè)人員視差問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生偏差,此外由于儀器設(shè)備的十字絲和尺像之間無(wú)法有效的重合,也就有可能會(huì)產(chǎn)生偏差與問(wèn)題。所以,檢測(cè)員在完成讀數(shù)的過(guò)程中,還必須確保尺像可以和十字絲完全重疊。另外,在檢測(cè)的過(guò)程中,還必須確保操作標(biāo)準(zhǔn)正確,在觀測(cè)前還必須使用物鏡進(jìn)行對(duì)光,以防止因視覺(jué)的偏差而導(dǎo)致讀數(shù)不正確。

3)也就是必須防止水平標(biāo)尺發(fā)生偏斜,從而造成計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤。在進(jìn)行水利水電工程計(jì)算的過(guò)程中,必須確保水平標(biāo)尺永遠(yuǎn)保持垂直的情況,一旦水平標(biāo)尺發(fā)生偏斜,那將會(huì)導(dǎo)致計(jì)算與真實(shí)資料相比發(fā)生很大的誤差和問(wèn)題[2]。此外,也必須注意,如果采用水平面作為計(jì)算的基礎(chǔ),那么用來(lái)取代水準(zhǔn)面的話產(chǎn)生的高程誤差將會(huì)比一般計(jì)算工程中產(chǎn)生的偏差更為巨大。所以,在實(shí)現(xiàn)精確的高程數(shù)值計(jì)算的工程中,一旦存在深度不夠的現(xiàn)象,就必須采用水準(zhǔn)面來(lái)計(jì)算,不得采用水平面來(lái)替代[3]。

3.3 消除角度測(cè)量誤差

角度測(cè)試偏差中,還有對(duì)中誤差、標(biāo)桿傾斜誤差、整平誤差等,想要合理控制測(cè)試偏差,并提高測(cè)試的精確度,就必須針對(duì)實(shí)際測(cè)試對(duì)象做出針對(duì)性的分析,明確測(cè)量對(duì)象的實(shí)際情況。

1)對(duì)中誤差的管理。因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)在水利水電施工勘測(cè)的過(guò)程中,如果產(chǎn)生了對(duì)中誤差,則將會(huì)直接影響勘測(cè)角度,而不能實(shí)現(xiàn)勘測(cè)目標(biāo)。針對(duì)這些誤差類型,在檢測(cè)流程中必須提高對(duì)中測(cè)量的重要性,進(jìn)行檢測(cè)并且提高測(cè)試的精確度。

2)控制整平的誤差。由于檢測(cè)儀表的整平不到位,非常容易導(dǎo)致儀表豎軸與橫軸的高度不均勻,進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量的過(guò)程中出現(xiàn)傾斜。觀測(cè)盤左、盤右運(yùn)動(dòng)期間,往往造成了水平角角度測(cè)定的不正確。針對(duì)這些情形,必須通過(guò)正倒鏡觀測(cè)的方法,把偏差調(diào)節(jié)得很小,當(dāng)然還必須在測(cè)定前后對(duì)平衡性加以調(diào)節(jié)。

3)標(biāo)桿傾斜的誤差。在水平對(duì)角的過(guò)程中,因?yàn)闃?biāo)桿的原因經(jīng)常造成對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)不能和測(cè)量點(diǎn)一致,從而也很容易產(chǎn)生測(cè)量誤差。針對(duì)于這一情形,就必須及時(shí)對(duì)標(biāo)桿位置加以校正,做好測(cè)量準(zhǔn)備工作,在保持標(biāo)準(zhǔn)豎直的狀況下對(duì)水平角進(jìn)行檢測(cè)。在實(shí)際計(jì)量的過(guò)程中,只要通過(guò)垂球線進(jìn)行對(duì)水利水電的計(jì)量即可。

4)鋼尺方面的偏差。這方面偏差的控制和管理,計(jì)算的過(guò)程中必須按照一直、二平、三準(zhǔn)的測(cè)量規(guī)定,在確定直線距離的同時(shí),還必須準(zhǔn)確設(shè)置好調(diào)查時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)高度,避免測(cè)量偏斜的現(xiàn)象。與此同時(shí),還必須確定鋼尺使用過(guò)程中自身的工作狀態(tài),正確讀出實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定需要的技術(shù)參數(shù)和位置。而檢測(cè)技術(shù)人員也是必須通過(guò)水利水電的使用圖紙來(lái)掌握實(shí)際狀態(tài),科學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)操作。

3.4 在測(cè)量加密控制點(diǎn)工作中RTK技術(shù)的使用

在正式開工之前,大多數(shù)的水利工程都會(huì)開展實(shí)地測(cè)量,在實(shí)地測(cè)量的過(guò)程中基本上都會(huì)使用RTk技術(shù)來(lái)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行加密測(cè)量。之所以如此選擇,主要是由于很多水利工程都處于較為荒涼或者偏遠(yuǎn)的地區(qū),并不具備非常充足的高級(jí)控制點(diǎn),大部分都屬于通過(guò)普通測(cè)量的方式來(lái)對(duì)三角網(wǎng)和對(duì)距儀導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量,但是這種方式很多時(shí)候需要承擔(dān)非常多的工作量,并且數(shù)據(jù)精度也比較低。如果使用RTK技術(shù)實(shí)施加密控制點(diǎn)的測(cè)量,工作人員只需要將≥3個(gè)的測(cè)量控制點(diǎn)設(shè)置在測(cè)量區(qū)域15km左右的區(qū)域就能夠順利開展測(cè)量工作,獲得較為理想的測(cè)量效果。RTK測(cè)量技術(shù)具有較高的可操作性,可以極大的提升加密控制點(diǎn)測(cè)量工作的效率。

目前水利水電工程需要到現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)高程坐標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析明確測(cè)量位置。但是RTK技術(shù)可以進(jìn)行快速的定位,提供對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)優(yōu)勢(shì),在現(xiàn)場(chǎng)選址以及定線工作當(dāng)中整體效果比較好,可以保證提供數(shù)據(jù)的精確性。除此之外,在使用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中,能夠解決連續(xù)站積累誤差的問(wèn)題,并且使用這一技術(shù)無(wú)需消耗過(guò)多的人力,這樣不僅僅可以保證碎部點(diǎn)定位的精度,并且可以節(jié)約資源。

4 結(jié) 語(yǔ)

在開展水利水電工程測(cè)量的過(guò)程中,由于受到各種方面因素的影響以及限制,可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差與問(wèn)題。因此,在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中,需要通過(guò)有效的方式來(lái)盡量降低誤差,建議技術(shù)人員不斷地強(qiáng)化自身專業(yè)性水平,根據(jù)不同的測(cè)量類型來(lái)選擇最合適的測(cè)量?jī)x器與測(cè)量方法,提升測(cè)量結(jié)果整體準(zhǔn)確性。因此,文章主要針對(duì)于水利水電工程測(cè)量過(guò)程中存在的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析,討論出現(xiàn)誤差的各種因素以及原因,提出針對(duì)于不同誤差的處理方案,希望可以通過(guò)文章的分析來(lái)為我國(guó)水利水電工程測(cè)量工作起到參考的意見(jiàn)和價(jià)值。