水文測量誤差的成因及對策分析

黃梁

江蘇省水文水資源勘測局南通分局 江蘇 南通 226000

強化對水文測量誤差的產(chǎn)生原因及應(yīng)對措施的研究，可以使得實際中獲得的有關(guān)測量成果具有較高的實用價值，從而保證水文元素分析工作的順利開展。所以，必須從多個角度出發(fā)，對水文測量中存在誤差的原因進行深刻地剖析，并找到相應(yīng)的應(yīng)對措施，從而促進水文測量工作的順利進行，為生產(chǎn)計劃的高效實施提供有力的保證。同時，需要有關(guān)工作人員以較高的責(zé)任心，深入剖析水文相關(guān)要素的影響因素，并采取相應(yīng)措施，以達(dá)到科學(xué)有效地解決水文測量誤差問題的需要。

1 水文測量誤差的成因分析

1.1 檢測儀器因素導(dǎo)致的誤差

在實際的水文測量工作中，由于檢測儀器在實際操作過程中出現(xiàn)的一些偏差，所以在很大程度上影響了實際測量成果的準(zhǔn)確性，具體表現(xiàn)在：

（1）在水文測量過程中，如果水準(zhǔn)器的視軸與水準(zhǔn)器的軸線不一致，將造成殘余偏差，從而影響水文測量的準(zhǔn)確性，限制有關(guān)測量工作的準(zhǔn)確性。

（2）當(dāng)利用水準(zhǔn)尺進行水文的有關(guān)測量工作時，若采用的標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺缺少刻度，或水準(zhǔn)尺形狀不整齊，發(fā)生了彎曲，都會造成測量結(jié)果不夠精確，從而導(dǎo)致實際進行的水文測量工作不能達(dá)到理想的結(jié)果[1]。

系統(tǒng)誤差與測量儀器有很大的聯(lián)系，所以在實際應(yīng)用中，對測試儀器的性能提出了很高的要求。水準(zhǔn)儀或水準(zhǔn)尺在使用前必須對其進行校正，但校正后仍會產(chǎn)生剩余的偏差，這時就會引起視準(zhǔn)軸線與水準(zhǔn)管軸線不一致而產(chǎn)生的偏差。因為該誤差是由多種有關(guān)的原因引起的，故可視為一種系統(tǒng)錯誤。想要最大限度的減少這個偏差，就必須在測量時，將前后視距調(diào)整好，使其保持相等。

1.2 環(huán)境因素導(dǎo)致的誤差

水文測量工作者所處的工作環(huán)境并非一成不變，其具有諸多的可變性，這就為測量工作造成了諸多的困難。通常，水文測量工作都是在自然環(huán)境下進行的，而自然環(huán)境中的氣候、溫度、日照以及濕度都會對水文測量的結(jié)果產(chǎn)生不同程度的影響。所以，有關(guān)工作人員必須要按照自己的經(jīng)驗，盡可能的減少這種天然環(huán)境對水文測量的影響[2]。

1.2.1 氣溫的改變

1.2.2 水面波動

在實際應(yīng)用中，由于水面波動引起的水位變化會對測量工作產(chǎn)生較大的影響，進而會對實測結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。

1.3 測量人員因素導(dǎo)致的誤差

水文測量是一個將理論和實踐緊密聯(lián)系在一起的工作，只有擁有高層次的專業(yè)技術(shù)和大量的測繪實踐經(jīng)驗的工作人員，才能保證測繪工作的質(zhì)量。此外，盡管與水文測量技術(shù)沒有直接的聯(lián)系，但也會間接地影響到水文測量的精度，這就是相關(guān)測量人員的職業(yè)道德操守以及其在測量工作中的心理狀態(tài)[3]。職業(yè)道德操守是指測量人員自身的專業(yè)素質(zhì)，即測量從業(yè)人員要不斷提升自身的專業(yè)素養(yǎng)；在測量工作中的心理狀態(tài)，雖然是偶然原因，但由于它會對測量工作的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，因此需要測試工作人員具有一定的心理素質(zhì)。也就是說，應(yīng)安排專業(yè)能力較強并具備良好心理素質(zhì)的人員來開展相關(guān)工作。

1.4 測量方法因素導(dǎo)致的誤差

在實際工作中，測量方法的合理性和有效性直接關(guān)系到測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。水是不斷流動著的，想要準(zhǔn)確的測量出水流和水位，需要面臨的難題很多。例如對某一具體的水域進行測量，由于水流的流速和水位是隨時間而改變的，所以，在某一時間內(nèi)被測量出來的數(shù)據(jù)，只是瞬時值?？隙ǖ卣f，這個瞬間的數(shù)值不能用作實際測量數(shù)值來進行使用。因此，在進行水文測量工作的時候，要注重其針對性，采用科學(xué)、合理的方式來進行分析和測量，并恰當(dāng)?shù)夭捎眉夹g(shù)加權(quán)的方式來避免產(chǎn)生測量誤差。在實際應(yīng)用中，如果選擇的測量方式不正確，將會造成測量結(jié)果的誤差。所以在選擇水文測量方式時，要對周圍的實際地質(zhì)環(huán)境情況進行考察再進行選擇，但如果所采用的測量方式與測量地區(qū)的特定狀況不符，就會造成測量結(jié)果的偏差，無法達(dá)到科學(xué)化的測量資料的需求[4]。要得到真實的水文數(shù)據(jù)，就必須在特定時期隨某一具體水域進行真實的測量，將某一觀察時段內(nèi)所獲取的多個內(nèi)流量和水位值的瞬時值進行合成，經(jīng)技術(shù)處理后所得到的綜合值或平均值即為水文測量值。用此法得到的結(jié)果，在某種程度上可以弱化其誤差。

2 測量誤差的必不可免性以及控制誤差的必要性

2.1 誤差出現(xiàn)的必然性

測量是人們經(jīng)常使用的一種認(rèn)知方法，在日常生活、科學(xué)研究等各個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，是獲得第一手資料的主要方式。由于當(dāng)前科學(xué)技術(shù)和人們的認(rèn)知程度等原因，水文測量工作比較繁雜，測量結(jié)果往往會出現(xiàn)一些誤差。誤差一詞的真實含義指的就是真實情況和試驗結(jié)果之間的差別，經(jīng)過實踐表明，誤差的出現(xiàn)是無法避免的，沒有絕對的測量精確，任意一個測量結(jié)果都會被其它因素的干擾，或者測量的物體自身發(fā)生了改變，因此，在測量的結(jié)果中，總會出現(xiàn)或多或少的誤差，這也是造成測量誤差的主要原因。測量分析是指從測量資料中提煉出可利用的資訊，對測量資料進行適當(dāng)?shù)墓苤?，使測量資料盡可能精確。

2.2 測量誤差是普遍性

測量誤差廣泛地存在于各個行業(yè)、各個領(lǐng)域，因而測量中的誤差也就表現(xiàn)出了其普遍性特征。這是因為在實際測量工作中，一方面，工作人員會因為一些無法克服和回避的問題而出現(xiàn)錯誤或者有偏差的操作行為，從而使測量過程出現(xiàn)差錯，最終導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差，因此，可以肯定的說，測量結(jié)果必有誤差問題存在。另一方面，雖然伴隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，各類測量儀器設(shè)備也越來越顯先進，并逐漸向著精細(xì)化的方向發(fā)展，但是仍不能做到分毫不差，也就是說，對于儀器設(shè)備的實際測量結(jié)果，其中必然有誤差的存在。并且由于大部分測量的目標(biāo)都是客觀的、動態(tài)的物品，因此，測量的誤差是普遍存在的。

2.3 控制誤差的必要性

盡管誤差到處都有，而且無法完全消除，然而，對誤差進行正確、有效的控制，可以讓測量結(jié)果更加貼近于客觀真實的事物本身。要想對誤差率進行有效的控制，就必須從產(chǎn)生誤差的源頭入手，對誤差產(chǎn)生的原因、條件、影響因素等進行深入的研究，并對這些因素進行適當(dāng)?shù)目刂?，減少偏差的錯誤范圍，讓測量的結(jié)果盡可能地貼近真實，提高測量的準(zhǔn)確性。人們進行測量的終極目標(biāo)，就是要對自然界中的種種變化現(xiàn)象進行分析，尋找、發(fā)現(xiàn)、了解其變化的過程，進而認(rèn)識到客觀世界的真實表象，并找到有利于人類發(fā)展和生存的規(guī)律。要實現(xiàn)對水文測量誤差原因的深入研究，就必須認(rèn)識其原因[5]。具體來說就是：

在盲檢測技術(shù)中，能量檢測法[6]、文獻(xiàn)[7]算法和平方倍頻法[8]等對信號功率參數(shù)依賴性較強，其中平方倍頻法對信號功率較為靈敏，具有代表性.因此，以平方倍頻法為例，對功率參數(shù)Ps和Pw進行適應(yīng)性設(shè)計.工程中常用的平方倍頻法如框圖2所示.

（1）重視水文測量中產(chǎn)生偏差的原因分析，能夠保證水文測量的高準(zhǔn)確度，為水文測量的科學(xué)化選擇提供一個參考基礎(chǔ)；

（2）重視對水文測量誤差產(chǎn)生原因的研究，能夠達(dá)到對水文測量因素進行科學(xué)的分析，并能避開對有關(guān)水文量測成果的運用價值的負(fù)面影響，更能在實際情況中適應(yīng)情況的改變；

（3）重視對水文測量誤差原因的研究，有助于對水文測量方法進行分析，從而有效地使用具有較高準(zhǔn)確度的水文量測方法，維持水文量元素分析工作的良好狀態(tài)。

3 應(yīng)對水文測量誤差的對策

在對水文測量誤差產(chǎn)生原因進行細(xì)致分析基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的對策，以求在實際應(yīng)用中能更好地解決這一問題。在實際應(yīng)用中，針對水文測量數(shù)據(jù)的誤差問題所采取的相應(yīng)措施主要有：

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化測定儀器的使用，提高儀器在實際工作中的運用效率

以水文測量工作的發(fā)展為基礎(chǔ)，要想讓測量裝備真正地起到作用，就必須對水文測量裝備進行標(biāo)準(zhǔn)化，提高此類裝備的實際應(yīng)用效果，以達(dá)到提高水文測量工作水平的需求。具體來說就是：

（1）在進行水文測量工作前，首先要對測量儀器進行適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)與校準(zhǔn)，因為測定儀器自身會因為環(huán)境等的影響而產(chǎn)生誤差，所以必須對相關(guān)儀器進行校準(zhǔn)與保養(yǎng)，才能降低測量儀器自身發(fā)生錯誤的幾率，從而為測定水文要素工作的有效進行奠定基礎(chǔ)[6]；

（2）在水文測量儀器的實際運用中，要對儀器的品質(zhì)進行全方位的檢測和分析，并要對影響儀器使用的因素進行及時的排除，同時，水文測量工作者要注重儀器的標(biāo)準(zhǔn)化運用，以提高水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺等儀器輔助的水力測量工作效率，提高有關(guān)儀器的運用潛力，減少儀器在測量中所帶來的誤差；

（3）當(dāng)水文測量儀器設(shè)備符合實際使用需求時，要進一步提升相應(yīng)的計量準(zhǔn)確度，加強測量儀器在實際中的運用，為今后更好地使用儀器設(shè)備進行測量作業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)[7]。

3.2 全面考慮測量環(huán)境因素，做好相應(yīng)措施

在實際應(yīng)用中，要想做到對其測量誤差進行科學(xué)地應(yīng)對、處理，就必須使其考慮環(huán)境因素對測量結(jié)果的實際影響，并做好處理工作，也就是：

（1）為了不斷降低環(huán)境對測量精度的影響，需要對測驗環(huán)境進行優(yōu)化，做好相關(guān)的最優(yōu)分析工作，并選擇出最優(yōu)的測驗環(huán)境，以獲得較為滿意的水文測量成果；

（2）選擇具有較好溫度和濕度等環(huán)境因素的氣象條件進行水文測量，提高測量人員對測量環(huán)境影響的認(rèn)識程度，從而在測量工作中實現(xiàn)對環(huán)境因素的有效響應(yīng)，從而實現(xiàn)測量精度和效率的全面提高，保證實際測量中對誤差的應(yīng)對、處理工作的效果[8]。與此同時，在測量環(huán)境基礎(chǔ)上進行的水文測量誤差處理，必須要對整個測量區(qū)域的情況進行科學(xué)的分析，并在必要的時候，在電腦三維空間中對其進行動態(tài)的仿真和分析，這樣才能持續(xù)地降低水文測量的誤差，為有關(guān)的生產(chǎn)活動的正常進行提供可靠的數(shù)據(jù)信息。

3.3 注重對測量工作者的全面培訓(xùn)，加強測量工作者的責(zé)任心

要想防止由于人為的原因而造成的水文測量偏差，就必須注重對測量人員的綜合素質(zhì)進行培訓(xùn)，持續(xù)增強工作人員的責(zé)任意識，以達(dá)到對水文科學(xué)測量的要求。具體來說，就是：

（1）在對測量員工作現(xiàn)狀進行深度剖析的基礎(chǔ)上，積極地對其進行具有較高專業(yè)性的培訓(xùn)教育，從而達(dá)到對測量人員職業(yè)技能進行科學(xué)化訓(xùn)練，提高其在測量技能方面的技能水平，達(dá)到對測量人員素質(zhì)的全面訓(xùn)練的需要，從而保證相關(guān)測量人員工作的正常進行，提高其工作效率。與此同時，在長時間的實際工作中，水文測量人員也應(yīng)該能夠?qū)ψ约旱穆殬I(yè)技術(shù)進行有效的把握，在測量設(shè)備使用過程中對自己的操作行為進行規(guī)范，并可以進行有針對性的水文測量、分析工作，從而使得最后得出的測量成果具有較好的應(yīng)用價值。對新入職的人員，應(yīng)盡可能安排有經(jīng)驗的人員進行一對一的指導(dǎo)，以防止其由于缺少經(jīng)驗而產(chǎn)生工作錯誤。并組織定期的行業(yè)交流活動，讓測量人員交流、分析自己的工作心得，這樣既可以提高他們的實際操作能力，又可以增強其團隊精神[9]。

（2）在提高水文測量員的整體素養(yǎng)方面，還應(yīng)建立健全的問責(zé)制度，提高其責(zé)任感，增強測量員的專業(yè)素養(yǎng)，突出測量員工作的重要性和對社會的影響，提高測量員的責(zé)任感。還可以通過設(shè)立一定的獎罰制度，促使工作人員對工作有更為積極的認(rèn)識，激發(fā)工作人員的工作熱情，使其始終在工作中保持一個好的心態(tài)。從而在實際應(yīng)用中，實現(xiàn)對水文測量工作的有效實施，并不會對測量結(jié)果的精度產(chǎn)生不好的影響。

3.4 重視科學(xué)選擇測量方式，提高測量技術(shù)水平

在新的形勢條件下，要有效地進行水文測量，就必須要有較好的測量手段作為依靠。所以，在實際工作中，要想對水文測量誤差進行科學(xué)處理，從而達(dá)到其測量結(jié)果的可靠性的目的，就必須將重點放在對測量方法的合理使用上，也就是：

（1）在水文測量方式的選取上，測量人員要從測量地區(qū)的具體狀況出發(fā)，選取具有較強適應(yīng)性的測量方式，從而使測量結(jié)果更為精確；

（2）在選擇水文測量方法的基礎(chǔ)上，在需要的時候，要測量手段注意信息技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，在不斷提高測量的技術(shù)水平的前提下，不斷地對測量結(jié)果進行完善，以達(dá)到減少測量結(jié)果誤差的目的。

4 結(jié)束語

正確運用各種措施，可以有效地解決水文測量中的誤差問題，提高相應(yīng)的測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而避免不良因素影響到水文元素分析工作的開展。所以，今后在進行水文的相關(guān)工作時，相關(guān)工作人員應(yīng)該重視其測量誤差的產(chǎn)生原因和相應(yīng)的應(yīng)對措施，提高對水文測量誤差的認(rèn)識，擴大對水文要素進行分析的工作思路，從而為我國的經(jīng)濟發(fā)展水平的逐漸提高提供一個有力的保證。以此為基礎(chǔ)，可以進一步完善水文測量方法，提高測量技術(shù)水平。