水利水電測量中的誤差分析與控制思考

雷寧 楊康錫

(濱州市水利勘測設計研究院有限責任公司,山東 濱州 256600)

1 水利水電測量準確性影響因素

1.1 自然環境的影響

自然環境影響因素主要包含以下幾方面：其一是地形因素產生的影響,若工程所處區域地勢走向較為復雜或周圍存在大量建筑物,會干擾測量工作自身通透性,實質觀測數據存與真實數據建存在差異。其二是環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,不同的設備對環境溫度有不同要求,若設備運行狀態不佳檢測結果準確性會隨之降低。其三是空氣密度產生的影響,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折射等情況,致使測量工作無法順利開展。其四是風力產生的影響,若工程所處區域風力過大,施工現場安置的設備以及測量對象穩定性會受到干擾,在外部作用力的影響下不斷搖晃,測量結果準確性無法得到有效保障。

1.2 儀器設備影響

伴隨科學技術不斷創新,許多現代化技術逐漸運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,同時提高工作效率減少時間資源投入。GPS 空間定位技術是目前常用的一種方法,以傳統測量技術為輔可快速確定位置,隨著設備更新換代,以往測量過程中使用的工具如經緯儀、全站儀等逐漸被現代化設備取代,在這一階段測量誤差逐漸受到控制,但儀器生產時在工藝技術的影響下,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同樣會導致測量誤差出現。

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過程中,放樣測量是基礎工作,對工程的施工質量具有重要影響,對此,應確保放樣工作的質量,并確保放樣工作與施工圖紙相吻合,與此同時,有效控制誤差,避免誤差過大影響。放樣施工階段,應嚴格遵循設計圖紙要求,準確開展放樣工作。放樣過程中,匯總放樣草圖,所有數據、草圖均應該由兩人獨立完成,通過這種施工形式,可以提高放樣工作的質量,也利于避免有關誤差的產生。其次,放樣工作中,應準確測量區域平面大小、高程距離,軸線點位置,測站點等,確保有關數據的準確,為了科學合理的確保數據可靠,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,利于保障測量結果的準確,也利于避免誤差影響。相關數據測量后,應形成數據手冊,方便后續查詢工作,為工程的順利建設提供保障。最后,現場放樣階段,應加強一些放樣工作的抽查工作,有效確保放樣工作的質量,也利于對測量放樣的誤差給予檢測,確保有關誤差控制在科學合理范圍內。

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,對工程的施工建設可能會產生相關影響,對此,應結合實際情況,確保平面位置放樣工作的可靠,保障放樣結果精確,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,應結合以下方法：直角交會法、極坐標法、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 水利水電工程建設過程中和高程測量過程中,同樣應確保測量結果的精確,避免誤差問題的影響。而為了確保高程測量的準確,應選擇適宜的方法。具體而言,結合放樣點的高程要求,根據現場作業條件,合理選擇測量方法。主要包括水準測量法、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,為了確保準確選用水準測量法。

2.4 儀器、工具的檢驗

測量過程中,所使用的儀器設備,對測量準確性具有重要影響,為了避免相關影響,科學合理的控制誤差,需要在放樣準備工作中,加強儀器設備的檢驗,給予必要的校正工作。例如,加強經緯儀的三軸誤差、指標差、光學對中誤差、水準儀的i 角等檢驗工作,給予必要的校正工作,確保能夠保障水利水電過程建設中的測量工作準確。對于光電測距儀的照準誤差(相位不均勻誤差)、偏調誤差(三軸平行性),應在施工前給予認真檢查,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,需要嚴格結合施工設計圖紙,在指定位置開展開挖施工。首先,需要結合開挖區原始地形和原始斷面圖進行測量工作,在開挖輪廓點放樣,放樣后,再有機進行開挖施工建設。此過程中,控制誤差具有必要性,為了確保有關誤差在控范圍內,需要確保測量工作的準確,具體控制方法為：采用多次測定的方式,取平均值。

3.2 開挖工程細部放樣

開挖工程細部放樣過程中,需要結合工程實際情況,在實地放出開挖輪廓的坡頂點、轉角點或坡角點,放樣后,應采用醒目的標志,給予良好的標定。標定后,進行細部放樣工作,具體可以采用極坐標法、測角前方交會法、后方交會法等,采用極坐標法較為常見。此過程中,為了有效控制誤差,可以結合極坐標法和前方交會法的并用,如放樣結果不同,應加強有關原因的分析,給予多次測量,避免誤差過大現象發生。另外,用極坐標法放樣開挖輪廓點,測站點必須靠近放樣點。

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,為了確保丈量數據的可靠,以不超過一尺段為宜。針對高差較大的地區,丈量斜距時,可以加傾斜改正處理。

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

3.3.3 對于細部點的高程放樣,可采用支線水準,光電測距三角高程或經緯儀置平測高法。

4 水利水電測量中誤差控制的建議

4.1 系統誤差處理

與隨機誤差的處理相比,系統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。因此為了提高系統誤差的分析質量,有必要對測量系統進行精心設計,在對誤差進行分析的過程中加強利用技術措施,從而對影響系統誤差的因素進行及時的消除或者減弱。系統誤差處理的主要內容包括了：對殘存的系統誤差的數值或者是大概范圍進行估計；如果系統誤差的方向和大小已經被掌握,在對這種系統誤差進行修正時可以采用修正值的修正方法,相反如果系統誤差的方向和大小不能得到肯定的值則需要對系統誤差的大致范圍進行判斷,從而根據范圍來了解系統誤差會對測量結果造何種影響。在對系統誤差進行處理的過程中需要對系統誤差進行判別。當系統誤差具有明確的大小和方向時,這種系統誤差會被稱之為恒值系統誤差,這種系統誤差的判別方法也是較為簡單的。由于隨機誤差具有一定的抵償性,因此在對系統誤差ε 進行計算時,則是多次測量值的平均值和真值之間的差,也就是此時系統誤差的確定需要的條件為真值或者其近似值,當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相應改變,一般都會使用觀察和對測量數據進行分析的方法對息差進行處理。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中也是比較常見的種類,由于儀器加工技術限制以及操作人員專業水平高低等原因影響,儀器設備自身或者操作過程中,都有可能會出現各種各樣的誤差。針對不同原因導致的誤差,采取的處理措施也要有所區別。比如儀器自身經常出現的零點偏差問題,可在處理過程中首先考慮如何彌補儀器本身缺陷,具體可以采取以下措施：一是可以采用提點法,在測量裝置上測量被檢物品之后,立刻將物品與標準計量物進行交換,再次測量后利用函數關系式計算二者之間的差異,即可得出正確的測量參數。二是由于觀測者技術水平不到位,或者自身視力等感官鑒別能力有限,導致使用儀器測量的過程中出現瞄準、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,比如更換技術人員,或者對技術人員加強培訓等。實際上出現儀器誤差的幾率大多還是由于測量技術人員操作過程中不夠細致認真導致的,因此,最重要的處理手段還是要強化測量人員使用儀器的專業度。

5 結論

根據上述內容可以看出,水利水電工程不僅能夠為民眾日常生活提供便利幫助,同時是我國經濟發展過程中不可缺少的基礎設施,基于此必須對工程建設給予足夠重視,掌握其中所有細節從而保證工程整體質量以及實用性。若想實現這一目標首先要進行工程測量,數據誤差是導致經濟損失與施工人員受傷的主要因素,由此可見對導致水利水電測量誤差出現的原因進行探究分析具有極為重要的意義和價值,以此為基礎制定相應措施不僅能處理誤差帶來的問題,同時可為工程質量提供保障。