浅谈水利水电测量中误差及控制策略

文／陈华平、孔令生、宁佐洪 广东粤水电勘测设计有限公司 广东佛山 528000

引言：

随着城市化建设进程加快，各地城市发展都离不开水利水电工程建设，其不仅保障我国国民经济稳健发展，更推动城市建设符合相关质量要求。因此，针对水利水电测量中误差出现的各种影响因素，要采取积极的改正态度，及时采取有效的控制策略。随着信息技术不断普及应用，水利水电测量仪器与方法都得到较大创新，从而大大提升水利水电测量数据精准度，将其对建筑工程质量影响降到最低，使城市化建设、国家发展顺利前行，有效提升我国的综合国力。

1、水利水电测量误差出现的影响因素

1.1 人为影响因素

水利水电测量目前主要采用测量仪器设备与人工读数相结合的模式开展。虽然采用的测量仪器设备是最先进、误差最小的，但其测量数值还需要人工读取，这就容易导致出现一定的水利水电测量误差，并且会因为认为因素大小而直接影响读取数值的精准度。通常情况下，人为影响因素主要从以下几个方面体现。第一，测量工作人员在利用水准仪对高程进行控制时，会因个人习惯等原因没有采用十字丝定准，这是一种为确定望远镜视线方向，而在光学系统焦面上特制的一种固定标记，一般呈十字形，从而将测量数据读取错误，最终产生测量正确但读取出现误差的情况[1]。第二，仪器使用具有可变性特点，测量工作人员没有养成良好的仪器校准习惯，从而会在测量时，直接进行观测，这在较大程度上会造成观测误差。第三，测量工作是一项需要认真再认真、仔细再仔细的工作。因此，测量工作人员的工作态度以及能力技术水平都会对观测结果的准确性造成误差。如不认真的态度导致水准管气泡还没有居中时，望远镜准轴还处于倾斜状态时，就进行观测工作，从而造成人为误差。

1.2 自然环境因素

自然环境变化是不可预见的，却可以极大地增加测量与观测误差。一般情况下，大气温度、空气湿度、可视透明度以及当时的风速等都属于自然环境因素，都会对测量与观测造成不利影响，产生极大测量误差[2]。若想将每一次的水利水电测量工作做好，获得精准测量数据，需要将当地自然条件深入研究，将实际测量过程中因大气温度过高影响仪器不稳，形成的光线不规则，最终影响水利水电测量精准度的情况避免；另外，通常情况下测量仪器都是在近地面使用，空气密度会随着测量高度变化，而使密码发生变化，从而在测量中受到自然光的折射现象，最终使水准仪的测量精准度出现偏差；此外，若在测量过程中，因天气变化，形成薄雾气候，使大气透明度逐渐变差，也会使测量目标的清晰度逐步降低，最终使测量目标的照准误差随之增大。最后，风速也是需要考虑的重要因素之一，其会直接影响测量仪器的使用，使其本身因测量目标的随风晃动而出现测量与观测误差。由此可见，在开展水利水电测量工作时，要选择适合的天气，并进行多次测量，以便于将测量与观测误差减小到最低。

1.3 测量方法影响因素

在实际测量时，测量工作人员会采用不同的测量方法对测量目标物进行精准测量。选择不同的水利水电测量方法会产生不同程度的测量与观测误差。通常情况下，对某一目标物进行测量时，可以根据现有测量仪器选择适合的测量方法。如直接测量方法、间接测量方法，其中间接测量方法会因为中间经过数据计算与转化处理，从而产生人为误差[3]。因此，若测量条件与测量仪器允许的情况下，尽可能地选择直接测量方法，可以在较大程度上降低误差形成率。此外，每一种测量仪器都有其测量地形、温度、空气密度、透明度等要求，测量工作人员要结合以往测量经验，对测量目标选择适合的测量仪器，从而利用科学的测量方法与精准测量仪器，将测量误差控制在最小。

1.4 测量仪器与设备误差因素

随着科学技术的不断改革完善，目前用于水利水电工程测量的仪器与设备已经是最先进的技术研发的，其精密度、准确度极高。但为什么还会在水利水电测量中出现测量仪器与设备误差呢？这主要是因为测量工作人员选择使用测量仪器与设备的外在条件不满足其规范条件，进而出现一定误差。从测量仪器与设备的技术角度出发，我们了解到其主要应用全球地位GPS 技术，配合传统的测绘方法进行测量工作。因GPS 技术支持，在测量时可以精准地、快速地找出定位点，点位确定后，通过仪器校准距离，正确的使用方法下，得到的测量数据精准度非常高。但由于测量仪器生产企业的生产工艺以及专业技术等影响，一些误差是不可避免的，难以消除，所以，及时使用的是最先进的测量仪器与设备，测量工作人员也要保持严谨的工作态度，在实际工作中约束并规范自身行为，减少并避免因人工操作不当而产生的测量误差。

2、控制水利水电测量误差的有效策略

2.1 积极提高水利水电测量工作人员素质

测量仪器与设备的先进与精密性是否全面发挥，取决于其使用者的专业态度。为此，积极提高水利水电测量工作人员素质，是控制水利水电测量误差的最直接有效策略之一。首先，测量工作人员要清晰地认识到自身工作内容的重要价值，从而在工作中不断积累经验，努力提升个人专业技术能力。其次，施工企业要重视测量工作人员专业性培养[4]。其测量数据的准确性与专业性直接影响以后工程建设的安全与质量。因此，施工企业要积极邀请相关专家对测量工作人员进行专项培训，使其掌握更多先进测量方法与理念，强化专业技能，将操作失误降到最低，从而使测量误差发生几率降低。最后，在实际测量工作时，测量工作人员与数据记录人员间要做好搭配工作，形成工作默契，减少并避免因沟通不良而产生的行为误解导致测量产生误差。此外，因水利水电工程涉及的测量环境都较差，环境对人的思维影响较大，这也会在较大程度上影响测量工作人员的工作情绪，进而在工作时产生行为误差，所以，测量工作人员要积极调整自身情绪，保持高度精神状态，认真做好每一个工作环节，在最大范围内保障测量数据的精准度。

2.2 积极改善水利水电测量的自然条件

自然条件是影响水利水电测量误差存在的因素之一。首先，在低温环境下进行水利水电测量，低温会使测量仪器与设备中的某些零件停止工作，同时也会增加电子设备的耗电量，从而使测量仪器与设备处于虚电状态。这种情况下，测量数据信息是不准确的，容易偏高、偏低，这样的测量数据信息不可用[5]。其次，在高温环境下进行水利水电测量，高温会使测量仪器与设备中某些零件经过阳光暴晒后提前老化，降低使用寿命。随着使用寿命减少，测量仪器与设备的测量精准度也会出现一定偏差，进而在测量时产生一些不可估量的误差。再次，在大风天气气候环境下，测量仪器与设备会随着风速出现不同程度的晃动，及时测量仪器使用的是GPS定位系统，也会因不可遇见的大风危险而发生观测误差，影响测量数据精准度。最后，雨雪天气，可视空气透明度较低等自然环境影响下，测量仪器与设备、测量工作人员、记录工作人员等都会因自然环境变化而产生一定影响，进而不能将测量工作顺利进行，获得有效的测量数据，及时获得一系列的观测数据，其精准度也不能保障，测量误差较大。因此，积极改善水利水电测量的自然条件，可以将这些影响因素不可确定性影响降到最低，在不耽误工程工期的前提下，及时做好并完成测量任务。一般情况下，在进行实地测量时，最好选择多云、风力较小，温度合适的天气进行。若选择的测量地点不平，要及时增加稳定装置，使其可以牢牢抓稳地面，顺利进行下面的测量工作。若因施工工期不足，需要尽快完成测量任务，测量工作人员要尽量选择自然条件更稳定的环境。如低温环境下，要做好测量仪器与设备的保温工作，使其处于可使用温度状态下，稳定完成测量任务；若遇高温天气，要及时配备降温工具，将测量仪器与设备机身温度保持在安全范围内，并快速做好每一环节准备工作，争取在最短时间内高效完成测量任务。

2.3 提高水利水电测量工作人员的技术水平

随着科学技术手段的不断革新，水利水电测量仪器与设备也逐步完善改革，增加许多先进技术，使其测量精准度、使用利用率、功能性不断提高，这是科技时代推动下的必然趋势。因此，水利水电测量工作人员要积极并主动地学习先进的测量技术，提高自身技术水平。在实地测量工作中，可以熟练地操作各种类型的测量仪器与设备，并根据测量经验科学地制定测量方案，及时外界环境发生变化，也能静心完成测量任务，在最大程度上保障测量数据的精准度，降低测量误差值。为实现这一测量目标，测量工作人员首先要熟悉测量地图纸。在工程施工前，都会有大量的图纸移交到施工单位。测量工作人员要在开展实地测量工作前，对设计图纸进行充分了解与分析，并向其他专业人员请教，从而在明确设计宗旨与目标的同时，掌握设计结构，最终确定测量方案与适合的测量仪器与设备。其次，施工企业要重视测量工作的价值。定期安排测量相关工作人员进行专项培训，使其学习到最先进的测量技术与方法，从而掌握最新测量技能，丰富学习经验。最后，测量工作人员要重视自身能力的培养与提高，不仅仅依靠企业定期安排的专项培训，还要通过互联网这个广阔的学习平台，进行专业知识学习，及时做好知识的查缺补漏，做好扎实的基本功。这样，及时没有使用过的测量仪器放在自己面前，也能通过自身知识积累与仪器说明书，学会使用方法，正确操作测量仪器，测量出高精准的数据，将误差控制在最小。

2.4 科学合理使用和保养测量仪器与设备

科学合理使用测量仪器与设备进行水利水电测量工作，可以在最大程度上降低测量误差率，获得精准测量数据。因此，在实地测量工作中要满足以下几点工作要求。首先，在出发准备测量工作前，要对测量地的天气、温度、地形环境等因素深入了解，从而将测量过程中需要的各种辅助工具带齐，减少因准备不足而出现意外事件，影响测量工作人员心情与状态。其次，在测量地要根据测量数据要求，尽可能选择平坦地面，若地面凹凸不平又无法更换地点时，要借用辅助工具做好测量仪器与设备的稳定工作，使其即使受到风力影响也不会出现突然倾斜、倒地的情况。再次，在测量过程中，若突遇大风天气，要及时将测量仪器高度降低，使其受到风力影响力降低在安全范围内，有效保障测量结果的精准度。最后，测量工作人员与记录工作人员要保持严谨的测量态度，对测量中突发情况要有积极的应对措施，保护好测量仪器与设备。此外，测量工作人员在进行实地测量时，要在固定好测量仪器与设备后，再一次进行校验工作，及时发现因固定仪器设备而产生的测量偏差，从而降低测量误差率。

另外，测量仪器与设备的保养工作也非常重要。目前应用在水利水电测量中的测量仪器与设备都是最先进的，最精密的。若不小心发生碰撞，会使其精密度受到一定程度影响，最终影响测量数据的精准度。所以，测量工作人员在完成测量工作后，要及时做好测量仪器与设备的保养工作。如，在使用时要严格按照说明书、规范要求操作；在将测量仪器取出安放在三脚架上时，要轻拿轻放，避免因力度过猛而使三脚架发生倾斜、晃动，进而导致测量仪器掉落损坏；在使用过程中，若仪器发生故障，要立即停止测量工作，及时处理出现的仪器故障，保障其性能一直处于正常使用状态下；对测量仪器中的各种镜片，不可以用手直接接触，要使用专业的擦拭工具进行日常护理保养，避免不当工具与动作造成镜头损伤。

2.5 提高测量工作人员的职业操守与工作态度

通过调查以往的测量误差形成原因可知，大部分的测量误差是人为原因造成的。测量与记录工作人员的职业操守与工作态度直接影响其在测量工作中的行为动作，关系到每一个测量环节数据的真实性、准确性。因此，提高测量工作人员的职业操守与工作态度，可以有效降低人为因素对测量误差的影响力，使测量精准度有效提高。测量工作人员的工作态度决定其工作的认真程度与负责程度，因此要从多个方面入手，提高其责任意识。首先，施工企业要做好测量工作人员的岗前培训工作，使其充分认识到测量工作对整个工程质量的影响力，进而使其态度认真地听从安排，学习安全知识；其次，企业要积极构建完善的激励机制，使测量工作人员明白，只要认真工作，做好每一个工作环节，就会获得一定的岗位津贴。最后，施工企业要增加测量工作人员实地测量机会，使其拥有丰富的测量经验，从而在实际工作中使测量误差有效降低。

2.6 制定多种测量应对方案

一般情况下，在实地进行水利水电测量工作时，两种测量误差产生原因较为常见，一种是人为误差，另一种是非人为误差。人为误差形成的原因有很多。如测量工作人员专业性不足，难以将测量仪器与设备优势充分发挥，进而造成测量误差；测量与记录人员间存在一定的沟通问题，测量工作人员通过无声传递数据信息时，记录人员没有及时反应并记录，从而产生记录失误，造成误差；还有一种是测量工作人员态度不端正，没有严格按照测量仪器与设备操作规范进行操作，从而出现测量误差。以上几个例子可以看出，人为误差存在性很高，必须重视加强对测量工作相关人员的专业培训力度，从而从根本上降低人为误差形成概率，提高测量数据精准度。非人为误差在水利水电测量误差中的影响较人为因素低一些，最重要影响是自然环境影响，这也是非人力可以轻易改变的。因此，做好测量工作实施前的天气调研情况，可以将这种非人为因素控制在可控范围内，利用测量仪器与设备的专业性与精准度弥补因非人为因素引起的误差，从而在最大程度上提高测量数据的精准度与可信度。两种测量误差产生原因各不相同，施工企业相关工作人员要针对原因形成过程，制定有效的、多种测量应对方案，从而通过优化完善的测量方案，将测量误差控制在最小范围内，为工程建设质量与安全提供最佳保障。

结语：

综上所述，影响水利水电测量误差的原因有很多，除外界自然环境影响外，最多为人为测量影响因素，其涉及范围较广，影响较深。为确实有效控制水利水电测量误差，降低其对工程的影响，必须积极提高相关工作人员素质、强化其技术水平，使其科学并正确使用、保养测量仪器与设备，为测量数据精准性提供保障。此外，其他人为外界因素的影响也要积极重视，如资金支持保障工作、监管工作等。这些方面都严格按照要求执行，才能在最大程度上降低并避免误差出现，进而使水利水电工程质量得到有效保障。