淺談水利工程中消除測量誤差的方法

□張美紅

在水利施工測量工作中，無論使用的測量工具多么精密，觀測多么仔細，觀測的結(jié)果總是不完全一致的，總會產(chǎn)生觀測值與觀測值之間、觀測值與真值之間存在差異的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象即被稱為測量誤差。

一、測量誤差產(chǎn)生的原因及性質(zhì)

(一)測量誤差產(chǎn)生的原因。導(dǎo)致測量誤差的原因主要有以下幾個因素：一是儀器本身存在著制造誤差。測量儀器是按照幾何光學(xué)原理制成的，其組成材料在制造時不是十分精確，加之受儀器制作工藝的局限，出廠前儀器校正不十分完善，影響了測量成果的準(zhǔn)確性。二是人為因素引起的誤差。觀測員感覺器官鑒別能力的限制或?qū)y量儀器的操作程序掌握的不夠熟練和準(zhǔn)確，造成在儀器的安置、瞄準(zhǔn)方向和讀取數(shù)據(jù)等方面存在著一定的誤差。三是外界自然條件造成的誤差。受自然條件不斷變化的影響，使得觀測值不斷變化，從而引起測量成果中含有誤差。

(二)測量誤差的性質(zhì)。在測量成果中存在誤差是不可避免的。測量誤差按照它的性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩類。系統(tǒng)誤差是指：在相同的觀測條件下，對某量進行一系列的觀測，如果誤差的符號和大小保持一個常數(shù)，或表現(xiàn)出一致的傾向，或按一定的規(guī)律變化，這種誤差就稱為系統(tǒng)誤差。它主要是由于使用的觀測儀器不夠完善所引起的。系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，只要我們掌握了它的規(guī)律性，就能夠?qū)⒄`差消除掉。消除系統(tǒng)誤差的有效途徑有以下三種方法：一是對使用的儀器進行嚴格的檢驗與校正，掌握儀器的正確使用方法，并遵守一定的操作規(guī)程。二是采用適當(dāng)?shù)挠^測方法、觀測程序和采取一定的措施來消除系統(tǒng)誤差的影響。例如在測量豎直角時，采用望遠鏡盤左和盤右兩個位置觀測同一目標(biāo)的豎直角，并取平均值，就可以消除豎直度盤指標(biāo)差的影響，得到正確的豎直角。三是采用適當(dāng)?shù)挠嬎愎竭M行改正，例如用鋼尺丈量距離時，進行尺長改正、溫度改正和傾斜改正。

偶然誤差是指：在相同的觀測條件下，對某量進行一系列的觀測，如果誤差的大小和符號都沒有規(guī)律性，這種誤差就稱為偶然誤差。偶然誤差產(chǎn)生的根源，除了由于儀器、工具的性能和人的感覺器官的限制等因素外，還有當(dāng)時觀測的外界條件的影響等因素。偶然誤差從表面上看似乎沒有什么規(guī)律，但觀測實踐證明，隨著觀測次數(shù)的增加，偶然誤差也服從一定的統(tǒng)計規(guī)律。偶然誤差有如下特證：在一定條件下，偶然誤差的絕對值不會超過一定的界限，絕對值較小的誤差比絕對值較大的誤差出現(xiàn)的機會多，絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的機會相同；隨著觀測次數(shù)的無限增加，偶然誤差的算術(shù)平均值趨向于零。

根據(jù)偶然誤差的特征，我們在實際工作中總是把多次觀測值的算術(shù)平均值作為最后的結(jié)果，以達到抵消偶然誤差的目的。

二、衡量測量成果精度的標(biāo)準(zhǔn)

中誤差：取各觀測值真誤差的平方的平均數(shù)，再開方作為中誤差。它是衡量一組觀測值精度的標(biāo)準(zhǔn)，也是確定允許誤差的理論基礎(chǔ)，在測量規(guī)范中常將中誤差作為衡量施工測量主要精度的指標(biāo)。允許誤差：在實際測量中通常規(guī)定某一范圍的中誤差作為偶然誤差的限差(即允許誤差)。在測量規(guī)范中，常常將兩倍的中誤差作為衡量偶然誤差的標(biāo)準(zhǔn)。相對誤差：中誤差的絕對值與觀測值的比值即為相對誤差。當(dāng)誤差的大小與觀測值本身的大小有關(guān)時，則采用相對誤差來衡量觀測值的精度是比較準(zhǔn)確的。

三、測量工作中消除誤差的方法

(一)測量人員應(yīng)當(dāng)對自己所用的測量儀器和工具進行精心的愛護，定期進行檢驗、校正和保養(yǎng)，保持儀器的良好狀態(tài)，嚴格遵守操作規(guī)程。

(二)在工程正式開工前，應(yīng)當(dāng)仔細地審閱圖紙，了解設(shè)計內(nèi)容，領(lǐng)會設(shè)計意圖，深入現(xiàn)場實地勘察，制訂出本工程的測量方案，在施測前進行內(nèi)業(yè)計算，把有關(guān)的放樣數(shù)據(jù)標(biāo)注在定位圖上，建立與本工程相對應(yīng)的相應(yīng)等級的施工控制網(wǎng)。

(三)進行水準(zhǔn)測量時消除誤差的方法。一是讀數(shù)時，要注意鏡子里的成像是正像還是倒像，對于倒像的，應(yīng)注意數(shù)字“9”和“6”的區(qū)別，還應(yīng)注意數(shù)字上面表示整米數(shù)的圓點的個數(shù)，注意用十字絲的中絲讀取數(shù)字，不要把上、中、下三個絲看錯了。二是應(yīng)注意立尺員所立的水準(zhǔn)點是否是所要立的點，塔尺的接頭位置的尺寸是否正確，塔尺必須立直立正，不應(yīng)前后傾斜。精密的水準(zhǔn)測量應(yīng)采用帶水準(zhǔn)器的塔尺。三是應(yīng)注意保持前后視距相等，消除視準(zhǔn)軸與儀器豎軸不垂直引起的誤差。視線要離地面高1米以上，以減少大氣垂直折光的影響；應(yīng)選在成像穩(wěn)定的時間進行讀數(shù)，以減少讀數(shù)誤差。四是在某一測段中的水準(zhǔn)路線上，測站數(shù)宜安排成偶數(shù)，以消除標(biāo)尺的零點差。五是嚴格按照相應(yīng)等級的水準(zhǔn)測量規(guī)范中規(guī)定的限差進行測量，并對其測量結(jié)果進行平差計算。

(四)進行角度測量時消除誤差的方法。一是精確地對中和整平儀器，瞄準(zhǔn)目標(biāo)時，十字絲中絲的中心要準(zhǔn)確地對準(zhǔn)目標(biāo)點，消除瞄準(zhǔn)目標(biāo)偏差。讀數(shù)要細心，盡量減少讀數(shù)誤差。二是使用盤左和盤右各觀測一次取其平均值，消除儀器視準(zhǔn)軸誤差和橫軸傾斜誤差。三是采用測回法測角時，每一個測回要設(shè)置不同的起始讀數(shù)，以消除度盤刻劃不均勻的誤差，操作順序要正確。四是在短邊上測角時，由于對中誤差引起的角度誤差將變大，因此這時必須精確的對中。五是利用經(jīng)緯儀正倒鏡法定線時，直線延長的長度不應(yīng)大于后視邊的長度，這樣能夠減少對中誤差和照準(zhǔn)誤差對邊長的影響。六是物鏡、目鏡要仔細對光，以消除視差，觀測過程中要隨時檢查水準(zhǔn)管氣泡是否居中。

(五)用鋼尺丈量距離時消除誤差的方法。一是丈量時，前、后尺手要互相配合，同時拉緊鋼尺，尺身要平，拉力要均勻，將尺的刻度對準(zhǔn)點位，同時進行讀數(shù)。二是讀數(shù)要準(zhǔn)確，要注意尺的刻畫方向，不要只注意毫米、厘米而忽視分米和米，以免造成讀數(shù)誤差。三是要對丈量后的結(jié)果進行尺長改正、溫度改正和傾斜改正，化算成為水平距離，注意各項改正的正負號不要搞錯。