摘要：随着社会现代化的不断发展，水利水电工程的规模也在进一步扩大。随之，对水利水电工程质量安全性能要求也进一步严格，其中测量工作的先进性和有效性有为重要，因此水利水电工程测量工作也开始受到人们的重视。但是在实际的测量工作中，各种因素引起的测量误差给测量结果的准确性带来了严重的影响，由此也会给水利水电工程带来不可估量的质量安全事故，从而给国家财产和人民生命财产安全带来致命的损失。因此，为了保证测量结果更加准确从而保证谁水利水电工程质量，这就需要针对这些误差进行分析，找到预防出现误差的方法。
关键词：水利水电工程；测量误差；原因
引言
在所有的工程设计阶段、施工阶段及竣工之后的运行阶段都离不开具有特别精确的测量工作；在设计阶段只有先进行现场地形地物数据的精确采集才能为工程设计提供原始的设计依据，而施工过程中的测量工作是要按照要求的精度，把设计图纸上的规划好的建筑物、构筑物的平面位置和高程在地面上标定出来，作为施工的依据以及对已完成的建筑物、构筑物进行变形沉降观测。因此测量的精确度保证了建筑物、构筑物按照设计要求施工同时对其稳定性进行监测并作出事故预测；竣工之后的运行阶段测量工作也是不容忽视的，在此阶段精确的测量工作能够监测建筑构筑物整体的稳定性及沉降、位移及变形情况，为水工建筑物的安全性提供保障。所以工程测量的准确度在水利水电工程的全寿命周期中均有着显著的影响作用。而在现如今经济快速发展的时代背景下，每个城市对于水利水电的利用程度逐渐增加，随即就需要更为先进的测量设备和技术保证这些水利水电工程的设计及施工质量及安全运行，更大程度的保证国家及人民生命财产安全。目前虽然在社会科学技术飞速发展的促进作用下，很多的测量技术均得到了很好的提升和发展，但是这些新型技术以及测量方法的加入并不能从根本上有效的减少工程测量误差的产生和误差的降低，于是面对新型的社会发展环境，依然需要加强对水利水电工程造成误差的原因分析，并对其进行正确的优化改善和减小。
一、水利水电工程测量的误差概述
当前大部分水利水电工程都分为地下工程与地面工程两部分。而无论是对于地面工程还是地下工程来讲，其准确地测量工作均离不开先进的测量仪器及具有一定测量技术的测量人员。然而无论是先进的测量仪器还是高超技术的测量人员，在实际的操作过程中，都不能完全避免测量误差的出现。在测量过程中常见的误差可分为偶然误差、系统误差和粗差。
所谓偶然误差是指在相同观测条件下进行的一系列观测，如果误差在大小、符号上都表现出偶然性从单个误差上来看没有任何规律性，但从大量误差上看有一定的统计规律性，通常服从或近似服从正态分布，故此种误差又称为随机误差。这种误差是不可避免的，在实际测量过程中是可以采用测量平差的方法予以消弱的，后文会详细讲解，其最为常见类型就是照准误差、对中误差和估读误差。所谓系统误差是指在同一观测条件下对同一观测对象进行一系列观测，误差值的大小和符号会出现两种情况，一种是其数值大小和符号均保持不变我们称之为定值系统误差，另外一种是其数值及符号变化具有一定的规律性我们称之为变值系统误差。其误差数值为多次重复测量平均值与待测理论值即真值之差，这种误差常见的有尺长误差、误读、误算、视差、磨损误差、测量仪器没有及时校正等等产生的误差。所谓粗差简单的来说就是观测过程中出现的较大的偏差或者是错误比如大数读错、输入错误及照准目标错误。
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（图1 三种误差表示示意图）
总之，无论是偶然误差、系统误差还是粗差都会对测量成果造成偏差，进一步影响水利水电工程设计的准确性及施工质量，更严重的会对水利水电工程的安全性产生不利影响。因此我们更应该认真的研究这些误差产生的原因进而想出消除或者削弱这些误差的办法，以保证水利水电工程质量及安全。
二、水利水电工程测量误差的影响因素
1、自然环境的影响。就水利水电工程建设情况来看，其所建设的区域环境大多自然条件复杂，存在诸多不可抗力因素，比如大气压力、天气、温度、湿度、大气折光、地形地貌以及风速等。在自然条件的影响下，水利水电测量的精准度往往会受到影响，导致测量结果出现偏差。例如在松软的地面上进行测量作业时，每一站测量都有可能会出现在读取后视读数到读取前视读书之间发生测量仪器微弱下沉的情况，在仪器本身没有倾斜补偿功能的前提下，这种情况会给测量结果带来误差。再例如地球曲率和大气折光也会给测量结果带来误差，在水准测量中从理论上将只有水准仪的视线与水准面平行时，测出来的高差才是正确高差，但水准仪是利用水平视线观测高差的，因此读数中含有由地球曲率引起的误差，此外在测量过程中视线会经过不同密度的空气层，由光学原理知道，光在不同密度介质中传播会产生折射现象，因此无论是光学仪器还是全站型电子测距仪在光的传播过程中都不是理论上的直线传播而是一条曲线。
2、测量仪器导致的误差。随着科学技术的发展和进步，现在所使用的水电水利测量技术也在很大程度上得到提高，一般都是利用GPS空间定位技术，和一些相应的现代化的测绘仪器，测量和定位的准确性都较以往有非常大的提高，传统的水电水利测量所使用的水准仪、经纬仪和全站仪等设备，现在都被GPS、遥感仪等新型设备所代替。在测量设备不断现代化的过程中，测量的误差也因为设备的升级而不断降低，但是在实际的测量过程中，由于仪器生产时的工艺所限制，误差仍然不可避免，而且，测量的过程中人为的操作仪器也有可能存在操作不当等问题，也有可能，例如有些全站仪或者水准仪由于仪器制造不够完善，当转动对光螺旋进行物镜调焦时，对光透镜光心移动的轨迹与望远镜的光轴往往不重合，从而产生对光误差。测量仪器没有及时检定、校核也有可能使仪器失去原有的精准度，比如仪器会出现视准轴与水准轴不平行的情况，会产生残余误差。所以，降低测量的误差仍然是一个需要面对的问题。
3、人为因素引起的误差。人工测量过程中也会存在一定误差，人的感官引起的误差与测量仪器相比更大，具体测量过程中，在未找到更好的方法取代人工测量前，测量误差是无法避免的。在使用水准仪或者全站仪测量工程中，这种人为引起的误差尤为明显，比如水准仪测量时的扶塔尺人员和全站仪测量是的扶棱镜人员都要经过专业培训，否则由于工作人员的操作失误式塔尺或者棱镜倾斜而不能保持垂直状态都会是测量结果不准确产生人为误差。此外，在对测量仪器进行应用过程中，工作人员的专业能力、测量期间的情绪、工作态度等都会带来一定的误差，都可能会对最终的测量结果产生一定影响。
三、控制水利水电工程测量误差的有效措施
1、科学应用测量设备，做好仪器保养。在利用测量设备对水利水电工程进行测量时，应当作好以下几项工作：（1）在布置测量控制点是应选择地质条件好不易发生滑坡垮塌的地方布置，而且每个控制点应至少与其他两个控制点通视，其之间没有障碍物遮挡。在安置仪器是也应选择地面平坦、通视条件好的地点安装测量仪器。（2）对具体观测位置进行确定后，要固定好仪器脚架，尽量保持仪器稳定，避免仪器在测量作业过程中发生位移沉降，从而导致测量结果存在误差。（3）如果测量时，风较大，为了减少仪器在应用期间发生晃动，应当尽量放低仪器，减小风速对测量仪器的影响，提高测量结果的精准度。另外在阳光直射条件下应该用伞遮挡仪器避免仪器在日光下暴晒。综上诉述，选择在无风的阴天下进行测量工作是最理想的观测天气。（4）在使用测量仪器前，要对其进行校验，在该过程中，发现仪器存在问题，要及时对存在的问题进行处理，避免测量作业采用不合格的仪器进行测量，导致测量结果存在较大误差。此外，还要做好对测量仪器的保养工作。水利水电工程测量工作中采用的都是精密度很高的仪器，一旦发生碰撞，仪器的精度将会受到影响，会影响最终测量结果的精准程度。因此，在测量仪器具体使用过程中，测量人员要爱护测量仪器，各项操作都必须要严格的依据相应的规范进行，在移动测量仪器时应当轻拿轻放，避免在移动测量仪器时发生碰撞而对测量仪器的性能造成影响。取出测量仪器后，应及时将测量仪器固定在三脚架上并确保三脚架安放稳定及仪器与三脚架链接牢固，避免仪器掉落导致仪器损坏。测量作业期间，若测量仪器存在故障，要及时对存在故障的仪器进行维修并将维修后的仪器送至具有相应资质的仪器检定机构进行重新检定，确保仪器各项指标都复合规范规定，保证测量仪器在测量过程中的性能可以满足测量需求。针对测量仪器中的物镜、目镜，不得用手直接触摸，如果需要对物镜和目镜进行擦拭，必须要利用专业毛巾进行，以免损坏镜头。
2、在测量过程中采用一定方法消除或减弱误差或对测量结果进行平差。在测量过程难免会存在各种原因引起的误差，有系统误差、有偶然误差、还有可能出现照准错误或者读错数等粗差。无论是那种误差我们都可以在测量过程中或者对测量数据进行平差改正来削弱或者消除测量过程中所产生的误差。对系统误差的消除在测量过程中可以采取多测回求平均值法或者对测量结果数据加改正数，例如在水准测量中，水准仪是一种很常用的测量工具，水准仪自身结构出现问题时，比方说如果出现水准仪望远镜的水准管轴和视准轴如果出现不平衡就会导致误差出现。因而在使用水准仪前会进行校准，但是校准也不能将产生误差的因素消除，在水准管轴和水准管的中的气泡都处于正常的测量情况时，但是望远镜的视准轴如果出现倾斜，测量的结果就可能出现误差。在读数过程中也会存在误差，视距和误差的大小是正比关系，因而，在进行测量工作时，需要在观测中采取中间法和举例补偿法降低误差。在实际进行测量时，利用中间法来减小误差时，立尺和人都是减小误差的关键，可以先利用普通皮尺测量，来确定立尺的目标点。补偿法消除误差的难度比较高，很少用到。在使用水准尺的过程中也会出现误差，一般而言，水准尺有零点差、刻划误差、尺长误差这三种误差。
3、提高测量施工人员的综合素质和测绘能力。（1）测量人员须掌握基础的测量专业：对于测量技术来说，要充分掌握对测量设备的正确使用，要能够对测量的关键技术和测量方法熟练掌握，并且要具备能够很具测量环境的改变做出相对应的应对举措。（2）测量人员要对施工设计图纸十分熟悉：因为水利水电等工程在施工之前均有涉及图纸存在，测量人员要能够够熟悉这些图纸中相关设计思路的合理性以及关键点，要明确其设计意图，以及设计结构之间的逻辑关系，从而能够根据图纸设计特点选择适宜的测量设备和测量方案。
四、工程实例分析
1、工程概况。某抽水蓄能电站工程，主要永久建筑物按1级建筑物设计，次要永久建筑物按3级建筑物设计。电站洞室针对本工程特点，为便于提高效率，将采用现有国内比较成熟的洞内施工放样软件，大大减轻内业的工作量，加快施工放样的速度。
2、洞室的控制测量。洞内导线根据洞口投点向洞内作引申测量，洞口投点纳入控制网内，由洞口投点传递进洞方向的联接角测角中误差，不超过测量等级的要求。由于支导线无检核条件，故在隧道内测量中采用主、副导线闭合环作为地面控制测量。所谓主、副导线闭合环，是一条主导线和一条与它并行的副导线在隧道洞口附近相连而成的闭合环。主导线要求测边和测角，而副导线只测角，不测边长。这样就形成一个内角和条件。通过角度平差，采用角度的平差值和边长的观测值沿主导线即可计算主导线各点坐标。虽然坐标的传算只能通过主导线，但洞内导线进洞时的联系方向既可在主导线上，也可在副导线上。导线点沿路线中线布设，导线边长≥200m。每隔2~3条边闭合一次形成主、副导线闭合环。洞室测量采用三、四等水准测量，布设为单一水准路线，测量采用往、返测的方法。最后成果取往返、测高差的平均值。布设水准点时每个洞口附近埋设的水准点不少于两个，两个水准点之间的高差以安置一次仪器即可联测。水准点的高程与路线水准点采用统一高程。采用洞口附近一个水准点的高程作为起算高程。洞内水准路线均为支水准路线，因此，必须用往返测量进行检核。为了满足洞内衬砌施工需要，水准点的密度要达到安置仪器后，可直接后视水准点就能进行施工放样而不需要迁站的要求。水准点的间距≤200m。具体测量过程中，采用的各项测量仪器都到了工程要求标准，并且测量人员的专业能力和态度都满足工程测量要求，确保了最终测量结果的精准性，为工程建设提供了有利的数据支持。
结束语
在进行水电水利测量时，比较容易受各种因素的影响从而导致误差的产生。所以在进行测量的具体操作时，工作人员要采取相应的措施来减少误差，还要根据实际的测量情况选择最佳的测量方法和测量仪器，并且根据规范严格要求自身的操作。这样就能够提高测量的准确性。
参考文献：
[1]李杰.工程测量误差及控制对策解析[J].建材与装饰，2018（11）：18-19.
论文作者:黄茂勇,覃磊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/18
标签：测量论文; 误差论文; 仪器论文; 过程中论文; 水准论文; 测量仪器论文; 水准仪论文; 《基层建设》2019年第28期论文;