有關(guān)水文測船測流誤差分析及探討

1、有關(guān)水文測船測流誤差分析及探討 有關(guān)水文測船測流誤差分析及探討 摘 要 水文觀測通過對江河湖泊等水體的水位、泥沙、流量等情況進行觀測，對水文情況進行分析，以了解我國主要水體的水文情況。本文從水文觀測的誤差著手，探討測船測流觀測法在水文觀測中的誤差情況，以減少水文觀測誤差，提高水文觀測的精度。 關(guān)鍵詞 水文測船測流；誤差；分析 中圖分類號TV5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-670887-0053-02 1 誤差概述 在水文觀測中，要獲取不同的觀測數(shù)值，就必須通過有效的觀測裝置和設(shè)備來實現(xiàn)，實踐中因觀測結(jié)果通常會受到各種人為、計算等因素的影響，所以經(jīng)常會出現(xiàn)一些誤差。在水文觀測中，誤差主要由

2、以下幾個方面產(chǎn)生：設(shè)備誤差、方法誤差、環(huán)境誤差、人員誤差。設(shè)備誤差是由于設(shè)備不同的性能所引起的。方法誤差由于測量方法不當(dāng)而產(chǎn)生的誤差。從理論上說，水位測量值是某一時間的數(shù)值，但在實際觀測過程中，由于水位及流量都在不斷發(fā)生變化，測量值一般為該時段的綜合值或平均值，由此也會產(chǎn)生一定的誤差。環(huán)境誤差是由于水文測驗一般是在野外環(huán)境中進行，測驗環(huán)境的復(fù)雜以及水面的波動，都可能導(dǎo)致觀測值失準(zhǔn)。人員誤差指的是由于觀測者的熟練程度、技術(shù)水平及生理心理狀況而產(chǎn)生的誤差。在水文觀測中，誤差產(chǎn)生通常表現(xiàn)為綜合值，但減少各項誤差，能大大提高水文測驗的準(zhǔn)確性。 2 水文測船測流誤差分析及探討 經(jīng)過幾十年的開展，水文測流

3、的方法形成了一整套相對完整的體系，纜道測流為其主要方法，加之超聲波測流、測船測流、水利法測流等流量測驗技術(shù)。纜道測流的方法主要應(yīng)用于中小斷面上，在大斷面上，測船測流技術(shù)比擬常用，下面就常規(guī)流速儀法中的測船測流法做簡要介紹。 所謂測船測流法，實際上就是把測量船本身當(dāng)作是測量設(shè)備，通過對絞車運作流速儀的應(yīng)用對該河段的水文流速進行測量，實踐中將該方法稱為是測船絞車測流法。在測船測流法中，先測定起點距離，在指定地點停船，用絞車將流速儀控制住，然后在每條垂線的指定地點測流，再用絞車測量出垂線的水深，這樣就可以通過平均流速和斷面面積而得出流量。該方法雖然測量的時間較長，但使用范圍較廣，且本錢較低， 因而在

4、實際工作中被大量采用。 在測船測流法測量過程中，所有的測速垂線、測深能否與測流橫斷面、垂線起點保持一致，對實測流量會產(chǎn)生很大的影響。在單次測量中，實測流量的準(zhǔn)確性會對水位流量產(chǎn)生影響，進而造成整個流量產(chǎn)生較大誤差。因此，單次流量測量的精度非常重要，在實際測量中，應(yīng)布置好垂線的位置，盡可能使其保持同一斷面上，提高單次測量的精度。測船測流誤差可以通過以下兩種方法來分析： 1儀器交會法誤差分析 在測船測流中，為了保證測驗過程中的垂線都能在同一斷面上，應(yīng)確定測船位置，然后利用光學(xué)儀器設(shè)備對其是否在一個斷面之上進行判定，同時還要利用基線公式對斷面的實際位置進行計算。儀器交會法又可以分為六分儀、平板儀以及

5、經(jīng)緯儀交會法等，在目前的測量過程中被廣泛使用。以經(jīng)緯儀交會法為例，在測算距離時，把經(jīng)緯儀置于基線終點位置，對測深垂線與斷面樁之間的夾角進行測量，設(shè)為 ，按照正弦定律可以計算出起點距D，D=，L表示基線長度，表示斷面與基線的夾角。以儀器交會法測量起點距的精度，與交會角和基線長度有很大關(guān)系。 2GPS法誤差分析 儀表交會法雖然操作比擬簡單，但兩座剛標(biāo)的距離和斷面寬度差距較小，以延長法很難使垂線保持在同一斷面上，從而導(dǎo)致測驗誤差較大。加之雨霧天氣和光線條件較差時，斷面定位比擬困難，起點距的觀測精度受到影響。隨著GPS全球定位系統(tǒng)在水文測驗中的廣泛應(yīng)用，解決了很多的技術(shù)難題。GPS在水文測驗中的應(yīng)用，

6、對測驗寬度沒有要求，也不需要實現(xiàn)斷面測驗的相互通視，斷面兩側(cè)也不需建立高大剛標(biāo)，氣候?qū)y量精度的影響小。同時，夜間使用也不需要設(shè)立燈標(biāo)，對測船測流定位技術(shù)產(chǎn)生了根本性變化。GPS定位法測量誤差的來源主要有以下三個方面： 首先是衛(wèi)星方面的偏差。具體而言，其主要有衛(wèi)星歷、衛(wèi)星鐘以及相對論等方面的偏差或錯誤。衛(wèi)星的瞬間位置主要決定于衛(wèi)星的星歷，而衛(wèi)星星歷誤差實際上就是衛(wèi)星的位置偏差，這是原始數(shù)據(jù)方面的誤差，其數(shù)值大小通常與衛(wèi)星的跟蹤站數(shù)量、分布狀況以及軌道的模型等因素存在著密切的關(guān)系。實踐中，為有效減少衛(wèi)星方面的偏差，建議建一個衛(wèi)星跟蹤定軌，將衛(wèi)星星歷的軌道設(shè)定為初始值。衛(wèi)星是高空觀測的重要工具，因

7、此在實際測量中其位置應(yīng)當(dāng)保持動態(tài)的變化，尤其是瞬間的變化也要重視，這樣方可確保測量的準(zhǔn)確性。在利用GPS技術(shù)進行測量過程中，它主要是通過信息接收、處理以及傳輸?shù)攘鞒?，來實現(xiàn)對目標(biāo)的準(zhǔn)確定位，由此可見，只有準(zhǔn)確地對GPS信息數(shù)據(jù)的傳播時間進行測控，才能準(zhǔn)確地測量觀測點到衛(wèi)星的實際距離。同時，衛(wèi)星鐘受到廣義相對論和狹義相對論的影響，GPS衛(wèi)星頻率比地面靜止鐘頻率偏移，因而產(chǎn)生了偏差。 其次，衛(wèi)星信號傳播的誤差。衛(wèi)星信號在傳播過程中，由于電離層折射、對流層折射和多路徑誤差，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。當(dāng)信號在電離層出現(xiàn)時，通常會發(fā)生彎曲現(xiàn)象，進而造成傳播速度的不斷改變。同時，由于對流層中的電離子及大氣壓力等情況

8、，對大氣折射率產(chǎn)生影響，導(dǎo)致信號傳播的干擾因素較多。 最后，接收設(shè)備的誤差。利用GPS技術(shù)進行定位測量過程中，因所觀測的數(shù)值通常要以接收機天線位置為準(zhǔn)，加之實際操作過程中，天線的中心位置通常會隨著信號的強度、方向等因素的變化而變化，因此可能會偏離幾何中心，對精度定位產(chǎn)生影響。 3對測船測流法誤差的思考 在測船測量法中，測船與垂線的偏離越遠(yuǎn)，擺動越大，那么誤差就越大。在某一河段上，低水區(qū)和高水區(qū)的測驗誤差有所不同，在低水區(qū)，由于垂線的水深較小，邊界條件的變化對流速的影響較大，局部流速的斷面方向變化也比擬大，因而測船的擺幅較大，誤差較大。在高水區(qū)，測船擺幅增大時，誤差增加的趨勢并不明顯，原因在于水深流急，邊界條件對流速變化不大。在其他誤差存在的條件下，測船測流變化的重要影響因素是測船的擺動。在測流實踐中，測船通常是圍繞著垂線不斷擺動的，這將在很大程度上影響誤差補償，導(dǎo)致誤差的流量要比預(yù)先估計的小。