公路工程試驗檢測的數據處理分析

摘要：工程試驗檢測工作是公路工程施工技術管理中的一個重要環節。文章從誤差的表示和數據的表達兩個方面分析了公路試驗檢測的數據處理方法。

關鍵詞：公路工程；試驗檢測；數據分析

中圖分類號：U416.03文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）18-0151-01

公路工程試驗檢測是進行公路工程質量檢測的一種有效手段。其中工程質量的評價是以試驗檢測數據為依據的，試驗檢測采集到的原始數據類多、量大，并且有各種各樣的誤差，有時雜亂無章，甚至還有錯誤。因此必須對原始數據進行分析處理才能得到可靠的試驗檢測結果。文章分析了公路試驗檢測的數據分析方法。

1誤差的表示方法

根據誤差表示方法的不同，我們可以將誤差分為絕對誤差和相對誤差。

①絕對誤差。絕對誤差是指實測值與被測量的真值之差，即ΔL=L－L0，在這個式中：ΔL為絕對誤差，L實測值，L0是被測量的真值。但是，大多數情況下，真值是無法得知的，因而絕對誤差也無法得到。一般只能應用一種更精密的量具或儀器進行測量，所得數值稱為實際值。實際值更接近真值，可用來代替真值計算誤差。絕對誤差的性質首先是它有單位，與被測量的單位相同。其次是它能表示測量的數值是偏大還是偏小以及偏離程度。最后是它不能確切地表示測量所達到的精確程度。

②相對誤差。相對誤差是指絕對誤差與被測真值(或實際值)的比值，即δ=（ΔL÷L0）×100%≈（ΔL÷L）×100%，在這個算式中δ表示的是相對誤差。相對誤差不僅能反映測量的絕對誤差，而且能反映出測量時所達到的精度。相對誤差是沒有單位的，通常以百分數來表示，而且與被測量所采用的單位無關；其次它能表示誤差的大小和方向；最后是相對誤差能表示測量的精確程度。因此，通常都用相對誤差來表示測量誤差。例如：用毫米鋼尺測量某路面結構層的厚度L=50 mm，且已知鋼尺最大絕對誤差為ΔL=0.5 mm，則真正厚度：L0=L±ΔL=（50±0.5） mm；相對誤差：δ=ΔL÷L0=0.5÷50=1%。

1.1誤差的來源

在任何測量過程中，無論采用多么完善的測量儀器和測量方法，也無論在測量過程中怎樣細心和注意，都不可避免地產生誤差。產生誤差的原因是多方面的，有可能是裝置誤差、環境誤差、人員誤差等，比如說裝置誤差主要由測量儀器設備（裝置）的設計制造、安裝、調整或使用不當所產生的誤差。如試驗機度盤示值不均勻，等臂天平不等臂，儀器安裝不垂直、偏心等所產生的誤差。需要指出，以上幾種誤差來源，有時是聯合作用的，可作為一個獨立的誤差因素來考慮。

1.2誤差的分類

誤差就其性質而言，可分為系統誤差、隨機誤差和過失誤差。

系統誤差就是在同一條件下，多次重復測試同一量時，誤差的數值和正負號有明顯的規律。系統誤差通常在測試之前就已經存在，而且在試驗過程中，始終偏離一個方向，在同一試驗中其大小和正、負號相同，如試驗機示值的偏差等。系統誤差容易識別，并可通過試驗或用分析方法掌握其變化規律，在測量結果中加以修正。

隨機誤差是在相同條件下，由許多難以控制的微小因素造成的。當進行多次重復測試同一量時，其誤差的數值和正負號沒有顯示出相應的規律。例如，原材料特性的正常波動，試驗條件的微小變化等。由于不知道每個因素出現與否，誤差大小、方向，所以不易在測試過程中消除。不過，一般來說，用概率論與數理統計方法，對數據進行分析和處理，可以取得更可靠的數據，因此這種誤差的統計規律是可以掌握的。

過失誤差主要由主觀因素造成，如測錯、讀錯、記錯或計算錯誤等，歪曲試驗結果。含有過失誤差的測量數據應該在一定的準則下，從測得的數據中剔除。

2數據的表達方法

數據處理的任務之一，就是要通過試驗檢測數據，并對這些數據進行有效的研究分析，明晰各參數間的聯系，或者用數學解析法，以函數的方式導出各參數之間的關系。一般來說，測量數據的表達方法有三種：表格法、圖示法、經驗公式法。

2.1表格法

自然科學和工程技術多采用表格來表示函數。把一系列測量數據轉換成表格，進而進行其他的處理，是科學試驗中的第一步。表格法簡便，但很難進行深入分析。原因有二：一是測量次數不能反映所有的函數關系；二是從表格中很難看出自變量變化時函數的變化規律。表格主要有試驗檢測數據記錄表和試驗檢測結果表這兩種。所謂試驗檢測數據記錄表，它包試驗檢測目的、內容摘要、檢測儀器設備、測量數據等，是該項試驗檢測的原始記錄表。試驗檢測結果表通常只反映幾個變量之間的對應關系，只反映試驗檢測結果的結論。

2.2圖示法

這種方法在自然科學和工程技術中普遍運用，其以圖形來表示測量數據。直觀地從圖形中看出函數的變化規律是其最大優勢。但是，如果要進行數學分析，從圖形上是不能實現的。

圖示法的要點：

①坐測量數據的精度與標紙大小與分度的選擇相應。如果分度過粗，那么繪圖精度可能會低于試驗中參數測量的精度因為，其影響了原始數據的有效性；而反之，分度過細時則高于原始數據的精度。

②分度值的有效數字、名稱、單位等是坐標軸應注明的。要保持坐標的文字書寫方向與該坐標軸的平行，同時應該用不同的符號加以區別同一圖上表示的不同數據。

③因為測量數據通常是分散的，所以用短線連接各點得到的是折線，此時要對曲線進行平滑處理。按帶有誤差的各數據所描的點不一定是真實值的正確位置，因為每一個測點總存在誤差。當有足夠的測量數據時，做出光滑垂線完全有可能。盡可能通過或接近所有的點，是決定曲線的走向應考慮的因素，但不是絕對的，如兩端的點。而如果不可能，可以通過移動曲線尺，保持曲線兩邊的點數接近相等。另外，還可以采用擬合曲線法，用EXCELL等程序來平滑曲線。

2.3經驗公式法

通常把與曲線對應的公式稱為經驗公式，在回歸分析中則稱之為回歸方程。因為測量數據可通過圖形表示出函數之間的關系，也對應的用一個公式來表示所有的測量數據，當然想要公式完全表達全部數據是不可能的。

用一個公式來表達全部測量數據，緊湊扼要，同時可以研究各自變量與函數之間的關系，因為可以對公式進行必要的數學運算。首先要解決的問題是如何根據一系列測量數據，建立公式、建立什么形式的公式。讓所建立的公式能準確的呈現測量數據的函數關系。

建立公式的步驟大致可歸納如下：

①描繪曲線。在以自變量為橫坐標，函數量為縱坐標，將測量數據描繪在坐標紙上的基礎上，將數據點描繪成測量曲線。

②分析所描繪的曲線，確定公式的基本形式。在數據點描繪的基本上是直線的情況下，用一元線性回歸方法確定直線方程；在數據點描繪的是曲線的情況下，則要以曲線的特點判斷曲線類型。

③曲線化直。當測量數據描繪的曲線可以確定為某種類型的曲線，就可將該曲線方程變換為直線方程，緊接著在按一元線性回歸方法處理。例如：雙曲線1/y=a+b（1/x），坐標變換時令y’=1/y，x’=1/x，即取1/y為縱坐標，1/x為橫坐標，雙曲線就變成直線了，所得線性方程為y’=a+bx’，其他形式的曲線也可按類似的方法化為直線。

④確定公式中的常量。y=a+bx是代表測量數據的直線方程或經曲線化直后的直線方程。常量a和b是通過一系列測量數據來確定的。方法有圖解法、端值法、平均法等。

3結語

綜上所述，工程試驗檢測工作是公路工程施工技術管理中的一個重要環節，在試驗檢測的過程中一定要做好數據處理的工作，這樣才能確保試驗檢測的準確性。

參考文獻：

[1] 金桃.公路工程檢測技術[M].北京:人民交通出版社，2002.