□談　兵（河南省信陽水文水資源勘測局）

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淺談水文水資源測量不確定度的若干問題

□談兵（河南省信陽水文水資源勘測局）

摘要：水文部門核心工作是測量水文資源。該項工作可以很好地對水資源進行保護，也可以對其進行有效利用。在計量領域，國際技術標準在持續(xù)不斷的進步，關于水資源的測量，也制定了全新的測定標準，尤其關于測量不確定度的相關評定標準及其表現(xiàn)方法，水文相關測量部門必須切實掌握國際計量標準，并將自身標準與國際進行有效對接。文章首先簡單概述了水資源測量不確定度的相關概念，進而具體分析了測量的不確定度出現(xiàn)的若干問題，最后進一步提出了評定以及表示方法。希望可以為同行業(yè)工作提供一定幫助。

關鍵詞：水文水資源；測量；不確定度

1　概述水文水資源的測量

水文水資源測量涵蓋的方面非常復雜，比如水位、雨量、蒸發(fā)情況、水源質量等情況，同時該項測量還屬于計量學活動。計量必須確保質量以及單位的統(tǒng)一，水資源計量活動要求高，這樣非常有利于水文資源的正確管理及其合理高效利用。在我國一切水源工程的規(guī)劃以及對于水災問題實施抗擊的計劃措施都需要參考水資源測量，一旦測量過程中由于主觀或者客觀原因出現(xiàn)了偏差，就會對水資源單位造成一定的損失，使相關測量單位進行相關活動時非常被動，無法有效應對過程中出現(xiàn)的問題。因此，我們就必須為測量結果的精準性和實用性尋找到科學的參考指標，即我們所說的不確定度。

2　概述不確定度

2.1不確定度的定義

在計量方面，水資源測量結構的可靠性取決于其測量的不確定度。因此，測量結果的主要依據(jù)是不確定度。表征給被測量值的分散性以及測量的具體結果，科學的增加有關系的參數(shù)。該賦予的參數(shù)比較靈活，測量結果最終的標準差或者是倍數(shù)都可以選作參數(shù)?？梢院芎玫乇硎鲈谥眯潘疁蕝^(qū)間內的半寬度。在表述測量結果的過程中，也要求對其不確定度進行描述。

2.2不確定度的組成

測量的不確定度的構成相對復雜，含有若干分量。若干分量中，部分分量能夠進行統(tǒng)計分布狀況估算，這些估算可以進行測量并得出結果，通過實際的標準差進行表現(xiàn)，其最終測量所得的結果一般認為是對被測量值進行估算的最佳情況，其指導意義非常重要。但是，評定過程中，其不確定度的分量的大小都比較分散，這也就造成了不確定度的值總是為正數(shù)，不確定度其實就是事件發(fā)生與否的可疑程度，對于不確定度進行測量其實就是對于測量所得結果正確與否的懷疑程度。加入要求對于一種測量得出的結果的懷疑程度進行定義，準確來講，首先在不確定度前面增加一個特定的形容性名詞，進而來對審明指標參數(shù)的結果的不認同進行表示。比如說擴展不確定度以及合成不確定度，在一般情況下，我們所說的一種不確定度，其測量目標是標準差，該不確定度就應該稱之為“標準不確定度”

3　不確定度的誤差理論

3.1誤差的定義

在測量的相關規(guī)定中對于誤差有具體的定義，其定義如下：測量過程中得出的具體結果和被測量真值二者存在的差值。倘若要求將其和相對誤差進行區(qū)分，那么在測量領域，誤差就是絕對誤差。但是必須注意，絕對誤差并非誤差的絕對值，它是誤差的模。也就是說，誤差的結果不是正值就是負值，在具體的計算過程中，因為我們無從掌握誤差真值，從客觀角度講，誤差的值是沒有辦法精確計算出的，因此它只是約等值。在對于同一項測量進行計算的時候，不管其條件以及測量程序以及測量結果如何，其最終的誤差是不變的。然而，某些情況下，條件具有一定的重復性，如果在這樣的條件下進行計算，則會發(fā)生結果出現(xiàn)差異，但是不確定度相同的狀況。因此，也就說明了誤差和不確定度這二個概念是完全不同的，必須進行區(qū)分，更要防止出現(xiàn)混淆或者誤用的情況。

3.2誤差與不確定度的關系

在測量領域，不確定度涉及到的兩種評定方式與計算誤差涉及到的系統(tǒng)以及隨機誤差它們之間的關系并不是相對應的。不同的原因是，隨機誤差以及系統(tǒng)誤差這兩個概念所要表現(xiàn)的是性質，兩種存在絕對差異的性質。而前者相關的兩個評定方式僅僅表示的是兩種不一樣標準的評定手段。比如，測量水資源時使用到很多相關測量設備，其中一項測量儀器在其部門提供說明文書中記述了其數(shù)據(jù)相關的系統(tǒng)以及隨機影響，然而必須注意以上兩項影響不可以稱之為系統(tǒng)以及隨機的不確定度。另外，由于每次的測量情景是不一樣的，也就使得會出現(xiàn)隨機不確定度被理解為系統(tǒng)的不確定度的情況。雨量杯以及水尺牌這兩種水文儀器在出廠的過程中，生產部門給出的數(shù)據(jù)只包含這兩種水文儀器的測量過程中可以出現(xiàn)的誤差值，但是并不涉及二者的實際值。出現(xiàn)這樣情況的原因是在進行該批次水文儀器生產的過程中，真實的數(shù)據(jù)是不一樣，是存在差異的，有的是正值有的是負值，具有很強的隨機性。然而就使用某一儀器的工作人員來說，儀器的實際值卻是只用一個而且數(shù)據(jù)是個定值，不會0出現(xiàn)偏正或者偏負的情況，此種情況也就是隨機和系統(tǒng)不確定度二者可以理解為一樣的。

4　測量結果

國際計量為了防止發(fā)生混淆誤差以及不確定度，在對不確定度性質進行區(qū)分的時候，采用的是不確定分量。這可以靈活多變對系統(tǒng)效應具體的不確定度進行確定，可以選擇任何方式進行評價。評定方法存在兩種，第一種是實際統(tǒng)計觀測列進而進行分析評定，該方法以試驗標準差作為依托的；第二種則是借助估值來進行評定，其表征的依托是估值的標準差。以上兩種評定方式沒有所謂的本質區(qū)別，主要的分布以及評定主要以概率為基礎，其表征使用的都是標準差以及方差。將兩種存在方式假設為A和B。將U2記作A的表征評定時的不確定度的分量方估值。對于觀測列進行反復觀測，最終計算得出，S2即為U2的方差估計值，而S則是U2正的平方根值的估計標準差值，這樣則可以得出U=S，這就是A種評價方法得出的標準的不確定度。使用評價方法B進行評定的不確定度，U2是其估計方差，U是其估計標準差，也就是說使用B種評定方法時的不確定度。在具體的測量過程中，評定方式A求得不確定的方法為，按照一定的概率密度函數(shù)進行求取，而這一函數(shù)是觀察列頻率所呈現(xiàn)的分布區(qū)域進而導出的。B方法它的不確定度的標準分量也是一樣根據(jù)函數(shù)得到的，但是這一函數(shù)是根據(jù)假設或者認定的概率導出的。其所進行計算的函數(shù)的基礎是事情出現(xiàn)的可信任程度。比如，一般來說，水文儀器含有流速儀、水尺牌、雨量杯等等，工作人員測量水文水資源所得的數(shù)據(jù)指標在以上類似的水文儀器上反映的時候，儀器生產部門在生產儀器時，出具儀器相關說明書，說明書記述了這些儀器上的校準證書上標明的相關數(shù)據(jù)以及不確定度，因此，這個時候，無論是方法A還是方法B，這兩者的不確定度在儀器的說明書中的解釋都是通過已經知道的概率來進行。因為不確定度的表達方式有兩種，一個是相對的另一個是絕對的，因此，在具體的水資源測量的過程中，在測量河流流量的時候，通過評定方法A和B來評估測量過程涉及到的隨機不確定以及系統(tǒng)性不確定，這兩種都比較合適且方便的。比如，在進行雨量流量測量的時候，其雨量在單次狀況下進行測量結果的不確定度就不能使用評定方法A，只能使用方法B進行估計。

5　結　語

關于不確定度的評定標準以及表達方式，涉及的內容多種多樣，具體的測量條件以及測量的方法存在諸多差異，導致計算方式也是不一樣的，具體的評定內容也會產生不同的變化。但是關于測量水資源，無論是測量目的還是評定方式二者的初衷是一樣的，為避免發(fā)生不必要的測量誤差，以確保水文工程的操作，因此將不確定度進一步提高，即是增加測量結果的可疑性，可以使得水資源測量工作更加有效，更加精準。

參考文獻

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（責任編輯：韋詩佳）

中圖分類號：P332

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）04-0036-02

收稿日期：2016-01-12