论文部分内容阅读
摘要：工程试验检测工作是公路工程施工技术管理中的一个重要环节。文章从误差的表示和数据的表达两个方面分析了公路试验检测的数据处理方法。
关键词：公路工程；试验检测；数据分析
中图分类号：U416.03文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）18-0151-01
公路工程试验检测是进行公路工程质量检测的一种有效手段。其中工程质量的评价是以试验检测数据为依据的，试验检测采集到的原始数据类多、量大，并且有各种各样的误差，有时杂乱无章，甚至还有错误。因此必须对原始数据进行分析处理才能得到可靠的试验检测结果。文章分析了公路试验检测的数据分析方法。
1误差的表示方法
根据误差表示方法的不同，我们可以将误差分为绝对误差和相对误差。
①绝对误差。绝对误差是指实测值与被测量的真值之差，即ΔL=L－L0，在这个式中：ΔL为绝对误差，L实测值，L0是被测量的真值。但是，大多数情况下，真值是无法得知的，因而绝对误差也无法得到。一般只能应用一种更精密的量具或仪器进行测量，所得数值称为实际值。实际值更接近真值，可用来代替真值计算误差。绝对误差的性质首先是它有单位，与被测量的单位相同。其次是它能表示测量的数值是偏大还是偏小以及偏离程度。最后是它不能确切地表示测量所达到的精确程度。
②相对误差。相对误差是指绝对误差与被测真值(或实际值)的比值，即δ=（ΔL÷L0）×100%≈（ΔL÷L）×100%，在这个算式中δ表示的是相对误差。相对误差不仅能反映测量的绝对误差，而且能反映出测量时所达到的精度。相对误差是没有单位的，通常以百分数来表示，而且与被测量所采用的单位无关；其次它能表示误差的大小和方向；最后是相对误差能表示测量的精确程度。因此，通常都用相对误差来表示测量误差。例如：用毫米钢尺测量某路面结构层的厚度L=50 mm，且已知钢尺最大绝对误差为ΔL=0.5 mm，则真正厚度：L0=L±ΔL=（50±0.5） mm；相对误差：δ=ΔL÷L0=0.5÷50=1%。
1.1误差的来源
在任何测量过程中，无论采用多么完善的测量仪器和测量方法，也无论在测量过程中怎样细心和注意，都不可避免地产生误差。产生误差的原因是多方面的，有可能是装置误差、环境误差、人员误差等，比如说装置误差主要由测量仪器设备（装置）的设计制造、安装、调整或使用不当所产生的误差。如试验机度盘示值不均匀，等臂天平不等臂，仪器安装不垂直、偏心等所产生的误差。需要指出，以上几种误差来源，有时是联合作用的，可作为一个独立的误差因素来考虑。
1.2误差的分类
误差就其性质而言，可分为系统误差、随机误差和过失误差。
系统误差就是在同一条件下，多次重复测试同一量时，误差的数值和正负号有明显的规律。系统误差通常在测试之前就已经存在，而且在试验过程中，始终偏离一个方向，在同一试验中其大小和正、负号相同，如试验机示值的偏差等。系统误差容易识别，并可通过试验或用分析方法掌握其变化规律，在测量结果中加以修正。
随机误差是在相同条件下，由许多难以控制的微小因素造成的。当进行多次重复测试同一量时，其误差的数值和正负号没有显示出相应的规律。例如，原材料特性的正常波动，试验条件的微小变化等。由于不知道每个因素出现与否，误差大小、方向，所以不易在测试过程中消除。不过，一般来说，用概率论与数理统计方法，对数据进行分析和处理，可以取得更可靠的数据，因此这种误差的统计规律是可以掌握的。
过失误差主要由主观因素造成，如测错、读错、记错或计算错误等，歪曲试验结果。含有过失误差的测量数据应该在一定的准则下，从测得的数据中剔除。
2数据的表达方法
数据处理的任务之一，就是要通过试验检测数据，并对这些数据进行有效的研究分析，明晰各参数间的联系，或者用数学解析法，以函数的方式导出各参数之间的关系。一般来说，测量数据的表达方法有三种：表格法、图示法、经验公式法。
2.1表格法
自然科学和工程技术多采用表格来表示函数。把一系列测量数据转换成表格，进而进行其他的处理，是科学试验中的第一步。表格法简便，但很难进行深入分析。原因有二：一是测量次数不能反映所有的函数关系；二是从表格中很难看出自变量变化时函数的变化规律。表格主要有试验检测数据记录表和试验检测结果表这两种。所谓试验检测数据记录表，它包试验检测目的、内容摘要、检测仪器设备、测量数据等，是该项试验检测的原始记录表。试验检测结果表通常只反映几个变量之间的对应关系，只反映试验检测结果的结论。
2.2图示法
这种方法在自然科学和工程技术中普遍运用，其以图形来表示测量数据。直观地从图形中看出函数的变化规律是其最大优势。但是，如果要进行数学分析，从图形上是不能实现的。
图示法的要点：
①坐测量数据的精度与标纸大小与分度的选择相应。如果分度过粗，那么绘图精度可能会低于试验中参数测量的精度因为，其影响了原始数据的有效性；而反之，分度过细时则高于原始数据的精度。
②分度值的有效数字、名称、单位等是坐标轴应注明的。要保持坐标的文字书写方向与该坐标轴的平行，同时应该用不同的符号加以区别同一图上表示的不同数据。
③因为测量数据通常是分散的，所以用短线连接各点得到的是折线，此时要对曲线进行平滑处理。按带有误差的各数据所描的点不一定是真实值的正确位置，因为每一个测点总存在误差。当有足够的测量数据时，做出光滑垂线完全有可能。尽可能通过或接近所有的点，是决定曲线的走向应考虑的因素，但不是绝对的，如两端的点。而如果不可能，可以通过移动曲线尺，保持曲线两边的点数接近相等。另外，还可以采用拟合曲线法，用EXCELL等程序来平滑曲线。
2.3经验公式法
通常把与曲线对应的公式称为经验公式，在回归分析中则称之为回归方程。因为测量数据可通过图形表示出函数之间的关系，也对应的用一个公式来表示所有的测量数据，当然想要公式完全表达全部数据是不可能的。
用一个公式来表达全部测量数据，紧凑扼要，同时可以研究各自变量与函数之间的关系，因为可以对公式进行必要的数学运算。首先要解决的问题是如何根据一系列测量数据，建立公式、建立什么形式的公式。让所建立的公式能准确的呈现测量数据的函数关系。
建立公式的步骤大致可归纳如下：
①描绘曲线。在以自变量为横坐标，函数量为纵坐标，将测量数据描绘在坐标纸上的基础上，将数据点描绘成测量曲线。
②分析所描绘的曲线，确定公式的基本形式。在数据点描绘的基本上是直线的情况下，用一元线性回归方法确定直线方程；在数据点描绘的是曲线的情况下，则要以曲线的特点判断曲线类型。
③曲线化直。当测量数据描绘的曲线可以确定为某种类型的曲线，就可将该曲线方程变换为直线方程，紧接着在按一元线性回归方法处理。例如：双曲线1/y=a+b（1/x），坐标变换时令y’=1/y，x’=1/x，即取1/y为纵坐标，1/x为横坐标，双曲线就变成直线了，所得线性方程为y’=a+bx’，其他形式的曲线也可按类似的方法化为直线。
④确定公式中的常量。y=a+bx是代表测量数据的直线方程或经曲线化直后的直线方程。常量a和b是通过一系列测量数据来确定的。方法有图解法、端值法、平均法等。
3结语
综上所述，工程试验检测工作是公路工程施工技术管理中的一个重要环节，在试验检测的过程中一定要做好数据处理的工作，这样才能确保试验检测的准确性。
参考文献：
[1] 金桃.公路工程检测技术[M].北京:人民交通出版社,2002.
关键词：公路工程；试验检测；数据分析
中图分类号：U416.03文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）18-0151-01
公路工程试验检测是进行公路工程质量检测的一种有效手段。其中工程质量的评价是以试验检测数据为依据的，试验检测采集到的原始数据类多、量大，并且有各种各样的误差，有时杂乱无章，甚至还有错误。因此必须对原始数据进行分析处理才能得到可靠的试验检测结果。文章分析了公路试验检测的数据分析方法。
1误差的表示方法
根据误差表示方法的不同，我们可以将误差分为绝对误差和相对误差。
①绝对误差。绝对误差是指实测值与被测量的真值之差，即ΔL=L－L0，在这个式中：ΔL为绝对误差，L实测值，L0是被测量的真值。但是，大多数情况下，真值是无法得知的，因而绝对误差也无法得到。一般只能应用一种更精密的量具或仪器进行测量，所得数值称为实际值。实际值更接近真值，可用来代替真值计算误差。绝对误差的性质首先是它有单位，与被测量的单位相同。其次是它能表示测量的数值是偏大还是偏小以及偏离程度。最后是它不能确切地表示测量所达到的精确程度。
②相对误差。相对误差是指绝对误差与被测真值(或实际值)的比值，即δ=（ΔL÷L0）×100%≈（ΔL÷L）×100%，在这个算式中δ表示的是相对误差。相对误差不仅能反映测量的绝对误差，而且能反映出测量时所达到的精度。相对误差是没有单位的，通常以百分数来表示，而且与被测量所采用的单位无关；其次它能表示误差的大小和方向；最后是相对误差能表示测量的精确程度。因此，通常都用相对误差来表示测量误差。例如：用毫米钢尺测量某路面结构层的厚度L=50 mm，且已知钢尺最大绝对误差为ΔL=0.5 mm，则真正厚度：L0=L±ΔL=（50±0.5） mm；相对误差：δ=ΔL÷L0=0.5÷50=1%。
1.1误差的来源
在任何测量过程中，无论采用多么完善的测量仪器和测量方法，也无论在测量过程中怎样细心和注意，都不可避免地产生误差。产生误差的原因是多方面的，有可能是装置误差、环境误差、人员误差等，比如说装置误差主要由测量仪器设备（装置）的设计制造、安装、调整或使用不当所产生的误差。如试验机度盘示值不均匀，等臂天平不等臂，仪器安装不垂直、偏心等所产生的误差。需要指出，以上几种误差来源，有时是联合作用的，可作为一个独立的误差因素来考虑。
1.2误差的分类
误差就其性质而言，可分为系统误差、随机误差和过失误差。
系统误差就是在同一条件下，多次重复测试同一量时，误差的数值和正负号有明显的规律。系统误差通常在测试之前就已经存在，而且在试验过程中，始终偏离一个方向，在同一试验中其大小和正、负号相同，如试验机示值的偏差等。系统误差容易识别，并可通过试验或用分析方法掌握其变化规律，在测量结果中加以修正。
随机误差是在相同条件下，由许多难以控制的微小因素造成的。当进行多次重复测试同一量时，其误差的数值和正负号没有显示出相应的规律。例如，原材料特性的正常波动，试验条件的微小变化等。由于不知道每个因素出现与否，误差大小、方向，所以不易在测试过程中消除。不过，一般来说，用概率论与数理统计方法，对数据进行分析和处理，可以取得更可靠的数据，因此这种误差的统计规律是可以掌握的。
过失误差主要由主观因素造成，如测错、读错、记错或计算错误等，歪曲试验结果。含有过失误差的测量数据应该在一定的准则下，从测得的数据中剔除。
2数据的表达方法
数据处理的任务之一，就是要通过试验检测数据，并对这些数据进行有效的研究分析，明晰各参数间的联系，或者用数学解析法，以函数的方式导出各参数之间的关系。一般来说，测量数据的表达方法有三种：表格法、图示法、经验公式法。
2.1表格法
自然科学和工程技术多采用表格来表示函数。把一系列测量数据转换成表格，进而进行其他的处理，是科学试验中的第一步。表格法简便，但很难进行深入分析。原因有二：一是测量次数不能反映所有的函数关系；二是从表格中很难看出自变量变化时函数的变化规律。表格主要有试验检测数据记录表和试验检测结果表这两种。所谓试验检测数据记录表，它包试验检测目的、内容摘要、检测仪器设备、测量数据等，是该项试验检测的原始记录表。试验检测结果表通常只反映几个变量之间的对应关系，只反映试验检测结果的结论。
2.2图示法
这种方法在自然科学和工程技术中普遍运用，其以图形来表示测量数据。直观地从图形中看出函数的变化规律是其最大优势。但是，如果要进行数学分析，从图形上是不能实现的。
图示法的要点：
①坐测量数据的精度与标纸大小与分度的选择相应。如果分度过粗，那么绘图精度可能会低于试验中参数测量的精度因为，其影响了原始数据的有效性；而反之，分度过细时则高于原始数据的精度。
②分度值的有效数字、名称、单位等是坐标轴应注明的。要保持坐标的文字书写方向与该坐标轴的平行，同时应该用不同的符号加以区别同一图上表示的不同数据。
③因为测量数据通常是分散的，所以用短线连接各点得到的是折线，此时要对曲线进行平滑处理。按带有误差的各数据所描的点不一定是真实值的正确位置，因为每一个测点总存在误差。当有足够的测量数据时，做出光滑垂线完全有可能。尽可能通过或接近所有的点，是决定曲线的走向应考虑的因素，但不是绝对的，如两端的点。而如果不可能，可以通过移动曲线尺，保持曲线两边的点数接近相等。另外，还可以采用拟合曲线法，用EXCELL等程序来平滑曲线。
2.3经验公式法
通常把与曲线对应的公式称为经验公式，在回归分析中则称之为回归方程。因为测量数据可通过图形表示出函数之间的关系，也对应的用一个公式来表示所有的测量数据，当然想要公式完全表达全部数据是不可能的。
用一个公式来表达全部测量数据，紧凑扼要，同时可以研究各自变量与函数之间的关系，因为可以对公式进行必要的数学运算。首先要解决的问题是如何根据一系列测量数据，建立公式、建立什么形式的公式。让所建立的公式能准确的呈现测量数据的函数关系。
建立公式的步骤大致可归纳如下：
①描绘曲线。在以自变量为横坐标，函数量为纵坐标，将测量数据描绘在坐标纸上的基础上，将数据点描绘成测量曲线。
②分析所描绘的曲线，确定公式的基本形式。在数据点描绘的基本上是直线的情况下，用一元线性回归方法确定直线方程；在数据点描绘的是曲线的情况下，则要以曲线的特点判断曲线类型。
③曲线化直。当测量数据描绘的曲线可以确定为某种类型的曲线，就可将该曲线方程变换为直线方程，紧接着在按一元线性回归方法处理。例如：双曲线1/y=a+b（1/x），坐标变换时令y’=1/y，x’=1/x，即取1/y为纵坐标，1/x为横坐标，双曲线就变成直线了，所得线性方程为y’=a+bx’，其他形式的曲线也可按类似的方法化为直线。
④确定公式中的常量。y=a+bx是代表测量数据的直线方程或经曲线化直后的直线方程。常量a和b是通过一系列测量数据来确定的。方法有图解法、端值法、平均法等。
3结语
综上所述，工程试验检测工作是公路工程施工技术管理中的一个重要环节，在试验检测的过程中一定要做好数据处理的工作，这样才能确保试验检测的准确性。
参考文献：
[1] 金桃.公路工程检测技术[M].北京:人民交通出版社,2002.