本章節進行探討試驗誤差與分析，共分為二部分。第一部分為 將本研究之三角光學式測距水位計，進行一系列不同條件之實驗室水 槽水位量測，進行實際值與量測水位之誤差比較，探討其誤差來源及 因素，最後將計算之誤差量進行平均值標準差(SEM)計算，以了解其 誤差範圍是否符合美國國家環境保護局所提出量測精度規範。第二部 分係參考經濟部水利署「地下水位觀測系統儀器建置標準之建立 (2005)」報告，將三角光學式測距水位計之試驗結果，與報告中二種 浮筒式及一種壓力式水位計之檢校實測值，共同進行誤差探討與比 較。
3.1 靜止水位試驗結果
由圖 3-1 及表 3-1 結果可知，解析度 640×480 之靜水位試驗，其 平均絕對誤差量為 0.316cm、誤差量之標準差為 0.184cm，由(2-14) 式 可得其量測平均誤差區間為 0.316±0.04cm。1280×960 之靜水位試驗 結果由圖 3-2 及表 3-2 所示，得其平均絕對誤差量為 0.187cm、誤差 量之標準差為 0.121cm，平均誤差區間 0.187±0.0263cm。將水尺量測 之實測水位值代入(2-9)式中，可計算出成像與光軸之實際距離 U1，
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並分析其量測與實際 U1之誤差，其結果如表 3-3 及 3-4 所示，兩組試 驗 U1之誤差量分別為 0.0106cm 及 0.0107cm。可知本研究之三角光學 式測距水位計，U1之誤差量並不因解析度增加而上升，而在 U1之誤 差量相同之前提下，僅改變解析度大小即可有效提昇量測之準確度。
並且，1280×960 之實驗室靜水位試驗結果，符合美國國家環境保護 局所提出量測精度小於±0.01ft，約±0.3cm 之誤差規範。
3.2 水槽動態流況試驗結果
在試驗室水槽動態流況水位試驗中，使用馬達頻率為 12Hz、渠 道坡度為 0.005，流量約為 0.0024cms 之定量均勻流下進行試驗，並 使用架設於渠道壁面傍之游標尺進行水位量測。本研究之三角光學式 測距水位計易有內外水高度不同之問題，因此，在不破壞壓克力外殼 結構下，特將外殼底部增加直徑約 0.5cm 之小孔，以改善內外水高度 不同之問題。
由圖 3-3 及表 3-5 結果可知，解析度 640×480 之動態水位試驗，
其平均絕對誤差量為 0.507cm、誤差量之標準差為 0.179cm，由(2-12) 式可得其量測平均誤差區間為 0.507±0.04cm。1280×960 動態水位試 驗結果由圖 3-4 及表 3-6 所示，得其平均絕對誤差量為 0.275cm、誤 差量之標準差為 0.175cm，平均誤差區間 0.275±0.039cm。由此二試
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驗結果，可知U上、U左及U右三者相對差值小於3 個 Pixels(約 0.08cm)，
表示本水位計於實驗室紊流情況下，內部浮板受到水流擾動之情況並 不明顯。但由圖 3-3 及 3-4 發現 640×480 及 1280×960 動態水位試驗 結果，大多小於外壁游標尺量測之實際水位值，且在實際水位趨近於 20cm 時，量測偏低之情形更為明顯。本研究選用壓克力外殼主要為 了遮蔽外在光源干擾其計算結果，但箱子外殼卻阻擋水流進入箱子內 部造成內外水高度無法瞬間達至平衡，內外水高度差由實測結果可推 算約為 0.4cm。經比較 640×480 及 1280×960 解析度，在相同水位換 算下，1280×960 解析度計算之平均誤差較小，且精確度較高。
3.3 二組試驗綜合討論
由實驗結果可知，不論靜態或動態水位試驗中，若將 640×480 約 30 萬格網點之計算放大為 1280×960 約 120 萬格網點，可有效提升其 計算精確度以及降低浮板擾動所引起之誤差，但其計算時間卻從二秒 提升至約略十秒，因此，須考慮其量測解析度與計算時間之問題。由 二試驗結果如表 3-1 至表 3-6，可知各組水位計算均為獨立事件，係 在不同水位試驗下 U1均以不同之相似三角形比例關係量測水位 Y。
因此，在不考慮儀器設計不良造成系統誤差下，不會因量測之水位上 升而導致誤差量之累積。
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3.4 試驗與市售儀器誤差比較
經濟部水利署「地下水位觀測系統儀器建置標準之建立(2005)」
報告中，針對第五及第七河川局之 Keller PR-36XW、WLS-2109e 壓 力式及 W761 電子浮筒式水位計全面檢校調整。其中壓力式水位計檢 校，係將不同水位所對應之大氣壓力注入壓力感測器內，判讀其量測 及設計結果之誤差。而電子浮筒式水位計檢校部分，將電子浮筒式水 位計放置於已知水位之深井內，依照不同深度儀器判讀當下之電位，
自動調整對應之電阻值進行水位之換算，詳細規格見表 3-7。在其規 範中，壓力式水位計量測精度須小於±0.1% 全尺寸(Full-Scale，FS) 誤差，且總誤差量須小於 3cm。經檢校結果顯示，兩種壓力式水位計 Keller PR-36XW 及 WLS-2109e，FS 分別為 0.16%及 1.09%，均大於 0.1%，且總誤差量均大於 3cm。浮筒式水位計之觀測精度須小於±1cm，
而實際平均誤差量為 25.74cm，與規範所需之觀測精度相差甚遠。因 此，可知市售之水位儀器均無法達到其規範標準。本研究之三角光學 式測距水位計，於實驗室中均勻動態水位試驗之結果與三種市售水位 計之比較如表 3-8 所示，雖實驗之結果較市售之水位計為優，但未來 須進行現地之量測試驗以確認之。
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