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        水利工程測繪技術(shù)應(yīng)用存在的問題及對策

        2011-12-31 08:49:13張從康
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2011年23期
        關(guān)鍵詞:水準(zhǔn)儀測角導(dǎo)線

        張從康

        (重慶南江地質(zhì)工程勘察院,重慶 401147)

        前言

        20世紀(jì)60年代,隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和精密機(jī)械技術(shù)的發(fā)展,1963年Fennel終于研制了編碼電子經(jīng)緯儀,從此常規(guī)的測量方法邁向自動化的新時(shí)代。經(jīng)過70年代電子測角技術(shù)的深入研究和發(fā)展,到了80年代出現(xiàn)了電子測角技術(shù)的大發(fā)展--電子測角方法從最初的編碼度盤測角,發(fā)展到光柵度盤測角和動態(tài)法測角。由于電子測微技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展,電子測角精度大大提高。

        由于測繪工作一直是各種工程的先行兵,因而測繪工作的成敗,測繪成臬的準(zhǔn)確性有著舉足輕重的地位。因?yàn)橐豁?xiàng)水利工程從立項(xiàng)到町行性研究再到初步設(shè)計(jì)直至最后的施工都離不開測繪的支持。因此,測繪工作的效率、精度,以及反映實(shí)地情況的準(zhǔn)確度在工程中起著關(guān)鍵性的作用,甚至可以說決定著一項(xiàng)工程的未來,因而先進(jìn)的測繪儀器、測繪技術(shù)和測繪方法也就必須在工作中得到應(yīng)用。否則,我們就無法面對高強(qiáng)度的任務(wù),無法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交出合格的測繪產(chǎn)品。

        1 測繪技術(shù)在工程中的最新應(yīng)用

        現(xiàn)代水利工程規(guī)模大,工期較長,技術(shù)高,所以在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)需要大量的原始數(shù)據(jù)做基礎(chǔ),因而對測繪速度有著更高的要求,水利工程往往是任務(wù)突然,工期緊迫,所以對測繪的要求就是在短時(shí)間內(nèi)提供海量數(shù)據(jù),這靠傳統(tǒng)的作業(yè)模式是行不通的,這時(shí)就需要高科技技術(shù)在短時(shí)問內(nèi)獲取數(shù)據(jù)。在水利工程中,應(yīng)用到如下的測繪技術(shù)和測繪方法,對于這些方法的掌握和實(shí)踐,既豐富了測繪理論,又加快了測繪速度。

        1.1 平面控制測量

        控制測量是工程測量中比較有代表性的一個(gè)工序,也是最關(guān)鍵的一環(huán),整個(gè)工程的資料是否準(zhǔn)確和這一環(huán)節(jié)有著最直接的聯(lián)系。

        本次測鼉的首級控制網(wǎng)采用GPS快速靜態(tài)測量。進(jìn)行GPS靜態(tài)測量時(shí),認(rèn)為GPS接收機(jī)的天線在整個(gè)觀測過程中的位置是靜止,在數(shù)據(jù)處理時(shí),將接收機(jī)天線的位置作為一個(gè)不隨時(shí)間的改變而改變的量,通過接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來求得待定點(diǎn)的坐標(biāo)。在測量中,GPS靜態(tài)測量的具體觀測模式是多臺接收機(jī)在不同的測站上進(jìn)行靜止同步觀測,時(shí)間由40分鐘到十幾小時(shí)不等。安裝在基準(zhǔn)站上的GPS接收機(jī)觀測4顆衛(wèi)星后便可進(jìn)行三維定位,解算出基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。由于存在著軌道誤差、時(shí)鐘誤差、SA影響,大氣影響、多徑效應(yīng)以及其他誤差,解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)是不一樣的,存在誤差?;鶞?zhǔn)站利用數(shù)據(jù)鏈將此改正數(shù)發(fā)送出去,由用戶站接收,并且對其解算的用戶站坐標(biāo)進(jìn)行改正。最后得到的改正后的用戶坐標(biāo)己消去了基準(zhǔn)站和用戶站的共同誤差。

        在經(jīng)典測繪技術(shù)中,對于基本平面一般采用導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)行平面的基本控制。雖然其優(yōu)點(diǎn)是靈活多變,并且推進(jìn)容易,但是精度較差,中途需要多次多條件檢核。針對本工程線路長的特點(diǎn),如果想取得可靠的精度,只能提高導(dǎo)線網(wǎng)的等級,這將增加了作業(yè)難度,延緩了作業(yè)進(jìn)度。但如果采用GPS差分技術(shù)一一RTK進(jìn)行快速定位,則可提高測鼉速度,減少工作量,且能達(dá)到可靠的精度。

        1.2 高程控制測量

        高程控制網(wǎng)是大地控制網(wǎng)的一部分。高程控制網(wǎng)用水準(zhǔn)測量方法建立。一般采用從整體到局部,逐級建立控制的原則。首級高程控制測量采用WILD NA2自動安平水準(zhǔn)儀和瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行,Sharp PC-E500袖珍計(jì)算機(jī)現(xiàn)場記錄和測站限差檢驗(yàn)。測量前需要迸I角檢驗(yàn)。用WILD NA2自動安平水準(zhǔn)儀是借助于自動安平補(bǔ)償器獲得水平視線的一種水準(zhǔn)儀。它的特點(diǎn)主要是當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線有微量傾斜時(shí),補(bǔ)償器在霞力作用F對望遠(yuǎn)鏡作相對移動,從而能自動而迅速地獲得視線水平時(shí)的標(biāo)尺讀數(shù)。

        隨著工程的進(jìn)行,人數(shù)越來越不夠,為了能加快進(jìn)度,決定使用電子水準(zhǔn)儀來解決這一問題。數(shù)字水準(zhǔn)儀是目前最先進(jìn)的水準(zhǔn)儀,配合專門的條碼水準(zhǔn)尺,通過儀器中內(nèi)置的數(shù)字成像系統(tǒng),自動獲取水準(zhǔn)尺的條碼讀數(shù),不再需要人工讀數(shù)。這種儀器可大大降低測繪作業(yè)勞動強(qiáng)度,避免人為的主觀讀數(shù)誤差,提高測量精度和效率。同時(shí)還可以將記錄員解放出來,一定程度上緩解了人員緊張的問題,增加了工作效率。

        2 測繪技術(shù)存在的問題與解決措施

        水利工程固有屬性決定其必定工程大,周期長,范圍廣。而作為一切工作之首的測繪工作就顯得尤其重要。因?yàn)橐豁?xiàng)水利工程從立項(xiàng)到可行性研究再到初步設(shè)計(jì)直至最后的施工都離不開測繪的支持。因此,測繪工作的效率、精度,以及反映實(shí)地情況的準(zhǔn)確度在水利工程中起著關(guān)鍵性的作用,甚至可以說決定著一項(xiàng)水利工程的未來,因而先進(jìn)的測繪儀器、測繪技術(shù)和測繪方法也就必須在工作中得到應(yīng)用。然而,任何一項(xiàng)技術(shù)都不是完美的,在水利工作中,同樣也會遇到很多問題。目前,我認(rèn)為,在測量中還有如下幾個(gè)方面的技術(shù)仍難以直接獲取數(shù)據(jù),對于此類工作,仍需要用測繪方法或者測繪儀器的組合來完成,而沒有一款針對此種數(shù)據(jù)獲取的儀器出現(xiàn)。

        2.1 實(shí)時(shí)性

        實(shí)時(shí)性的最終目的還是需要增加網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,無論是有線的或者無線的。目前,通過TCP-COM已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的RTK作業(yè),在服務(wù)器上可以查看數(shù)據(jù)的傳輸、流通,但是內(nèi)業(yè)電腦直接獲得測量數(shù)據(jù)還有一定的問題,只能后處理。

        2.2 水下數(shù)據(jù)獲取

        目前沒有一種單一設(shè)備或者技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)水下技術(shù),但是可以通過一系列的一起組合進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,例如RTK+測深儀等。

        應(yīng)用GPS進(jìn)行水下地形測量的步驟:運(yùn)用GPS和導(dǎo)航軟件對測量船進(jìn)行定位,并指導(dǎo)測量船在指定測量斷面上航行,導(dǎo)航軟件每隔一個(gè)時(shí)間段自動紀(jì)錄水深數(shù)據(jù),并進(jìn)行驗(yàn)證潮位輸出,結(jié)合RTK所測量的平面坐標(biāo)。從而實(shí)現(xiàn)對于水下地形的測量任務(wù)。

        2.3 地下數(shù)據(jù)獲取

        如修建地下建筑物如隧洞等。洞內(nèi)平面控制測量在未貫通前都是支導(dǎo)線,其計(jì)算方法可參照導(dǎo)線計(jì)算。首先要根據(jù)洞室相向或單向開挖長度及設(shè)計(jì)貫通精度要求,對洞內(nèi)導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計(jì),估算預(yù)期的誤差、確定導(dǎo)線施測的等級,以保證洞室開挖軸線的正確,即貫通精度,更為合理、經(jīng)濟(jì)的選擇測量設(shè)備及測量方案。根據(jù)隧洞設(shè)計(jì)開挖圖,按一定比例尺在CAD或圖紙上繪出隧洞開挖平面圖及貫通面位置,充分考慮開挖施工時(shí)洞內(nèi)的測量環(huán)境(如通視條件及出渣等對測量的影響),以及測量精度的提高,合理的選出導(dǎo)線點(diǎn)位置,并展于圖上。

        3 結(jié)束語

        GPS是一個(gè)由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以保證在任意時(shí)刻,地球上任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測到4顆衛(wèi)星,以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度,以便實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時(shí)等功能。差分GPS測量是使用兩臺以上接收機(jī)對衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測。這種觀測方式可消除或減弱定位過程中的某些誤差影響,如衛(wèi)星鐘誤差、接收機(jī)鐘誤差、大氣傳播誤差和衛(wèi)星軌道誤差,從而獲得精確的測量數(shù)據(jù)。GPS靜態(tài)的模式,利用衛(wèi)星信號,通過差分計(jì)算來獲取點(diǎn)位坐標(biāo)的技術(shù),類似于后方交會技術(shù),即在未知點(diǎn)上觀測一旁位置的衛(wèi)星的種方法,這種方法以及儀器的出現(xiàn),使得傳統(tǒng)測繪中的點(diǎn)位通視問題被徹底解決,實(shí)現(xiàn)了設(shè)站自由的作業(yè)模式。

        [1]張慕良,葉澤榮.水利工程測量.第3版[M].北京:水利水電出版社,1994.

        [2]清華大學(xué)土木工程系測量教研組.普通測量.第4版[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1990.

        [3]吳子安,吳棟材.水利工程測量[M].北京:測繪出版社,1990.

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