【摘要】大斷面測(cè)量工作,是水文測(cè)量的基礎(chǔ)工作,也是主要的作業(yè)內(nèi)容,其的測(cè)量質(zhì)量會(huì)對(duì)水文的測(cè)量結(jié)果造成影響。近些年,我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的非??焖?,很多先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備,被應(yīng)用到水文大斷面測(cè)量中,這其中全站儀設(shè)備的應(yīng)用非常廣泛,提高了大斷面測(cè)量的準(zhǔn)確性。一定程度上來(lái)說(shuō),全站儀的應(yīng)用,使水文測(cè)量工作進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。本文就,全站儀在水文大斷面測(cè)量中的應(yīng)用,展開論述。
【關(guān)鍵詞】全站儀;水文;大斷面測(cè)量;應(yīng)用
一、全站儀測(cè)量原理
近些年,全站儀在水文測(cè)量中的應(yīng)用非常普遍,幾乎完全取代了傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)角技術(shù)。全站儀的發(fā)展,與我國(guó)電子測(cè)距技術(shù)和電子測(cè)角技術(shù)的高速發(fā)展,是密不可分的。電子經(jīng)緯儀是取代人工光學(xué)測(cè)量的一種全新的測(cè)量?jī)x器,其是利用光電掃描技術(shù),自動(dòng)去記錄和顯示讀數(shù),減少了人工的工作量,提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,縮短了誤差。電子經(jīng)緯儀是我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的主要體現(xiàn),自身具備自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算以及通訊的功能,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量的關(guān)鍵所在。電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個(gè)相同的光柵度盤(或編碼盤)和讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測(cè)量的。根據(jù)測(cè)角精度可分為0.5″,1″,2″,3″,5″等幾個(gè)等級(jí);電子測(cè)距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光由反光棱鏡經(jīng)同一路徑反射回來(lái),再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收;進(jìn)行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光的傳播時(shí)間,計(jì)算實(shí)測(cè)距離。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水平角、垂直角和斜距等基本測(cè)量要素的測(cè)定。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能,使全站儀使用極其方便[1]。
二、大斷面測(cè)量
(一)測(cè)前準(zhǔn)備
萊卡TC1800全站儀是我國(guó)大斷面測(cè)量中使用較為普遍的全站儀,其技術(shù)指標(biāo)為:測(cè)角精度1”,測(cè)距精度1mm+2ppm,單次測(cè)量時(shí)間3s,測(cè)程(平均大氣條件)2.5 km(單棱鏡),數(shù)據(jù)記錄PC卡/RS232輸出,望遠(yuǎn)鏡放大倍率30x,電源NiCd電池。將全站儀架設(shè)在斷面零樁上,設(shè)置好任務(wù)文件及設(shè)站信息,后視大斷面左岸斷面樁,對(duì)中置零,然后把全站儀水平螺旋旋緊。需要注意的是,水平螺旋旋緊固定后在大斷面測(cè)量過(guò)程中不能再次旋轉(zhuǎn),只可利用垂直螺旋旋鈕上下轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭,以確保斷面線定位精度。準(zhǔn)備2 m棱鏡桿(水上部分使用)和4 m棱鏡桿各一根,對(duì)講機(jī)兩部,木船一艘。
(二)測(cè)量數(shù)據(jù)采集
由一名人員持棱鏡桿沿著斷面線測(cè)量,并嚴(yán)格控制斷面變化,儀器測(cè)量人員利用對(duì)講機(jī)時(shí)刻提示持桿人偏離斷面線的位置,斷面變化測(cè)點(diǎn)在儀器中直接測(cè)存,整十米數(shù)起點(diǎn)距,可先利用測(cè)距功能將距離放出來(lái),待持桿人到位,再測(cè)存。水下部分測(cè)量,用4 m棱鏡桿直接實(shí)測(cè)水下高程,斷面線控制辦法和水上部分相同。
(三)數(shù)據(jù)處理
將測(cè)量設(shè)備正確回收放置后,利用配套的數(shù)據(jù)下載軟件和數(shù)據(jù)處理軟件將測(cè)量數(shù)據(jù)下載進(jìn)行后處理,形成所需要的測(cè)量成果,并利用Excel或CAD生成水文測(cè)量大斷面圖[2]。
三、測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
(一)儀器架設(shè)
由于儀器架設(shè)需要一定的條件,當(dāng)斷面樁所處環(huán)境不適宜全站儀設(shè)站觀測(cè)時(shí),可利用鋼尺沿?cái)嗝婢€方向從斷面樁處丈量一段距離,量至適宜位置標(biāo)記點(diǎn)位,進(jìn)而觀測(cè),后期處理中將起點(diǎn)距數(shù)值換算即可。設(shè)站點(diǎn)在斷面樁樁上可直接量取儀器高,設(shè)站點(diǎn)不在斷面樁樁上的可接測(cè)斷面樁樁上高程然后反算出設(shè)站點(diǎn)高程。
(二)儀器觀測(cè)人員
觀測(cè)人員應(yīng)在測(cè)量全程保護(hù)好儀器,不要受到碰撞等影響,以免造成測(cè)量誤差。應(yīng)做好與持桿人的交流溝通,指揮其放桿點(diǎn)位置不要偏離斷面線,控制好整十米數(shù)的起點(diǎn)距。注意在測(cè)量過(guò)程中儀器參數(shù)的設(shè)置。在測(cè)量過(guò)程中,不要碰觸水平螺旋,并在測(cè)量結(jié)束后,校核后視瞄準(zhǔn)方向是否有偏差,如有偏差超限,重測(cè)。
(三)持桿人員
持棱鏡桿人員應(yīng)在測(cè)量過(guò)程保護(hù)好棱鏡,不要使鏡頭沾水或掉入水中,以免影響測(cè)量。應(yīng)做好與儀器觀測(cè)人員的互動(dòng),沿?cái)嗝婢€控制好高程的變化。棱鏡桿位置放好,桿子扶垂直,避免造成測(cè)量誤差[3]。
四、與常規(guī)測(cè)量方法對(duì)比分析
常規(guī)法岸上部分的測(cè)量需架設(shè)水準(zhǔn)儀,并派人扶水準(zhǔn)尺;大斷面起點(diǎn)距水上部分利用皮尺丈量,量至水邊,水下部分利用纜道起點(diǎn)距控制,水深用測(cè)深桿測(cè)量;水上部分?jǐn)嗝孀兓^大,河堤陡峭導(dǎo)致搬站較多,測(cè)量記載內(nèi)容繁瑣,須專門有人記載。常規(guī)測(cè)量的方法,需要耗費(fèi)大量的人工,且測(cè)量的工序非常的復(fù)雜,很難精準(zhǔn)的掌握斷面線的方向,容易產(chǎn)出較大的誤差。而采用全站儀對(duì)大斷面進(jìn)行測(cè)量,比較直觀的優(yōu)勢(shì)就是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的較為突出,不受河堤陡峭變化等地理環(huán)境的影響,更不需要進(jìn)行搬站,完全一站式測(cè)量,自身具備的自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算以及通訊功能,完全解決了所有的測(cè)點(diǎn)問(wèn)題。不僅減少了人工的耗損,還提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度,提高了測(cè)量的效率。在測(cè)量完成后,只需要利用相關(guān)軟件,對(duì)大斷面的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析,就可繪制斷面圖[4]。經(jīng)過(guò)研究和比較,全站儀具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì):(1)全站儀法能夠更好的控制斷面變化,操作起來(lái)更加的靈活方便,尤其當(dāng)局部斷面變化較大時(shí),控制的很好。(2)在起點(diǎn)距的控制上,常規(guī)測(cè)法利用皮尺和纜道循環(huán)索控制,由于斷面較寬,鋼絲繩具有張力,編碼器和滑輪間滑動(dòng)摩擦,循環(huán)索與水平線存在一定的夾角,這些都是造成起點(diǎn)距誤差的原因,雖然進(jìn)行了一些換算,但最終與全站儀法比較,兩岸斷面樁起點(diǎn)距還存在著一定的誤差。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)文章以上的論述,可知在水文大斷面測(cè)量中,應(yīng)用全站儀有非常積極的意義,不僅提高了測(cè)量的準(zhǔn)確率,還提高了測(cè)量的效率。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比,全站儀的優(yōu)勢(shì)更加的明顯,不僅在測(cè)量時(shí)不受地理?xiàng)l件的限制,作業(yè)的靈活度也較高,測(cè)量工序簡(jiǎn)單,測(cè)量速度快,精度較高,可以大大提高工作效率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,滿足水文信息化建設(shè)對(duì)水文測(cè)量實(shí)時(shí)性的要求。
參考文獻(xiàn):
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[2]杜定強(qiáng).全站儀在水域面積測(cè)量探討[J].科學(xué)之友,2015,8(27):27—28.
[3]粱維富,翟晶晶.全站儀在水文大斷面測(cè)量中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào),2014,6(18):4—5.
[4]李曉慧,范海波,楊毅毅,等.淺談全站儀在井下高程傳遞中的應(yīng)用[J].中國(guó)西部科技,2015,10(7):46—47.