现代测量仪器在河道测量中的应用

2012-04-08于飞

湖南科技学院学报 2012年8期

关键词：全站仪堤防控制点

于飞

（新疆生产建设兵团农一师勘测设计院，新疆阿克苏 843000）

现代测量仪器在河道测量中的应用

于飞

（新疆生产建设兵团农一师勘测设计院，新疆阿克苏 843000）

在对河流的水利资源进行开发时，河流水的坡降和过水断面积的大小是非常重要的两个内容，这两个重要内容在工程的规划和设计还有施工等步骤中起着重要的作用，根据河流水的坡降和过水断面积够合理的画出横断面图和河道地形图对合理利用河道有重要的价值。论文对现代测量仪器河道的测量方法进行了简单的介绍。

现代测量仪器；河道；测量

0 引言

在开发利用河流水资源时必须知道河流的水面坡降和过河水的断面积的大小，这两项重要内容在河流水进行防洪和水利发电等实际应用中非常重要，通过对河流的水面坡度和过河水面积的了解可以大概的对水下地形的了解。其中河道测量的主要任务就是对河道的横、纵断面和水下地形的测量，通过河道测量可以对工程的规划和设计提供便利的条件。

1 GPS在河道测量中的应用

1.1 准备阶段

1.对施工的河道的有一定的了解，并且签约工程上的一些测量合同。

2.准备资料:搜集该地区的相关地图，控制点，还有原有河道的相关平面图等相关资料，此外要对该地区的政治、文化、经济等相关信息有一点的了解，对于当地的交通、通讯、地质等重要信息要重点掌握。

3.根据具体的工作要求，根据现有的地形图编制出相关的测量方案。

4.依据工程的需求，做好后勤的准备工作。

1.2 控制测量阶段

依据工程的需要对测量地区的控制点资料进行收集，并且要找到该地区2个以上的控制点资料。为了使测量工作能够顺利的进行在河道中布设加密控制网。在河道中有许多平面控制网的布设方法，如今最常用的三种分别为：三角网、导线网还GPS。这三种方法的选定要根据具体的施工要求来选定。目前使用最普遍的就是GPS网，这种网的科学技术含量最高，并且GPS网是最准确的测量方法，GPS网在测量的过程中主要包括三个内容，分别为：布网方案设计，外业施测和数据处理。在GPS测量过程中GPS网的技术设计是基础工作，设计工作要根据官方的任务书和相关的测量合同具体实施。

1.布设方案的选择:在过去传统的常规测量中，控制网的设计是一个非常重要的环节，但是现在的 GPS网测量中不需要这个环节，并且在该测量方法中点位的精度与常规的测量相比比较均匀，设计图形非常的灵活。GPS网测量的布网原则为：要保证点位的精度，密度做够大，施工方便，尽量的节约支出。

GPS控制点的选点原则是：(1)要满足施工环境的要求，在施工场地最好选择那些视野开阔的地带，此外还要远离一些人工设施，例如高压线，变电站等。(2)确保测量的点位稳定，并且能够长期的保存。(3)虽然在GPS控制网的布置中各个点之间不需要相互的通视，但是考虑到常规方法的联测和扩展，在测量的过程中要求一个控制点至少与另一个控制点是通视的。(4)在选择控制点的位置时，控制点一般设立在河堤上，这样能够方便断面的测量，并且保证各个控制点之间的距离为1km左右。

当控制点的位置都选好后，要在这些位置上做好标记，埋设标石，根据这些控制点的位置绘制好布网示意图，并且要求先关人员对这些记录点的标志进行相关的保护，以免造成意外的损坏。

2.高程控制网，在对河道进行测量时，一般情况下是不提倡设立高程控制网的。但是由于河道的测量的精度要求很高，所以在测量的过程中要实施三、四等水准测量方法，这样能够把高程引测到测区内的GPS控制点上。

1.3 河道横断面图的测绘

在对河道的横纵断面进行测量时，其主要的工作内容是测绘横断面图，我们知道只有精确的河道横断图才能准确的绘制出纵断面图还有河道地形图。

1.断面基点的测定:在河道的某一岸设立一些断面基点后进行河道横断面的测量，一般情况下可以根据原有的地形图来设计断面几点。

当地形图上没有可利用的河流时，要沿河的一岸布设地面基点，各个地面基点之间距离保持在5050~100m，对于这些几点的排列要尽量保证与河道的主流方向一致，对这些地面基点按里程进行偏好，这些基点的距离要根据具体的量距和视距来测定。

2.对河道横向截面的测量：在所有的河道截面测量方法当中，利用专业测量仪器全站仪的测量手段最为方便，使用范围最为广泛。想要测量河道中的某一部位的截面，就将专业测量仪器安放到到这个河道截面上，将该点已知的矢量坐标输入到测量仪器当中，然后将其对准下一个想要测量的点，同时也要讲那个点的矢量坐标或者高程的数据输入到仪器中。

对河道中的某一个截面进行测量时，首先要确定出这个截面的基点，然后将一个特有的花杆固定在基点上，同时在河道的另一侧对应花杆的位置再安放一个同样的花杆，确保这两个花杆是在同一条直线上，且这条直线垂直于河流方向。

3.对河道的横向横截面进行检测：河道的横截面就是垂直截断河道所得到的截面。采用专业的测量仪器对这个截面上的点进行收集数据，然后将这些数据传输到专用的软件里面进行处理，处理数据后会在软件中根据所得结果画出地形图。若是出现地形图差距偏大，则需要重新收集、统计、处理数据。

4.对河道的纵向横截面进行检测：对于一个河道，将它的全部横截面的桩点、整个河流的最深点、河道两岸的岸边点以及岸边两侧的堤坝上的点连接到一起形成一个面，这个面就叫做河道的纵向横截面。利用专业测量河道的仪器统计这些点对应的数据，利用专业的测量软件处理这些数据，并根据所得规律画出河道的纵向横截面。

5.对河道中的地形情况进行检测：通过对各种河道专用的测量仪器的使用来进行地形检测，在其他情况的应用也是同一原理，采用相同的方法。但是在水下的河道测量就比较特殊，要具体问题具体分析，一般都是通过计算河道的横截面积的方法来监测。根据上面的叙述方法，可以统计到很多的数据，将这些数据输送给指定的软件，软件中的固定程序对这些数据进行处理，画出符合数据条件的河道地形图。对于河道中的有水部分，工作人员不能够观察到河道地形，因此，只有测量、统计出更多的数据，不断的输入软件画地形图来寻找地形的变化规律，最终推测出最符合条件的地形图

2 全站仪在河道测量中的应用

一直以来，在测量河道堤防中广泛采用的传统测绘工具是经纬仪和水准仪。但在实际测量中，经纬仪和水准仪的vrlisng精度容易受外界因素影响，并且观测范围不大，测程也比较短，程序繁杂，工作量大等。这些不足往往会影响测量结果的更新周期，难以将河道堤防信息及时准确的反映出来。伴随测绘技术的发展，电子全站仪开始广泛应用于各个领域，它将自动测角、测距、测高三位一体，并且在进行数据测量时，能够自动获取数据，并进行显示、存储、传输、识别和处理，是一种三维测量系统。具有设站灵活、工作高效、测量精确等优势。在测绘条件非常复杂的河道堤防测量中，全站仪的采用是势在必行的。

2.1 作业程序

在开始河道堤防测量工作前，先要进行野外踏勘选点。野外踏勘选点首先是踏勘河道堤防，选取好具有代表性的地形点以及断面观测点，然后在此埋设观测标志。对于地形点的选取，可以参考河道堤防管理部门在河道堤防设立的控制点，以此确保测量成果具有连续性；观测点的设立一般在堤防的转折点，此位置设立的测站通视条件良好，并且一个观测站最好尽可能设多个观测点；与此同时，在河道堤防险工险段位置也要设立观测点，来测定其位置和类别。断面测量的选取设立，一般在水流平稳的河道直线段，这样可避免弯道等复杂水流影响测深船的行驶。此外，为了保证水文信息的一致性，应当在在水文站附近同水文部门观测断面联测。

2.2 作业方法

1.首先在坐标和高程已知的控制点A（XA,YA,HA）架设全站仪，在对其进行调整后，将测量起始边的方位角和控制点A（XA,YA,HA）、控制点B（XB,YB,HB）输入进去，并且使仪器处在盘左的位置。

2.将照准部旋转，使其瞄准控制点 B上架设的反光棱镜，将控制点A、B之间的平距和高差测量出来，分别记录为D、h，然后将其存入电子手簿。同时还要将仪器视线高和水平方向的观测值记录并存储起来。

3.将照准部顺时针旋转，使其瞄准待测点上架设的反光棱镜，将待测点同控制点 A之间的平距和高差测量出。同时将水平方向和竖直角方向的观测值存入电子手薄。存入的数值通过全站仪对其数据进行自动化计算，很快的将待测点的坐标和高程计算出来。通视保证良好的情况下，测量指挥员指挥执反光棱镜的跑尺员跑地形点，这是若启用全站仪跟踪测量模式，便可将测船在测量时位置点的坐标准确测量出来，以此确定测深点的位置。

4.检验限项差，使镜头倒转，仪器位置处于盘右，将上述步骤重复完成。