亭子口水利枢纽冲淤监测断面测量

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(中国水电顾问集团中南勘测设计研究院有限公司，长沙，410014)

嘉陵江亭子口水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境内，坝址距苍溪县城陵江镇上游约15km，是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，是以防洪、灌溉及城乡供水为主，兼顾发电、航运，并具有拦沙减淤等效益的综合利用工程。

为了监测亭子口水利枢纽蓄水后近坝库区及坝下冲刷和淤积情况，需要进行蓄水前坝前1000m和坝下2000m范围冲淤前的断面测量。

1 测量仪器配备与基础数据准备

配备测量仪器如下：徕卡TCR402全站仪1台套，中海达F61+GNSS+RTK2台套，南方SDE-28型数字测深仪1台套。

根据设计要求，共布设断面10条，坝前4条，坝后6条。断面桩号为：0-1000m、0-500m、0-200m、0-100m、0+350m、0+500m、0+800m、0+1100m、0+1500m、0+2000m。坝前断面基点埋设位于淹没水位线以上，坝后断面基点埋设于最大洪水位以上。

断面水上部分测量主要采用徕卡TCR402全站仪进行，从每条断面左基点测至右基点，断面点间距不大于5m。

断面水下部分测量采用GNSS配合测深仪进行，首先根据亭子口水利枢纽二等施工控制网测量成果资料，利用COORD软件求解测区的转换参数。选取了上游、中间、下游各2个点共计6个点，用布尔莎模型七参数法计算，得到WGS84坐标转换到测区坐标的七参数X平移、Y平移、Z平移、X旋转、Y旋转、Z旋转、K(尺度比)。

使用AutoCAD软件，按设计断面坐标绘制Pline线，转存为AutoCAD2000格式的*.dxf文件，导入到SDE-28中，供水下断面测量时使用。

2 断面水下部分测量

2.1 GNSS基准站设置

将GNSS基准站架设在位于测区中部山顶、GNSS观测条件最好、交通便利的控制点TZ11上，对中、整平，连接好UHF天线(标称发射距离10km)，打开GNSS电源。

打开GNSS随机手簿iHand，新建项目，设置椭球、投影、椭球转换参数，其它参数默认无。

iHand手簿连接GNSS，设置手簿型号、连接方式、端口、波特率，GNSS类型，点击【下一步】，点击【搜索】出现机号后，选择机号，点击【连接】，如果连接成功会在接收机信息窗口显示连接仪器号。在弹出【接收机信息】窗口后，选择设置基准站。

输入基准站点名TZ11，基准站仪器高，输入该点的当地xyh坐标。

点击【数据链】，选择内置电台，电台频道与功率等相关参数。

点击【其它】，设定差分模式RTK、电文格式CMR、GNSS截止角等参数。一般所有基准站参数设置完成后点击【确定】，设置成功。

2.2 GNSS移动站设置

首先将换能器安装固定在测量船上，把GNSS移动站架设于换能器连接杆顶部，先不插入串口线，用iHand手簿蓝牙连接GNSS，设置移动站。设置移动站主要设定移动站的工作参数，包括移动站数据链等参数，移动站的设置与基准站设置的类似，只是输入的信息不同。电台频道必须和基准站一致。选择电文格式CMR、发送GGA间隔时间1s。

移动站设置完成后，选择测量，解状态为RTK固定解后记录坐标和高程(水面高)。

2.3 测深仪设置

首先连接好测深仪与GNSS、换能器、电源等的连线，检查无误后打开测深仪与GNSS，进行设置。运行自由行软件主程序，新建一个工程：

2.3.1 输入基本信息。输入工程名称、施工单位、施工地点、施工日期、操作员、备注等相关信息。

2.3.2 投影参数设置。选择椭球：北京-54；投影方式：高斯投影；中央子午线：105；Y常数：500000m。

2.3.3 转换参数设置。使用七参数，和GNSS-RTK设置一样的参数。

2.3.4 仪器选择设置。由于使用的中海达F61+GNSS+RTK仪器，GNSS型号列表中没有此型号，需选择其它接收机，数据格式GGA。设置如图1所示。

图1 仪器选择设置

2.3.5 数据采集设置。选择条件：固定解(RTK)；方式：按时间间隔1000ms；水深数据采集：瞬时水深。

2.4 水深测量

先进行天线高(GNSS至水面高程)、测深仪吃水深度等相关参数设置。点击连接仪器，检查SDE-28测深仪测量的坐标高程与iHand手簿所测坐标高程在误差范围内后即可开始测量。按菜单【工程】-【图形导入】，将绘制的断面线AutoCAD2000格式的*.dxf文件导入工程，测深仪切换为[自动]模式，开始进行测深工作。《自由行》软件自动按照指定的方式采集数据和存储数据，并在航行轨迹上留下采点标志，测量操作人员根据屏幕显示的航迹，指挥测量船驾驶人员不断调整航向沿计划断面线航行，直至完成测量任务。

3 数据处理

南方SDE-28测深仪随机《水上工程软件-自由行》的数据后处理过程采用人性化设计，操作起来既简便又能达到处理的目的，减少了数据处理的工作量，将重复工作降到最低，处理后的数据与原始数据分别用不同的扩展名文件保存，可以保障数据的安全和完整性。

3.1 水深数据处理

通过选择【后处理】-【综合改正输出】，进入到数据改正输出界面，如图2所示。

图2 仪器选择设置

水深数据处理步骤如下：

3.1.1 选择成果文件的格式，成果文件的标准格式有南方海洋成图5.0格式和南方CASS格式。

3.1.2 点击【打开文件】，弹出水深文件选择对话框，用户可以选择一个或者通过Shift和Crtl键来批量选择水深文件。

3.1.3 在【选择改正项目】中选择要进行改正的项目，然后点击，在弹出的对话框中输入相应的参数。

3.1.4 点击【开始改正】，完成综合改正。输出南方CASS格式的*.dat文件。

3.2 横断面数据生成

利用南方CASS软件处理水深数据，导入水下地形测量数据*.dat，然后绘制纵断面线。点击【工程应用】-【生成里程文件】-【由纵断面线生成】-【新建】，点取纵断面线，自动绘制横断面。

再点击添加、变长、剪切、设计等选项，可以对横断面线进行修改。最后点击生成，在弹出的对话框中输入相关参数，自动生成标准间距横断面数据。如图3、图4所示。

然后进行数据整理，加上先期测绘的断面水上部分数据，编制横断面成果表，绘制横断面图。

图3 横断面数据生成菜单

图4 横断面数据生成选项

4 结语

亭子口水利枢纽共测设10条冲淤监测断面，断面基点20个(埋石)，测量1∶200横断面5.67km，利用RTK技术进行水下部分测量，数字测深仪与GNSS通过数据线相连接，采集平面位置、高程和水深数据同步进行，自动存储。在外业数据采集后，直接进行自动化数据处理和成图，成果整理快捷，大大提高了生产效率，降低了成本，减轻了劳动强度。

〔1〕徐知秋.关于水利水电工程水域断面测量[J].水利规划与设计，2013，(5).

〔2〕张兴涛，宋 洁，曹宏岩.水利工程断面测量的探讨与分析[J].黑龙江科技信息，2013，(26).