探討全站儀在水文纜道率定上的應(yīng)用

孫立君

摘 要：在應(yīng)用水文纜道進(jìn)行測(cè)流的過(guò)程中，測(cè)量結(jié)果的精確性是至關(guān)重要的，而想要確保測(cè)量精度，就必須保證測(cè)距和測(cè)深的準(zhǔn)確性，這兩個(gè)數(shù)值主要是借助計(jì)數(shù)器進(jìn)行顯示。為此，我國(guó)的《水文纜道測(cè)驗(yàn)規(guī)范》中對(duì)計(jì)數(shù)器的率定給出了明確規(guī)定。以往的計(jì)數(shù)器率定基本采用的都是經(jīng)緯儀，自全站儀問(wèn)世以來(lái)，其以自身各方面的優(yōu)越性逐漸取代了經(jīng)緯儀。基于此點(diǎn)，本文就全站儀在水文纜道率定上的應(yīng)用進(jìn)行淺談。

關(guān)鍵詞：水文纜道 全站儀 校正

中圖分類(lèi)號(hào)：TU289 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（a）-0-01

水文纜道屬于水文測(cè)驗(yàn)設(shè)備的一種，它是由岸上進(jìn)行操控，來(lái)完成對(duì)江河流量以及泥沙等的測(cè)驗(yàn)工作。與傳統(tǒng)設(shè)施相比，水文纜道具有定位精度高、測(cè)驗(yàn)人員無(wú)需下水等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步提高了測(cè)驗(yàn)工作的安全性，同時(shí)也為機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)控制提供了便利條件，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

水文纜道的率定是設(shè)備使用過(guò)程中較為重要的環(huán)節(jié)之一，以往主要采用的是經(jīng)緯儀交會(huì)法，該方法不僅需要布設(shè)基線，而且測(cè)量過(guò)程也比較復(fù)雜。隨著全站儀在水文領(lǐng)域的應(yīng)用，使水文纜道率定變得簡(jiǎn)單、方便。借此，本文就全站儀在水文纜道率頂上的應(yīng)用展開(kāi)探討。

1 全站儀簡(jiǎn)介

全站儀是全站型電子速測(cè)儀的簡(jiǎn)稱(chēng)，其主要是由微電腦處理器、光電測(cè)距儀和經(jīng)緯儀組成。在具體應(yīng)用中，測(cè)量所得的結(jié)果能夠自動(dòng)顯示在電腦屏幕上，并且能夠與其它設(shè)備進(jìn)行信息交互，是一種科技含量較高的測(cè)量?jī)x器。全站儀的應(yīng)用使外業(yè)勘測(cè)自動(dòng)化變?yōu)榭赡?，?jì)算差錯(cuò)也隨之大幅度減少，外業(yè)勘測(cè)效率顯著提高。

1.1 工作原理

全站儀的具體工作原理如下：電子測(cè)距儀負(fù)責(zé)測(cè)距、經(jīng)緯儀負(fù)責(zé)測(cè)角、補(bǔ)償裝置負(fù)責(zé)修正、處理器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理。從應(yīng)用的角度可將全站儀分為兩個(gè)部分，一部分是數(shù)據(jù)采集設(shè)備，主要包括測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和補(bǔ)償裝置；另一部分則是測(cè)量控制設(shè)備，這部分設(shè)備主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的功能，包括一些外圍設(shè)備、微處理器等等。

1.2 全站儀的特點(diǎn)

全站儀能夠與計(jì)算機(jī)配合使用，工作效率較之經(jīng)緯儀要高很多，其主要特點(diǎn)如下：其一，作業(yè)面高差限制相對(duì)較小，水準(zhǔn)測(cè)量能夠達(dá)到四等精度；其二，粗略放樣半徑能夠達(dá)到2 km以上，覆蓋范圍較廣，特別是在采用坐標(biāo)放樣時(shí)，其優(yōu)越性更加明顯，角差和邊長(zhǎng)都能夠在屏幕上自動(dòng)顯示出來(lái)，非常便于操作；其三，不需要使用鋼尺進(jìn)行量距，并且測(cè)距速度非常快；其四，內(nèi)業(yè)計(jì)算簡(jiǎn)單、方便。全站儀唯一的缺點(diǎn)是受人為因素和地形影響較大，為此，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)對(duì)此加以注意，這樣有利于提高測(cè)量精度。

2 全站儀在水文纜道率定中的具體應(yīng)用

就水文纜道而言，對(duì)其進(jìn)行率定的最終目的是為了尋求計(jì)數(shù)器讀數(shù)與實(shí)際測(cè)量值這兩者之間的關(guān)系，而比測(cè)的目的則是為了檢驗(yàn)記錄值與實(shí)際測(cè)量值之間的誤差。然而，基于某些原因的影響，使得實(shí)際測(cè)量工作中，經(jīng)常會(huì)忽略這項(xiàng)工作，這樣一來(lái)，便使得實(shí)際測(cè)量流量成果出現(xiàn)偏差。為了有效地確保水文資料的測(cè)驗(yàn)精確度，水文纜道的計(jì)數(shù)器應(yīng)當(dāng)經(jīng)常性進(jìn)行率定，這就要求率定方法越簡(jiǎn)便越好。但是，在以往的率定工作中，主要都是應(yīng)用經(jīng)緯儀進(jìn)行，在使用該儀器進(jìn)行率定時(shí)需要布設(shè)基線，從而使得測(cè)量過(guò)程過(guò)于復(fù)雜。為了進(jìn)一步解決這一問(wèn)題，下面本文提出應(yīng)用全站儀對(duì)水文纜道進(jìn)行率定。

2.1 全站儀在測(cè)距計(jì)數(shù)器率定中的應(yīng)用

在使用水文纜道的水文觀測(cè)站當(dāng)中，通常都是采用計(jì)數(shù)器對(duì)垂線的起點(diǎn)距進(jìn)行測(cè)定，具體方法如下：首先將運(yùn)載行車(chē)常用的鉛魚(yú)行駛至斷面的不同位置上，然后通過(guò)安裝在測(cè)站內(nèi)的計(jì)數(shù)器對(duì)循環(huán)索放出的實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量和記錄。然而，由于循環(huán)索的實(shí)際長(zhǎng)度代表的是某一段的曲線長(zhǎng)度，從而使得該長(zhǎng)度與水平方向的起點(diǎn)距存在一定的差異。為此，由計(jì)數(shù)器測(cè)量所得的實(shí)際數(shù)值并不能直接作為起點(diǎn)距進(jìn)行使用。而借助全站儀進(jìn)行比測(cè)率定便可以有效地解決這一問(wèn)題。具體方法是在使用計(jì)數(shù)器進(jìn)行數(shù)值測(cè)量記錄的同時(shí)，利用全站儀對(duì)該垂線的起點(diǎn)距進(jìn)行同步測(cè)定，然后再與計(jì)數(shù)器建立關(guān)系，按照全站儀率定所得數(shù)據(jù)資料，建立循環(huán)索長(zhǎng)度與垂線起點(diǎn)距這兩者之間關(guān)聯(lián)曲線，這樣便可以將計(jì)數(shù)器所得的實(shí)際長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換成為垂線起點(diǎn)距。通過(guò)全站儀的應(yīng)用有效地解決了計(jì)數(shù)器測(cè)量垂線起點(diǎn)距的誤差問(wèn)題，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐證明，該方法可行性較高。

2.2 在垂線起點(diǎn)距測(cè)量中的應(yīng)用

全站儀擁有一項(xiàng)專(zhuān)用測(cè)量功能，即對(duì)邊測(cè)量，這種測(cè)量功能可以間接對(duì)兩點(diǎn)間的高差和距離進(jìn)行測(cè)量。對(duì)邊測(cè)量通常適用于以下兩種情況，一是待測(cè)兩點(diǎn)間存在障礙而無(wú)法通視，二是待測(cè)兩點(diǎn)間不便或不能安置測(cè)量?jī)x器。由于對(duì)邊測(cè)量具備設(shè)站靈活、操作方法簡(jiǎn)便、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)際測(cè)量工作中擁有廣闊的應(yīng)用前景。全站儀對(duì)邊測(cè)量功能的使用方法是將儀器架在任意已知點(diǎn)或未知點(diǎn)上，架好儀器對(duì)中整平后，便可以開(kāi)啟儀器進(jìn)入對(duì)邊測(cè)量功能菜單，選擇折線測(cè)量項(xiàng)，連續(xù)瞄準(zhǔn)第一點(diǎn)和第二點(diǎn)棱鏡進(jìn)行觀測(cè)，待觀測(cè)完畢后，則可在主屏幕上獲取兩點(diǎn)間的距離和高差。按照此步驟，可以依次測(cè)量出纜車(chē)行進(jìn)過(guò)程中各條測(cè)深垂線間的間距，而后以計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)與實(shí)測(cè)值為依據(jù)建立起數(shù)學(xué)關(guān)系，最后進(jìn)行纜道起點(diǎn)距率定。在實(shí)際測(cè)量中，應(yīng)當(dāng)將全站儀架設(shè)在水文纜道所在堤防處，該處必須能夠直接觀測(cè)到棱鏡的任意點(diǎn)，棱鏡應(yīng)當(dāng)設(shè)置在主索道車(chē)架處，這樣便可以測(cè)量出測(cè)深垂線的高差、間距以及起點(diǎn)距。

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