全站儀在水文大斷面測量中的應用探究

【摘要】大斷面測量工作，是水文測量的基礎工作，也是主要的作業(yè)內容，其的測量質量會對水文的測量結果造成影響。近些年，我國科學技術發(fā)展的非?？焖?，很多先進的技術和設備，被應用到水文大斷面測量中，這其中全站儀設備的應用非常廣泛，提高了大斷面測量的準確性。一定程度上來說，全站儀的應用，使水文測量工作進入了一個嶄新的階段。本文就，全站儀在水文大斷面測量中的應用，展開論述。

【關鍵詞】全站儀；水文；大斷面測量；應用

一、全站儀測量原理

近些年，全站儀在水文測量中的應用非常普遍，幾乎完全取代了傳統(tǒng)的光學經緯儀測角技術。全站儀的發(fā)展，與我國電子測距技術和電子測角技術的高速發(fā)展，是密不可分的。電子經緯儀是取代人工光學測量的一種全新的測量儀器，其是利用光電掃描技術，自動去記錄和顯示讀數(shù)，減少了人工的工作量，提高了數(shù)據的準確性，縮短了誤差。電子經緯儀是我國自動化技術的主要體現(xiàn)，自身具備自動記錄、儲存、計算以及通訊的功能，是實現(xiàn)自動化測量的關鍵所在。電子經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相同的光柵度盤（或編碼盤）和讀數(shù)傳感器進行角度測量的。根據測角精度可分為0.5″，1″，2″，3″，5″等幾個等級；電子測距部分的光敏二極管發(fā)射的調制紅外光由反光棱鏡經同一路徑反射回來，再經分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；進行而由內、外光路調制光的相位差間接計算光的傳播時間，計算實測距離。進而實現(xiàn)水平角、垂直角和斜距等基本測量要素的測定。加之全站儀強大、便捷的數(shù)據處理功能，使全站儀使用極其方便[1]。

二、大斷面測量

（一）測前準備

萊卡TC1800全站儀是我國大斷面測量中使用較為普遍的全站儀，其技術指標為：測角精度1”，測距精度1mm+2ppm，單次測量時間3s，測程（平均大氣條件）2.5 km（單棱鏡），數(shù)據記錄PC卡/RS232輸出，望遠鏡放大倍率30x，電源NiCd電池。將全站儀架設在斷面零樁上，設置好任務文件及設站信息，后視大斷面左岸斷面樁，對中置零，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量過程中不能再次旋轉，只可利用垂直螺旋旋鈕上下轉動鏡頭，以確保斷面線定位精度。準備2 m棱鏡桿（水上部分使用）和4 m棱鏡桿各一根，對講機兩部，木船一艘。

（二）測量數(shù)據采集

由一名人員持棱鏡桿沿著斷面線測量，并嚴格控制斷面變化，儀器測量人員利用對講機時刻提示持桿人偏離斷面線的位置，斷面變化測點在儀器中直接測存，整十米數(shù)起點距，可先利用測距功能將距離放出來，待持桿人到位，再測存。水下部分測量，用4 m棱鏡桿直接實測水下高程，斷面線控制辦法和水上部分相同。

（三）數(shù)據處理

將測量設備正確回收放置后，利用配套的數(shù)據下載軟件和數(shù)據處理軟件將測量數(shù)據下載進行后處理，形成所需要的測量成果，并利用Excel或CAD生成水文測量大斷面圖[2]。

三、測量時應注意的幾個問題

（一）儀器架設

由于儀器架設需要一定的條件，當斷面樁所處環(huán)境不適宜全站儀設站觀測時，可利用鋼尺沿斷面線方向從斷面樁處丈量一段距離，量至適宜位置標記點位，進而觀測，后期處理中將起點距數(shù)值換算即可。設站點在斷面樁樁上可直接量取儀器高，設站點不在斷面樁樁上的可接測斷面樁樁上高程然后反算出設站點高程。

（二）儀器觀測人員

觀測人員應在測量全程保護好儀器，不要受到碰撞等影響，以免造成測量誤差。應做好與持桿人的交流溝通，指揮其放桿點位置不要偏離斷面線，控制好整十米數(shù)的起點距。注意在測量過程中儀器參數(shù)的設置。在測量過程中，不要碰觸水平螺旋，并在測量結束后，校核后視瞄準方向是否有偏差，如有偏差超限，重測。

（三）持桿人員

持棱鏡桿人員應在測量過程保護好棱鏡，不要使鏡頭沾水或掉入水中，以免影響測量。應做好與儀器觀測人員的互動，沿斷面線控制好高程的變化。棱鏡桿位置放好，桿子扶垂直，避免造成測量誤差[3]。

四、與常規(guī)測量方法對比分析

常規(guī)法岸上部分的測量需架設水準儀，并派人扶水準尺；大斷面起點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距控制，水深用測深桿測量；水上部分斷面變化較大，河堤陡峭導致搬站較多，測量記載內容繁瑣，須專門有人記載。常規(guī)測量的方法，需要耗費大量的人工，且測量的工序非常的復雜，很難精準的掌握斷面線的方向，容易產出較大的誤差。而采用全站儀對大斷面進行測量，比較直觀的優(yōu)勢就是自動化技術發(fā)展的較為突出，不受河堤陡峭變化等地理環(huán)境的影響，更不需要進行搬站，完全一站式測量，自身具備的自動記錄、儲存、計算以及通訊功能，完全解決了所有的測點問題。不僅減少了人工的耗損，還提高了測量的準確度，提高了測量的效率。在測量完成后，只需要利用相關軟件，對大斷面的測量結果進行分析，就可繪制斷面圖[4]。經過研究和比較，全站儀具有以下幾方面的優(yōu)勢：（1）全站儀法能夠更好的控制斷面變化，操作起來更加的靈活方便，尤其當局部斷面變化較大時，控制的很好。（2）在起點距的控制上，常規(guī)測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，這些都是造成起點距誤差的原因，雖然進行了一些換算，但最終與全站儀法比較，兩岸斷面樁起點距還存在著一定的誤差。

結語

通過文章以上的論述，可知在水文大斷面測量中，應用全站儀有非常積極的意義，不僅提高了測量的準確率，還提高了測量的效率。與傳統(tǒng)的測量技術相比，全站儀的優(yōu)勢更加的明顯，不僅在測量時不受地理條件的限制，作業(yè)的靈活度也較高，測量工序簡單，測量速度快，精度較高，可以大大提高工作效率和減輕勞動強度，滿足水文信息化建設對水文測量實時性的要求。

參考文獻：

[1]陳磊.全站儀在水文大斷面測量中的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2014，11（13）：91.

[2]杜定強.全站儀在水域面積測量探討[J].科學之友，2015，8（27）：27—28.

[3]粱維富，翟晶晶.全站儀在水文大斷面測量中的應用[J].河南水利與南水北調，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用[J].中國西部科技，2015，10（7）：46—47.