全站仪在水文缆道率定上的应用.doc

(天津市水文水资源勘测管理中心 , 天津300061 )摘 要 : 传统常规的水文缆道起点距率定方法是采用经纬仪或水准仪 , 通过布设基线或通过视距丝观读并经过复杂计算 , 得出缆索行程与起点距之间的关系 。文中利用全站仪对边测量功能 , 直接观测出 缆索行程中的各垂线间水平间距 。该方法简捷 、精确 , 值得推广应用于起点距 、大断面等水文项目的 测量 。关键词 : 全站仪 ; 水文缆道 ; 率定 ; 对边测量中图分类号 : tv12文献标识码 : b文章编号 : 100020860 ( 2008) 0520067203a pp l ica t ion of to ta l sta t ion to ca l ibra t ion of hydro log ica l ca b le2wa yl i r un2m iao, wan g yong( tian jin su rveying and m anaging cen te r of h yd ro logy and w a te r r e sou rce s, tian jin 300061 , ch ina)a b stra c t: the d istance from in itia l po in t is trad itiona lly ca lib ra ted w ith theodo lite o r no rm a l leve l, fo r wh ich the re la tion sh ip be2tween the moving d istance and the d istance from in itia l po in t can on ly be ob ta ined th rough comp lica ted ca lcu la tion afte r laying ou tthe ba se line o r read ing the stad ia w ire s1 it is found he re in tha t the ho rizon ta l sp ace s be tween a ll the ve rtica l line s w ith in the mov2ing d istance of the cab le can be d irec tly ob se rved w ith the func tion of oppo site2side su rvey of the to ta l sta tion1 it is va luab le to bepop u la rized to the hyd rograp h ic su rveys such a s the m ea su rem en t of the d istance from in itia l po in t and the la rge c ro ss2sec tion su r2vey e tc1key word s: to ta l sta tion; hyd ro logica l cab le2way; ca lib ra tion; oppo site2side su rvey水文缆道是水文测站进行测流 、取沙的一项重要的技术装备 , 它以操作安全 、准确可靠 、经济合理 、 方便实用 , 已在水文部 门得 到 广泛 的应 用 1 。它 的测流原理是利用岸上驱动和信号系统进行水道断面测 量 , 并测定测点流速 , 根据流速仪测流的原理计算出断面流量 。而寻求缆道计数器读数与实测值的关系 , 目前天津市水文站缆道计数器校正 , 大多采用经纬仪 交会法 , 此方法需布设基线 , 测量复杂 , 计算工作量 大 , 随着全站仪在水文领域的引进 , 应用对边测量功 能 , 使测量方法简捷 、精确 。从水文缆道测流的 原 理可 知 , 水 道断 面面 积 的测量精度直接影响实测流量成果的大小 。为保 证 水 道断面面积测量的精度 , 除保证要有较充分的 垂 线外 , 还要保证测距 、测深的 准 确性 。而测 距 、测 深 的数值 是 通 过 安 装 在 水 文 绞 车 上 的 计 数 器 来 显 示的 , 因此 , 水文缆道测验规范 要求每年应对计数器进行 1 2 次 率 定 与 比 测 , 分 别 在 汛 前 、汛行 。当主 索 垂 度 调 整 , 更 换 铅 鱼 、循 环 索 、索 、传感轮 及 改 变 信 号 装 置 时 , 应 及 时 重 新 率比测 。率定的目的是寻求计数器读数与实测值系 ; 比测的目的是检验记录值与实测值 的 误差 在实际 工 作 中 , 往 往 有 些 水 文 测 站 忽 略 了 此作 , 或因某些原因 , 当时来不及实 施此 项 工作 使实测流量成果产生系统偏差 。为保证水文资 验的精 度 , 需 经 常 对 水 文 缆 道 测 距 计 数 器 进 正 。其必然要求测量方法越简捷方便越 好 , 本 据全站仪对边测量功能 , 分析由缆道计数器产测距 、测宽误差对实测流量的影响 , 并结 合工 际对实测流量进行校正 。收稿日期 : 2007 212 215作者简介 : 李润苗 ( 1964 ) , 男 , 高级工程师 。1水文缆道测距计数器的率定使用水文缆道的测站 , 一般采用计数器法测定垂 线起点距 。方法是将运载行车常用的铅鱼开至断面不 同位置处 , 利用安装在室内的计数器 , 测记循环索放 出的长度 。由于 , 循环索长度表示的是某一段的曲线 长度 , 它与水平方向的起点距有一定的差异 , 因此 , 室内计数器测记的数值并不能直接代表起点距 。消除 这种误差的一般方法是 : 采用经纬仪进行比测率定 , 即在室内用记数器记数的同时 , 用经纬仪同步测定该 垂线起点距 , 与计数器建立关系 , 根据率定的这些资 料 , 可建立循环长度与垂线起点距的关系曲线 , 据此 可将计数长度转换成垂线的起点距 , 这种方法相当于 作垂度影响的改正 。以确定各测深 (速 ) 垂线位置的 计数器起点距正确位置读数 。图 1 基线与断面线不垂直支架 , 而是用手握六分仪进行测角 , 因此该法常为水文勘测及大江 、大河测深 、测速时所采用 。2 12 极坐标交会法从三维空间概念出发 , 利用极坐标与直角坐标互 换原理 , 以测定任何一地点位置 , 这就是极坐标交会2水文目前常用起点距测量方法大断面和水道断面的起点距 , 均以高水时的断面 起点桩 (一般为设在岸的断面桩 ) 作为起算零点 。起 点距的测定也就是测量各测深垂线距起点桩的水平距 离 。目前常用的方法主要有以下几个 2 。2 11 平面交会法平面交会法包括经纬仪测角交会法 、平板仪交会 法和六分仪交会法等 。这些方法的 基 本原 理大 致 相 同 。现以经纬仪测角交会法为例加以介绍 。测量起点距时 , 把经纬仪架设在岸上基线的端点 位置 , 测量与断面上各测深线的水平夹角 , 即可用三角 公式计算起点距 , 基线的类型不同计算公式分别如下 。( 1 )基线与断面线垂直 。 此时起点距按下式计算法 ,如图 2所示 。图 2 极坐标交会法( 1 )测量方法 。具体测量方法如图 3所示 。将经纬仪架设在高程 基点 r (该基点可不在断面线上 ) 上 , 设基点高程为 z , 仪器高 i, 测深时水位 z。由于基点高程 z 在设 站时已测得 , 在测深时 , 只需测出仪器高和水位 , 并 瞄准各测深垂线 , 测出俯角 和极角 。然后用下式 计算垂线起点距 。仪器水平视线距水面高差值为( 1 )d = l tan式中 , d 为起点距 (m ) ; l 为基线长度 (m ) ; 为基线与测深垂线间的夹角 。( 2 )基线与断面线不垂直 。 如果受地形限制在部设基线时无法使基线与断面线垂直 (图 1 ) , 可按三角形正弦定律计算起点距 , 即a = o r + r s = i + z - z( 3 )sin( 2 )其余符d = lsin ( + )极半径为式中 , 为断面与测深垂线至基点间的夹角 ;号意义同上 。s t = a cot( 4 )则起点距为l = s t co s = a cot co s若高程基点位于断面线上时 , = 0 ,平板仪交会法与经纬仪交会法不同之处是起点距需用图解法确定 。六分仪交会法主要特点是借助于两( 5 )则式 ( 5 )可按照以上全站仪对边方法 , 实际测量时 , 只全站仪架在水文缆道所在堤防可观测到棱镜的 处 , 棱镜通常安置在水文缆道主索行车架处 , 即 量出缆车行进过程中 , 各条测深垂线间的间距 、 距及高差 。图 3 测量方法( 2 )特点与适用条件 。该法的优点在于 , 能避免因测深时不注意瞄准断 面线 , 而带来的起点距测量误差 , 从而克服了前面所 述平面交会法的缺陷 , 保证了测量精度 。极坐标交会 法适用于岸边地形较高 、设置的高程基点应保证在最 高洪水位时 , 对最远一点视线的俯角不小于 4 (此时起点距相对误差为 0142 % ) , 特殊情况下也不应小于2 。布设高程基点时 , 还应考虑仪器视线能否交会到 最低水位时的近岸水边点 。4 结语水文缆道计数器误差的大小直接影响实测流果精度的高低 。因此 , 水文缆道测验规范 对 计数器的率定有具体的要求 。使用缆道测流的水 站要重视缆道计数器的率定工作 , 应严格按照缆道测验规范 要求 , 认真 开展 缆 道计 数器 的 率以进一步提高测流成果的精度 。对于没有进行缆道器率定而施测的流量 , 当缆道的垂度 、铅鱼 、循环起重索 、传感轮及信号装置不变时 , 通过对缆道测数器进行率定 , 可以按本文所述的全站仪对边方法 线起点距进行测量 , 以确保流量成果的精度 。通过对以上众多起点距的测量方法分析 , 可 现全站仪对边方法优于其它方法 , 其简捷 、精确 于操作 , 且可以避开好多限制条件 , 值得推广应 起点距 、大断面等水文项目的测量 。3全站仪对边方法对垂线起点距进行测量对边测量是全站仪的一种专用测量功能 , 它可间 接测量两点间的距离和高差 , 通常适用于待测的两点 间有障碍不能通视以及待测的两点不便甚至不能安置 仪器 。对边测量设站灵活 , 操作简单 , 在实际测量工 程中非常有用 。目前无论是国产还是进口全站仪均具有对边测量 功能 , 方法就是将仪器架在任意已知点 (或未知点 )上 , 架好仪器对中整平后 , 开启仪器直接进入对边测量功能菜单 , 选择折线测量项 , 瞄准第一点棱镜观测 完毕后 , 再瞄准第二点棱镜进行观测 , 完毕后 , 主屏参考文献 :sd 121 84 , 水文缆道测验规范 s 1gb 50179 93 , 河流流量测验规范 s 1 1 2 (责任编辑聂建平书由中国 水 利 水 电 出 版 社 出 版 的节 水 型 社 会 知 识问答 与 读 者 见 面 了 。该 书 由 中 国 水 利 学 会 组 织 相关专 家 编 写 , 中 国 水 利 学 会 秘 书 长 李 赞 堂 任 主 编 。全书共分 7 章 , 主 要 内容 包 括 : 节 水 型 社 会 总 论 , 农业节水 , 工业节水 , 城市生活节水 , 节水法律 法规与标准 , 节水产品认证 , 国外节水等 , 围绕上述 内容展开提问与回答 , 共计 800个有关节水型社会的 知识问答 。本书适用于从事水资源 、节水 、水利 、水务