全站仪在水文缆道率定上的应用

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1、(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 io

2、n 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

3、 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

4、 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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、 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 、环讯保 、科研 、设计 、教学以及水产业等领域工作者 可作为节水型社会建设项目试点区域的领导 、管 员 , 以及节水管理机构能力建设 、培训管理人员 考书 , 也适于欲从事节水领域工作 , 以及广大关 水型社会建设的读者 。欲了解该书的详细内容 , 或购买者 , 请联系王艺 : 中国水利水电出版社 , 电话 : 6320转 2527; 邮箱 : wywa te rp ub1com1cn李贵 宝 : 中 国 水 利 学 会 , 电 话 : 63202180箱 : gb limw r1gov1cn