第一篇：全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用及其維護(hù)

水準(zhǔn)儀的使用方法

水準(zhǔn)儀廣泛用于建筑行業(yè)，是測(cè)量水平高低的儀器，具有精度高、使用方便、快速、可靠等優(yōu)點(diǎn)，使用在引測(cè)、大面積場(chǎng)地測(cè)量、樓面水平線標(biāo)志、沉降觀測(cè)等。現(xiàn)介紹水準(zhǔn)儀的使用方法。

一、水準(zhǔn)儀器組合：

1.望遠(yuǎn)鏡 2.調(diào)整手輪 3.圓水準(zhǔn)器 4.微調(diào)手輪5.水平制動(dòng)手輪 6.管水準(zhǔn)器 7.水平微調(diào)手輪 8.腳架

二、操作要點(diǎn)：

在未知兩點(diǎn)間，擺開(kāi)三腳架，從儀器箱取出水準(zhǔn)儀安放在三腳架上，利用三個(gè)機(jī)座螺絲調(diào)平，使圓氣泡居中，跟著調(diào)平管水準(zhǔn)器。水平制動(dòng)手輪是調(diào)平的，在水平鏡內(nèi)通過(guò)三角棱鏡反射，水平重合，就是平水。將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)未知點(diǎn)（1）上的塔尺，再次調(diào)平管水平器重合，讀出塔尺的讀數(shù)（后視），把望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)到未知點(diǎn)（2）的塔尺，調(diào)整管水平器，讀出塔尺的讀數(shù)（前視），記到記錄本上。

計(jì)算公式：兩點(diǎn)高差=后視－前視。

三、校正方法：

將儀器擺在兩固定點(diǎn)中間，標(biāo)出兩點(diǎn)的水平線，稱(chēng)為a、b線，移動(dòng)儀器到固定點(diǎn)一端，標(biāo)出兩點(diǎn)的水平線，稱(chēng)為a’、b ’。計(jì)算如果a－b≠a’－b ’時(shí)，將望遠(yuǎn)鏡橫絲對(duì)準(zhǔn)偏差一半的數(shù)值。用校針將水準(zhǔn)儀的上下螺釘調(diào)整，使管水平泡吻合為止。重復(fù)以上做法，直到相等為止。

四、保養(yǎng)與維修：

1．水準(zhǔn)儀是精密的光學(xué)儀器，正確合理使用和保管對(duì)儀器精度和壽命有很大的作用；

2．避免陽(yáng)光直曬，不許可隨便拆卸儀器；

3．每個(gè)微調(diào)都應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，不要用力過(guò)大。鏡片、光學(xué)片不準(zhǔn)用手觸片；

4．儀器有故障，由熟悉儀器結(jié)構(gòu)者或修理部修理； 5．每次使用完后，應(yīng)對(duì)儀器擦干凈，保持干燥。經(jīng)緯儀的使用方法

1）三腳架調(diào)成等長(zhǎng)并適合操作者身高，將儀器固定在三腳架上，使儀器基座面與三腳架上頂面平行。

2）將儀器舞擺放在測(cè)站上，目估大致對(duì)中后，踩穩(wěn)一條架腳，調(diào)好光學(xué)對(duì)中器目鏡（看清十字絲）與物鏡（看清測(cè)站點(diǎn)），用雙手各提一條架腳前后、左右擺動(dòng)，眼觀對(duì)中器使十字絲交點(diǎn)與測(cè)站點(diǎn)重合，放穩(wěn)并踩實(shí)架腳。3）伸縮三腳架腿長(zhǎng)整平圓水準(zhǔn)器

4）將水準(zhǔn)管平行兩定平螺旋，整平水準(zhǔn)管。5）平轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部90度，用第三個(gè)螺旋整平水準(zhǔn)管。

6）檢查光學(xué)對(duì)中，若有少量偏差，可打開(kāi)連接螺旋平移基座，使其精確對(duì)中，旋緊連接螺旋，再檢查水準(zhǔn)氣泡居中 全站儀的使用方法 全站型電子速測(cè)儀簡(jiǎn)稱(chēng)全站儀，它是一種可以同時(shí)進(jìn)行角度（水平角、豎直角）測(cè)量、距離（斜距、平距、高差）測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，由機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的測(cè)量?jī)x器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測(cè)站上所有的測(cè)量工作，故被稱(chēng)為“全站儀”。

全站儀上半部分包含有測(cè)量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測(cè)量系統(tǒng)、豎直角測(cè)量系統(tǒng)、水平補(bǔ)償系統(tǒng)和測(cè)距系統(tǒng)。通過(guò)鍵盤(pán)可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)。以上各系統(tǒng)通過(guò)I/O接口接入總線與微處理機(jī)聯(lián)系起來(lái)。目前，世界上許多著名的測(cè)繪儀器生產(chǎn)廠商均生產(chǎn)有各種型號(hào)的全站儀。一）、概況

電磁波測(cè)距按測(cè)程來(lái)分，有短程(＜3km)、中程(3—15km)和遠(yuǎn)程(＞15km)之分。按測(cè)距精度來(lái)分，有Ⅰ級(jí)(5mm)、Ⅱ級(jí)(5mm— 10mm)和Ⅲ級(jí)(＞10mm)。按載波來(lái)分，采用微波段的電磁波作為載波的稱(chēng)為微波測(cè)距儀；采用光波作為裁波的稱(chēng)為光電測(cè)距儀。光電測(cè)距儀所使用的光源有激光光源和紅外光源(普通光源已淘汰)，采用紅外線波段作為載波的稱(chēng)為紅外測(cè)距儀。由于紅外測(cè)距儀是以砷化稼(GaAs)發(fā)光二極管所發(fā)的熒光作為載波源，發(fā)出的紅外線的強(qiáng)度能隨注入電信號(hào)的強(qiáng)度而變化，因此它兼有載波源和調(diào)制器的雙重功能。GaAs發(fā)光二極管體積小，亮度高，功耗小，壽命長(zhǎng)，且能連續(xù)發(fā)光，所以紅外測(cè)距儀獲得了更為迅速的發(fā)展。本節(jié)討論的就是紅外光電測(cè)距儀。

（二）、測(cè)距原理

欲測(cè)定A、B兩點(diǎn)間的距離D，安置儀器于A點(diǎn)，安置反射鏡于B點(diǎn)。儀器發(fā)射的光束由A至B，經(jīng)反射鏡反射后又返回到儀器。設(shè)光速c為已知，如果光束在待測(cè)距離D上往返傳播的時(shí)間。已知，則距離D可由下式求出

式中c＝c。／n，c。為真空中的光速值，其值為299792458m／s, n為大氣折射率，它與測(cè)距儀所用光源的波長(zhǎng)，測(cè)線上的氣溫t, 氣壓P和濕度e有關(guān)。

測(cè)定距離的精度，主要取決于測(cè)定時(shí)間 的精度，例如要求保證±lcm的測(cè)距精度，時(shí)間測(cè)定要求準(zhǔn)確到6．7×10—lls，這是難以做到的。因此，大多采用間接測(cè)定法來(lái)測(cè)定。間接測(cè)定 的方法有下列兩種： 1．脈沖式測(cè)距

由測(cè)距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出光脈沖，經(jīng)被測(cè)目標(biāo)反射后，再由測(cè)距儀的接收系統(tǒng)接收，測(cè)出這一光脈沖往返所需時(shí)間間隔()的鐘脈沖的個(gè)數(shù)以求得距離D。由于計(jì)數(shù)器的頻率一殷為300MHz(300×106Hz)，測(cè)距精度為O.5m，精度較低。2．相位式測(cè)距

由測(cè)距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一種連續(xù)的調(diào)制光波，測(cè)出該調(diào)制光波在測(cè)線上往返傳播所產(chǎn)生的相依移，以測(cè)定距離D。紅外光電測(cè)距儀一般都采用相位測(cè)距法。在砷化镕(GaAs)發(fā)光二極管上加了頻率為f的交變電壓(即注入交變電流)后，它發(fā)出的光強(qiáng)就隨注入的交變電流呈正弦變化，這種光稱(chēng)為調(diào)制光。測(cè)距儀在 A點(diǎn)發(fā)出的調(diào)制光在待測(cè)距離上傳播，經(jīng)反射鏡反射后被接收器所接收，然后用相位計(jì)將發(fā)射信號(hào)與接受信號(hào)進(jìn)行相位比較，由顯示器顯出調(diào)制光在待測(cè)距離往、返傳播所引起的相位移φ。

（三）、全站儀的操作與使用

不同型號(hào)的全站儀，其具體操作方法會(huì)有較大的差異。下面簡(jiǎn)要介紹全站儀的基本操作與使用方法。1.全站儀的基本操作與使用方法 1）水平角測(cè)量

（1）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)A。

（2）設(shè)置A方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為0°00′00〃。

（3）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤(pán)讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。2）距離測(cè)量（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)

測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。

（2）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值

光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。（3）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。（4）距離測(cè)量

照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開(kāi)始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。

全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是最常用的測(cè)距模式，測(cè)量時(shí)間約2.5S，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距，最小顯示一般為1cm，每次測(cè)距時(shí)間約0.3S；粗測(cè)模式，測(cè)量時(shí)間約0.7S，最小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，可按測(cè)距模式（MODE）鍵選擇不同的測(cè)距模式。

應(yīng)注意，有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。3）坐標(biāo)測(cè)量

（1）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

（2）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。（3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。

（4）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。（5）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（6）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用及其維護(hù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī) 的廣泛 應(yīng)用，現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)水平也得到了迅速的提高，測(cè)繪野外作業(yè)手段也有了質(zhì)的飛越。一種集測(cè)距裝置、測(cè)角裝置和微處理器為一體的新型測(cè)量?jī)x器就應(yīng)運(yùn)而生。這種能自動(dòng)測(cè)量和計(jì)算，并通過(guò)電子手簿或直接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄，存儲(chǔ)和輸出的測(cè)量?jī)x器，稱(chēng)為全站型電子速測(cè)儀，簡(jiǎn)稱(chēng)全站儀。

全站儀主要由五個(gè)系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。

全站儀組成及各系統(tǒng)間關(guān)系控制系統(tǒng)是全站儀的核心，主要由微處理機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器、存儲(chǔ)卡、制動(dòng)和微動(dòng)旋鈕、控制模塊和通訊接口等軟硬件組成。根據(jù)要求，通過(guò)鍵盤(pán)(面板)可 以進(jìn)行各種控制操作如 ：參數(shù)預(yù)置，選擇顯示和記錄模式，進(jìn)行存貯卡格式化，建立或選擇工作文件，數(shù)據(jù)輸入輸出．確定測(cè)量模式等。全站儀的基本組成

全站儀即全站型電子速測(cè)儀，是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單 元等組成 的三維坐標(biāo)測(cè) 量系統(tǒng) ．測(cè)量結(jié)果 能自動(dòng)顯示，并能與外接設(shè)備交換數(shù)據(jù)的多功能測(cè)量?jī)x器。從總體上看全站儀有下列兩大部分組成 ：

1.1 為采集數(shù)據(jù)而沒(méi)置的專(zhuān)用設(shè)備：主要有電子測(cè)角系統(tǒng)，電子測(cè)距系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，還有自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備等。1.2 過(guò)程控制機(jī) ：主要用于有序地實(shí)現(xiàn)上述每一專(zhuān)用設(shè)備的功能。過(guò)程控制機(jī)包 括與測(cè) 量數(shù)據(jù)相連接的外轉(zhuǎn)設(shè)備及進(jìn)行計(jì)算、產(chǎn)生指令的微處理機(jī)。2 全站儀的使用

在全站儀的使用問(wèn)題上，不 同的廠家 生產(chǎn)的儀器 有著一定 的差

異，但進(jìn)行數(shù)據(jù)采集操作過(guò)程 大致是 相同的。全站儀采集碎部 點(diǎn)的過(guò) 程如下 ：

2．1 測(cè) 站安置儀器 在測(cè)站上將儀 器進(jìn)行整平、對(duì) 中，其具體 作法與

常規(guī)測(cè)繪儀器 的整平對(duì) 中方法相 同。

2_2 打開(kāi)電源 開(kāi) 啟 電源 的方法 ：將 電源 開(kāi)關(guān)打 開(kāi)，顯示 屏顯示，所

有點(diǎn) 陣發(fā)亮 ．幾秒后 即可進(jìn)行 測(cè)量。對(duì)各種類(lèi)型 的儀器 可參 照儀器使

用說(shuō) 明書(shū)進(jìn)行操作。

2．3 設(shè)置 垂直零點(diǎn) 松開(kāi)望遠(yuǎn)鏡 制動(dòng)螺旋將望遠(yuǎn) 鏡上下轉(zhuǎn) 動(dòng)，當(dāng)望

遠(yuǎn)鏡通過(guò)水平線時(shí)，將指示 出垂直零 點(diǎn)，并顯示 垂直角。2．4 儀器參數(shù) 設(shè)置 儀器參數(shù)是 控制儀器測(cè)量狀 態(tài)、顯示狀 態(tài)數(shù)據(jù)

改正等功能 的變量，在全站儀 中一般 都可根據(jù)測(cè)量要求通過(guò)鍵 盤(pán)進(jìn)行

改變，并且所選取 的選擇項(xiàng)可保存 到下一 次改變?yōu)橹埂?．5 設(shè) 置度盤(pán)初始值 可先 照準(zhǔn)定 向 目標(biāo)，然后按 “OSET”鍵設(shè)囂度盤(pán)初值為 0度。也可用水平制動(dòng) 和微動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)全站儀使其水平角為要求的值．用“HOLD”鍵 鎖定度盤(pán)，再轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部 瞄準(zhǔn)定向 目標(biāo)，第二

次用 “HOLD”鍵解鎖，完成初始設(shè)置。

2．6 照 準(zhǔn)待測(cè) 目標(biāo)進(jìn)行水平角和距離測(cè)量 在完 成測(cè)量后全 站儀將

根據(jù)用戶(hù) 的設(shè)置在 屏幕 上顯示測(cè) 量結(jié) 果。

以上 是全站儀 進(jìn)行 角度測(cè) 量和距 離測(cè)量的工作過(guò)程，全 站儀的其

它功能用戶(hù)可根據(jù)所購(gòu)買(mǎi) 的儀器 說(shuō)明書(shū)進(jìn)行 操作。3 全站儀保管的注意事項(xiàng) 3．1 儀器應(yīng) 由專(zhuān)人負(fù)責(zé)保管。

3．2 儀器箱 內(nèi)應(yīng)保持干燥，及 時(shí)更換 干燥 劑。儀器必須放置專(zhuān) 門(mén)架上 或固定位 置。

3。3 儀器長(zhǎng)期不用時(shí)，應(yīng) 以一月左右定期取 出通風(fēng)防霉并通 電驅(qū)潮

以保 持儀 器良好 的工作狀 態(tài)。3．4 儀器放置要整齊，不得倒置。4 全站儀使用時(shí)的注意事項(xiàng)

4．1 開(kāi)工前應(yīng)檢查儀器箱背帶及提手是否牢 固

4．2 開(kāi)箱后 提取儀器前，要看 準(zhǔn)儀 器在箱 內(nèi)放置 的方式 和位置，裝 卸

儀器時(shí)，必須握住提手，將儀器從儀器箱取 出或裝 入儀器箱時(shí)，應(yīng)握住

儀器提手和底座，不可握住顯示單元 的下部。切 不可拿儀 器的鏡筒，否

則會(huì)影 響內(nèi)部 固定部件，從而 降低儀器 的精度。應(yīng)握住儀器 的基座部

分，或雙手握住望遠(yuǎn)鏡支架 的下部。儀器用畢，先蓋上物鏡罩，并擦 去

表面 的灰塵。裝箱時(shí)各部位要放置妥 帖，合 上箱蓋 時(shí)應(yīng)無(wú) 障礙。

4．3 在太 陽(yáng)光照射 下觀測(cè)儀器，應(yīng) 給儀 器打傘，并 帶上遮 陽(yáng)罩，以免

影響觀測(cè)精度。在 雜亂環(huán) 境下 測(cè)量，儀器要有專(zhuān)人守護(hù)。當(dāng)儀器架設(shè)在

光滑 的表面 時(shí)，要用細(xì)繩(或細(xì)鉛絲)將三腳架 三個(gè)腳聯(lián)起來(lái) ．以防滑

倒。儀器箱 上嚴(yán)禁坐人。

4-4 當(dāng)架設(shè)儀器在 三腳架上時(shí)，盡 可能用木制三腳架 ．因?yàn)槭褂媒饘?/p>

三腳架可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響測(cè)量精度。

4．5 當(dāng)測(cè)站之 間距 離較遠(yuǎn)，搬站 時(shí)應(yīng) 將儀器卸下，謹(jǐn)記放松 儀器上 的 的制動(dòng)，裝箱后背著走。行走前要檢查儀器箱是否鎖好，檢查安全帶是

否系好。當(dāng)測(cè)站之間距離較近，搬站時(shí)可將儀器連 同三腳架一起靠在

肩上，但儀器要盡量保持直立放置。

4．6 搬站之 前，應(yīng)檢查 儀器與腳 架 的連 接是否 牢固，搬 運(yùn)時(shí) ．應(yīng) 把制

動(dòng)螺旋略微關(guān)住，使儀器在搬站過(guò)程 中不致晃動(dòng)。4．7 儀器任何 部分發(fā)生故 障，不勉 強(qiáng)使用，應(yīng)立 即檢修，否則會(huì) 加劇 儀器的損壞程度。

4．8 光學(xué)元件應(yīng)保持 清潔，如沾染灰沙必須 用毛刷或柔軟 的擦 鏡紙 擦掉。禁止用手指撫摸儀器的任何光學(xué)元件表面。清潔儀器透鏡表面

時(shí)，清先用干凈 的毛刷掃 去灰塵，再用 干凈 的無(wú) 線棉布沾酒精 由透鏡

中心向外一圈圈地輕輕擦拭。除去儀器箱上 的灰塵時(shí)切不可作用任何

稀釋劑或汽油，而應(yīng)用干凈的布?jí)K沾 中性洗滌劑擦洗。4．9 在潮濕環(huán)境 中工作，作業(yè)結(jié)束，要 用軟布擦干儀器表 面的水 分及

灰塵后裝箱。回到辦公室后立即開(kāi)箱取 出儀器放 于干燥 處，徹底涼干 后再裝箱內(nèi)。

4．10 冬天室內(nèi)、室外溫差較大時(shí)，儀 器搬 出室外或搬入室內(nèi)，應(yīng)隔一

段時(shí)間后才能開(kāi)箱。5 儀器轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)的注意事項(xiàng)

5．1 首先把儀器裝在儀 器箱內(nèi)，再把儀 器箱 裝在專(zhuān)供轉(zhuǎn)運(yùn)用 的木箱

內(nèi)，并在空隙處填以泡沫、海綿、刨花或其他防震物 品。裝 好后將 木箱

或塑料箱蓋子蓋好。需要時(shí)應(yīng)用繩子或膠皮帶捆扎結(jié)實(shí)。5．2 無(wú)專(zhuān)供轉(zhuǎn)運(yùn) 的木箱 或塑料箱 的儀器 不應(yīng) 托運(yùn)，應(yīng) 由測(cè)量員 親 自

攜帶。在整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，要做到人不離開(kāi)儀器，如乘 車(chē)，應(yīng)將儀器放

在松軟物品上面，并用手扶著，在顛簸厲害 的道路上行駛 時(shí)，應(yīng)將儀器 抱在懷里

5-3 注意輕拿輕放，放正，不擠不壓，無(wú)論 天氣晴雨，均要事先做好防曬、防雨、防震等措施。6 全站儀電池的使用

全站儀的電池是全站儀最重要的部件之一，現(xiàn)在全 站儀 所配備的電池一般為 Ni—MH(鎳 氫電池)和 —Cd(鎳鎘 電池)，電池 的好壞、電量的多少?zèng)Q定了外業(yè)時(shí)間的長(zhǎng)短。在電源打開(kāi)期間不要將電池取出，因?yàn)榇藭r(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失，因此應(yīng)在電源關(guān)閉后再裝入或取出電池。

第二篇：淺談工程測(cè)量在水利樞紐工程中的應(yīng)用

淺談工程測(cè)量在水利樞紐工程中的應(yīng)用

魏焰展(福建省漳州市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,郵編363000)

摘要:隨著測(cè)繪技術(shù)的迅猛發(fā)展,工程測(cè)量的方法和技術(shù)也在不斷地進(jìn)步和更新。結(jié)合工程測(cè)量在水利樞紐工程中的應(yīng)用,本文概括了工程測(cè)量的相關(guān)理論,并闡述了工程測(cè)量在水利樞紐工程應(yīng)用中的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞:工程測(cè)量;水利樞紐工程

1概述

水利工程源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。公元前21世紀(jì)禹奉命治理洪水，已有“左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩”，用以測(cè)定遠(yuǎn)近高低。20世紀(jì)50年代以后，測(cè)量工作吸收各種新興技術(shù)，發(fā)展更加迅速，出現(xiàn)許多先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，為工程測(cè)量在水利樞紐工程中提供了先進(jìn)的技術(shù)和工具，向現(xiàn)代化、自動(dòng)化、數(shù)字化方向發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。2流域規(guī)劃階段的測(cè)量

由于流域規(guī)劃是在整個(gè)流域地區(qū)進(jìn)行，因此，不僅要對(duì)河流中徑流的水利資源進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)也要對(duì)該區(qū)域地下水源進(jìn)行規(guī)劃。流域規(guī)劃的主要內(nèi)容之一是制定河流的梯級(jí)開(kāi)發(fā)方案，合理地選擇樞紐的位置和分布。在進(jìn)行梯級(jí)布置時(shí)，不僅需要在地形圖上確定合適的位置，而且還應(yīng)確定各水庫(kù)的正常高水位。為此，測(cè)量人員應(yīng)提供該流域內(nèi)的地形圖、河流縱橫斷面圖以及河谷地形圖。可收集國(guó)家基本圖或其他勘測(cè)單位的現(xiàn)有圖提供設(shè)計(jì)使用。在收集資料時(shí)，除具體成果、成圖外，還應(yīng)收集下列資料：施測(cè)單位、時(shí)間、作業(yè)規(guī)范，標(biāo)石耐久程度和保存情況，實(shí)測(cè)結(jié)果所達(dá)到的各項(xiàng)精度指標(biāo)，所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)等。根據(jù)需要有時(shí)還要測(cè)定河流水面高程，測(cè)定局部地區(qū)河流的橫斷面及水下地形圖。

2.1河流水面高程的測(cè)定

盡管在河流上每隔一定的間距設(shè)有水文站，但要詳細(xì)了解河流水面的變化特征，僅靠水文站的觀測(cè)是不夠的。因此，還必須沿河流布設(shè)一定數(shù)量的水位點(diǎn)，以測(cè)定水面高程及其變化，水位點(diǎn)應(yīng)盡可能位于河流水面變化的特征處。水位點(diǎn)的密度應(yīng)根據(jù)河流的比降、落差、橫斷面形態(tài)變化等來(lái)確定，同時(shí)也要考慮各設(shè)計(jì)階段的要求。為了測(cè)定水面高程，首先沿河流建立統(tǒng)一的高程控制，然后再設(shè)立水位點(diǎn)進(jìn)行水位觀測(cè)。建立高程控制時(shí)，通常是在河流沿線布設(shè)一定數(shù)量的高程控制點(diǎn)，它們應(yīng)盡可能布設(shè)在靠近河岸但又不致被洪水淹沒(méi)、較為穩(wěn)定的地點(diǎn)，且最好與待測(cè)水位點(diǎn)位于同岸；它們的分布盡量與水位點(diǎn)的位置相對(duì)應(yīng)。控制點(diǎn)的高程一般采用等級(jí)幾何水準(zhǔn)法測(cè)定，其精度要求要視地形條件、水面比降和路線長(zhǎng)度而定。

2.2橫斷面測(cè)量

對(duì)垂直于路線中線方向的地面高低所進(jìn)行的測(cè)量工作稱(chēng)為橫斷面測(cè)量。橫斷面的位置一般可根據(jù)設(shè)計(jì)用途由設(shè)計(jì)人員會(huì)同測(cè)量人員先在地形圖上選定，然后再現(xiàn)場(chǎng)確定。橫斷面應(yīng)盡量選在水流比較平緩且能控制河床變化的地方。為方便于水深測(cè)量，橫斷面應(yīng)盡可能避開(kāi)急流、險(xiǎn)灘、懸崖、峭壁，斷面方向應(yīng)垂直于河槽。橫斷面的間距視河流大小和設(shè)計(jì)要求而定，一般在重要的城鎮(zhèn)附近、支流入口，水工建筑物上、下游和河道大轉(zhuǎn)彎處等都應(yīng)加設(shè)橫斷面；而對(duì)于河流比降變化和河槽形態(tài)變化小、人口稀少和經(jīng)濟(jì)價(jià)值低的地區(qū)，可適當(dāng)放寬黃斷面的間距。橫斷面的位置在實(shí)地確定后，應(yīng)在斷面兩端設(shè)立斷面基點(diǎn)或在一端設(shè)立一個(gè)基點(diǎn)并同時(shí)確定斷面線的方位角。斷面基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在最高洪水位以上，并與控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)，以確定其平面位置和高程。斷面基點(diǎn)平面位置的測(cè)定精度不低于編制縱斷面圖使用的圖根控制精度；高程一般應(yīng)以等外水準(zhǔn)測(cè)定。當(dāng)?shù)匦螚l件限制無(wú)法測(cè)定斷面點(diǎn)的平面位置和高程時(shí)，可布設(shè)成平面基點(diǎn)和高程基點(diǎn)，分別確定其平面和高程。橫斷面的編號(hào)可以從某一建筑物的軸線或支流入口處由上游向下游或下游向上游的順序統(tǒng)一編號(hào)，并在序號(hào)前冠以河流名稱(chēng)或代號(hào)，還應(yīng)注出橫斷面的里程樁號(hào)。橫斷面常用的方法有：斷面索法、交會(huì)法、GPS(RTK)法等。

橫斷面測(cè)量的精度要求：橫斷面地形點(diǎn)的精度，包括地形點(diǎn)對(duì)中心線樁的平面位置中誤差：平地、丘陵地應(yīng)≤±1.5m，山地、高地應(yīng)≤±2.0m；地形點(diǎn)對(duì)鄰近基本高程控制點(diǎn)的高程中誤差應(yīng)≤±0.3m。

橫斷面測(cè)量的測(cè)設(shè)要求：

1、中心線與河道、溝渠、道路等交*時(shí)，應(yīng)測(cè)出中心線與其交角。當(dāng)交角大于85°、小于95°時(shí)，可只沿中心線施測(cè)一條所交渠、路的的橫斷面；當(dāng)交角小于85°或大于95°時(shí)，應(yīng)垂直于所交渠、路和沿中心線方向各測(cè)一條斷面。2橫斷面通過(guò)居民地時(shí)，一側(cè)測(cè)至居民地邊緣，并注記村名，另一側(cè)應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。橫斷面遇到山坡時(shí)，一側(cè)可測(cè)至山坡上1~2點(diǎn)，另一側(cè)適當(dāng)延長(zhǎng)。3橫斷面上地形點(diǎn)密度，在平坦地區(qū)最大點(diǎn)距不得大于30m。地形變化處應(yīng)增加測(cè)點(diǎn)，提高橫斷面的精度。

外業(yè)工作結(jié)束后，應(yīng)對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行整理，檢查和計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的起點(diǎn)距，由觀測(cè)時(shí)的工作水位和水深計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的高程，然后將河道橫斷面圖按一定的比例通過(guò)cass等軟件在計(jì)算機(jī)上繪制并打印。

2.3縱斷面編繪

河道縱斷面是指沿著河流深泓點(diǎn)（即河床最低點(diǎn)）剖開(kāi)的斷面。用橫坐標(biāo)表示河長(zhǎng)，縱坐標(biāo)表示高程，將這些深泓點(diǎn)連接起來(lái)，就得到河底的縱斷面形狀。在河流縱斷面圖上應(yīng)表示出河底線、水位線以及沿河主要居民地、工礦企業(yè)、鐵路、公路、橋梁、水文站等的位置和高程。

河流縱斷面圖一般是利用已有的水下地形圖、河流橫斷面圖及有關(guān)水文資料進(jìn)行編繪的，其基本步驟如下：

1、量取河道里程

2、換算同時(shí)水位，按距離成正比計(jì)算各點(diǎn)水位改正數(shù)的方法（由上游水位計(jì)算：△Hm=△HA-(△HA-△HB)/L*l1，由下游水位計(jì)算：△Hm=△HB+(△HA-△HB)/L*l2，hm= Hm-△Hm。式中△Hm中間點(diǎn)的水位改正數(shù)、Hm中間點(diǎn)處的觀測(cè)水位、hm中間點(diǎn)處的同時(shí)水位、△HA上游水位改正數(shù)、△HB下游水位改正數(shù)、L上下游間水平距離、l1上游到中間點(diǎn)的水平距離、l2下游到中間點(diǎn)的水平距離）

3、編制河道縱斷面表

4、繪制河道縱斷面圖

3水利樞紐工程設(shè)計(jì)階段的測(cè)量

水利樞紐工程設(shè)計(jì)階段的測(cè)量工作主要包括：各種比例尺的地形圖測(cè)繪、水庫(kù)淹沒(méi)界線測(cè)量、地質(zhì)勘察測(cè)量和控制測(cè)量等。

3.1控制測(cè)量

為保證工程設(shè)計(jì)階段各項(xiàng)測(cè)繪工作的順利進(jìn)行，需在工程設(shè)計(jì)區(qū)域建立精度適當(dāng)?shù)目刂凭W(wǎng)。控制測(cè)量的目的就是為了地形圖測(cè)繪和各種工程測(cè)量提供控制基礎(chǔ)和起算基準(zhǔn)。控制網(wǎng)具有控制全局、限制測(cè)量誤差累積的作用，是各項(xiàng)測(cè)量工作的依據(jù)。控制測(cè)量應(yīng)遵循從高級(jí)到低級(jí)、由整體到局部、逐級(jí)控制、逐級(jí)加密的原則。控制測(cè)量分為平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量。平面控制網(wǎng)常用三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、三邊測(cè)量和邊角測(cè)量等方法建立，目前，由于GPS技術(shù)的推廣應(yīng)用，利用GPS建立平面控制網(wǎng)已成為主要方法。高程控制網(wǎng)主要用水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量方法建立。

3.2數(shù)字化測(cè)圖

3.2.1 數(shù)字化地形測(cè)量的儀器設(shè)備硬件條件數(shù)字化地形測(cè)量的儀器設(shè)備從控制測(cè)量到成果成圖輸出大致需要GPS接收機(jī)、全站儀、計(jì)算機(jī)、繪圖儀以及與之相關(guān)的平差計(jì)算成圖軟件、數(shù)據(jù)傳輸、交換附件、通訊器材等。儀器設(shè)備配置水平較常規(guī)地形測(cè)量是一個(gè)質(zhì)的飛躍。

3.2.2 數(shù)字化地形測(cè)量工作的人員素質(zhì)條件數(shù)字化地形測(cè)量的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)熟練掌握測(cè)量專(zhuān)業(yè)技術(shù)、熟練掌握計(jì)算機(jī)及測(cè)繪軟件的應(yīng)用技術(shù),這對(duì)測(cè)量人員的技術(shù)素質(zhì)提出了更高的要求。

3.2.3 作業(yè)方法

在生產(chǎn)工序上,數(shù)字化地形測(cè)量不一定要遵守“先控制、后測(cè)圖”的原則,控制測(cè)量、碎部測(cè)圖可以同時(shí)進(jìn)行,甚至可以是先測(cè)圖后控制,只是后者需將碎部成圖以控制點(diǎn)為基準(zhǔn)借助成圖軟件進(jìn)行測(cè)站(圖形)糾正。在控制點(diǎn)點(diǎn)之記的制作上,數(shù)字化地形測(cè)量不一定要將其作為一個(gè)專(zhuān)門(mén)工作來(lái)進(jìn)行,可依據(jù)最終成圖編繪點(diǎn)之記。碎部測(cè)圖在數(shù)字化地形測(cè)量中只是個(gè)數(shù)據(jù)采集的過(guò)程,成圖大量的工作量從外業(yè)轉(zhuǎn)移到了內(nèi)業(yè),目前,碎部成圖作業(yè)方法較多,因人而異。筆者認(rèn)為較為成熟的方法是簡(jiǎn)碼法,特點(diǎn)是成圖數(shù)學(xué)精度好、地物地貌要素詳盡、作業(yè)效率較高。

3.2.4 簡(jiǎn)碼法數(shù)字化地形測(cè)量及其作業(yè)流程

簡(jiǎn)碼法是數(shù)字化地形測(cè)量過(guò)程中,觀測(cè)員給每一個(gè)碎部測(cè)點(diǎn)賦于一個(gè)自定義編碼,并依據(jù)這種自定義編

碼編圖成圖的一種數(shù)字化地形測(cè)量方法。

簡(jiǎn)碼法數(shù)字化測(cè)圖作業(yè)流程為:外業(yè)數(shù)據(jù)采集(自定義編碼)→內(nèi)業(yè)概略編圖→草圖外業(yè)補(bǔ)充調(diào)繪→內(nèi)業(yè)詳細(xì)編圖→外業(yè)巡回檢查→最終成果成圖。分述如下:

外業(yè)數(shù)據(jù)采集:該環(huán)節(jié)重點(diǎn)是碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)與自定義編碼采集,強(qiáng)調(diào)碎部點(diǎn)的數(shù)學(xué)精度、采集數(shù)量和自定義編碼的可自我識(shí)別程度、強(qiáng)調(diào)測(cè)站與棱鏡之間通訊聯(lián)系,而不必過(guò)分關(guān)注碎部點(diǎn)間的連接關(guān)系。在同一個(gè)測(cè)站上,只要能看到而視線又不是過(guò)長(zhǎng),宜及時(shí)采集,不必頻繁搬站。自定義編碼不必過(guò)于嚴(yán)格,只要編圖時(shí)作業(yè)員自己能夠識(shí)別即可,完全根據(jù)作業(yè)員的習(xí)慣和自我條件決定。值得注意的是:由于自定義編碼具有一定的隨便性,在增加了自我識(shí)別難度的同時(shí),也使其具有相當(dāng)?shù)撵`活性和可開(kāi)發(fā)性。

內(nèi)業(yè)概略編圖:既然是概略編圖,其原則應(yīng)該定為能識(shí)別多少就編多少,能編到什么程度就編到什么程度,不能識(shí)別的在外業(yè)補(bǔ)充調(diào)繪時(shí)處理。這一環(huán)節(jié)只需要編出有基本輪廓的平面草圖,該草圖只作為外業(yè)補(bǔ)充調(diào)繪的工作底圖,繪圖輸出時(shí)應(yīng)包括碎部點(diǎn)的簡(jiǎn)碼信息,最好先不要繪出等高線。

草圖外業(yè)補(bǔ)充調(diào)繪:該環(huán)節(jié)以帶簡(jiǎn)碼的基本平面圖為工作底圖,對(duì)照實(shí)地補(bǔ)充繪圖,加上必要的量測(cè),應(yīng)理清地物、地貌要素的屬性、各種線條間的連接關(guān)系等。外業(yè)補(bǔ)充調(diào)繪成果圖在內(nèi)容上已經(jīng)是詳細(xì)的平面圖了。

內(nèi)業(yè)詳細(xì)編圖:根據(jù)外業(yè)補(bǔ)充調(diào)繪成果圖修編概略草圖,在此基礎(chǔ)上構(gòu)高程模型三角網(wǎng)繪等高線生成初步地形圖。繪圖輸出時(shí)最好將高程模型三角網(wǎng)和等高線一并繪出,作為外業(yè)巡回檢查的工作底圖。外業(yè)巡回檢查:重點(diǎn)是高程模型三角網(wǎng)的檢查與修編,以及植被、境界類(lèi)符號(hào)補(bǔ)充調(diào)繪與檢查、初步成果地形圖外業(yè)最終檢查等。

最終成果成圖:根據(jù)外業(yè)巡回檢查成果圖再次修編初步成果地形圖,以及圖面整飾圖幗分幅等。人員組織:數(shù)字化地形測(cè)量的一個(gè)作業(yè)組采用簡(jiǎn)碼法時(shí)宜按一名技術(shù)員+一名測(cè)量工人編制,一個(gè)項(xiàng)目由多個(gè)作業(yè)組施測(cè)時(shí)需專(zhuān)設(shè)一名核心技術(shù)人員負(fù)責(zé)質(zhì)量檢查、成果資料匯總、電腦維護(hù)等。

3.3水庫(kù)淹沒(méi)界線測(cè)量

測(cè)設(shè)移民線、土地征用線、土地利用線、水庫(kù)清理線等各種水庫(kù)淹沒(méi)、防護(hù)、利用界線的工作稱(chēng)為水庫(kù)淹沒(méi)界線測(cè)量。這些界線以設(shè)計(jì)正常蓄水位為基礎(chǔ)，結(jié)合浸沒(méi)、塌岸、風(fēng)浪影響等因素綜合確定，根據(jù)需要測(cè)設(shè)其中的一種、幾種或全部。邊界線的測(cè)設(shè)工作通常由測(cè)量人員配合水工設(shè)計(jì)人員和地方政府機(jī)關(guān)共同進(jìn)行，其中測(cè)量人員的主要任務(wù)是用一系列的高程標(biāo)志點(diǎn)將水庫(kù)的設(shè)計(jì)邊界線在實(shí)地標(biāo)定下來(lái)，并委托當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門(mén)或村民保管。界樁分為永久樁和臨時(shí)樁兩類(lèi)。界線通過(guò)廠礦區(qū)或居民點(diǎn)時(shí)，在進(jìn)出處各設(shè)一各永久樁，內(nèi)部若干米測(cè)設(shè)一個(gè)臨時(shí)樁，主要街道標(biāo)出界線通過(guò)的實(shí)際位置。大片農(nóng)田及經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的林區(qū)，一般每隔2～3km測(cè)設(shè)一個(gè)永久樁，再以臨時(shí)樁加密到能互相通視。只有少量莊稼的山地，可只測(cè)設(shè)臨時(shí)樁顯示界線通過(guò)的位置。經(jīng)查勘確定不予利用的永久凍土地、大片沼澤地、陡峭坡地等經(jīng)濟(jì)價(jià)值很低的地區(qū)，可不測(cè)設(shè)界樁。在通常情況下，一般采用幾何水準(zhǔn)法和經(jīng)緯儀高程導(dǎo)線法進(jìn)行，目前隨著空間技術(shù)的迅速發(fā)展，RTK技術(shù)定位得到廣泛應(yīng)用。

3.4地質(zhì)勘察測(cè)量

配合水利工程地質(zhì)勘察所進(jìn)行的測(cè)量工作稱(chēng)為地質(zhì)勘察測(cè)量。其基本任務(wù)：

1、為壩址、廠址、引水洞、水庫(kù)、堤線、料場(chǎng)、渠道、排灌區(qū)的地質(zhì)勘察工作提供基本測(cè)量資料；

2、主要地質(zhì)勘探點(diǎn)的放樣；

3、聯(lián)測(cè)地質(zhì)勘探點(diǎn)的平面位置、高程和展繪上圖。具體工作包括：鉆孔測(cè)量、井峒測(cè)量、坑槽測(cè)量、地質(zhì)點(diǎn)測(cè)量、剖面測(cè)量等。

3.5河道測(cè)量

河道測(cè)量主要內(nèi)容包括：平面、高程控制測(cè)量；河道地形測(cè)量；河道縱、橫斷面測(cè)量；測(cè)時(shí)水位和歷史洪水位的聯(lián)測(cè)；某一河段瞬時(shí)水面線的測(cè)量；沿河重要地物調(diào)查或測(cè)量。

4水利樞紐工程的施工階段測(cè)量

水利樞紐的技術(shù)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)以后，即可著手編制各項(xiàng)工程的施工詳圖。水利樞紐工程施工階段的測(cè)量工作主要包括：施工控制測(cè)量、大壩的施工放樣、水工隧洞施工測(cè)量、水電站廠房施工測(cè)量、金屬結(jié)構(gòu)安裝測(cè)量等

4.1施工控制測(cè)量

建立施工控制網(wǎng)的主要目的是為建筑物的施工放樣提供依據(jù)，所以必須根據(jù)施工總體布置圖和有關(guān)測(cè)繪資料來(lái)布設(shè)。另外，施工控制網(wǎng)業(yè)可為工程的維護(hù)保養(yǎng)、擴(kuò)建改建提供依據(jù)。施工控制測(cè)量分為：平面控制網(wǎng)的建立，一般按兩級(jí)布設(shè)，即基本網(wǎng)和定線網(wǎng)；高程控制網(wǎng)的建立，由于勘測(cè)期間建立的高程控制點(diǎn)在點(diǎn)位分布和密度方面往往不能滿足施工的要求，因此必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)募用埽卜謨杉?jí)布設(shè)基本網(wǎng)和臨時(shí)性作業(yè)水準(zhǔn)點(diǎn)。

4.2大壩的施工放樣

大壩施工放樣的主要步驟有：壩軸線的測(cè)設(shè)、清基中的放樣工作、壩體分塊控制線的測(cè)設(shè)、壩體澆筑中的放樣工作

4.3水工隧洞施工測(cè)量

水工隧洞按其作用可分為：引水發(fā)電洞、輸水洞、支洞、泄洪洞、導(dǎo)流洞等，其中測(cè)量精度要求最高的是發(fā)電洞及其支洞。隧洞施工測(cè)量的主要內(nèi)容包括：洞外控制測(cè)量、洞內(nèi)控制測(cè)量、聯(lián)系測(cè)量、隧洞中心線放樣、開(kāi)挖斷面和襯砌斷面的放樣等

4.4水電站施工測(cè)量

水電站廠房施工測(cè)量的主要內(nèi)容包括：廠房施工控制網(wǎng)的建立、基礎(chǔ)開(kāi)挖測(cè)量、廠房建筑放樣測(cè)量等。在建立廠房控制網(wǎng)時(shí)，其點(diǎn)位精度和點(diǎn)位分布都應(yīng)考慮機(jī)組的安裝測(cè)量。

4.5金屬結(jié)構(gòu)安裝測(cè)量

在水電工程中，閘門(mén)、壓力管道、機(jī)組設(shè)備等都是金屬構(gòu)件，其安裝測(cè)量的精度一般較高，要建立獨(dú)立的控制網(wǎng)，須與軸線關(guān)系保持一致。

5水利樞紐工程的變形監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)的主要觀測(cè)項(xiàng)目：水平位移觀測(cè)、垂直位移觀測(cè)、撓度觀測(cè)、裂縫觀測(cè)、應(yīng)力/應(yīng)變觀測(cè)、分層沉降觀測(cè)、傾斜觀測(cè)、滲流觀測(cè)、溫度觀測(cè)、檢查觀測(cè)、滑坡崩岸觀測(cè)。

變形觀測(cè)的精度和周期——在制定變形觀測(cè)方案時(shí)，首先要確定精度要求。對(duì)于不同的監(jiān)測(cè)目的所要求的觀測(cè)精度不同。觀測(cè)周期與工程的大小、測(cè)點(diǎn)所在位置的重要性、觀測(cè)目的以及觀測(cè)一次所需時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。及時(shí)進(jìn)行第一周期的觀測(cè)有重要的意義。

觀測(cè)資料的整編和分析——資料整編的主要內(nèi)容包括：收集資料、審核資料、填表和繪圖、編寫(xiě)整編成果說(shuō)明。觀測(cè)資料分析其目的是對(duì)水利工程系統(tǒng)和各項(xiàng)水工建筑物的工作狀態(tài)做出評(píng)估、判斷和預(yù)測(cè)，達(dá)到有效地監(jiān)視建筑物安全運(yùn)行的目的。常用的分析方法有：作圖分析、統(tǒng)計(jì)分析、對(duì)比分析、建模分析。結(jié)語(yǔ)

伴隨著測(cè)繪新技術(shù)的不斷進(jìn)步,現(xiàn)代水利樞紐工程測(cè)量必將朝著測(cè)量?jī)?nèi)外作業(yè)一體化、數(shù)據(jù)獲取及處理自動(dòng)化、測(cè)量過(guò)程控制和系統(tǒng)行為智能化、測(cè)量成果和產(chǎn)品數(shù)字化、測(cè)量信息管理可視化、信息共享和傳播網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用1

GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用

摘 要：簡(jiǎn)述了全球定位系統(tǒng)（GPS）的基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理，總結(jié)了GPS用于工程測(cè)量所具有的特點(diǎn)，介紹了GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：GPS；工程測(cè)量；應(yīng)用實(shí)例全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱(chēng)GPS）是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制的用于軍事部門(mén)的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，歷時(shí)20年，耗資200多億美元，分三階段研制，陸續(xù)投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術(shù)率先在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量、城市測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用［1］，并在軍事、交通、通信、資源、管理等領(lǐng)域展開(kāi)了研究并得到廣泛應(yīng)用。本文介紹GPS在山區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用，并提出幾點(diǎn)體會(huì)。1 GPS簡(jiǎn)介1．1 GPS構(gòu)成GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶(hù)設(shè)備三部分構(gòu)成。（1）GPS空間衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道平面的傾角為55°，衛(wèi)星的平均高度為20 200 km，運(yùn)行周期為11 h 58 min。衛(wèi)星用L波段的兩個(gè)無(wú)線電載波向廣大用戶(hù)連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)，導(dǎo)航定位信號(hào)中含有衛(wèi)星的位置信息，使衛(wèi)星成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的已知點(diǎn)。在地球的任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻，在高度角15°以上，平均可同時(shí)觀測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)到9顆。（2）GPS地面監(jiān)控站主要由分布在全球的一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。主控站根據(jù)各監(jiān) 測(cè)站對(duì)GPS衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)編制成導(dǎo)航電文，傳送到注入站，再由注入站將主控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)器中。（3）GPS用戶(hù)設(shè)備由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）等組成。GPS接收機(jī)可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行交換、放大和處理，再通過(guò)計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件，經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機(jī)中心（測(cè)站點(diǎn)）的三維坐標(biāo)。

1．2 GPS定位原理GPS定位是根據(jù)測(cè)量中的距離交會(huì)定點(diǎn)原理實(shí)現(xiàn)的［2］。如圖1所示，在待 測(cè)點(diǎn)Q設(shè)置GPS接收機(jī)，在某一時(shí)刻tk同時(shí)接收到3顆（或3顆以上）衛(wèi)星S1、S2、S3所發(fā)出的信號(hào)。通過(guò)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，可求得該時(shí)刻接收機(jī)天線中心（測(cè)站點(diǎn)）至衛(wèi)星的距離ρ

1、ρ

2、ρ3。根據(jù)衛(wèi)星星歷可查到該時(shí)刻3顆衛(wèi)星的三維坐標(biāo)（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，從而由下式解算出Q點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）：1．3 GPS測(cè)量的特點(diǎn)相對(duì)于常規(guī)測(cè)量來(lái)說(shuō)，GPS測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：①測(cè)量精度高。GPS觀測(cè)的精度明顯高于一般常規(guī)測(cè)量，在小于50 km的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)1×10－6，在大于1 000 km的基線上可達(dá)1×10－8。②測(cè)站間無(wú)需通視。GPS測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。③觀測(cè)時(shí)間短。隨著GPS測(cè)量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，靜態(tài)相對(duì)定位每站僅需20 min左右，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位僅需幾秒鐘。④儀器操作簡(jiǎn)便。目前GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，操作智能化，觀測(cè)人員只需對(duì)中、整平、量取天線高及開(kāi)機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄。⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，一般不受天氣狀況的影響。⑥提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。2 應(yīng)用實(shí)例2．1 工程概

況本文涉及的工程由某集團(tuán)公司投資建造，是一個(gè)集休閑、娛樂(lè)、旅游、渡假等功能于一體的綜合項(xiàng)目。工程位于城郊，占地66．7 hm2多，屬兩山夾一溝地形，山地面積約占三分之二。最高處約90 m。山上樹(shù)木茂盛，地形復(fù)雜，通視困難，行走不便。為了該工程的設(shè)計(jì)和施工，需建立首級(jí)控制網(wǎng)。考慮到工程復(fù)雜，工期較緊，測(cè)區(qū)通視困難，地形起伏大等因素，決定采用GPS測(cè)量。2．2 GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)依據(jù) GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)主要依據(jù)1999年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市測(cè)量規(guī)范》、1997年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》［3］及工程測(cè)量合同有關(guān)要求制定的。（2）設(shè)計(jì)精度 根據(jù)工程需要和測(cè)區(qū)情況，選擇城市或工程二級(jí)GPS網(wǎng)作為測(cè)區(qū)首級(jí)控制網(wǎng)。要求平均邊長(zhǎng)小于1 km，最弱邊相對(duì)中誤差小于1／10 000，GPS接收機(jī)標(biāo)稱(chēng)精度的固定誤差a≤15 mm，比例誤差系 數(shù)b≤20×10－6。（3）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和網(wǎng)形 如圖2所示，控制網(wǎng)共12個(gè)點(diǎn)，其中聯(lián)測(cè)已知平面控制點(diǎn)2個(gè)（I12，I13），高程控制點(diǎn)5個(gè)（I12，I13，105，109，110，其高程由四等水準(zhǔn)測(cè)得）。采用3臺(tái)GPS接收機(jī)觀測(cè)，網(wǎng)形布設(shè)成邊連式。（4）觀測(cè)計(jì)劃 根據(jù)GPS衛(wèi)星的可見(jiàn)預(yù)報(bào)圖和幾何圖形強(qiáng)度（空間位置因子PDOP），選擇最佳觀測(cè)時(shí)段（衛(wèi)星多于4顆，且分布均勻，PDOP值小于6），并編排作業(yè)調(diào)度表。

2．3 GPS測(cè)量的外業(yè)實(shí)施（1）選點(diǎn) GPS測(cè)量測(cè)站點(diǎn)之間不要求一定通視，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，因此，點(diǎn)位選擇比較方便。但考慮GPS測(cè)量的特殊性，并顧及后續(xù)測(cè)量，選點(diǎn)時(shí)應(yīng)著重考慮：①每點(diǎn)最好與某一點(diǎn)通視，以便后續(xù)測(cè)量工作的使用；②點(diǎn)周?chē)叨冉?5°以上不要有障礙物，以免信號(hào)被遮擋或吸收；③點(diǎn)位要遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源、高壓電線等，以免電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)的干擾；④點(diǎn)位應(yīng)選在視野開(kāi)闊、交通方便、有利擴(kuò)展、易于保存的地方，以便觀測(cè)和日后使用；⑤選點(diǎn)結(jié)束后，按要求埋設(shè)標(biāo)石，并填寫(xiě)點(diǎn)之記。（2）觀測(cè) 根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的安排進(jìn)行觀測(cè)，采取靜態(tài)相對(duì)定位，衛(wèi)星高度角15°，時(shí)段長(zhǎng)度45min，采樣間隔10 s。在3個(gè)點(diǎn)上同時(shí)安置3臺(tái)接收機(jī)天線（對(duì)中、整平、定向），量取天線高，測(cè)量氣象數(shù)據(jù)，開(kāi)機(jī)觀察，當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)，按接收機(jī)的提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，則接收機(jī)自動(dòng)記錄，觀測(cè)者填寫(xiě)測(cè)量手簿。2．4 GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)處理GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段，采用隨機(jī)軟件完成。經(jīng)基線解算、質(zhì)量檢核、外業(yè)重測(cè)和網(wǎng)平差后，得到GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)（見(jiàn)表1），其各項(xiàng)精度指標(biāo)符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求。3 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)GPS在測(cè)量中的應(yīng)用，得到如下體會(huì)。（1）GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、通視困難的測(cè)區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但由于測(cè)區(qū)條件較差，邊長(zhǎng)較短（平均邊長(zhǎng)不到300 m），基線相對(duì)精度較低，個(gè)別邊長(zhǎng)相對(duì)精度大于1／10 000。因此，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)避免短邊，無(wú)法避免時(shí)，要謹(jǐn)慎觀測(cè)。（2）GPS接收機(jī)觀測(cè)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化，且觀測(cè)時(shí)間在不斷減少，大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，觀測(cè)質(zhì)量主要受觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量影響。但由于各別點(diǎn)的選定受地形條件限制，造成樹(shù)木遮擋，影響對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)及信號(hào)的質(zhì)量，經(jīng)重測(cè)后通過(guò)。因此，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選點(diǎn)，擇最佳時(shí)段觀測(cè)，并注意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用。

（3）GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸和處理采用隨機(jī)軟件完成，只要保證接收衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量和已知數(shù)據(jù)的數(shù)量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制點(diǎn)三維坐標(biāo)。但由于聯(lián)測(cè)已知高程點(diǎn)較少（僅聯(lián)測(cè)5個(gè)），致使的控制點(diǎn)高程精度較低。因此，要保證控制點(diǎn)高程的精度，必須聯(lián)測(cè)足夠的已知高程點(diǎn)。

第四篇：全站儀測(cè)量實(shí)習(xí)報(bào)告

首先感謝學(xué)校和老師給以了我這次參加工程實(shí)踐的機(jī)會(huì)，在這次20多天的實(shí)習(xí)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)這次實(shí)習(xí)，無(wú)論在心理上還是在生理上都得到了很好的鍛煉。

學(xué)生現(xiàn)在學(xué)習(xí)的內(nèi)容是為以后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，是豐富自己的文化知識(shí)，是自己能夠成為一個(gè)對(duì)社會(huì)，對(duì)國(guó)家有用的人才，但是現(xiàn)在我們所學(xué)的知識(shí)大多只是理論上的東西，為此我們應(yīng)該將理論和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，積極參加實(shí)際工程，這次為期20天的實(shí)習(xí)教會(huì)了我們?nèi)绾螌⒆约核鶎W(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目之中，懂得了解決一些實(shí)際問(wèn)題的方法，對(duì)增加自己的生活和工作經(jīng)歷有很大益處。同時(shí)也可以說(shuō)這次工作是對(duì)同學(xué)的一次考念，在實(shí)習(xí)過(guò)程中有的同學(xué)雖然生病但是依然堅(jiān)持工作，可以說(shuō)著種精神是相當(dāng)高貴的。

通過(guò)這次野外工程實(shí)習(xí)，加強(qiáng)了自身掌握數(shù)字測(cè)圖外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法與內(nèi)業(yè)作圖方法，更加深刻的理解了數(shù)字測(cè)圖在野外的運(yùn)用，數(shù)字測(cè)圖帶來(lái)的不但是數(shù)據(jù)采集速度的提高，工作效率的增加，更加減輕了工作人員的工作強(qiáng)度；明白了在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題，使自己在課堂上學(xué)到的知識(shí)得到了在實(shí)際中的運(yùn)用

首先，通過(guò)實(shí)習(xí)，讓我發(fā)現(xiàn)我在平時(shí)學(xué)習(xí)中存在的很多知識(shí)漏洞。課本上介紹儀器使用的知識(shí)都比較抽象，到了真正實(shí)踐中的時(shí)候，我們未能很好把書(shū)本知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，還需要老師再次進(jìn)行指導(dǎo)。在近距離的接觸這些實(shí)物，能我更牢固的掌握相關(guān)的知識(shí)點(diǎn);也能令我提高對(duì)儀器的操作的熟練、精準(zhǔn)程度(比如能夠迅速對(duì)中整平)。

第五篇：全站儀測(cè)量高程方法

全站儀測(cè)量高程有兩種情況：1種是儀器架設(shè)在水準(zhǔn)點(diǎn)，另一種是儀器架設(shè)在非水準(zhǔn)點(diǎn)上。

第一種情況計(jì)算公式：高程=H（測(cè)站點(diǎn)高程）+i（全站儀高）+h（測(cè)量點(diǎn)高差）-I（測(cè)量點(diǎn)棱鏡高）

第二種情況計(jì)算公式：高程=H（后視水準(zhǔn)點(diǎn)高程）-h（后視高差）+h（前視高差）+i（后視棱鏡高）-I（前視棱鏡高）注：一般前后視棱鏡設(shè)置同樣高度。簡(jiǎn)化公式可以去掉最后兩項(xiàng)。

全站儀儀器內(nèi)計(jì)算待測(cè)點(diǎn)高程的過(guò)程是：

全站儀控制點(diǎn)高程+全站儀高+全站儀發(fā)射點(diǎn)與棱鏡中點(diǎn)高差-對(duì)中桿高度=對(duì)中桿控制點(diǎn)高程，比如全站儀架的控制點(diǎn)高程為100m，儀器高1.5m，測(cè)得高差顯示為8m（假設(shè)棱鏡頭比全站儀發(fā)射點(diǎn)高），棱鏡高度1.3m，則待測(cè)點(diǎn)高程為

100+1.5+8-1.3=108.2m

全站儀測(cè)量點(diǎn)高程可以滿足一般施工，比水準(zhǔn)儀方便，任意建站整平就可開(kāi)始測(cè)量待測(cè)點(diǎn)和已知點(diǎn)相對(duì)高差，從而快速得出待測(cè)點(diǎn)高程。現(xiàn)在橋梁施工蓋梁完，就要求接著做墊石，這時(shí)水準(zhǔn)儀只能從橋頭過(guò)來(lái)，如果距離比較遠(yuǎn)那就只能拿全站儀測(cè)。全站儀測(cè)高程開(kāi)始時(shí)先正倒鏡各測(cè)幾個(gè)墊石，觀察數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)就可以直接用正鏡測(cè)完。

全站儀測(cè)量高程，我拿賓得、徠卡的測(cè)過(guò)幾座橋，從基礎(chǔ)施工到鋪裝，150米內(nèi)沒(méi)問(wèn)題，可以滿足施工要求，相對(duì)用水準(zhǔn)儀測(cè)的那幾座橋真的很省力。不放心可以拿水準(zhǔn)儀復(fù)核幾個(gè)點(diǎn)就可以了。

有時(shí)候做控制點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀翻山越嶺的測(cè)累計(jì)誤差其實(shí)比全站儀大，也耗時(shí)耗力。全站儀測(cè)量高程其實(shí)涉及到很多改正，比如溫差、高程修正，可以翻閱其他參考書(shū)，去新浪愛(ài)問(wèn)搜有很多，不過(guò)我們一般做一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)控制點(diǎn)距離也就400米以?xún)?nèi)偏多，不用改正可以滿足施工精度了，高程四等水準(zhǔn)的話也不用折光、溫差改正，只要對(duì)向觀測(cè)的兩次高差滿足規(guī)范（查<工程測(cè)量規(guī)范>GB50026-2007)，以及平差過(guò)關(guān)就可以了。