無棱鏡全站儀測量技術在水利工程測量中的應用

王艷波

(榆樹市水利勘測設計處,吉林 榆樹 130400)

1 縱橫斷面測量工作方法

優選渠道斷面測量工作方法是在實地沿渠道中心軸線用皮尺量出渠道的里程，從0+000樁號開始，每隔20米標上一個橫斷面樁號，有重要水利附屬設施或渠道地形變化較大的地方增加橫斷面樁號。用水準儀從首級控制點引測高程到斷面中樁，由此整理各中樁里程和高程成圖便得到渠道縱斷面圖。之后對橫斷面進行計算測量。一般測量包括兩種方式，一為被稱為實地丈量法，即從中樁開始向橫斷面兩側用兩把直尺垂直相交量出地性線上各點的間距和高差，整理數據繪成橫斷面，這種方法要求施測人員必須到達斷面上各特征點。因為70年代已經有了長崎灌區，使用多次，老化陳舊。塌方的現象經常出現。兩邊的岸坡不夠規整，缺少形狀，對斷面的實際尺寸很難把握。所以只用一種方法完成測量需要大量的精力投入。方法二用實地丈量與全站儀測量兩種方法配合，在地形比較平緩，容易通人的部位運用實地丈量，而另外區域使用全站儀測量，其對時間和精力的節省十分明顯，使得高邊坡測量難題得到解決，因此此方法值得推薦。工作中發現渠道的某些地方，如灌區總干渠6+500至7+510段，渠道兩邊高邊坡都是石質邊坡，坡度超過60度且變化無規律，因為條件本身的約束，測量工作者不能直接在邊坡特征點上完成采集工作，而如果只把邊坡頂點與坡腳點連接起來，得到的斷面并不等同于實際情況，是的工程測量本身不可避免誤差。為了使這一狀況被解決，使用牌號為萊卡TPS1200無棱鏡全站儀。

2 無棱鏡測量技術簡介及其適用條件

2.1.無棱鏡測量技術簡介無棱鏡測量技術基于相位法原理，激光寬度很小，因此直接可以射中目標，而使測量精度得到保證，和棱鏡測量比較來看，其優勢在于測量點如果有合適的充足的反射介質，就不必安置棱鏡在測量點上，就能得到此點的三維坐標。此項技術在全世界范圍內得到了廣泛的應用，它具有良好的技術規范：高精度（3mm+2ppm），大范圍（使用柯達灰度標準卡，其范圍可達180米[1]），具有可見的紅色激光斑，以及很小的光束直徑。為了達到出色的標準，采用3R級可見激光，并采用相位法無棱鏡測距技術。由于對于國際激光標準來說，3R類的激光器相對來說還是比較新的，它經常和3B類的激光器混合起來使用。3R級激光器是比較新的激光器標準，其安全性介于2類激光器和3B類激光器之間，包含更少的安全限制指導。從這個角度說，'R'用來表示"要求的簡化"。 3R類激光器無反射棱鏡測距在應用中能夠將測量的范圍比采用2類激光器提高1倍，所以進一步提升工作速度，依據國際上對激光的安全使用上的要求，使用者對3R類激光進行操作的時候不可用眼睛直接與激光接觸，激光器的開啟需要以測量鍵的觸發為前提條件。完成測量就閉掉激光器。也可以對激光指示器來操作來激活3R激光器。在此種激光的刺激條件之下，人眼的某些保護性反應會降低其對視力的眼部的傷害，例如視線偏移和縮小瞳孔，這樣激光對人的眼睛的傷害的幾率將大大減少，而傷害的程度也微乎其微。

2.2.無棱鏡測量技術的適用條件每種測量設備都有自身的特點和適用范圍，通過實踐發現無棱鏡測量技術適用條件如下：

（1）適合在通視狀況好，并有合適的反射介質的情況，如果反射介質不夠明亮而表現出很強的吸光能力，難以完成反射的位置不推薦無棱鏡。

（2）無棱鏡測量技術適宜測量反射面裸露的測點高程，比如道路，房屋，石頭等某些能夠一眼看到的較為突出的地方。

（3）無棱鏡測量在無阻礙物的地方更加適用，如果障礙物存在就會導致所得到的高程和坐標都屬于這個障礙物。如果測量目標在400米以外，而200米時存在一只風箏，則很可能得到的數字為這片樹葉的高程和坐標。

（4）無棱鏡對電源的耗費量十分明顯，因此要有充足的能源做供應，也可以選擇外掛電源。

（5）光束不可直接面向似鏡表面。

（6）對標的物進行觀察時，盡管通過目鏡仍然不能時間過長，否則會暴露在激光刺激下過久產生損傷。

（7）無棱鏡測量的工作范圍包括人不能通過而反射介質條件好的地方，比如客流量較大，有毒物，山崖和深谷的地方。

3 萊卡TPS1200的特點及施測過程

3.1 TPS1200的特點萊卡TPS1200是一款超長測程、超高精度具備多種功能且簡單易用的全站儀。基于菜單的操作系統直觀明了，能夠引導用戶自主完成所需要的工作，用戶可以根據需要自行設定操作、顯示和輸出。TPS1200提供了很多的機載程序，如測量、設站、放樣、坐標幾何等，可以用G eoC++編寫專用的機載程序。測量原理是同軸可見紅色激光相位測量 ，無棱鏡測程為500m，測邊精度為2mm+2ppm/typ，測角精度為2〃。

3.2 施測過程

3.2.1 對渠道引水之精度有十分精密的需求，因為渠道較長小的誤差經過積累也會導致對引水流速的極大傷害，嚴重時出現渠道內水堆積或者倒流。供水效果受到影響。所以，對索佳以及賓得的使用如果是同時進行的，需要把高程的級位從首級轉移到其他斷面上，并保證高程閉合差符合規定。斷面線上選擇通視狀況良好，適合設站的位置將腳架棱鏡以及TPS1200等當做導線，布置好斷面的加密圖根點。

3.2.2 橫斷面測量

（1）儀器架設在加密圖根點上架設儀器，整平對中。然后進行測站設置如輸入測站坐標，定向等，按以下操作步驟進行：

①在程序的啟動界面，按F3（設站）；

②將光標移以已知點作業，用導航鍵選擇已知點所在的作業；

③將光標向下移到定向方法，用導航鍵選擇采用的定向方法；

④按F1（繼續）進入下一窗口。選擇測站點的點號；

⑤輸入后視點號。此時儀器會顯示持否定態度方位角，按F2（測距），可以看到方位角差、平距差及高差較差，用于評價定向質量。

（2）創建線，操作步驟如下：

①激活主菜單管理/數據，按F6（換頁）將顯示窗口切換到線；

②F2（新建）創建線；

③線編號：輸入線名稱，存儲點：選擇使用的點，線型：選擇線型；

④F1（保存）存儲。F6可激活輸入編碼信息。

（3）橫斷面線測量激活要測量的線，在測量窗口按順序測量線的細部，所測量的點自動歸類到激活的線。設置儀器的EDM類型，其含義如下：EDM類型：棱鏡（IR），使用紅外光配合棱鏡測距。

結語

在斷面測量以及長岐灌區的位置對無棱鏡全站測量工藝進行判定，能夠發現無棱鏡測量之可用性，從而讓生產力大大提升，使工作效率增加。根據平常的測量手段，棱鏡測量與紅外光手段相配合，平常一天就可完成斷面測量長度1.4km。如果一項工程中有棱鏡和無棱鏡一起使用，在反射介質達不到要求的地方選擇有棱鏡，而無棱鏡測量適用的地方測量工作則簡便很多，省去了選擇特征點并放置棱鏡的過程，使人和物的花費都大大降低。而一樣的環境下，如果1.8km的測量在一天之內完成，效率上幾乎有30%的提升，這大大節約了時間，使進度大大提高。而測量者的工作強度上也大大縮短。并能夠準確而及時地發出測量結果，給有關部門做收集決策之用。這樣設計的質量會更高，速度也更快。

[1].范玖國.無棱鏡測量在測繪3維數字地形圖中的應用[J].測繪標準,2009,(1):47-49.

[2].曹陽.淺談無棱鏡全站儀在地形圖測繪中的應用[J].遼寧測繪,2010,(3):24-25.