谈全站仪在水文站地形测量中的应用

[12-11 17:01:08]   来源:http://www.tmgc8.com  水利水电   阅读:3923

水文站地形图测绘工作一般在水文站建站初期进行,在地形有显著变化的时候应 5年进行一次重测。当地形变化不大时,重测时间应不超过 20年。 2010年,笔者参加了本局组织的水文站地形图测绘工作,通过近一个月的学习研究和实地操作,对全站仪地形测绘技术总结为:“前期准备,确定导线点,导线测量计算,碎步测量,连线成图,后期加工出图”六个步骤,汇总其技术要点成文,希望能对水文行业基层同仁进行水文站地形图测绘工作提供一定的帮助。


1、前期准备

前期准备工作是测绘地形工作的基础。只有前期准备的充分,才能保障后期工作的顺利展开。前期准备的主要内容有:


1.1 人员准备


人员准备的工作主要是组织成立测绘小组,每组最少配备司镜员一人,记录绘图员一人,立尺员两人。成立小组后要对参加测绘人员进行初步知识培训。最低要求实现每组测绘人员中有 1-2人能熟练操作仪器, 1-2人能了解地形图测绘的基本步骤尤其是导线的确定和碎步点选取的知识。


1.2 仪器准备


主要用到的仪器有全站仪(包括三脚架、两个棱镜、数据线及盒尺),水准仪(含三脚架),水准尺,电脑,指北针,绘图板,小红旗或对讲机等。仪器准备工作一定要严格、仔细,对所用仪器设备一定要反复检查并试用,以保证测绘工作的顺利进行。另外,全站仪的数据线一般为串口,如果使用笔记本电脑,由于没有串口接口,需要 USB转串口的数据线。


1.3 资料准备


资料准备包括:随队携带《水文普通测量规范》,水文三、四等水准测量记载表,导线闭合测量记载表,导线点记载表,碎步测量记录表等;原水文站地形图(放大版),并基于原图确定本次测绘任务的图幅、比例尺,从而在碎步测量时心中有数,以免多测废点;在电脑中拷入安装水准测量平差计算程序、导线闭合差计算程序、 AUTOCAD、 CASS等应用程序。


2、确定导线点

确定导线点之前,需踏勘了解测区的地形地貌。根据《水文普通测量规范》,导线点应涵盖至少三个永久性标志的控制点,其中包括可利用的国家点和水文站水准点。起始导线点必须为永久标志性控制点,实际操作时可使用国家点,附近没有国家点可使用水文站的基本水准点作为起始导线控制点。


在踏勘了解测区地形地貌后,可确定使用闭合导线或多闭合环导线。地形比较简单且通视条件较好的测站可以使用单闭合导线,优点是计算量小,平差简单。对于地形较为复杂,通视条件不好的测站,可使用多闭合环导线,或单闭合导线加支线点。支线点最多可使用二级。


定导线点的原则是既能涵括地形图的全貌,又能上下通视,即导线点与前一个点、后一点都能通视。根据《水文普通测量规范》中经纬仪量距导线测量技术要求,导线全长应小于 1.5M米( M为测图比例尺的分母),平均边长控制在 100-300米之间,最短边长不小于 50米,单闭合导线最多折角不超过 15个。在确定导线点后,要对各点进行控制。土质地面可钉入 30-40cm长的木桩,木桩上楔入钢钉;硬质地面可直接楔入钢钉并在旁边做明显记号标记。导线点确定后要对各点进行编号,起始点为 D1,逆时针方向依次编为 D2, D3, D4……。


3、导线测量计算

导线测量计算主要包括两步:


1、水准测量,即高程控制。使用水准仪,从起始点 D1开始,依次测量 D2、 D3等各导线点的高程点高程,测量时立尺员应将尺立于导线点钢钉上,测量完成后计算闭合差,根据《水文普通测量规范》使用四等水准测量标准。计算完成后对闭合差进行平差计算,平差原则上根据边长与总边长的比值进行计算,可使用水准测量平差计算程序,以缩短计算时间。平差完成后的高程抄录到导线点记载表的 Z列备用。


2、导线闭合测量,即平面控制。使用指北针确定磁北方向,使用全站仪测量闭合导线各点夹角及边长,测量时立尺员应将棱镜立于导线点钢钉上并保持水平气泡居中,测量数据记入导线闭合测量记载表,测量完成后将数据录入导线闭合差计算程序,即可方便快捷地求导出各导线点的坐标值,本次测量中, D1的坐标都确定为 0, 0。计算完成后将各点坐标的 X, Y值分别抄录到导线点记载表的 N, E列。导线测量计算工作就此完成。


4、碎步测量

导线测量计算完成后,已获得各导线点的 N、 E、 Z坐标值,即可展开碎步测量工作。使用全站仪,将全站仪安置在需要的导线点上,调平并对准钢钉,开机设站,根据导线点记载表输入设站点坐标作为本站,设置另一导线点坐标作为后视,立尺员将棱镜立于后视导线点上,全站仪对准棱镜后,确认后视,此时设站完毕,开始碎步测量。


碎步测量时,立尺员应仔细勘察地形地貌,根据“地物”取“轮廓转折点”, 地貌取“地性线上坡度或方向变化点”的原则采取碎步点,采点时应注意测出山脊、山谷、坡顶、坡脚、水边等地性线;测出房屋、闸涵等地物,房屋密集区可合并施测;测出水准点、断面标志、基线桩、水文站房、观测场等水文观测设施设备。根据《水文普通测量规范》,碎步点间距应不大于 100米。司镜员在记录数据完成后应与记录员时刻沟通,记录员随点记录或在图上点绘出各点位置,记录内容尽量详尽以备出图使用。


5、连线成图

当碎步测量进行一个阶段以后,例如已经将测站范围的一部分测量完成后,即可开始数据处理。将全站仪和计算机的传输参数设置一致,然后使用 CASS自带的读取全站仪数据功能或者专用的数据传输软件,将全站仪中的数据下载到电脑中。通过使用 CASS的“绘图处理”菜单下的“定显示区”、“展控制点号”,将数据展开到 CASS界面上,然后根据点号的对应记录或草图,将地物地貌展现出来。


如果没有数据线,全站仪数据只能通过手工输入电脑中,这时需要注意,“ XY颠倒”。由于地形图测量中,全站仪的 NEZ对应 XYZ, N表示正北方向, E代表正东方向, Z代表高程。而在 CASS的 CAD环境下,是按照一般地图的惯例,上北下南,左西右东,即 Y代表正北方向。所以 CASS中的 X正好是全站仪对应的 Y,所以“ XY颠倒”是需要手输数据时须注意的问题。


连线工作是和碎步测量相辅相成的,白天的碎步完成,最好随即完成连线工作,查漏补缺。在绘制连线过程中,可以进一步精确图幅大小,并了解地形图下一步需要补点的位置。


6、后期加工出图

在所有外业程序完成以后,即进入了内业整理阶段。内业整理不仅包括加工出图,还包括原始数据提取保存与备份,原始记录或草图整理装订,原始水准测量和闭合测量的记录数据资料汇总等。所有纸质原始资料要连同电脑中的计算成果资料一并打印,装订保存,


对初期连线成图的草图要进行后期加工,用 CASS工具和符号把相连的点位连接起来,把测区地物地形如实的反映出来。根据规范要求的各类地物符号进行标注,另外对要求绘制等高线的地方或者湖内水体高程点进行等高线的勾绘。


勾绘等高线有两种方法: 1.CASS依据测点自动生成:在山区地貌不是十分复杂,地物不多的情况下比较实用,但是生成等高线后图形文件变的比较大,为后期处理带来许多不便,在微机配置不高的情况下一般不要用。 2. 手工绘制等高线:等高线在绘制时会自动拟合 ,线体有很多节点 ,在修改时非常麻烦。所以在绘制等高线时不要直接使用绘制等高线工具,而使用复合线工具来绘制等高线,因为复合线非常容易拉动修改。在等高线绘制完后可以批量拟合复合线,然后把拟合后的复合线加注等高线属性即可。这样画出的等高线套合的非常好,非常漂亮。一般等高线高差为 0.5米。即取整半米的高程。


后期加工出图的工作是极为复杂和需要耐心的,地形图成果是全体测绘人员心血结晶的表现,也是实际地形地貌的反映,需要出图人员认真、负责、艰苦地努力付出。


以上即为我全程参与全站仪地形测绘工作的技术总结,不足之处还请指教。欢迎来电来函探讨交流。
 


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