水文测量（精选七篇）
水文测量 篇1
关键词：水文测量,GPS RTK测量技术,应用
1 引言
随着我国社会经济的不断发展以及城市化进程的不断加快, 各种工程项目的数量也越来越多, 它们所面临的施工条件也变得越来越复杂。在这种状况之下, 如何做好工程的测量工作, 确保测量数据的精准度与全面性, 对于一项工程建设的顺利开展有着十分重要的现实意义。GPS RTK技术是在GPS技术的原理上发展而来的, 与通常的测量技术相比较, 具备非常显著的优势, 受到了相关水文测量单位的高度重视。
2 GPS RTK技术的工作原理
GPS RTK技术的基础, 是全球定位系统, 利用RTK技术实现对指定位置坐标系的三维坐标的测量, 其主要组成包括GPS接收机、流动站、基准站以及实时差分软件与数据链等, 其可以实现厘米级的测量精度。与此同时, 在相对静态的工程测量中, 还可以根据实际情况要求, 进行高精度控制测量, 进而有效地提高工作效率。
GPS RTK技术的工作原理较为简单, 仅仅需要一个放置GPS接收机的基准站、几个人员流动站加上相应的软件与数据链就能够实现。在实际工程测量工作中, 放置GPS接收机的基准站, 应该是精度较高的控制点, 而流动站需要根据基准站的情况, 合理选择适当距离、信号接收方便的位置;当基准站与流动站选定后, GPS接收机根据相应的操作指令, 会通过卫星对工程范围内不断观测, 并将得到的观察点坐标信息等通过数据链传递到流动站, 流动站利用专门的软件, 将得到的卫星信号和基准站数据进行差分和平方处理, 就可以得到流动站的三维坐标及精度, 完成整个测量工作。
3 GPS RTK测量的作业流程及其特点
3.1 GPS RTK测量的作业流程
(1) 收集控制资料。根据已有的工程资料来确定工程所需的资料定位, 并且要对高等级的已知控制点进行定期检查, 从而确保收集资料的准确性。 (2) 基准站的设置。在大多数情况下不可以直接使用收集的已知控制点, 因此要在测区内设置多个加密控制点, 将这些控制点作为基准站的位置。另外还要将接收机安装在基准站上, 为其配备有效的参数。 (3) 流动站的设置。在对GPS RTK技术进行应用过程中要确保流动站的建立, 流动站可以以多种形式存在, 也可以在不同地区, 主要是为了实时监测测量数据, 并且要在流动站上安装GPS接收机。 (4) 坐标系统转换。在一般工程中, 要选择合适的独立坐标系, 然而借助GPS所测的坐标是wgs-84坐标系, 这一坐标系不仅可以提供标准的参照体系, 而且可以通过计算将坐标转化为参数。如果该地区具有建立坐标系的条件就可以通过多种方式对现场进行监测, 在求出坐标系转换参数后, 还可以通过RTK设备中的测量控制器准确地计算出独立坐标。 (5) 流动站测量定位。如果已经将坐标转换为参数之后, 此时就要实时测量工程项目, 同时还可以开展放样工作。
3.2 GPS RTK测量的技术特点
(1) 在工程测量过程中使用GPS RTK测量技术可以更为直观透明, 并且可以实时监测动态数据, 还可以将动态数据做成三维实时动态放样, 这样就可以提高测量精度。 (2) 测量时间短, 在具备良好的测量环境时, 可以在短时间内准确地计算出三维坐标。 (3) 全天候作业。由于GPS RTK测量技术在测量时只要能接收到4颗以上卫星信号, 那么就可以全天候的持续工作, 不会耽误测量数据的传输。 (4) 简单的操作、较高的自动化、提高了工作效率。GPS RTK测量已经开始向着智能化的方向发展, 并且观测人员只需调整天线, 接通电源之后就可以进行观测。 (5) 无论地理位置如何复杂, 都不会影响测量技术的实施。各基站之间都是相互独立的, 都可以单独传输数据, 不会受到外界因素的影响。
4 GPS RTK技术在水文测量中的应用
GPS RTK技术的测量模式主要有两种, 即快速静态定位模式和动态定位模式, 根据实际不同的测量需要进行模式之间的转换结合。GPS RTK技术在水文测量中, 可以满足控制测量、施工放样、碎部测量以及变形监测等测量需求。
4.1 控制测量
控制测量, 是水文建设、管理与维护的重要保证, 其测量中的控制网网型与测量精度, 需要根据水文的实际规模与性质来判断。以城市控制网为例, 其优点在于精度高、面积大, 且使用较为频繁, 但由于城市发展建设的问题, 水文测量中控制网导线极容易破坏, 对工程测量的效率与效果产生影响。因此, 控制网测量对于精度有着极高的要求。而使用GPS RTK技术进行控制测量, 只需要选定合适的基准站和流动站, 就可以完成相应的测量工作, 如果测量点无法设置控制点, 还可以通过交会法等间接的方法来实现控制测量。相比于传统的控制测量方法, GPS RTK技术避免了点与点之间必须保持通视的弊端, 其覆盖面积以及测量效率、测量精度有所提高, 且花费的费用也相对较小。
4.2 施工放样
施工放样, 是水文测量的前期准备工作, 对于水利建设的开展与竣工后的工程质量有着重要的影响。在传统的施工放样过程中, 大多需要人为操作放样, 既需要大量的时间, 又会受到人为因素的干扰, 影响放样工作的准确性。而采用GPS RTK技术进行施工放样, 只需要在RTK控制器中输入相应的放样起点坐标、终点坐标、曲线转交和半径等放样参数, 就能够快速准确的完成施工放样工作。在利用GPS RTK技术施工放样中, 可以利用坐标及桩号进行放样, 也可以在放样过程中进行误差的判断与控制, 从而消除了累积误差的产生, 有效地保证了放样的精确度。
4.3 碎部测量
在利用传统测量方法进行碎部测量时, 不仅要进行控制点的布设工作, 还需要保持测量过程中监测站与所测点之间的持续通视, 最少需要2~3人来完成整个工作, 且对人员的技术水平以及工作能力有着较高的要求。而使用GPS RTK技术进行碎部测量, 则可以免除布设控制点的工作环节, 只需要1位具有测量经验的工作人员, 在其携带的仪器当中输入碎部点的输入特征编码, 就可以通过测图软件完成地形图的绘制, 然后, 将获得的碎部属性与坐标信息输入到相应的仪器当中, 就可以完成整个碎部测量工作。相较于传统的测量方法, 不仅降低了人力成本, 其作业效率得到了大幅度提升, 测图难度降低, 最终的测量效果较高。
例如, 孤山水位站的地形测量, 传统的测量与RTK比较。
4.4 变形监测
利用GPS RTK技术进行变形监测, 变形监测不同于普通的工程测量, 其精度要求达到毫米级, 而由于监测目标的体积较大, 且整体的监测环境非常复杂, 传统的测量方法无法有效完成变形监测的工作。GPS RTK技术可以通过分割监测时间的方式, 通过强制对中的方法, 对于长度范围在4km之内的基线向量, 完成相应的测量工作, 此时, 其测量精度是以毫米为单位的, 符合变形监测的需求。
4.5 展望
目前我国正在建设基于北斗的全球高精度增强系统“中国精度”, 该系统能使我国北斗用户在无需架设基站的情况下, 在全球任一地点享受便捷的不同精度层级的增强服务, 单机就可获取厘米级的定位精度, 易于安装和使用。“中国精度”通过L波段地球同步轨道通信卫星向全球播发差分数据, 使更多地基增强网信号无法覆盖的区域, 如海洋、沙漠、山区、城市环境下等也能够实现高精度定位服务。中国精度星基增强接收机的中继功能, 允许多台不同类型的GNSS设备同时作业, 使得高精度测量作业更加灵活, 便捷易用, 直接降低用户的应用成本。
5 结束语
综上所述, 随着我国社会与经济的不断发展, 使得现如今城市化进程在不断的加快, 在各种类型的工程项目数量不断增多的背景下, GPS RTK技术凭借着自身定位精确度高、观测时间短、操作便捷以及三维定位速度快捷等优势, 在水文测量领域受到了非常广泛的应用, 它可以有效的提高测量工作的质量与效率, 降低作业人员的劳动强度, 因而受到了水文测量人员的广泛青睐。不但如此, 利用GPS RTK技术测量得到的三维坐标数据, 能够形成方便保存与利用的电子文件, 还可以给相似的工程测量提供具有借鉴意义的参考数据, 在水文测量当中有着非常广泛的应用前景。
参考文献
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[2]安青.用电信息采集系统在电能计量装置的现场接线检查及反窃电中的应用.中国科技博览, 2013.
[3]杨利娅, 李玲.浅谈用电信息采集系统在线损管理中的应用.低碳世界, 2014.
[4]张强.关于电力企业新设备在反窃电工作中的应用分析.中国科技投资, 2012.
RTD在水文测量中的应用 篇2
Trimble DSM212L 和海达软件联合作水文测量可以广泛地用于水文测量中，如水下地形、断面测量、挖泥等等。
Trimble DSM212L是集成的GPS和双通道MSK信标接收机。采用了Trimble 最先进的的技术以提供亚米级的精度，优良的硬件设计和先进的技术保证了接收机在任何工作环境下的表现。12通道的卫星接收，提供了捕捉足够卫星的可能。而双通道低噪声的MSK信标接收机能够捕获极其微弱的信标信号，可接收来自远方基准站的差分信息，也可在恶劣的天气下接收差分信息，双通道功能允许在信标台之间进行智能和无缝切换。可通过串行接口接收来自外部的RTCM SC-104信号，加上Trimble Everest专利技术，在其他无线电信号可能阻塞GPS信号的港口、石油平台和建筑基地等，有更加突出的表现。能方便地与其他船载设备相连接，通过串口输出标准的NMEA-0183信息（包括位置、速度和状态信息）。同时可通过串口输出1pps信号，提供优于0.1节的速度信息。
目前国内市场上用户量最多的海达水上测量软件，为用户提供了一个简单易用的水上测量操作平台。而且对特殊用户的具体要求更能方便灵活的补充，如计划线的文本调入、图幅图廓的定义、各种传感器的自定义驱程安装等等。集成化的程序结构设计，体现了以下几点特点：
1，对每一次的测量作业都可以设置为单独的任务，任务的设定包含了任务的所有
设置如：定位仪设置、测声仪设置、比例尺、坐标系统等。可结合测量和出图
动态的进行有关参数设置。
2，定位和测深接口一次设定完成，一套系统只需设定一次，无须更改。可接多种
测深仪。
3，具有多种改正参数，可改正由于系统或安装造成的误差，及定位和测量的不同
步误差改正。
4，具有大大缩短操作时间的快捷工具栏，所有命令都可以从工具栏找到。若需获
得该工具栏的信息只需把鼠标放在该工具按钮一会即可弹出相关信息。
水文测量误差成因分析及对策 篇3
通常情况下只有在庞大的测量工作下才能完成区域信息的收集。但在对于水文的实际的测量过程中, 肯定会受到一些外在的因素的影响, 在实际测量的过程中虽然难以避免误差的出现, 但是也需要采取相应的控制措施对误差进行控制, 这样可以使测量的结果得到保证, 使得测量结果可以满足实际的需要。本文对水文测量误差成因进行了分析并提出了相应的解决对策。
一、测量误差的必不可免性以及控制误差的必要性
1. 测量误差的普遍性
测量误差具有普遍性的特点是因为其出现在不同领域的各行各业中。为什么这么说呢?那是因为无论在何时、何地、何人或在何种岗位, 都会有让人不能解决的难题, 这样在测量的工作中就不可避免地出现一些符合规定误差范围或在规定之外的误差值。出现误差的原因也不是单一性的, 包括测量设备自身的原因, 或者参与测量人员的失误等等, 不过可以确定的是, 测量工作中的误差是不可避免的, 也是必然存在的。第一点, 测量工具本身也存在误差, 它并不具有百分百的准确性。因此, 在测量中通常采用估算法进行取值;第二点, 测量的对象一般是客观存在, 而且并不是一成不变的事物, 这也注定了测量误差存在的必然性。
2. 控制误差的必要性
误差是不可避免的, 处处存在, 为了使测量结果更加真实地反映出失误的客观情况, 我们就要对误差进行合理有效地控制, 通常情况下我们可以采取的措施有:对引起误差的原因进行分析、对测量条件以及其它影响因素进行分析, 从根本上降低误差率, 从而使测量偏差值得到有效地控制, 提升测量的精准度, 将使测量结果更加接近实情。我们要明确测量的目的就是为了对千变万化的自然万物的现象进行研究, 对其变化过程进行记录分析, 从而增强对客观世界的认知程度, 促进人类文明的发展。
二、水文测量误差的成因
1. 设备误差
由于水文的测量设备产生的误差被称之为设备误差。如在水准尺和水准仪的使用过程中, 水准仪会产生由于视准轴和水准管轴不平行造成的残余误差, 由于这种因素造成的误差属于系统误差, 在观测的过程中, 在前后视距相等的情况下可以使误差产生的影响相对减弱;在水文的测量工作中水准的测量精度会受到水准尺的弯曲或者刻划缺乏准确性的影响。
2. 环境误差
由于水文的测量工作大部分都是在室外进行的, 因此其测量结果往往会受到各种因素的影响, 如气温、湿度和日照等, 并且测量工作还会受到测量区域水面波动的影响。例如温度的不断变化也会造成大气折光不断地发生变化, 当温度升高的时候, 在水准管中会有阳光照射进来都会造成管和管内液体温度的升高, 随着温度的升高气泡也会逐渐的移动, 所以在进行水文测量的时候需要在白天进行, 并采取相应的遮阳措施来使误差造成的影响得到减弱。
还有一方面是水准仪下沉和尺垫下沉也会出现误差, 水准仪下沉在观测的时候会由于下降而出现高程误差, 所以在三等水准的检测过程中, 观测的顺序可以采用后、前、前、后的程序进行。尺垫下沉会导致高差和后视读数的增大, 为了使这种误差不断地弱化可以通过往返观测方法的使用将读数的中值作为结果。
3. 测量人员造成的误差
测量人员在进行水文测量的过程中, 由于受到专业水平的限制、操作不熟练以及职业道德的影响, 最终导致误差的产生。举个例子来说, 如果专业测量人员在实际测量过程中缺乏测量经验, 在读数过程中不准确就会使测量结果与实际出现偏差。另外由于人们眼睛分辨能力的差异以及视距长度的不同, 在估读水准尺的过程中, 很容易出现毫米误差。所以操作人员的专业技术水平和相关经验都对误差有着很大的影响。
4. 方法误差
这种误差是指在开展水文测量作业中, 因选择使用的观测方法不适合当前的观测要求而产生的一些误差。比如在特定时间段内对特定区域里的水体进行观测, 由于其流量、水位都属于瞬时值, 因此其流量还有水位会在该区域内, 随着时间的变化而发生相应变化。因此, 这就要求在进行水文观测作业中, 要选取一个特定的时间进行实时观测, 而计算得出的观测值也应该是在特定时间内, 其流量以及水位值之间的平均值或者是综合值。
三、控制水文测量误差的方法
本文以上对于水文测量产生误差的因素进行了分析, 找出了产生误差的一些原因, 那么为了不断保证水文的测量质量, 就需要我们及时地将这些因素一一进行解决, 一般情况下, 我们可以通过以下几个因素加强对测量误差的控制:
1. 在进行测量之前, 需要先对测量设备进行相应的维护和校对。由于设备本身就存在一定的误差, 对设备进行必要的校对和维护可以使设备本身的误差得到减少。如果测量人员未重视测量前对于设备的校对和维护, 那么在使用设备的时候有可能是设备本身存在问题, 这样会导致测量结果的失真。所以操作人员在开始使用设备之前需要对设备进行全面地检查, 并且对于设备的使用条件和使用环境等要进行仔细检查, 在确定设备可以在这种环境下使用以后才开始运用, 这样可以保证设备的精度, 从而保证测量的正常进行, 保证测量质量。
2. 水文的测量环境会对测量结果产生很大的影响, 因此, 为了不断减少环境对于测量误差的影响, 必须要对测量环境进行优化。为了使测量的准确性得到保证, 必须要在合适的环境下进行测量, 恶劣的测量环境不仅会对测量结果产生影响, 还会对测量设备产生不好的影响。测量的仪器对于适用的环境都有一定的要求, 如果使用的环境是比较恶劣的, 会造成对设备的损害。因此, 对于水文的测量工作要选择较好的温度、湿度、天气等适合的环境, 并尽量采取一些合适的方案避免由于外在因素造成的影响, 如可以通过遮阳的方式减少光照对测量结果的影响, 通过对环境不断地优化, 可以起到减小误差的作用, 不断提高水文的测量质量。
3. 要重视测量人员产生的测量误差。在对水文的检测方面, 测量人员的测量水平会对测量结果产生一定的影响, 所以对于测量人员因素造成的误差必须要引起足够的重视, 首先必须要重视提高测量人员的专业素质和职业道德, 不断提高他们工作的积极性, 在此过程中, 必须要重视不断地提高水文测量人员的专业素质和职业技能, 不断强调水文测量工作的重要性。同时可以通过相应的激励机制来促进测量人员不断地进行自我技能和素质水平的提高, 从而保证测量人员以更好的心态来进行水文测量工作;其次可以通过定期对测量人员进行培训的方式来实现他们技能水平的提高。水文的测量工作需要测量人员面对许多复杂的情况, 而且测量的过程也是比较繁琐的, 这就对测量人员的专业素质提出了更高的要求, 同时也使培训的重要性更加地凸现出来, 在进行培训的过程中, 要重视对测量规范和专业知识等的培训, 同时也可以让一些资历丰富的测量人员对操作人员传授测量经验和测量的突发情况的处理对策, 从而可以使水文测量队伍的整体素质得到不断的提高。
4. 水文的测量工作应该根据不同的地形和环境来选择不同的测量方法, 操作人员必须要对环境及地形等因素进行认真的观察, 并且根据测量的目标制定合理的测量方案。另外还需要对测量数据的处理引起足够的重视, 一般情况是以数学模型为基础, 然后再进行相应的概化, 例如在进行测量的时候, 对于不断变动的数据, 需要进行对比, 多频次的测量, 然后取多组数据的综合值和平均值, 绝对不可以随意地取某个瞬时值, 这样不但会使测量的结果不准确, 也不是合理的取值方式。所以为了不断减少误差的影响, 水文测量不仅需要选择合适的测量方法和测量条件, 同时还需要选择合适的数据模型。
四、结语
用超高频射电测量技术测定水文状况 篇4
(2008-011-俄罗斯-003)
俄罗斯科学院无线电技术和电子学研究所于1970-1990年间发明了超高频射电对地远程观测法、超高频射电测量法与光学和红外方法以及以这些方法为基础研制成功的技术装置, 能够根据自然客体的超高频波段 (波长2-30cm) 辐射来测定地表和水面参变数量。此项目的发明曾获苏联国家奖章。此后该所利用此项发明技术为苏联、美国、保加利亚等国家提供服务, 并应邀在荷兰等一些国家成立了联合实验室。运用超高频无线电测量方法和装置可以获取土壤的如下背景资料:揭示地表和地下土壤含水量;在沙漠地区确定3-5米深度地下水含量, 在气候适中地区确定1-2米深度地下水含量;发现铁路枢纽渗透、堤坝渗漏和水电设施区域渗流动向;发现陆地冰冻和解冻范围及冰雪覆盖情况;预测汛期和洪灾;发现海岛地区冻土和融冻区;确定森林火源和火势;确定水体水系的化学污染程度。
谈水文测量中的误差成因问题研究 篇5
1.1 误差的必然性
在认知手段中测量是较为常用的一种手法, 会涉及到科研领域、生活领域等多方面, 是对于数据以及信息进行获取的重要途径。在测量工作中水文测量相对较为复杂, 会涉及多方面的的测量内容, 受到目前认识以及科技水平限制, 在试验以及测量的过程中必然会存在误差。应该通过科学的分析手段从测量的数据中将有用的信息予以提取, 这就要求对部分干扰因素在测量时予以重视进行有效的控制, 以保证测量结果的准确可靠。
1.2 误差的普遍性
在各种领域以及行业中都会应用到测量手段获取第一手数据, 但是测量结果普遍存在误差。在任何时期, 任何人都无法避免出现其不能解决的问题, 这就使得一些无法预测的因素对测量结果造成影响而出现误差, 会影响测量结果出现误差的因素主要包括环境、仪器以及参与人员, 可以说, 测量存在误差是必然的也是无法避免的。
1.3 误差控制的必要性
虽然误差存在于很多地方, 并且无法彻底消除, 但是在合理的条件下对误差予以控制使得测量值尽可能接近实际情况还是可以做到的, 而想要对误差进行控制, 其本质上应当对误差产生的影响因素、条件以及原因进行分析, 对这些影响因素通过合理的手段以及措施予以消除或者控制, 以此对测量误差进行降低以及控制, 增加测量结果的准确性, 提高测量精度。人们对万物的认识以及自然现象的研究大多通过试验以及测量的方式, 对其变化进行研究, 从而对客观真实的表现进行认知, 用以寻找更加有利于人类的生存规律以及发展规律。
2 误差产生的原因
2.1 设备
由于受到当下科技水平以及技术发展的影响, 在测量过程中所使用的工具以及仪器, 会存在不同程度的偏差以及误差, 这是设备无法避免的。
2.2 环境
受到测量环境的影响, 温度、湿度、日照、风俗等环境因素会对水文测量工作的精度造成直接性的影响, 由于工作环境大多为野外, 因此会在测量区域的选择上有所差异, 由于选择的测量区域不同, 因此在水文信息上也会存在差异, 因此测量结果受到影响是必然的。
2.3 人员
除上述客观原因外技术也是造成水文测量误差出现的主要因素之一, 因此对于测量人员技能的专业性要求更高。操作人员的技术素养、经验以及对仪器的熟悉和在测量过程中的心理变化都是造成测量误差的主要因素。
2.4 模型
数学模型的建立一般都是以原型为基础, 而水文测量中的数学模型的应用会由于概化而在模式上出现误差。在水位的测量中, 主要通过数学线形对水位和流量之间的关系进行描述, 在该建模基础上对进度控制予以建立, 但是这种模型的建立会造成实际情况同测量情况之间存在差异, 这边会引起误差的产生。
2.5 方法
方法误差主要是指在测量过程中所使用的测量方法不合理、缺乏针对性或是缺乏科学依据。取值时, 应该取多个测量时段和多次测量值的综合值或者平均值, 切不可只取么讴歌瞬时值, 这样的数据是不科学且不准确的, 操作人员必须要选择严谨的, 符合测量条件的测量方法, 以避免此类误差的发生。
3 控制水文测量误差的方法
1) 测量前, 要注重对虽有测量仪器和设备的校对和维护。水文测量所使用的仪器设备本身就有一定的误差, 通过多设备和仪器的校对以及维护, 能减小设备自带的误差偏差。所以, 操作人员一定要在使用仪器前对仪器的各个方面进行认真的检查, 决不能忽视这以重要步骤, 并且对仪器和社的使用条件进行仔细查看, 在确定测定环境能适应在此类意识设备的情况下, 正确的使用, 以避免仪器的损坏, 以及测量的正常进行。
2) 环境对测量结果的精度影响相对于其他的因素更大, 因此必须对测量环境进行优化, 从而降低环境对测量结果造成的影响, 从而对误差进行控制, 而保证水文测量结果的精度, 需要水文环境的适宜, 若环境较为恶劣不仅仅会影响结果精度, 反而会造成仪器的损坏。测量使用到仪器都具有一定的使用环境要求, 若超出设备承受范围, 设备无法提供正确的数据结果。
3) 目前的测量工作大部分操作还都是由人工进行, 因此操作人员的综合素质以及职业水平会对精度造成巨大的影响。对测量人员自身的操作误差进行控制是消除人为影响因素的有效方式。由于仪器以及测量设备受到测量人员的直接操作和接触, 并且数据的读取以及记录全都由人工进行, 加之后期的计算以及取值工作, 这些都会引起误差的出现。因此需要对操作人员的技术定期进行培训, 并采取考核制度, 提高测量的工作质量, 从而降低由于操作误差引发的结果精度下降。
4) 在进行水文的测量过程中, 进行操作的工作人员一定要结合测量低的地形以及环境等多种因素综合考虑, 选择最适宜的方式进行测量, 并制定出适宜的方案, 选择出现误差最小的方案。此外还应当注意, 测量数据的处理上, 一般都会选择数据模型的方式作为数据处理的基础, 继而进行概化, 但是模型不可能完全反应实际状况, 因此数据无法避免的出现误差, 因此在处理数据的过程中就需要进行方式的选择, 从而将误差降到最低。
结语
水文测量工作影响着社会的发展以及安定, 但是在测量过程中会受到多种因素的干扰而使得结果无法达到精准, 合理范围内的偏差是无法避免的, 但是有效的控制手段能够降低误差量, 提高水文测量精度。文章主要通过对水文测量工作中产生误差的原因进行了详细的分析, 并提出合理的控制措施, 以期能够在水文测量误差的控制工作中给同业人员提供一些帮助。
摘要：水文测量工作中会涉及很多方面内容, 是管理河道过程中的重要环节, 直接影响水文监控以及河道治理工作的开展, 但是误差在水文测量中无法避免, 这回对测量数据精度造成不小的影响。对测量误差的控制以及精度的提高是目前水文测量工作中需要重点研究的内容。
关键词：误差,水文测量,成因
参考文献
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水文测量 篇6
近几年黄河水文进行了测报升级的改造, ELD-4自动化水文测量控制台通过近几年的推广应用已经可以实现了自动化流量的测量, 达到了生产应用的目标。但随着科技、计算机、通信技术的发展以及测站应用的需求, 一部分站因为客观因素要求测量操作人员能在离开控制台的一定范围内去操作、控制铅鱼运行及测量, 针对这些情况当测验人员少时又要求操作人员能在离开控制台一定距离进行操作控制测量, 为此笔者研制开发了自动化测流遥控仪。
1 研制目标
1.1 单人测流。在一般测流情况下, 测流人员可以使用自动化测流遥控仪在距离控制台的一定范围 (空旷情况500米) 内进行安装流速仪, 观察河道上游水面情况, 及时控制铅鱼的运行。
1.2 测流成果的电子化。在流量完毕后, 将测验成果储存在自动化测流遥控仪中, 在到有计算机的地方进行数据导出、及数据的处理、存储、标准成果表输出。
2 技术设计
2.1 自动化测流遥控仪的主要功能设计要求
2.1.1 有测量的相关数据显示:如起点距、水深、测点、信号数、历时、流速等数据。
2.1.2 按键选用轻触按键, 有手感。方便感知, 按下有声音提示。
2.1.3 急停回路, 在通信失败时, 操作台能自动停止。
2.1.4 通过U S B接口能将测量数据成果导入计算机。
2.2 设计原理
整个系统包括两大部分:一是自动化测流遥控仪, 二是控制台内接收端机。
第一部分:自动化测流遥控仪
自动化测流遥控仪由单片机、显示器、数据存储、USB通信、数据调制及无线发射、键盘输入、电源等部分组成。结构框图见图1。
自动化测流遥控仪用来显示自动化测流控制台数据、同步控制自动化测流控制台的操作。在保证通信可靠的情况下, 确保控制准确、及时。通信方面在自动化测流控制台内设计有短时间内通信失败自动停车功能。自动化测流遥控仪与自动化测流控制台采用无线串行通信方式, 与上位计算机采用标准USB1.1协议通信。自动化测流遥控仪程序见图2。
C P U部分:采用A T E M L公司基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器ATmega128L。
无线通信部分:采用Chipcon公司的极低功耗S m a r t R F技术单片收发I C:CC1000, 通信采用不间断重复数据刷新, 保证显示数据与控制台的数据同步;循环通信, 发送查询指令, 收到查询指令后, 再发送查询指令, 如此循环没有延时, 能保证数据在100ms内通信一次;确保通信的可靠性。
接口部分:设计自动化测流遥控仪和计算机接口为USB, 当一次测流结束, 可通过USB接口连至计算机, 再运行计算机软件读出数据, 一次完整的流量记载计算表即自动生成。
第二部分:控制台内接收端机
自动化测流控制台内无线通信端机功能:一方面与自动化测流遥控仪进行数据通信, 另一方面将自动化测流遥控仪的发送过来的数据直接转发给自动化测流控制台, 再一方面将自动化测流控制台的控制命令、有关遥控仪设置的参数转发给自动化测流遥控仪, 由无线接收、解调、单片机、485接口、电源等部分组成, 见图3。
自动化测流控制台内无线通信端机的无线通信部分与自动化测流遥控仪内的无线数据通信采用一致的方案, 以确保通信可靠、稳定;与控制台的通讯采用标准的RS-2 3 2接口, 主要电路见图4。
3 试验数据
我们在白马寺水文站利用自动化测流遥控仪控制ELD-4水文自动化测流系统工作, 再控制重铅鱼运行进行流量测验时, 用自动化测流遥控仪和控制台进行数据的保存比较主要目的是检验我们的主要设计指标, 这些主要设计技术指标如下:
3.1 能在距控制台一定范围内遥控控制铅鱼运行并进行测流工作, 经过试验我们在测流断面上下游、测流断面对岸 (距离操作房有约200米) 范围控制铅鱼运行、测流都比较正常;
3.2 遥控仪上存储一次完整的全断面法流量测量资料, 与控制台内存储的一次完整全断面法流量测量资料进行比较, 看有无差错, 经比测验证无差错;
3.3 在遥控仪上设置有关测量参数, 并运行铅鱼测量, 然后在控制台内检查有关的设置参数看是否有效, 经检查比较经遥控仪修改、设置的有关参数都被控制台接受并保存;见表1。
4 结语
用自动化测流遥控仪进行控制施测的流量, 完全可满足《河道流量测验规范》和《水文缆道测验规范》对流量施测的要求。对提高测洪能力、减轻测验人员工作量、方便外业测验人员, 对外业水文测量的自动化、测量结果水文资料整理的规范化都具有较大的提高。尤其是对使用测船测验和测站人员少, 测验河断比较规整、河道冲淤变化小的测验断面, 应用铅鱼全自动缆道流量测验系统的方法, 将更能提高测验效率, 发挥自动化水平的效益。
摘要：介绍了基于ELD-4水文测量控制台的无线数据遥控研制原理及技术路线。
水文测量 篇7
1 仪器概况
1.1 工作原理
1) 测角原理:与经纬仪的原理是一样的, 仍旧采用度盘, 采用电扫描和电子元件进行自动读数和液晶显示, 以便测得的角度生成电子数据, 为全站仪内部计算提供数据。2) 测距原理:利用光电测距仪发出红外光束到目标点棱镜的往返时间来计算光束运行轨迹的长度。
其计算公式如下:
v———电磁波在空气中的传波速度;c———光在真空中的传播速度;n———光波的大气折射率。测距主要受大气折光等因素影响, 所以测量时应尽量先在晴朗、空气质量较好的天气进行, 同时在测量前应根据大气温度和气压值生成一个改正系数对测距进行修正。
1.2 工作特点
1) 易于数据存储管理:可同时管理32个项目文件;可存储12000个点的内存容量;可直接在仪器上对测量数据进行检查、编辑、删除、搜索;不同项目文件中的控制点数据可互换调用;2) 超长电池使用时间:连续测距测角为10.5h;间隔30秒测距/测角为24h, 测角为30h;3) 氮处理净零轴系;4) 软件调校2c, 竖盘指标差、补偿器, 方便用户自行检测调较。
1.3 主要技术指标
1) 测角与测距精度: (552C) ±1″, 2m m+2ppm; (532C) ±2″, 2m m+2ppm;双轴补偿, 光电增量式度盘。2) 测程:1.2~1.3km (小棱镜) , 2.4~2.7km (单棱镜) , 3.1~3.6km (三棱镜) , 1m~130m (反射片) 。3) 内存:12000点, RS-232C串口, 防水等级:IPX4。
2 测量中的应用
2.1 坐标体系的建立
根据水文站地形测量的要求, 此次测量采用平面直角坐标体系。将全站仪直接安置在选好的仪器点上, 利用罗盘仪或指北针将全站仪视线方向与正北向保持一致, 将全站仪水平方向止动, 设置仪器点假定坐标为:北向x=1000.000, 东向y=1000.000, 高程z=测量值;在视线方向线上选取一点作为后视点, 打上木桩, 用全站仪测定两点间的平距, 并输入后视站点的坐标为:北向x=10000.000+两点间的平距, 东向y=10000.000, 高程Z=测量值。两点高程采用四等水准测量。
2.2 控制点布设
控制点一般布设在视野开阔、能看到测区内大多数碎部点的地方, 打上木桩, 并在木桩头钉上平头钢钉、编号命名, 如ZD1、ZD2……等。鉴于各水文站地形测量的测区面积不大, 但受建筑物、地形、树木及测距的影响, 一般情况下布设2~3个, 特殊情况下布设5~6个, 所有控制点高程均采用四等水准测量。
2.3 建站
将全站仪安置在选好的后视点上并对中整平, 量算仪器高, 然后测量并输入温度、气压、棱镜高, 开始建站。具体步骤如下:
1) 创建项目文件夹:按MENU (菜单键) →选1 (项目) →选1 (创建) →输入项目名 (可按模式键切换字母和数字输入模式) (回车) , 完成文件夹的创建。2) 建站:按7#→选1 (已知) 回车→输入仪器点点号 (ST) 回车→输入该点坐标 (X、Y、Z) 回车→输入仪器高 (HI) 回车;选择1 (坐标) 输入后视点点号 (BS) 回车→输入后视点坐标回车→输入后视点标高 (可以不输入) 回车, 此时旋转望远镜瞄准后视棱镜回车完成建站。3) 当一个控制点测区内所有碎部点测量结束后, 移至下一个控制点应重新建站, 建站时项目文件中已有的点坐标、高程可以直接调用, 也可以直接输入。
2.4 碎部点测量
当一个控制点建站结束后, 旋转望远镜瞄准各碎部点上的棱镜, 按测量键显示结果后回车确认记录, 重复此操作进行数据采集。测量过程中应绘制测区草图, 将各碎部测量点上的点号记录在草图的相应位置上, 并注记地物地貌。同时司仪人员要及时与草图记录人员沟通, 校对仪器记录的点号是否与草图上记录的点号一致。
2.5 测量数据处理
测量数据下载分两种方法:第一种方法利用专用的读卡器下载测量数据, 然后复制到计算机内;第二种方法, 采用专用的数据线连接全站仪和计算机端口, 通过全站仪自带的程序直接下载到计算机内。数据下载方法可根据具体情况自定。此次采用南方公司的CASS6.1绘画软件绘制地形图, 其图形规格、地物符号严格按照《水文年鉴汇编刊印规范》 (SL460-2009) 、《水文资料整编规范》 (SL247-1999) 执行。
3 结论及建议
虽然全站仪在我省水文站地形图测量中应用还属首次, 但得到了广大水文测量人员的一致好评、认为:一是在有限的时间内保质保量地完成了全省水文站地形图测量工作, 极大地缩短了传统测量仪器、方法的测量时间, 减少了工作量, 提高了工作效率;二是建成了我省水文站矢量地形图库, 为今后工作打下了坚实的基础;三是全站仪完全能取代低精度等级的水准测量。建议在今后工作中可根据测量精度的要求, 合理使用全站仪, 使用时应做好以下几方面工作:1) 开工前应检查仪器箱背带及提手是否牢固。2) 开箱后要记牢仪器在箱内放置的位置和方式。装卸仪器时, 必须握住仪器提手和基座部分, 切不可握住仪器显示单元的下部和镜筒, 否则会影响内部固定部件。3) 在太阳光照射下观测仪器, 应给仪器打太阳伞, 并带上遮阳罩, 以免影响观测精度。在杂乱环境下测量, 仪器要有专人守护。当仪器架设在光滑的表面时, 要用细绳 (或细铅丝) 将三脚架三个脚联起来, 以防滑倒。4) 当测站之间距离较远时, 应将仪器卸下装箱搬运。当测站之间距离较近时, 应检查仪器与脚架的连接是否牢固, 并把制动螺旋微调锁住, 再将仪器连同三脚架一起保持直立状态搬运。5) 当测量仪器发生故障, 应立即停止操作进行检修, 否则会加剧仪器的损坏程度。6) 平时, 严格按照有关要求对全站仪进行保养工作, 若元件沾染灰沙必须用干净毛刷或柔软的擦镜纸擦掉, 禁止用手指抚摸仪器的任何光学元件表面;若清洁仪器透镜表面必须先用干净的毛刷扫去灰尘, 再用干净的无线棉布沾酒精由透镜中心向外一圈圈的轻轻擦拭。
摘要：全站仪是一种集光电测距仪、电子经纬仪及数据处理系统融为一体的电子速测仪, 能自动地测量角度、距离, 并通过内部计算得出测点高程, 可使原始测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。