【摘 要】簡述利用全站儀在水庫、堤圍等水利工程斷面測量中的兩種方法，以改進水利工程常規(guī)斷面測量方法、提高測量效率和數(shù)據(jù)精度。
【關(guān)鍵詞】全站儀；斷面測量
地形測量在水利工程規(guī)劃設(shè)計中，如堤圍、水庫大壩等帶(線) 狀工程，為滿足工程施工、監(jiān)理、驗收等方面的需要，往往需要測繪大比例尺帶狀地形圖以及進行縱、橫斷面測量。過去由于儀器技術(shù)條件所限，斷面測量大都是用皮尺丈量距離、水準儀測量高程的作業(yè)方式，且斷面測量和地形圖測繪往往是分別進行的。隨著全站儀應(yīng)用的普及，為使斷面測量工作與地形圖測繪一樣，進入數(shù)字化、自動化，并且兩項測量工作可以協(xié)調(diào)進行，資料共享，提高工作效率，改變斷面測量落后的生產(chǎn)方式。本文結(jié)合在鰍魚角、車桶坑水庫等水利工程地形、斷面測量實踐經(jīng)驗和具體條件，以南方NTS - 322 全站儀為例，探討出全站儀在水利工程斷面測量兩種適用方法。
1. 基于全站儀的對邊測量
對邊測量是全站儀的重要測量功能，現(xiàn)在用來進行水庫大壩、堤圍的縱橫斷面測量。
1.1 對邊測量原理就是在不搬動儀器的情況下，在測站可以測量起點與任何一個其他點之間的斜距、水平距和高差。全站儀可連續(xù)測量多點間的斜距、水平距和高差。
1.2 橫斷面測量橫斷面測量是測量垂直于線路中心方向的地面起伏情況。利用全站儀的對邊測量功能，可以替代以前的橫斷面測量方法。要測量橫斷面，儀器架設(shè)在任意方便的地方，原則是，視野開闊，能看到的橫斷面越多越好。
現(xiàn)以南方NTS - 322 全站儀測量某水庫大壩的橫斷面為例。在壩的右端管養(yǎng)樓附近選一地方設(shè)站，使得能看到壩的全貌(若一測站完成不了，當(dāng)然可再設(shè)站直到測完畢) 。欲測樁號0 +020 的橫斷面，首先在儀器上選擇對邊測量模式，在0 + 020 中心點B 設(shè)置棱鏡，照準，按下測量鍵顯示全站儀到B 點之間的平距(HD) ，測量完畢，棱鏡的位置被確定。然后將棱鏡置于橫斷面上的1 點，照準，按下測量鍵顯示全站儀到斷面點1 之間的平距(HD) ，測量完畢顯示中心點B 點到1 點之間的平距(dHD) 和高差(dVD) ，并記下。再將棱鏡置于橫斷面上的2 點，照準，按平距鍵測出并記下B 點到2 點之間的平距(dHD) 和高差(dVD) 。依次類推，全部測出樁號0 + 020 其他橫斷面點3、4 點到中心點B 的平距和高差，那么0 + 020 處的橫斷面測量就完成了。
同理，只要站點能觀測到的地方，無需搬動儀器，再將棱鏡依次置于下面的樁號0 + 040、0 + 060中心點C、D、重復(fù)0 +020 處的橫斷面測量步驟，那么整個水庫大壩的橫斷面測量工作很快就完成了。
2. 斷面測量
2.1 改進斷面測量方法的思路大壩或堤圍若進行地形測量、斷面測量兩項內(nèi)容，可利用全站儀數(shù)據(jù)采集存儲和計算機的數(shù)據(jù)處理功能，設(shè)置一個坐標(biāo)文件，首先測量全部斷面點坐標(biāo)(X ,Y) ，高程( H) ，然后加測地形地物點。通過通訊技術(shù)將全站儀采集的坐標(biāo)(X,Y) 、高程( H) 數(shù)據(jù)傳輸給計算機進行智能化分析處理，實現(xiàn)地形圖、縱橫斷面圖繪制和工程量計算的自動化。
2.2 儀器操作方法步驟車桶坑水庫位于臺山市古兜山脈東南的四九河的上游，主壩最大壩高29m。水庫地形測量和大壩橫斷面測量使用南方NTS - 322 全站儀。具體操作方法如下。
(1) 在數(shù)據(jù)采集模式下，輸入坐標(biāo)文件名( FN) :“CTKSK”。
(2) 點號輸入:利用全站儀斷面測量時，現(xiàn)場并不需量距，里程樁和間距是在全站儀采集的數(shù)據(jù)傳輸給計算機在繪制斷面圖時自動得出的。故外業(yè)斷面測點點號的輸入方法為:第1 個斷面(樁號0 + 000) 輸入001 - 00 ，第2 個斷面(樁號0 + 020) 為002 -00 ，以此類推，第n 個斷面為n - 00 。其中前3 位為縱斷面序號，后2 位為橫斷面點序號，只需輸入第1 個點01 號，往下隨著測點的增加，點號會自動增加1 號。
(3) 標(biāo)識符輸入:為滿足設(shè)計需要，橫斷面上測點要界定左、右側(cè)(如渠道、堤圍等水利工程測量以水流方向或測量路線前進方向劃分左、右岸) 。在車桶坑水庫橫斷面測量時，全站儀斷面點標(biāo)識符輸入按水庫上游的斷面點輸入L ，樁號中心點輸入O ，下游的斷面點輸入R ，縱斷面測量加點也遵守此原則。
(4) 充分利用斷面數(shù)字化點提高地形測圖外業(yè)工效。當(dāng)一測站斷面測量工作完成之后，可將先前坐標(biāo)文件“CTKSK”所采集的斷面測量數(shù)據(jù)視為車桶坑水庫需測地形圖的數(shù)據(jù)化點。然后在同樣的數(shù)據(jù)采集模式下，把所缺的地形地物點補測上，不過其點號則按“DX1”輸入，以便區(qū)分。往下隨著測點的增加，點號會自動增加1 號，如下一碎部點就是“DX2”。標(biāo)識符既可按地形測量內(nèi)容輸入編碼(“簡碼法”) ，也可以不需輸入，在車桶坑水庫地形測量中筆者采用了“草圖法”，要求繪圖員或立鏡員在跑鏡時要及時標(biāo)注出所測的是什么地物及記下所測點的點號。
“草圖法”
與“簡碼法”相比，前者更加直觀，在地物情況比較復(fù)雜時效率更高，還有關(guān)鍵一點是如果出錯，在內(nèi)業(yè)編輯時又較容易修改。
2.3 計算機內(nèi)業(yè)處理簡介完成車桶坑水庫外業(yè)測量工作之后，把全站儀采集的坐標(biāo)文件“CTKSK”數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C里并命名，按dat 文件保存。
然后開始進行內(nèi)業(yè)處理。用南方CASS5.1 成圖軟件繪制橫斷面圖的方法，主要由圖面生成。
其中又有根據(jù)坐標(biāo)文件和根據(jù)圖上高程點兩種方法，現(xiàn)以根據(jù)坐標(biāo)文件為例:
(1) 先用復(fù)合線生成斷面線，點取“工程應(yīng)用”下的“繪斷面圖”下的“根據(jù)坐標(biāo)文件”功能。
(2) 提示: 選擇斷面線，用鼠標(biāo)點取上步所繪斷面線。屏幕上彈出“輸入高程點數(shù)據(jù)文件名”的對話框，來選擇高程點數(shù)據(jù)文件。這里選擇車桶坑水庫坐標(biāo)測量文件“CTKSK”。
如果選“根據(jù)圖上高程點”此步則為在圖上選取高程點。
(3) 提示: 請輸入采樣點間距(m) :〈20〉， 輸入采樣點的間距，系統(tǒng)的默認值為20m。采樣點的間距的含義是復(fù)合線上兩頂點之間若大于此間距，則每隔此間距內(nèi)插一個點。
(4) 提示:輸入起始里程〈0.0〉， 系統(tǒng)默認起始里程為0 。
〉橫向比例為1 ∶〈500〉輸入橫向比例， 系統(tǒng)的默認值為1 ∶500 。這里輸入1 ∶200縱向比例為1 ∶〈100〉輸入縱向比例， 系統(tǒng)的默認值為1 ∶100 。
請輸入隔多少里程繪一個標(biāo)尺(m)〈直接回車只在兩側(cè)繪標(biāo)尺〉(5) 在屏幕上則出現(xiàn)所選斷面線的斷面圖。
命令行提示:是否繪制平面圖? ⑴否⑵是〈1〉選⑵則上圖就會繪出平面圖的結(jié)果。
(6) 圖面恢復(fù)。在完成斷面圖繪制，另存之后，可用“工程應(yīng)用”菜單下的“圖面恢復(fù)”命令，就可以刪除斷面圖，恢復(fù)先前的圖形顯示。當(dāng)工程設(shè)計或施工需要在地形圖上標(biāo)注橫斷面位置時，因橫斷面點成直線排列，在圖上可以很方便地找到每一斷面的位置和方向，只須順點描線，標(biāo)注斷面樁號即可。
3. 結(jié)論
過去斷面測量外業(yè)由直接丈量斷面里程樁和點間距以及用水準測量方法測量斷面點高程的作業(yè)方式，尤其在壩高達幾十米的水庫大壩或堤圍等帶(線) 狀工程進行單項斷面測量時使用方法1 ，更能體現(xiàn)快捷高效、數(shù)據(jù)準確可靠、成果精度高的優(yōu)點。
斷面測量方法既可完成斷面、地形兩項綜合性測繪項目，也可完成其中單項測量項目。不過更適合在堤圍、渠道等水利工程需要進行斷面測量和地形測量兩項測繪內(nèi)容時，兩者可綜合完成，減少重復(fù)設(shè)站、重復(fù)測點的外業(yè)工作量，降低勞動強度，節(jié)省作業(yè)時間，成圖也快，圖面(斷面圖、地形圖) 清晰美觀，是一種綜合高效的測量方法。
隨著科學(xué)的發(fā)展，各種測量技術(shù)越來越先進，上述兩種方法只是在水利工程等線(帶) 狀工程比較適用，更多先進的測繪方法還有待我們?nèi)ヌ接憽?nbsp;
地形測量在水利工程規(guī)劃設(shè)計中，如堤圍、水庫大壩等帶(線) 狀工程，為滿足工程施工、監(jiān)理、驗收等方面的需要，往往需要測繪大比例尺帶狀地形圖以及進行縱、橫斷面測量。過去由于儀器技術(shù)條件所限，斷面測量大都是用皮尺丈量距離、水準儀測量高程的作業(yè)方式，且斷面測量和地形圖測繪往往是分別進行的。隨著全站儀應(yīng)用的普及，為使斷面測量工作與地形圖測繪一樣，進入數(shù)字化、自動化，并且兩項測量工作可以協(xié)調(diào)進行，資料共享，提高工作效率，改變斷面測量落后的生產(chǎn)方式。本文結(jié)合在鰍魚角、車桶坑水庫等水利工程地形、斷面測量實踐經(jīng)驗和具體條件，以南方NTS - 322 全站儀為例，探討出全站儀在水利工程斷面測量兩種適用方法。
1. 基于全站儀的對邊測量
對邊測量是全站儀的重要測量功能，現(xiàn)在用來進行水庫大壩、堤圍的縱橫斷面測量。
1.1 對邊測量原理就是在不搬動儀器的情況下，在測站可以測量起點與任何一個其他點之間的斜距、水平距和高差。全站儀可連續(xù)測量多點間的斜距、水平距和高差。
1.2 橫斷面測量橫斷面測量是測量垂直于線路中心方向的地面起伏情況。利用全站儀的對邊測量功能，可以替代以前的橫斷面測量方法。要測量橫斷面，儀器架設(shè)在任意方便的地方，原則是，視野開闊，能看到的橫斷面越多越好。
現(xiàn)以南方NTS - 322 全站儀測量某水庫大壩的橫斷面為例。在壩的右端管養(yǎng)樓附近選一地方設(shè)站，使得能看到壩的全貌(若一測站完成不了，當(dāng)然可再設(shè)站直到測完畢) 。欲測樁號0 +020 的橫斷面，首先在儀器上選擇對邊測量模式，在0 + 020 中心點B 設(shè)置棱鏡，照準，按下測量鍵顯示全站儀到B 點之間的平距(HD) ，測量完畢，棱鏡的位置被確定。然后將棱鏡置于橫斷面上的1 點，照準，按下測量鍵顯示全站儀到斷面點1 之間的平距(HD) ，測量完畢顯示中心點B 點到1 點之間的平距(dHD) 和高差(dVD) ，并記下。再將棱鏡置于橫斷面上的2 點，照準，按平距鍵測出并記下B 點到2 點之間的平距(dHD) 和高差(dVD) 。依次類推，全部測出樁號0 + 020 其他橫斷面點3、4 點到中心點B 的平距和高差，那么0 + 020 處的橫斷面測量就完成了。
同理，只要站點能觀測到的地方，無需搬動儀器，再將棱鏡依次置于下面的樁號0 + 040、0 + 060中心點C、D、重復(fù)0 +020 處的橫斷面測量步驟，那么整個水庫大壩的橫斷面測量工作很快就完成了。
2. 斷面測量
2.1 改進斷面測量方法的思路大壩或堤圍若進行地形測量、斷面測量兩項內(nèi)容，可利用全站儀數(shù)據(jù)采集存儲和計算機的數(shù)據(jù)處理功能，設(shè)置一個坐標(biāo)文件，首先測量全部斷面點坐標(biāo)(X ,Y) ，高程( H) ，然后加測地形地物點。通過通訊技術(shù)將全站儀采集的坐標(biāo)(X,Y) 、高程( H) 數(shù)據(jù)傳輸給計算機進行智能化分析處理，實現(xiàn)地形圖、縱橫斷面圖繪制和工程量計算的自動化。
2.2 儀器操作方法步驟車桶坑水庫位于臺山市古兜山脈東南的四九河的上游，主壩最大壩高29m。水庫地形測量和大壩橫斷面測量使用南方NTS - 322 全站儀。具體操作方法如下。
(1) 在數(shù)據(jù)采集模式下，輸入坐標(biāo)文件名( FN) :“CTKSK”。
(2) 點號輸入:利用全站儀斷面測量時，現(xiàn)場并不需量距，里程樁和間距是在全站儀采集的數(shù)據(jù)傳輸給計算機在繪制斷面圖時自動得出的。故外業(yè)斷面測點點號的輸入方法為:第1 個斷面(樁號0 + 000) 輸入001 - 00 ，第2 個斷面(樁號0 + 020) 為002 -00 ，以此類推，第n 個斷面為n - 00 。其中前3 位為縱斷面序號，后2 位為橫斷面點序號，只需輸入第1 個點01 號，往下隨著測點的增加，點號會自動增加1 號。
(3) 標(biāo)識符輸入:為滿足設(shè)計需要，橫斷面上測點要界定左、右側(cè)(如渠道、堤圍等水利工程測量以水流方向或測量路線前進方向劃分左、右岸) 。在車桶坑水庫橫斷面測量時，全站儀斷面點標(biāo)識符輸入按水庫上游的斷面點輸入L ，樁號中心點輸入O ，下游的斷面點輸入R ，縱斷面測量加點也遵守此原則。
(4) 充分利用斷面數(shù)字化點提高地形測圖外業(yè)工效。當(dāng)一測站斷面測量工作完成之后，可將先前坐標(biāo)文件“CTKSK”所采集的斷面測量數(shù)據(jù)視為車桶坑水庫需測地形圖的數(shù)據(jù)化點。然后在同樣的數(shù)據(jù)采集模式下，把所缺的地形地物點補測上，不過其點號則按“DX1”輸入，以便區(qū)分。往下隨著測點的增加，點號會自動增加1 號，如下一碎部點就是“DX2”。標(biāo)識符既可按地形測量內(nèi)容輸入編碼(“簡碼法”) ，也可以不需輸入，在車桶坑水庫地形測量中筆者采用了“草圖法”，要求繪圖員或立鏡員在跑鏡時要及時標(biāo)注出所測的是什么地物及記下所測點的點號。
“草圖法”
與“簡碼法”相比，前者更加直觀，在地物情況比較復(fù)雜時效率更高，還有關(guān)鍵一點是如果出錯，在內(nèi)業(yè)編輯時又較容易修改。
2.3 計算機內(nèi)業(yè)處理簡介完成車桶坑水庫外業(yè)測量工作之后，把全站儀采集的坐標(biāo)文件“CTKSK”數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C里并命名，按dat 文件保存。
然后開始進行內(nèi)業(yè)處理。用南方CASS5.1 成圖軟件繪制橫斷面圖的方法，主要由圖面生成。
其中又有根據(jù)坐標(biāo)文件和根據(jù)圖上高程點兩種方法，現(xiàn)以根據(jù)坐標(biāo)文件為例:
(1) 先用復(fù)合線生成斷面線，點取“工程應(yīng)用”下的“繪斷面圖”下的“根據(jù)坐標(biāo)文件”功能。
(2) 提示: 選擇斷面線，用鼠標(biāo)點取上步所繪斷面線。屏幕上彈出“輸入高程點數(shù)據(jù)文件名”的對話框，來選擇高程點數(shù)據(jù)文件。這里選擇車桶坑水庫坐標(biāo)測量文件“CTKSK”。
如果選“根據(jù)圖上高程點”此步則為在圖上選取高程點。
(3) 提示: 請輸入采樣點間距(m) :〈20〉， 輸入采樣點的間距，系統(tǒng)的默認值為20m。采樣點的間距的含義是復(fù)合線上兩頂點之間若大于此間距，則每隔此間距內(nèi)插一個點。
(4) 提示:輸入起始里程〈0.0〉， 系統(tǒng)默認起始里程為0 。
〉橫向比例為1 ∶〈500〉輸入橫向比例， 系統(tǒng)的默認值為1 ∶500 。這里輸入1 ∶200縱向比例為1 ∶〈100〉輸入縱向比例， 系統(tǒng)的默認值為1 ∶100 。
請輸入隔多少里程繪一個標(biāo)尺(m)〈直接回車只在兩側(cè)繪標(biāo)尺〉(5) 在屏幕上則出現(xiàn)所選斷面線的斷面圖。
命令行提示:是否繪制平面圖? ⑴否⑵是〈1〉選⑵則上圖就會繪出平面圖的結(jié)果。
(6) 圖面恢復(fù)。在完成斷面圖繪制，另存之后，可用“工程應(yīng)用”菜單下的“圖面恢復(fù)”命令，就可以刪除斷面圖，恢復(fù)先前的圖形顯示。當(dāng)工程設(shè)計或施工需要在地形圖上標(biāo)注橫斷面位置時，因橫斷面點成直線排列，在圖上可以很方便地找到每一斷面的位置和方向，只須順點描線，標(biāo)注斷面樁號即可。
3. 結(jié)論
過去斷面測量外業(yè)由直接丈量斷面里程樁和點間距以及用水準測量方法測量斷面點高程的作業(yè)方式，尤其在壩高達幾十米的水庫大壩或堤圍等帶(線) 狀工程進行單項斷面測量時使用方法1 ，更能體現(xiàn)快捷高效、數(shù)據(jù)準確可靠、成果精度高的優(yōu)點。
斷面測量方法既可完成斷面、地形兩項綜合性測繪項目，也可完成其中單項測量項目。不過更適合在堤圍、渠道等水利工程需要進行斷面測量和地形測量兩項測繪內(nèi)容時，兩者可綜合完成，減少重復(fù)設(shè)站、重復(fù)測點的外業(yè)工作量，降低勞動強度，節(jié)省作業(yè)時間，成圖也快，圖面(斷面圖、地形圖) 清晰美觀，是一種綜合高效的測量方法。
隨著科學(xué)的發(fā)展，各種測量技術(shù)越來越先進，上述兩種方法只是在水利工程等線(帶) 狀工程比較適用，更多先進的測繪方法還有待我們?nèi)ヌ接憽?nbsp;
