青龍河河道斷面測(cè)量研究

韓興輝，馮翠芹

(1.天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院，天津 301636；2.天津石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 301607)

為了土地的有效維護(hù)和充分利用，方便農(nóng)業(yè)水利工程泄洪和灌溉，需長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和開(kāi)發(fā)發(fā)展青龍河濕地作用，從根本上治理環(huán)境，發(fā)展新型美麗城鎮(zhèn)建設(shè)。國(guó)家對(duì)青龍河河道中下游及周邊區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃水土建設(shè)，小青龍河地處平原區(qū)域，從中游幾米寬河道至下游近百米寬的河道，河水連綿延續(xù)，河道流經(jīng)區(qū)域多為農(nóng)田種植范圍，河岸植被多為樹(shù)木，郁郁蔥蔥，蜿蜒成片。筆者針對(duì)這種環(huán)境區(qū)域的河道進(jìn)行斷面測(cè)量工作，對(duì)其開(kāi)展了分析與研究。

1 小青龍河河道斷面測(cè)量要求

小青龍河斷面測(cè)量研究的初始資料的部分相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 初始資料的部分相關(guān)數(shù)據(jù)

要求橫斷面測(cè)量間距、樁號(hào)名稱(chēng)及橫斷面所在位置應(yīng)按照提供的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定進(jìn)行測(cè)量。具體為：測(cè)量基點(diǎn)為提供的樁號(hào)橫斷面與河道中心線(xiàn)交點(diǎn)；兩岸測(cè)量范圍至左右岸對(duì)應(yīng)的斷面點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)位置，并且橫斷面測(cè)量范圍同時(shí)不應(yīng)小于現(xiàn)狀岸頂以外 30 m，測(cè)量順序順?biāo)鞣较驈淖蟀兜接野丁?/p>

2 測(cè)量河道斷面需要解決的問(wèn)題

由于該河道環(huán)境條件及作業(yè)需求，該研究需要在斷面測(cè)量中解決以下問(wèn)題：①河道斷面測(cè)量要求較高，對(duì)于橫斷面，應(yīng)要求樁號(hào)對(duì)應(yīng)斷面左岸點(diǎn)坐標(biāo)與樁號(hào)對(duì)應(yīng)斷面右岸點(diǎn)坐標(biāo)斷面的直線(xiàn)上，且斷面區(qū)域主要集中在河道的轉(zhuǎn)彎或地形起伏變化較大的地方。②有些橫斷面的河道中心線(xiàn)交點(diǎn)坐標(biāo)位于河道轉(zhuǎn)彎處，上游區(qū)域的河水較淺，不易使用船舟工具，且水質(zhì)被污染，有異味，作業(yè)人員難以靠近。③河岸周?chē)休^為密集的固水防沙樹(shù)林帶，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)采集有很大的影響，在保證數(shù)據(jù)正確采集時(shí)，需要解決通視或信號(hào)問(wèn)題。④河道的縱橫斷面跨越里程近30 km，在保障測(cè)量工作保質(zhì)保量完成的基礎(chǔ)上，還需要提高作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

3 RTK測(cè)量技術(shù)在河道斷面測(cè)量中的應(yīng)用

基于對(duì)以上作業(yè)需求和困難的考慮，該研究選用RTK1+4來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及完成相關(guān)測(cè)量外業(yè)工作[1]。

3.1RTK工作的原理RTK測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀(guān)測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)[2]。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本原理是在基準(zhǔn)站上安置1臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見(jiàn)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀(guān)測(cè)，并將其觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)發(fā)送給用戶(hù)觀(guān)測(cè)站。在用戶(hù)站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^(guān)測(cè)數(shù)據(jù)[3]，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示用戶(hù)站的三維坐標(biāo)，其精度可達(dá)到厘米級(jí)[4]。

3.2數(shù)據(jù)采集流程在外業(yè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，需要在架設(shè)基準(zhǔn)站的選取、流動(dòng)站的數(shù)據(jù)采集、作業(yè)方法和靈活運(yùn)用方面加強(qiáng)工作，以保障質(zhì)量，提高效率，滿(mǎn)足精度，解決測(cè)量過(guò)程中的難點(diǎn)與問(wèn)題。

3.2.1選取適當(dāng)?shù)囊阎c(diǎn)。能夠較大范圍地覆蓋整個(gè)區(qū)域，在整個(gè)測(cè)量縱橫斷面數(shù)據(jù)前，完成整個(gè)工程的控制測(cè)量，建立平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)[5]，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)對(duì)其有用的已知點(diǎn)進(jìn)行篩選，以便進(jìn)行RTK作用，這些點(diǎn)首先分布在作業(yè)區(qū)域之內(nèi)，能夠較大范圍地控制作業(yè)區(qū)域，并且能夠在方便看作業(yè)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的檢核與校正[6]。

3.2.2架設(shè)RTK基準(zhǔn)站。基準(zhǔn)站的架設(shè)要求盡可能位于河道作業(yè)區(qū)域的中部范圍，由于RTK作業(yè)半徑在15 km左右，在一個(gè)30 km的線(xiàn)路上，若架設(shè)在中間，有可能產(chǎn)生河道作業(yè)區(qū)域的首端或末端處恰恰在15 km的作業(yè)半徑上，可能造成首端或末端的作業(yè)信號(hào)比較弱，在樹(shù)林茂盛或風(fēng)向等外因的影響下，還可能出現(xiàn)信號(hào)全無(wú)，所以采用2個(gè)位置恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)站點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)[7]?；鶞?zhǔn)站點(diǎn)布局如圖1所示，通過(guò)A、B架設(shè)基準(zhǔn)站點(diǎn)能夠?qū)⒑拥来笾戮譃?段，能夠保障衛(wèi)星的信號(hào)充分[8]。

圖1 基準(zhǔn)站點(diǎn)布局示意Fig.1 Benchmark site layout

3.2.3提高數(shù)據(jù)采集效率。合理安排流動(dòng)站作業(yè)，提高作業(yè)效率，可以從線(xiàn)路兩端相向開(kāi)展工作，或采用從中間區(qū)域相背作業(yè)的模式，若在數(shù)據(jù)采集時(shí)使用RTK1+4作業(yè)，可以通過(guò)如圖2所示作業(yè)開(kāi)展布局。其中，1、4相向開(kāi)展工作，2、3在中間基準(zhǔn)站附近相背作業(yè)，也可以理解為1、2相向開(kāi)展作業(yè)，3、4相向開(kāi)展作業(yè)，可以大大提高工作效率，也大大降低作業(yè)中徒步行走的工作強(qiáng)度。

圖2 作業(yè)開(kāi)展布局Fig.2 Homework layout

3.2.4保障質(zhì)量，提高精度。測(cè)量斷面時(shí)，解決作業(yè)的難點(diǎn)，還需要在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，對(duì)要測(cè)量的每一個(gè)斷面都要進(jìn)行建線(xiàn)，將橫斷面上的左端點(diǎn)與右端點(diǎn)建立一放樣直線(xiàn)，保證進(jìn)行這一斷面數(shù)據(jù)采集時(shí)沿該線(xiàn)完成數(shù)據(jù)采集，對(duì)縱斷面要以河道上所有中間點(diǎn)進(jìn)行建線(xiàn)，不能疏落任何點(diǎn)，否則數(shù)據(jù)采集時(shí)就會(huì)出現(xiàn)測(cè)量里程與實(shí)際不符的錯(cuò)誤，應(yīng)嚴(yán)格按照縱斷面這一折線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3.3數(shù)據(jù)處理對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪出斷面圖形(圖3)。完成斷面圖繪制后，應(yīng)對(duì)斷面圖中的地面高程和距離以及斷面里程進(jìn)行逐一檢查，確保成果質(zhì)量。

圖3 斷面K18+397Fig.3 The section K18+397

4 結(jié)論

對(duì)于河道斷面測(cè)量，選用恰當(dāng)?shù)墓ぷ鞣桨负头椒?，?duì)于數(shù)據(jù)的采集及處理很重要，RTK測(cè)量技術(shù)在復(fù)雜的河道斷面測(cè)量中能起到較好的效果。測(cè)量建線(xiàn)完成后，采集數(shù)據(jù)偏離斷面線(xiàn)的誤差控制在2 cm以?xún)?nèi)，保證斷面的精確性?？v斷面轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的斷面與里程可能變化靈活，采集時(shí)以建線(xiàn)為參考比較適宜。在解決了河道測(cè)量中難題的同時(shí)，使用RTK作業(yè)時(shí)也應(yīng)該注意保證作業(yè)信號(hào)的問(wèn)題，可以適當(dāng)將基準(zhǔn)站架設(shè)地點(diǎn)選擇在高處，亦可采用高頻率發(fā)射，保證測(cè)量中信號(hào)的穩(wěn)定。

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