GPS在河道冲刷断面测量中的应用

　　摘要：利用GPS的RTK定位模式进行进行两溢下游河道的断面测量，并进行断面的虚拟布设.

　　关键词：布设;控制;相对定位

　　Abstract: Ultilizing the GPS-RTK positioning mode is for the section measuring of two overflow downstream river, and then conducting the virtual layout of the section

　　Key words: layout; control; relative positioning

　　中图分类号：P124+.1 文献标识码：A 文章编号：

　　1 概述

　　1.1 工程概况

　　正常溢洪道与新增溢洪道担负着岗南水库的泄洪任务，其下游河道的地形变化直接影响着两溢的泄洪安全。因此掌握两溢下游河道重点冲刷部位的地形变化情况非常重要。

　　正常溢洪道冲刷断面于1962年初次安设，共计9个断面，1963年、1988年两次洪水后均进行了冲刷测量，后因溢洪道改建及其它原因部分断面控制桩丢失。1995年9月溢洪道改建后第一次泄洪，最大泄量256m3/s，泄洪大约168小时，断面遭到不同程度的破坏。1995年同期对新增溢洪道冲刷断面初设，采用木桩控制，共计6个断面。1996年6月将新增溢洪道断面桩改为水泥控制桩，部分断面进行了重测。1996年同期对正常溢洪道各冲刷断面进行了补设和测量。2000年9月对正常溢洪道和新增溢洪道断面桩又进行了补设。2004年9月除险加固期间在新增溢洪道先锋沟开挖前会同施工单位进行了原始横断面的测量。

　　以上测量均采用经纬仪或全站仪进行定线，几年来断面桩丢失破坏严重，给冲刷断面定位测量带来极大不便，影响了断面资料的可比性和精度。

　　1.2 冲刷断面布设的意义

　　为了监测溢洪道的泄洪安全，校核溢洪道的过水能力，掌握溢洪道泄流时对下游河道的冲刷变化情况，拟定防冲淤措施，指导水库工程的安全运用，冲刷断面的布设意义重大。

　　2 两溢下游河道冲刷断面的布设

　　2.1 控制网布设

　　2.1 1控制网起测数据点的选择

　　监测网是一种高精度、高灵敏度的控制网，网点既可用来监测下游河道冲刷变化情况，同时又可作为其它水库管理的日常控制点，本监测网起算数据采用与除险加固工程坐标系统和高程系统一致的基准，即平面采用1954年北京坐标系，高程采用正常高系统，1985国家高程基准。

　　该项目采用距离两溢较近的岗基02、岗基06作为控制网的起始点。

　　2.1 2布设控制点

　　作业模式为静态相对定位模式，网型为边连接方式。为了满足基准站的差分信号能够覆盖整个测区，沿两溢下游河道现场选定布设控制点4个。控制点测量采用D级控制，由岗基06、岗基02对控制网进行约束。

　　2.1.3 数据处理

　　采用南方测绘GPS4.4数据处理软件，在WGS84坐标系统下进行基线解算。经二维平差后计算坐标系统转换四参数，将WGS84坐标转化为施工坐标。

　　数据经过重复基线检验、环闭合差检验、GPS网平差均满足要求后，得出控制点坐标。

　　2.2 两溢下游河道两岸轮廓线的测量

　　为了根据两岸地形变化合理布设冲刷断面，从而更精确地掌握两溢下游河道的冲刷变化情况，我们首先对两溢下游河道两岸的轮廓进行测量。

　　2.2.1 外业观测

　　采用GPS的RTK模式，利用手簿 “工程之星”软件的碎部测量功能进行轮廓线碎部点的测量。RTK分为基准站和移动站两部分，先启动基准站，后进行移动站操作。

　　为了让主机能搜索到多数并且高质量的卫星，基准站选在周围视野开阔，避免在截止高度角15度以内有遮挡的地方。为了让基准站差分信号能传播的更远，基准站选在地势较高的位置。

　　碎部点测量过程中，要求碎部点位置能尽量准确反映两溢下游河道两岸的轮廓变化。

　　2.2.2 内业成图

　　利用南方数据成图软件CASS2008把观测数据展绘到平面上，绘出两溢下游河道轮廓线。

　　2.3 两溢下游河道冲刷断面的布设

　　2.3.1 河道中心线的确定

　　在两溢下游河道轮廓图上，根据河道的走向及两岸轮廓变化情况，绘出下游河道中心线。以中心线上游的起点为零桩号，沿中心线逐一确定横断面桩号。

　　2.3.2 断面的布设依据

　　沿河道中心线，按实际地形合理布设横断面。在两溢下游河道轮廓图上，由两溢挑坎下游开始，本着两溢消力池出水口至汇水处密，汇水处至尚家湾过水路面稀;狭窄地段密，宽阔地段稀，并且大致垂直于中心线的原则布设断面。

　　另外在以下几个方面适当增加断面

　　1、在河道坡度变化较大的地段。

　　2、河道转弯处。

　　3、河岸土质松软及河底为风化岩处。

　　4、河道与其它河道汇合处。

　　5、冲刷断面布设基本均匀，以利于掌握河道纵向冲刷情况。

　　2.3.3 断面布设方法

　　2.3.3.1 断面方向控制点数据的获取

　　根据以上布设原则，在两溢下游河道轮廓图上画出断面线，要求断面线大致与中心线垂直并且与两岸轮廓相交。选取每个断面线与轮廓线的两个交点作为测量断面控制点，查询并记录交点坐标用于测量该断面的方向控制，控制点共有64个。

　　2.3.3.2 断面碎部点测量

　　采用GPS的RTK模式，利用手簿 “工程之星”软件的直线放样功能，进行断面碎部点的测量。具体测量方法同两岸轮廓线的测量。要求所测碎部点能全面反映该断面地势起伏变化情况，碎部点测量误差控制在10厘米以内。

　　2.3.3.3断面控制点的确定

　　将断面碎部点展绘到两溢轮廓图上后，以控制点离河道较远，高程不易变化为原则，选取每个横断面上距离两岸轮廓线较远的碎部点作为断面控制点。

　　2.3.4 绘制断面图

　　利用南方数据成图软件CASS2008将断面所测数据展绘到“两溢下游河道轮廓线”上。利用CASS的“绘断面图”功能绘制横断面，根据断面地形起伏大小和断面的长短，分别采用断面比例横向1:1000、纵向1:400或横向1:500、纵向1:200。共绘制断面图32个。

　　3 利用GPS测量河道冲刷断面的优点

　　利用坐标确定控制点，避免了断面控制桩再次遭到破坏时无法控制断面。避免了测量不通视的情况，观测效率得到大大提高。内业成图的数字化，大大提高了成图效率。

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