淺談Leica TS60在航道測量上的應用

黃志喜 廣東省西江航道事務中心西江航標與測繪所

隨著科技的不斷發展，測繪儀器的日新月異，新技術、高精度儀器可以改變我們傳統的測量方法。在實際工作中探究高新測繪儀器在航道測量中的應用，提高工作效率和工作質量，跟上時代的步伐，更好地為航道事業做貢獻。

1.Leica TS60在跨河水準測量上的應用

傳統的幾何水準，無論光學水準儀還是電子，由于測量視線短，跨越距離小于400m，無法應用于西江跨河水準測量中。長期以來長距離跨河高程傳遞多采用傳統的GPS高程測量法和水面高程傳遞法進行測量，存在精度低、工作量大、需要時間長等缺點，無法滿足新時代的需求，注定被淘汰。隨著科技的不斷發展，電子全站儀技術非常成熟，其中Leica TS60以0.5″的測角精度，0.6mm+1ppm的測角精度，1200m以上的有棱鏡測程，還具備了最穩定的自動照準功能成為其中的佼佼者。而這些高精度、高穩定性的儀器為我們實施跨河水準精密三角高程測量提供了保障。

四邊形法三角高程測量步驟：跨河地段兩岸按照圖1所示的圖形進行選點，跨越地點應選在河面狹窄，地基穩固之處，觀測時視線距離水面高度大于3m。A、B、C、D點均作為跨河點進行埋樁，4點可作為儀器和對中桿架設點，其中A與B、C與D之間距離大致相等。

一個跨河時段的觀測程序如下：

圖1 西江某段四邊形法精密三角高程測量跨河示意圖

（1）首先用傳統的水準測量方法得到A、B的高差和C、D的高差；

（2）將兩臺Leica TS60分別架設在A、C上（可不精確對中），在B、D點分別架設強制對中桿，并精確對中整平，注意兩對中桿桿高一致。兩全站儀同時觀測分別B、D棱鏡，求得B與D之間的高差；

（3）保持一岸全站儀和棱鏡位置不變，另一岸儀器和棱鏡調換位置，重復（2）操作，分別得出A與C、A與D和B與C的高差。

通過上述不同的觀測順序得到四條跨河邊的高差，然后組成三個獨立的三角形：△ABC、△ABD和△ACD（或者△BCD），分別求出三個三角形的閉合差，并進行平差計算，最后可得出AC、BD、BC和AD邊的高差值。

采用同步對向觀測法可以有效抵消球氣差影響；采用高精度全站儀Leica TS60自動照準全站儀，避免人為照準誤差；采用強制對中桿避免量高誤差影響。以上條件保障了高精度全站儀長距離四等或以上跨河水準得以實現。

2.Leica TS60在跨河橋梁通航凈空尺度測量上的應用

針對大橋凈空尺度測量我們一直以來使用傳統的全站儀和皮尺，用角度交匯法來計算大橋的凈空。由于大部分橋梁工作人員無法到達橋梁底面，無法直接量取橋梁底面高程，常規的測量工具施測困難，耗時耗力，誤差較大，無法適應新時代的發展。隨著電子全站儀的發展，無棱鏡全站儀的出現及其精度的不斷提高，為我們的橋梁通航凈空尺度測量提供了方便、準確的設備和方法。Leica T60全站儀采用了3Point EDM技術，整合了相位光斑小、精度高以及脈沖的測程遠等技術的優點，無棱鏡測程可達到1000m，同時精度可達2mm+2ppm。完全滿足西江上所以橋梁的通航凈空尺度測量的要求。

橋梁通航凈空尺度測量的步驟：

下面以航道測量中，成功采用Leica TS60無棱鏡全站儀測量技術，完成橋梁的凈空尺度測量為例，簡述橋梁通航凈空尺度測量的步驟。

2.1 前期準備

施測當天應選陰天或者天氣晴朗溫度不宜過高、無霧霾、無熱流的天氣，這樣儀器的工作狀態和橋面的反射程度較好。首先到大橋現場進行勘察，選取測站點。選取測站點應注意：

（1）測站點應可視施測范圍，即如圖2所示大橋兩側橋邊沿最低位置；

（2）測站點與施測范圍不得超過Leica TS60的有效測程1000m（最好控制在800米內）。若大橋跨度較長的，應分別在大橋的兩岸或者上下游加架設測站，多角度多方向測量，減小測距，避免因超距或者遮擋造成的數據缺失，并對重復數據進行對比，查缺補漏；

（3）測站與測點的反射面角度盡可能最大，垂直時無棱鏡的測距效果最佳；

（4）綜合b、c兩點，測站位置既要不超過全站儀的測程的情況下，又要拉開與橋梁的距離，盡量靠攏施測范圍的中心位置，以保持較好的反射面，增加測量角度。最終的測站要根據實地勘，綜合多方面條件才能得出最佳的位置。

圖2 賀江一橋（舊）施范圍測示意圖

圖3 操作流程圖

2.2 外業施測階段

在選好的測站上架好Leica TS60無棱鏡全站儀，進行多后視定向。定向完成后，在同一測站對目標施測范圍進行三次以上的重復測量，保存好每次數據，畫好草圖，記錄好信息，以便內業作圖和數據對比。施測過程中應注意：

（1）后視定向中有棱鏡模式和橋區施測中無棱鏡模式的切換，且注意無棱鏡模式下桿高必須為0；

（2）多測站時，兩測站間的數據必須要有覆蓋，以便后期數據對比和精度計算；

（3）確定通航孔及其大概最高點，施測時對其進行加密反復施測，以便有足夠的的數據求出準確的凈寬和凈高。

2.3 內業處理

橋梁的通航凈空是指跨越航道的橋梁保證船舶安全航行的應有凈空。包括通航凈高和通航凈寬。通航凈高是指最高通航水位以上至橋梁結構的最下緣之間的凈空高度。凈空寬度是指最低通航水位時跨越航道的橋梁墩柱間的凈空寬度。

外業數據數據采集完成后，可直接將數據換成所需的數據格式，并下載到計算機里，保存DAT格式。再通過在Auto CAD上二次開發的廣東省航道數字化系統進行展點，并根據草圖記錄繪立面圖（如圖4）。根據立面圖可以了解到橋梁的凈空凈高，清楚直觀的看出橋梁是否滿足通航要求。

圖4 賀江某立面圖

3.結束語

Leica TS60超高精度全站儀的出現，改變了我們傳統的測量作業方式，使得測量作業更準、更快，從而獲得更優質的測量數據和創造更高的經濟效率。