浅谈Leica TS60在航道测量上的应用

黄志喜 广东省西江航道事务中心西江航标与测绘所

随着科技的不断发展，测绘仪器的日新月异，新技术、高精度仪器可以改变我们传统的测量方法。在实际工作中探究高新测绘仪器在航道测量中的应用，提高工作效率和工作质量，跟上时代的步伐，更好地为航道事业做贡献。

1.Leica TS60在跨河水准测量上的应用

传统的几何水准，无论光学水准仪还是电子，由于测量视线短，跨越距离小于400m，无法应用于西江跨河水准测量中。长期以来长距离跨河高程传递多采用传统的GPS高程测量法和水面高程传递法进行测量，存在精度低、工作量大、需要时间长等缺点，无法满足新时代的需求，注定被淘汰。随着科技的不断发展，电子全站仪技术非常成熟，其中Leica TS60以0.5″的测角精度，0.6mm+1ppm的测角精度，1200m以上的有棱镜测程，还具备了最稳定的自动照准功能成为其中的佼佼者。而这些高精度、高稳定性的仪器为我们实施跨河水准精密三角高程测量提供了保障。

四边形法三角高程测量步骤：跨河地段两岸按照图1所示的图形进行选点，跨越地点应选在河面狭窄，地基稳固之处，观测时视线距离水面高度大于3m。A、B、C、D点均作为跨河点进行埋桩，4点可作为仪器和对中杆架设点，其中A与B、C与D之间距离大致相等。

一个跨河时段的观测程序如下：

图1 西江某段四边形法精密三角高程测量跨河示意图

（1）首先用传统的水准测量方法得到A、B的高差和C、D的高差；

（2）将两台Leica TS60分别架设在A、C上（可不精确对中），在B、D点分别架设强制对中杆，并精确对中整平，注意两对中杆杆高一致。两全站仪同时观测分别B、D棱镜，求得B与D之间的高差；

（3）保持一岸全站仪和棱镜位置不变，另一岸仪器和棱镜调换位置，重复（2）操作，分别得出A与C、A与D和B与C的高差。

通过上述不同的观测顺序得到四条跨河边的高差，然后组成三个独立的三角形：△ABC、△ABD和△ACD（或者△BCD），分别求出三个三角形的闭合差，并进行平差计算，最后可得出AC、BD、BC和AD边的高差值。

采用同步对向观测法可以有效抵消球气差影响；采用高精度全站仪Leica TS60自动照准全站仪，避免人为照准误差；采用强制对中杆避免量高误差影响。以上条件保障了高精度全站仪长距离四等或以上跨河水准得以实现。

2.Leica TS60在跨河桥梁通航净空尺度测量上的应用

针对大桥净空尺度测量我们一直以来使用传统的全站仪和皮尺，用角度交汇法来计算大桥的净空。由于大部分桥梁工作人员无法到达桥梁底面，无法直接量取桥梁底面高程，常规的测量工具施测困难，耗时耗力，误差较大，无法适应新时代的发展。随着电子全站仪的发展，无棱镜全站仪的出现及其精度的不断提高，为我们的桥梁通航净空尺度测量提供了方便、准确的设备和方法。Leica T60全站仪采用了3Point EDM技术，整合了相位光斑小、精度高以及脉冲的测程远等技术的优点，无棱镜测程可达到1000m，同时精度可达2mm+2ppm。完全满足西江上所以桥梁的通航净空尺度测量的要求。

桥梁通航净空尺度测量的步骤：

下面以航道测量中，成功采用Leica TS60无棱镜全站仪测量技术，完成桥梁的净空尺度测量为例，简述桥梁通航净空尺度测量的步骤。

2.1 前期准备

施测当天应选阴天或者天气晴朗温度不宜过高、无雾霾、无热流的天气，这样仪器的工作状态和桥面的反射程度较好。首先到大桥现场进行勘察，选取测站点。选取测站点应注意：

（1）测站点应可视施测范围，即如图2所示大桥两侧桥边沿最低位置；

（2）测站点与施测范围不得超过Leica TS60的有效测程1000m（最好控制在800米内）。若大桥跨度较长的，应分别在大桥的两岸或者上下游加架设测站，多角度多方向测量，减小测距，避免因超距或者遮挡造成的数据缺失，并对重复数据进行对比，查缺补漏；

（3）测站与测点的反射面角度尽可能最大，垂直时无棱镜的测距效果最佳；

（4）综合b、c两点，测站位置既要不超过全站仪的测程的情况下，又要拉开与桥梁的距离，尽量靠拢施测范围的中心位置，以保持较好的反射面，增加测量角度。最终的测站要根据实地勘，综合多方面条件才能得出最佳的位置。

图2 贺江一桥（旧）施范围测示意图

图3 操作流程图

2.2 外业施测阶段

在选好的测站上架好Leica TS60无棱镜全站仪，进行多后视定向。定向完成后，在同一测站对目标施测范围进行三次以上的重复测量，保存好每次数据，画好草图，记录好信息，以便内业作图和数据对比。施测过程中应注意：

（1）后视定向中有棱镜模式和桥区施测中无棱镜模式的切换，且注意无棱镜模式下杆高必须为0；

（2）多测站时，两测站间的数据必须要有覆盖，以便后期数据对比和精度计算；

（3）确定通航孔及其大概最高点，施测时对其进行加密反复施测，以便有足够的的数据求出准确的净宽和净高。

2.3 内业处理

桥梁的通航净空是指跨越航道的桥梁保证船舶安全航行的应有净空。包括通航净高和通航净宽。通航净高是指最高通航水位以上至桥梁结构的最下缘之间的净空高度。净空宽度是指最低通航水位时跨越航道的桥梁墩柱间的净空宽度。

外业数据数据采集完成后，可直接将数据换成所需的数据格式，并下载到计算机里，保存DAT格式。再通过在Auto CAD上二次开发的广东省航道数字化系统进行展点，并根据草图记录绘立面图（如图4）。根据立面图可以了解到桥梁的净空净高，清楚直观的看出桥梁是否满足通航要求。

图4 贺江某立面图

3.结束语

Leica TS60超高精度全站仪的出现，改变了我们传统的测量作业方式，使得测量作业更准、更快，从而获得更优质的测量数据和创造更高的经济效率。