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全站仪的基本操作与检查和校正
全站仪的基本操作与检查和校正
** 永荣矿业有限公司永川煤矿
张华平
摘 要
基于全站仪在矿山测量中应用越来越广的实际情况，为解决仪器在实际应用中可能出现的一些问题，介绍了全站仪的基本操作与使用方法，并对全站仪一系列重要参数的检查和校正做了阐述。
关键词 全站仪
操作 检查和校正
1 全站仪简介
全站型电子速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为 “ 全站仪 ” 。
全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过 I/O 接口接入总线与微处理机联系起来。
微处理机（ CPU ）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置（接口），输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。
目前，世界上许多著名的测绘仪器生产厂商均生产有各种型号的全站仪。
2 全站仪的操作与使用
不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。下面简要介绍全站仪的基本操作与使用方法。
2.1 水平角测量
（ 1 ）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标 A 。
（ 2 ）设置 A 方向的水平度盘读数为 0°00′00″ 。
（ 3 ）照准第二个目标 B ，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。
2.2 距离测量
（ 1 ）设置棱镜常数
测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。
（ 2 ）设置大气改正值或气温、气压值
光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化， 15℃ 和 760mmHg 是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为 0ppm 。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。
（ 3 ）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（ 4 ）距离测量
照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。
全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约 2.5S ，最小显示单位 1mm ；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为 1cm ，每次测距时间约 0.3S ；粗测模式，测量时间约 0.7S ，最小显示单位 1cm 或 1mm 。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（ MODE ）键选择不同的测距模式。应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。
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2.3 坐标测量
（ 1 ）设定测站点度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
（ 2 ）设置棱镜常数。
（ 3 ）设置大气改正值或气温、气压值。
（ 4 ）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（ 5 ）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。
3 全站仪的检查和校正
3.1 长水准器的检查和校正
3.1.1 检查
（ 1 ）将仪器安放于较稳定的装置上（如三脚架、仪器校正台），并固定仪器；
（ 2 ）将仪器粗整平，并使仪器长水准器与基座三个脚螺丝中的两个的连线平行，调整该两个脚螺丝使长水准器水泡居中；
（ 3 ）转动仪器 180° 观察长水准器的水泡移动情况，如果水泡处于长水准器的中心，则无须校正；如果水泡移出允许范围，则需进行调整。
3.1.2 校正
（ 1 ）将仪器在一稳定的装置上安放并固定好；
（ 2 ）粗整平仪器；
（ 3 ）转动仪器，使仪器长水准器与基座三个脚螺丝中的两个的连线平行，并转动该两个脚螺丝，使长水准器水泡居中；
（ 4 ）仪器转动 180° ，待不泡稳定，用校针微调正螺钉，使水泡向长水准器中心移动一半的距离；
（ 5 ）重复 3 、 4 步骤，直至仪器用长水准器精确整平后转动到任何位置，水泡都能处于长水准器的中心。
3.2 圆水准器的检查和校正
3.2.1 检查
（ 1 ）将仪器在一稳定的装置上安放并固定好；
（ 2 ）用长水准器将仪器精确整平；
（ 3 ）观察仪器圆水准器气泡是否居中，如果气泡居中，则无需校正；如果气泡移出范围，则需进行调整。
3.2.2 校正
（ 1 ）将仪器在一稳定的装置上安放并固定好；
（ 2 ）用长准器将仪器精确整平；
（ 3 ）用校针微调两个校正螺钉，使气泡居于圆水准器的中心。
注：用校针调整两个校正螺钉时，用力不能过大，两螺钉的松紧程度相当。
3.3 望远镜粗瞄准器的检查和校正
3.3.1 检查
（ 1 ）将仪器安放在三脚架上并固定好；
（ 2 ）将一十字标志安放在离仪器 50 米处；
（ 3 ）将仪器望远镜照准十字标志；
（ 4 ）观察粗瞄准器是否也照准十字标志，如果也照准，则无须校正；如果有偏移，则需进行调整。
3.3.2 校正
（ 1 ）将仪器安放在三脚架上并固定好；
（ 2 ）将一十字标志安放在离仪器 50 米处；
（ 3 ）将仪器望远镜照准十字标志；
（ 4 ）松开粗瞄准器的 2 个固定螺钉，调整粗瞄准器到正确位置，并固紧 2 个固定螺钉。
3.4 光学下对电器的检查和校正
3.4.1 检查
（ 1 ）将仪器安置在三脚架上并固定好；
（ 2 ）在仪器正下方放置一十字标志；
（ 3 ）转动仪器基座的三个脚螺丝，使对点器分划板中心与地面十字标志重合；
（ 4 ）使仪器转动 180° ，观察对点器分划反中心与地面十字标志是否重合；如果重合，则无需校正；如果有偏移，则需进行调整；
3.4.2 校正
（ 1 ）将仪器安置在三脚架上并固定好；
（ 2 ）在仪器正下方放置一十字标志；
（ 3 ）转动仪器基座的三个脚螺线，使对点器分划板中心与地面十字标志重合；
（ 4 ）使仪器转动 180° ，并拧下对点目镜护盖，用校针调整 4 个调整螺钉，使地面十字标志在分划板上的像向分划板中心移动一半；
（ 5 ）重复 3 、 4 步骤，直至转动仪器，地面十字标志与分划板中心始终重合为止。
3.5 望远镜分划板竖丝的检查和校正
3.5.1 检查
（ 1 ）将仪器安置于三脚架上并精密整平；
（ 2 ）在距仪器 50 米处设置一点 A ；
（ 3 ）用仪器望远镜照准 A 点，旋转垂直微动手轮；如果 A 点沿分划板竖丝移动，则无需调整；如果移动有偏移，则需进行调整。
3.5.2 校正
（ 1 ）安置仪器并在 50 米处设置 A 点；
（ 2 ）取下目镜头护盖，旋转垂直微动手轮，用十字螺丝刀将 4 个调整螺钉稍微松动，然后转动目镜头使 A 点与竖丝重合，拧紧 4 个调整螺钉；
（ 3 ）重复检查 3 ，校正 2 步骤直至无偏差。
注：如果对分划板的竖丝进行的校正，则在完成后，请检查仪器的照准差和指标差是否发生了改变。
3.6 仪器照准差 C 的检查和校正
3.6.1 检查
（ 1 ）将仪器安置在稳定装置或三脚架上并精密整平；
（ 2 ）瞄准平行光管分划板十字丝或远处明显目标，先后进行正镜和倒镜观测；
（ 3 ）得到正镜读数 HI 和倒镜读数 HR ；计算照准差 C= （ HI-HR±180° ） /2 ；如果 C ＜ 8”, 则无需调整 ; 如果 C ＞ 8”, 则需进行调整 .
3.6.2 校正
（ 1 ）在倒镜位置旋转平盘微动手轮使倒镜读数 HR ’ =HR+C;
（ 2 ）松开望远镜分划板调整螺钉护盖，调整左右两个调整螺钉，使望远镜分划板与平行光管或远处目标重合；重复进行检检和校正直至合格为止。
3.7 竖直度盘指标差 I 的检查和校正
请进行完十字丝校正和 2C 差校正后，再进行本检校
3.7.1 检查
（ 1 ）将仪器安置在稳定装置或三脚架上精密整平并开机；
（ 2 ）用望远镜分别在正镜和倒镜位置瞄准垂直角为 ±10° 左右的平行光管分划板或远处目标，得到正镜读数 VI 和倒镜读数 VR ；
（ 3 ）计算：指标差为 I= （ VI+VR-360° ） /2
（ 4 ）如果指标差小于 10”, 则无须校正；如果大于 10” ，则需进行调整。
3.7.2 校正
不同型号的全站仪，其校正方法略有不同，可根据各自的说明书具体进行。
3.8 电子补偿器的检查
放置仪器如下图所示：
平行光管或
基本水准远
处点目标
A
B C
A、 B 、 C 为基座脚螺旋
3.8.1 纵向补偿精度
（ 1 ）盘左位置，整平仪器，精确照准平行光管水平丝，读取天顶距 M1 （照准读数 3 次取平均）。
（ 2 ）转动脚螺旋 A ，使仪器上倾 2 ’ —3 ’（仪器补偿范围内）后，再用竖直微动螺旋，重新使望远镜照准平行光管水平丝，读取天顶距 M2 （照准读数 3 次取平均）。
（ 3 ）反向向转脚螺旋 A ，使仪器恢复水平后下倾 2 ’ —3 ’，再用竖直微动螺旋使望过镜重新照准平行光管水平丝，读取天顶距 M3 （照准读数 3 次取平均）。
（ 4 ）转动脚螺旋 A ，使仪器恢复水平，又微动望远镜精确照准平行光管水平丝，读取天顶距 M4 （照准读数 3 次取平均）。
（ 5 ）计算纵向补偿精度
取 D1=M2-M1 ， D2=M3-M1 ， D3=M4-M1 ，取其中绝对值最大者为检定结果，当补偿的标准差为 ±1 ’时，其值应小于等于 3” 。
3.8.2 横向补偿精度
（ 1 ）盘左位置，整平仪器，准确照准平行光管水平丝，读取天顶距读数 N1 。
（ 2 ）同向转动脚螺旋 C 和 B ，使仪器下倾 2.5 ’后 , 再用竖直微动螺旋使望远镜重新照准平行光管的水平丝 , 读取天顶距读数 N2( 照准读数 3 次取平均 ) 。
（ 3 ）按相反方向同向转动脚螺刻 C 和 B, 使仪器向上倾 , 回复水平后又上倾 2.5 ’ , 再用竖直微动螺旋使望远镜重新照准平行光管水平丝 , 读取天顶距读数 N4( 照准读数 3 次取平均 ) 。
（ 4 ）转动脚螺旋 C ，使仪器恢复水平，再用竖直微动螺旋使望远镜重新照准平行光管水平丝，读取天顶距读数 N4 （照准读数 3 次取平均）。
（ 5 ）以上补偿精度的测定也可以借助双向微倾台进行。
（ 6 ）计算横向补偿精度
取 D1 ’ =N2-N1 ， D2 ’ =N3-N1 ， D3 ’ =N4-N1 ，取其中绝对值最大者为检定结果，其值均应小于等于 3” 。
3.9 测角精度的检查
3.9.1 水平角检查
水平角测角精度的检查偶很多方法，在此，我们谈论的是多目标平行光管法。
室内中心位置设一稳定的仪器升降台，上面安置被检仪器；沿该仪器升降台水平方向的圆周上再设置 4—6 个平行光管作为照准目标，精密调整平行光管的分划板及其倾斜度和轴线方向一致使各降台上仪器依次照准时，不需改变调焦均能看到最清晰明亮的平行光管分划板上的十字线呈像，而且竖线处于铅垂位置。观测过程中以表 5 所列各项限差控制检测结果的准确度。如果半测回零差超限时，应重测该测回；一测回二倍照准差互差和各测回方向值互差超限时，应重测超限方向（带上零方向）或者重测一测回；一测回重测方向数超过该测回全问方向数的 1/3 时，应重测全部测回。
检定结果的计算：
根据最小二乘法原理公式计算一测回水平方向标准偏差值。其结果应符合下表 1 第 1 项
一测回水平向标准偏差按下式求得：
式中： m—— 测回数；
n——照准目标数。
3.9.2 竖直角检查
采用标准竖直角法，装置如图，分别在 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 5 各点设置平行光管一个。
检定时，将仪器安置在升降工作台上，并调整到工作状态，以盘左位置自上而下依次照准 5 个目标，并读记观测数据，每个目标读数两次，取平均植。用同样方法在盘右位置自上而下依次照准目标，并读记观测结果，然后，取盘左 . 盘右平均值减去水平方向值，即得竖角观测值，此为一测回，共测 4 测回，最后求得一测回竖直角标准偏差，其值应符合下表 12 项：
计算公式：
式中： φ——— 观测值与已知值之差；
m———测回数；
n———标准竖直角的个数。
3.10 测距精度的检查
首先要选择一处基线，共三段， 10m ， 100m,300 m ，将仪器架设好，在 10 m 处架设棱镜，测出数据，根据标准值调整机器加常数，使其达到标准值，再测 100
m 及 300 m 的数据， 100 m 的误差在 2 mm 以内， 300 m 的误差在 4mm 以内即为合格。
电子补偿器、测角精度、测距精度三项指标的任何一项检查不合格，都应该立即停止使用该全站仪，送返厂家进行维修，并在维修之后，重新检查合格后才能继续使用。
4 结语
通过对全站仪的操作介绍，以及全站仪各项校正指标的检查和校正方法讨论，基本满足了全站仪在矿山测量中各项应用的需求。
参考文献：
[1] 陆国胜，等， 2004. 测量学 [M] ，北京 : 测绘出版社
[2] 杨正尧， 2005. 测量学 [M] ，北京 : 化学工业出版社
表 1 电子测角系统计量性能要求
序号
项目
仪器等级
Ⅰ/ （〞）
Ⅱ/ （〞）
Ⅲ/ （〞）
Ⅳ/ （〞）
0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
5.0
6.0
10.0
1
照准部旋转正确性
电子气泡 10 〞
长气泡 0.3 格
电子气泡 20.0 〞
长气泡 1.0 格
电子气泡 30 〞
长气泡 1.5 格
电子气泡 30 〞
长气泡 3.0 格
2
望远镜视轴与横轴垂直度 / （〞）
6.0
8.0
10.0
16.0
3
照准误差 C/ （〞）
6.0
8.0
10.0
16.0
4
横轴误差 i/ （〞）
10.0
15.0
20.0
30.0
5
竖盘指标差 I/ （〞）
12.0
16.0
20.0
30.0
6
补偿器补偿范围 / （ ′ ）
2~3
2~3
2~3
2~3
7
补偿器零位误差 / （〞）
10.0
20.0
30.0
30.0
8
补偿器补偿误差（横纵） / （〞）
3.0
6.0
12.0
20.0
9
望远镜调焦运行误差 / （〞）
6.0
10.0
15.0
20.0
10
光学对中器视轴与竖轴重合度
光学对中器
高 0.8mm~1.5m 范围内 <1.0mm
激光对中器
高 0.8mm~1.5m 范围内，光斑直径 <2.0mm 时按重合度 <1.0mm 执行
11
一测回水平方向标准偏差 / （〞）
0.5
0.7
1.1
1.4
2.1
3.5
4.2
7.0
12
一测回竖直角测角标准偏差 / （〞）
0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
5.0
6.0
10
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双幅棚洞防护路基高边坡的施工技术
某高速公路的 K14+605-K14+895 段路线设计为路堑的形式，整个路段全长 290m ，路基宽度为 24.5m ，此路段中自然山坡高陡，地形比较复杂。参照设计及相关的要求，可以将此路段的路基边坡分成六级进行挖掘，其中，刷坡的高度最大是 56.25m （ K14+780 ），而同类型的工程在施工时刷坡的高度一般都会在 48~56.25m 之间。在初期的设计中，此路段的路堑边坡比率为 1 ： 0.5 ，每级坡高 8m ，设计中第一级和第六级边坡为主动防护网，第二级至第五级边坡为锚杆框格梁，其中第二级和第三级的坡面锚杆长 6m ，第四级和第五级的坡面锚杆则长 9m 。
如果参照原来的路堑设计方案加固本路段，则有可能出现下面两个问题：
（ 1 ）开挖本段高陡路堑的过程中一共发生过 4 次坍塌，且处置难度大，对坍塌路段进行加固时周期比较长、投资大，并不能彻底消除安全隐患。
（ 2 ）此地 5 月 ~10 月为雨季，周期比较长，长时间的阴雨天气势必会让工期有所延误。
2 滑坍高陡边坡处置方案的选定
以现场的实际勘察为基础进行方案的对比和选择，通过对多种方案的综合评估，最后选择了双幅封闭式拱形棚洞来对此路段进行防护，最直接的目的就是要减少因边坡的滑坍而放缓对边坡的开挖和加固进程，同时还要让施工对山体产生的破坏在最大程度上减少，有效保存和保护土体中的原生植被 [1] 。棚洞不但能支挡滑坍的边坡，在作用和功效上和公路隧道保持一致，还能让整个工程的投资成本有所节约，消除安全隐患，确保了公路在建设和运营时的安全。
棚洞与隧道拱墙结构的内轮廓是相同的，但因为山体和棚洞的边墙中间有施工遗留的缝隙，用规格为 C15 的片石混凝土对此缝隙进行填充并对其进行压实作业。在此段路堑中，开挖已经基本完成并已基本成型，为了使棚洞结构能更安全更可靠，一般完工后会用规格为 C20 的片石混凝土对棚洞的右侧和偏压挡墙进行二次填充并压实，而其他地方则和公路隧道在设计上保持一致。双幅棚洞的设计开挖、支护及回填断面图如图 1 所示。
3 双幅棚洞防护路基高边坡施工的优化技术
3.1 双幅棚洞常规施工及问题
对棚洞进行施工时，可以采用明挖的方式，用一部衬砌台车分左幅和右幅进行施工，下面是施工的步骤：（ 1 ）挖掘用于施工的临时边坡并对其进行防护；（ 2 ）对棚洞的仰拱、中墙基础和外边墙进行施工；（ 3 ）进行仰拱回填施工；（ 4 ）对靠近山体一侧的衬砌和中墙进行整体浇筑；（ 5 ）对远山侧的衬砌进行施工；（ 6 ）对中墙顶部的混凝土进行填充作业并为其铺盖顶板；（ 7 ）对防水层进行施工；（ 8 ）对洞顶及挡墙的外侧进行反压和回填施工；（ 9 ）完成路面铺筑，完成电线槽、水沟等相关附属工程 [2] 。
将施工分成左幅和右幅，会让施工的工序变得繁琐复杂，而且会在一定程度上削弱结构的整体性。在对中墙的上部进行施工时，会产生纵向的施工缝，这也会让施工的难度增大，让防排水的施工质量在一定程度上受到影响。若分部进行开挖，也会增加施工的工序，让施工整体变得更复杂，而且一定会让施工的周期比原计划延长很多，特别是进入当地的雨季后，因为雨水的不断冲刷，高陡边坡在失稳坍塌方面的概率会呈现出直线上涨的趋势，这也会让雨季中施工的安全风险迅速上涨。
3.2 双幅棚洞的施工优化方案
3.2.1 双幅棚洞施工内容及优化步骤
以下是对双幅棚洞在施工内容和步骤进行的优化：（ 1 ）在棚洞范围内对路基边坡进行挖掘作业，还要对其加强临时的防护；（ 2 ）分段进行中墙、偏压挡墙基础混凝土的浇筑及棚洞的仰拱、填充施工；（ 3 ）运用两部改装车对左幅洞身、右幅洞身、顶板的混凝土、中墙的钢筋混凝土、中墙顶部需要回填的混凝土进行同时的浇筑作业；（ 4 ）对棚洞右侧的偏压挡墙进行施工；（ 5 ）对棚洞顶部的防水层进行施工；（ 6 ）铺筑路面，铺设好电线槽、水沟。
3.2.2 双幅棚洞施工优化方案优点
（ 1 ）运用两部已经改装完毕的衬砌台车对顶板混凝土、中墙钢筋混凝土、中墙顶部混凝土及洞身完成回填作业，在作业过程中需要进行左右幅的同时浇筑，让洞身结构的整体受力状况有了大幅度提升。
（ 2 ）优化棚洞的施工方案，不但能在一定程度上降低施工的难度，让施工的速度加快，还能将雨季给施工带来的安全隐患和风险进行有效的减少和避免。
3.3 双幅棚洞施工技术要点
（ 1 ）高且陡是路堑滑坍边坡独有的特点，所以，可以按照边坡的滑坍开裂及其分布状况，按照从上到下的顺序，对松动的浮石、危岩进行清除，并且对危岩体采用点锚进行锚固，确保施工和运营的安全。
（ 2 ）对棚洞衬砌台车进行有效的改装，改装完成后的棚洞台车在操作程序上虽然和常规的隧道台车没有太大的差别，但其却具有使用方便、安装简单、灵活机动等优点，有效降低了施工的成本和难度，同时还促进了施工效率的提升。
（ 3 ）要对基础开挖和棚洞仰拱作业进行监督和严格的控制，确保一次性开挖的长度 ≤5m ，而且要对左幅和右幅进行分部开挖。
（ 4 ）棚洞中基础地基的承载力必须要＞ 250kPa ，而且要保持基坑的干燥和干净。
（ 5 ）需要对棚洞的洞身和中墙混凝土进行左右幅的同时、分层、对称浇筑，确保分层的高度在 1m 之内，同时还要保证衬砌台车和支架的受力保持均匀和稳定。
4 结束语
综上所述，使用双幅棚洞不仅能让滑塌的高陡边坡在处置过程中加快速度，还能让其难度减小，在很大程度上对处置高陡边坡的成本进行了有效的节约，同时能在完成棚洞回填后周围的生态有所恢复，还在一定程度上美化了高速公路。改进和优化棚洞的施工方案后，有效降低了棚洞的施工难度，还让整个工程在施工时既快速、简单，又安全、可靠，在更大程度上确保了高速公路在建设期间和运营期间的安全，此方法很适合在进行山区高速公路建设时使用，也值得推广。
参考文献：
[1] 崔伟良，黄振燕，李红 . 隧道棚洞施工工艺 [J]. 中外公路， 2012 （ S1 ）： 138-140.
[2] 付大喜 . 西沟隧道棚洞方案比选 [J]. 交通标准化， 2011 （ 08 ）： 44-47.
作者简介：王煜（ 1973.11- ），男，山西代县人，本科，工程师，从事公路工程施工。
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基于遥感数据 AlamChal 地区冰川积雪制图
基于遥感数据 AlamChal 地区冰川积雪制图
N. Roshani , M. J. Valadan Zouj , Y. Rezaei
, M.Nikfar
摘要：利用遥感数据特性来判读冰雪信息是获得水文参数的新方法。为了获取冰雪信息的特性，目前用于观测的气象台站的数量是远远不够的。本文通过使用远程遥感数据来消除这些缺陷。冰雪具有不同于绝大多数地物的光谱反射率特性，但是也有类似于云的反射特性。这可以用中红外波段来区分它们。本文主要论述了雪盖面积的提取，遥感影像积雪的判读等方面的研究。在这项研究中，我们使用地球资源卫星图像资料。
关键词：水文学 遥感技术
积雪制图 信息提取 雪盖面积
1 引言
通常，水文学家都想知道在某一山地有多少水以雪的形式存储，有多少水以液态形式储存。一般来说，这些指标都是难以被定量测量的，尤其是在山区（ Najafzadeh ， Abrishamchi ， Tajrishi ， 2004 年）。但是随着科技的进步，遥感技术正被广泛的用于各种极端天气下积雪的测量。遥感（ RS ）和地理信息系统（ GIS ）是两个正在越来越多地被用在冰雪研究的新技术。它们可用于观测积雪变化，通过结合气象资料分析，进行必要的向上或向下扩展研究，提出水文变化的反演模型。遥感提供了诸如提取雪盖面积和积雪水量的估测等方面的数据获取的优势。而这些数据对于融雪径流实时预报来说具有决定因素。
我们应该知道利用雪和冰在不同波段的反射来获取水文参数的遥感技术。为了利用遥感技术在水文上的应用，研究的资料应采用合适的图像。因此，我们应该界定标准，来选择一个合适的传感器。
据了解，将遥感、地理信息系统和适当的水文模型综合应用能够进行有效的水资源管理，能源生产和防洪减灾准确的估计（ Tekel ， 2005 年）。
在本文中，我们研究了遥感在获取水文所需参数方面的能力。为了达到这个目的，首先，考虑冰和雪的电磁波谱反射率的特性。其次，选择合适的标准传感器的解释。最后，对结果进行讨论。
2 冰雪的电磁波谱特性
考虑到积雪在电磁波谱的特性，在研究冰雪变化中，使用水资源遥感数据。在积雪研究波段的选择中，主要以可见光，红外和微波为主。
2.1 可见光和近红外波段
人们眼睛看到的新雪是白色的。这是因为雪在人眼敏感的波长范围（大概在 0.4µm-0.65µm ）具有较高的反射率。当新雪的反射率在可见光波段和红外波段下降时说明雪开始变老，而反射率的降低主要是由于诸如灰尘、花粉和大气气溶胶粒子等污染物的影响。在研究积雪中，通常使用可见光和近红外遥感数据的好处是因为图像较容易被解译。不过尽管积雪在一定程度上可以容易的被提取出来，但关于雪的含水量信息却很难获得 (Tekel ,2005) 。
2.2 热红外波段
热红外遥感数据相对于其他波段遥感数据目前很少被用于来测量积雪特性。因为我们应该认识到积雪的辐射光谱，以确定雪的温度。尽管收到一些限制，但是热红外遥感数据在判读有雪区和无雪区的边界时是很有用处的（ Rezaei,2004 年）。而像可见光和近红外遥感图像一样，云会对热红外图像的可用性造成影响。但是如果有云的话，云上的气温也可被测量的（ Tekel,2005 ）。
2.3 微波波段
微波波段和微波传感器的大多数应用程序都对气候条件敏感。事实上，积雪的物理特性决定了它的微波性能。从性质影响的积雪微波响应包括：深度和水当量、液态水含量、密度、，颗粒大小和形状、温度、各层的地表覆盖物。由于积雪响应与它的状态变化有关，因此定期监测可被允许。从天气条件和测量时间上看，微波成像方面的优势是明显的，微波具有全天时全天候成像的特点。
在大流域，微波图像已被用来分析积雪和深度。然而，它们较低的空间分辨率降低了其在山区流域的可用性（ Tekel,2005 年）。
此外，微波的感应器可以穿透大雪，并获取有关它的信息，这是光学传感器不具备的能力。主动微波的传感器（例如合成孔径雷达）比被动微波传感器具有更好的空间分辨率，但需要更多的设备支持。
3 遥感传感器的选择
在降低成本和大覆盖范围水文应用中使星载遥感是比较受欢迎的选择（ Samantha, 2004 ）。卫星平台的选择主要标准是空间、时间分辨率，盆地面积和气候条件等。利用遥感技术在进行积雪监测时，获取一个无云天气情况下的遥感图像是非常重要的优势。从这个意义上说，地球资源卫星和 NOAA 卫星图像比飞机数据要好的多。尽管现在 NOAA 卫星可以在小规模的地区分析，但由于其具有的空间分辨率，已经存在着许多成功的应用。陆地卫星也可用于小流域地区。然而，无论诺阿和地球资源卫星，它使用可见光和近红外波段的电磁频谱时，云的影响都是主要问题。虽然热红外波段不能穿透云层，但它们可被用于在夜间获取无云图像的可能性。
一种解决云问题方法是用被动或主动的微波数据。这两者都可以在夜间或白天获取。然而即使云问题被解决了，遥感图像的解译则是比光学图像更加困难的问题。微波图像判读困难主要是由于这些图像是从某一高度获得的地表或地下地物属性。
4 研究区概述
AlamChal 冰川位于伊朗北部附近的马赞达兰省。 AlamChal 冰川是伊朗一座重要的冰川，其高程范围在 3700m 到 4250m 之间，其最大长度达到 4.5km ，最大宽度为 2.25km 。
5 研究方法与资料
在本文是基于 ENVI 软件利用陆地卫星数据及 IRS_LISS 图像进行积雪研究的。 IRS_LISS 影像波段不能反映积雪反射率，因为其使用的波段中没有合适的。但是利用陆地卫星的遥感数据，可以进行区分有雪区边界和无雪区边界。要获取积雪信息，我们通过使用归一化积雪指数 NDSI 进行提取。归一化积雪指数计算公式如下：
NDSI = [CH(b4)-CH(b6)]/[CH(b4)+CH(b6)]
式中， b4 （ 545-564μm ）和 b6 （ 1638-1652μm ）为 MODIS 数据的可见光和短红外波段。
而且我们可以通过使用 K-means 非监督分类方法获取冰雪覆盖区面积。从陆地卫星数据上我们计算得到积雪覆盖面积为 4.6km2 。
5.1 新雪的提取
如上所述，雪在可见光区的高反射率而连续的新雪在红外波段的高反射率。要获得新雪信息，利用陆地卫星数据的第 2 和第 4** 的积雪的光谱反射率进行积雪识别。如下图所示，红色区域显示的即为新雪。
5.2 积雪的解译
如前所述，积雪在位于陆地卫星数据第 4 波段和第 5 波段中有个积雪反射率非常低的区域。我们选择第 4 波段和第 5 波段具有反射率低的成雪区域进行解译。如下图所示，绿色区域显示的即为成雪。
6 结果分析
获取遥感积雪数据最重要的参数是雪盖面积（ SCA ）。只是通过地面观测来估计雪盖面积是非常困难的，但是运用遥感影像数据则比较容易获取。
（ 1 ）卫星图像在计算雪盖面积以及山区和其他地区的冰川水文参数时具有很高的性能。
（ 2 ）对大规模流域的积雪进行监测时， MODIS 和 NOAA 卫星图像是合适的。但对小规模流域积雪进行监测时，陆地卫星的影像是合适的，因为它的分辨率高于 MODIS 和 NOAA 卫星图像的空间分辨率。
（ 3 ）为了从光学图像上提取积雪特征，通常选择可见光波、近红外和热红外段的遥感影像，这是因为在这些波段，雪的反射率有不同于其他波段的地方。
（ 4 ）在水文中的应用有很多，如长短期径流预报，对于干雪的被动遥感制图等。
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浅析山岭重丘区公路改建工程项目施工
（李 东
淮南市公路工程有限责任公司）
摘要：该文以安徽省霍山县境内 S318 改建公路 K13+300~K23+200 段项目为例，通过对该项目工程施工过程中的各项总结进行分析，对山岭重丘区公路的主要特点等进行浅析。
关键词：山岭区重丘公路； 改建工程
S318 五显至三板桥段 02 标工程起讫桩号为 K13+300~K23+200 ，全长 9.754Km 。工程技术标准为：山岭重丘区二级公路扩宽改造；设计行车速度 ,40 公里 / 小时；路基宽 12 米 , 路面宽 9 米；荷载等级为 : 汽 -20 、挂 -100 ；设计洪水频率为 : 路基及小桥涵 1/50, 中桥 1/100 。本合同段于 2004 年 2 月， 2005 年 10 月竣工，总工期 20 个月。
1 山岭重丘区公路改建工程的特点
以本项目为例，对山岭重丘区公路的特点给予阐述。
1.1 老路损毁严重
本项目原有老公路建设年代较早，虽然经过不断养护和多次大修，但道路线形未能彻底改善，很多路段线形指标仅能满足四级公路标准。而且，穿镇路段街道化日益严重；路面等级底，排水设施等不够完善，路面损坏严重；现有桥梁基本上为上世纪 60 年代修建，荷载等级底；涵洞孔径偏小，结构上已有不同程度破坏。道路现状已不能适应交通量不断增长的需要。
1.2 客观原因多
（ 1 ）地形条件。山区地形条件复杂，山峦重叠，高差大，沟壑多，纵坡陡，公路布线困难，路线多依山傍水，而设计要求尽量利用老路，路基大多大填大挖或半填半挖。本项目于 2004 年 3 月出施工图设计，采用的方案有：老路的裁弯取直；单侧加宽；两侧加宽；对能利用的桥梁，进行充分利用。
（ 2 ）地质条件。皖南山区土质以风化石、腐殖土、砂性土、砂砾土石居多。
（ 3 ）水文气候。由于处在北亚热带向暖温带转换的过渡带，暖冷气流交会频繁，极端最高气温 43.3℃ ，极端最低气温 -12.5℃ 。山区降水比较集中，地表水丰富，年际间降水量过大等特点， 2004 年底施工的路基和部分底基层本已经验收合格，但经过年间雨雪渗透和反复冻融，以及大吨位超载超限车辆的碾压（当地砂石资源丰富），造成来年施工前的路基弯沉检测中大部分路基不能满足设计弯沉要求，最后只能通过补强变更来处理。
1.3 施工难度大
本项目老路路段路基宽度不等，纵坡起伏频繁，最大纵坡 10.7% ，平曲线最小半径 15 米，在改建施工中施工控制难度较大；工程量大：挖土方（坚石） 27.5 万 m3 ；清淤 2.1 万 m3 ；利用方 9.5 万 m3 ；借方回填 17.9 万 m3 ；圆管涵 55 道；盖板涵 7 道；老桥加宽 1 座；防护及排水 0.37 万 m3 ；路面水泥稳定层 9.4 万 m2 ；级配碎石 11.1 万 m2 ；砂砾石底基层 11.8 万 m2 ，路肩土 1.7 万 m3 ；同时，山岭重丘区海拔高差较大，而本项目穿越霍山 —— 九井盆地，高程最高处 156.97m ，最低处 78m ，许多施工点处于山坡上，又是半封闭施工，施工异常困难。
1.4 设计把握不足
在实际施工中，我们发现平、纵线形和桥梁、涵洞等方面与施工图严重不符，而后提请了建设单位要求设计单位对施工图中的错误、局部路段线形进行了重新设计和部分优化，整个路段等于边施工边设计，施工图设计到 2004 年 10 月才出来。当然由于目前山岭区改建公路设计经验还不丰富，而山岭区条件的艰难和地形的复杂性，也决定了使用常规的勘察手段和设计方法将导致设计上的把握不足。
2 山岭重丘区公路改建工程施工过程分析
2.1 项目组织机构
山岭重丘区施工项目较平原地带在人员、生产设备上投入量大，生活办公环境艰苦。
2.2 重视质量管理
本段无重大质量事故发生，单位工程优良率 100% ，达到 “ 工程总体质量目标确保优良 ” 的要求，我们主要从以下几个方面进行质量控制：
1 、项目部设立质量保证机构：按照改建公路质量控制和管理特点，建立以项目经理和技术负责人为核心的质量保证体系，制定质量控制办法，及各施工队管理办法、奖罚措施。把质量责任分解到每个技术人员头上，每个施工队长身上，明确了每位参建人员的责、权、利，使得人人头上有目标，人人身上有重担。
2 、试验质量控制措施：经六安市质量监督站批准成立了工地中心试验室，配备了专职试验工程师和相应的试验仪器设备，由专业试验人员负责质量检查与监督。结构物施工中项目部有专职结构工程师每天在各个结构物之间巡视、检查、发现问题及时解决，严格控制好砂浆配合比、砼配合比，各原材料的质量，由项目部试验室自检不合格的项目坚决不允许施工下道工序，对不合格材料坚决不准进入工地。并在大量试验数据上分析、研究、总结，最终以科学的数据来指导生产，指导施工。到竣工为止，已完成素土击实试验 34 组， CBR 值试验 18 组，环刀法测素土压实度 10660 点，灌砂法测水稳 677 点，无侧限抗压试验 120 组，砼配合比 25 组，砂、石、钢筋、水泥等原材料试验 270 组，砼抗压试验 220 组。这些数据的积累让我们在今后的施工中得到了宝贵的经验。
3 、施工管理、施工操作的质量保证：针对工程进展及各项措施落实情况，项目部领导采取在现场跟班作业制。针对道路施工线长，施工点多的情况，项目部要求道路工程师和质检人员做到手勤、腿勤、嘴勤，对各自负责的施工段内的一切质量问题都必须上传下达，严格控制。严格进行质量管理，进一步加大项目部的自检频率，严把质量关，对不服从管理、不按规范施工人员加大处罚力度。在进行已完成的工程交验时，严格执行规范验收程序。
在质量管理制度上，项目部教育全体施工人员树立 “ 百年大计，质量第一 ” 的工作思想，使大家认识到 “ 质量就是我们的生命 ” 、形成以项目经理管质量，项目总工抓质量，全体参建人员搞质量的良好风气。在施工中推行 “ 质量不行，推倒从来 ” 的方针，项目部与各施工队签订责任状，用经济、行政手段来保证质量目标的实现，对质量不符合优良标准的坚决返工，决不姑息迁就。例如： K20+656 圆管涵左侧基础强度经检测不合格，坚决进行了返工处理，并对该涵洞队进行了罚款。在质量管理上，充分发挥项目部试验室的作用，作好现场检测的第一手资料，为施工提供科学依据。值得可喜的是： 2005 年 7 月份省公路局质检中心对水稳基层钻芯取样和平整度等项目的抽检结果中，成型率、厚度、平整度全都达到了设计要求，这样优良的数据是严格的质量管理下取得的成绩。
4 、由于是老路改建，新老路结合部、施工纵横缝等施工细节的处理显得尤为重要，项目部为此制定出不同结构、不同部位的质量要求及施工技术要领，对重点、难点工程组织技术攻关小组，研究具体施工方案。例如： 7 月初的水稳施工中，压路机碾压太靠边导致局部路段塌边等现象，技术负责及时组织项目部全体技术人员及监理工程师研究分析，并下发了 [2005]11 号文件，对可能出现质量问题的环节作了统一要求，塌边现象被彻底消除。
K16+614 空心板桥为石拱桥加宽利用，项目部多次组织技术人员对老桥结构进行观测，发现老桥结构基本上良好，但在两孔的拱圈下部多处有渗水情况，且有几处因砂浆脱落，造成部分空洞现象，除面层之外，下部结构均不能与老桥进行良好的衔接，考虑到地基应力的因素，项目部主动从合肥购买环氧树脂胶采用植筋对衔接部位进行施工。
2.3 施工进度控制
在工程进度计划上，项目部把 “ 以质量求生存，向效率要利益 ” 、把按质按时按量完成计划任务作为奋斗目标，多次开展百日劳动竞赛活动。特别是工程后期，为了完成全线通车的要求，在机械少、人员少、阴雨天气多、拌和设备每天只能出料几百方、施工多次受阻等一系列不利条件下，我们没有坐、等、靠，全体人员发扬 “ 不待扬鞭自奋蹄 ” 的拼搏精神，调整进度计划，实行 24 小时工作，不分日夜、争分夺秒地工作，水稳施工比计划进度提前完成，完成产值近 500 万元，于 2005 年 8 月比要求工期提前完成主体工程施工。
2.4 施工安全、文明施工和环境保护情况
由于地处山区，项目部十分注重安全施工组织，要求抓好安全教育，工前、工中都要进行不间断的安全教育，成立安全领导小组，设安全科，由项目部经理来亲自抓安全，并层层分解，一级抓一级，每一级的施工负责人同时也是安全负责人，签订安全生产责任状，来加强安全防护，定期召开安全生产例会，不定期进行现场安全检查，要求运输车辆在场内遵守安全规章制度，场外行驶车辆遵守当地交通安全规则和有关规定，做到文明行车。成立文明施工及环保领导小组，加强与当地村镇的联系，认真听取他们的意见，接受其监督。施工废料不随便堆弃，做到工完料净，对天热过往车辆扬的灰尘，通过增加洒水车，在街道和沿线村民居住区采取不间断洒水方式来满足环保要求。后勤管理上：宿舍做到清洁卫生，食堂内外每天消毒一次，生活垃圾集中堆放、统一处理，食堂、宿舍、办公室每天清早消毒一次，并派出由后勤组成的检查小组进行评比，细到厕所，项目部也派专人打扫，用药水消毒。到工程竣工止，无违反治安条例和刑事案件发生，未发生火灾、盗窃、破坏环境等事件，确保了工程进度的顺利进行。
3 施工体会
通过本项目的施工，我们感受最深的是：
1 、设计中对沿线地质、地形、水文等条件考虑尤为重要，不能单单为了降低工程造价而采用低限指标设计，甚至闭门造车，与山抗衡，与水争路。
2 、对于大型土石方工程施工，施工机械的配套非常重要，为整个工程进度和质量提供保证，同时增强了企业的战斗力和信誉度。
2 、实践也证明：一把手抓与不抓不一样；真抓实干，真变样；大抓大干，就大变样。作为项目部负责人要亲自抓工程，负总责，项目部的各项工作就一定能够圆满完成。客观条件大家都是一致的，主要还是人的因素，也就是管理问题，管理也是生产力。
3 、建立一个合理的管理体系来有效指导施工管理工作，另一方面必须拥有技能较高的各项技术工人。
4 、扼抓关键工程，确保主体工程按时完工，工程一开工，项目部就要制定详尽可行的施工方案，应考虑到工程量大、工期紧的特点，需提前了解当地主汛期时间及水量等情况，提前将施工重点放在桥梁下部构造和涵洞工程施工上，上部梁板预制并行。另外，根据路基分布特点划分为几段平行施工，将人力、机械资源充分合理利用。
5 、监理、业主工作指令，应作到有书面记录，如果是口头指示，亦尽快安排专人负责，补齐手续，严格按监理程序办事。
6 、施工企业属劳动密集型企业，劳务物价上涨、廉价劳动力不复存在，施工成本中人工费比例加大，造成施工成本加大，施工企业利润空间越来越小，劳资矛盾时有发生。
项目工程要克服方方面面的困难、要战胜一系列不利工程进度的客观因素。面对困难和问题，项目全体人员要发扬积极的主观能动精神，发扬吃苦耐劳的自强精神，大公无私的奉献精神，一切从实际出发、一切为工程着想，才能圆满完成预定目标。一个工程项目的顺利完成要得益于各级领导的高度重视，建设单位正确引导，监理单位的大力支持，同时也凝聚了一大批施工人员的血汗。通过本工程的施工实践，我获得了很多宝贵的施工管理方法；虽然工作中存在着这样那样的不足，但都是前进中的不足，能够克服的不足，同时也是今后工作中可以借鉴的经验总结。
作者简介：
李东，男， 2003 年 7 月毕业于江苏徐州建筑职业技术学院工程监理专业，现为淮南市公路工程有限责任公司工程师，从事公路工程施工管理等工作，公路工程二级建造师。
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