水位監測
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水位監測范文第1篇
中圖分類號：TP274；P332.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0186-01
1.概述
淡水資源日益匱乏，因此合理分配、利用尤為重要。系統改變傳統水量計量模式，對供水流量與總水量進行全方位的監測。
系統以先進的計算機和網絡技術為基礎，采用多項技術，實現對水量的準確計量，和水資源的智能化管理，采用“先交費后用水”，徹底解決水費收繳困難問題。
2.系統組成
系統組成（如圖）分為三部分，中心工作站、GPRS通信網絡、及現地計量及控制設備（即水位流量監測儀）。中心工作站由中心數據服務器與供水收費系統終端共同完成水費及稅費的征收、用水量實時監測、水資源合理分配、歷史數據查詢等任務。
通信網絡通過GPRS組成VPN虛擬專網，實現中心站與監測儀的雙向通信及實時監控。GPRS移動數據通信業務，給用戶提供高速無線IP，實現數據分組發送和接收。用戶在線且按流量計費，降低服務成本。
水位流量監測儀可配合遠傳水表或水位傳感器或流量計實現監控。水位傳感器主要監測測井的動態水位和靜態水位，通過GPRS實時傳送至系統數據庫中，為所轄區域地下水位整體狀況的統計、分析，提供決策數據。
3.供水收費系統終端
供水收費系統終端，用于水費、水量的輸入和查詢，實現供水預繳費管理、防止水量丟失和水費拖欠的問題，與中心數據服務器的上位管理軟件相連，實現用水的現代化管理。
TM卡作為付費媒介，用戶到用水管理部門購水，購買的用水量等參數存儲在TM卡內，再由監控儀讀入數據，控制電源的通斷。TM卡帶有塑料手柄、攜帶方便，可靠性高、保密性好。每個TM卡都具有一個64位編碼，具有全球唯一性，因此TM卡同時具有鑰匙的功能。
4.控制原理
中心工作站管理人員通過服務器和供水收費系統終端預售水量，把水賣給用戶，并將信息記錄、保存，通過上位軟件報表打印系統，打印出票據及用水、剩余水量等信息。
監測儀通過TM卡讀取信息，通過流量計或水表發送的脈沖數來計算用水量。比如：用戶購買1000方水，將水量信息讀到監測儀，顯示1000方水。用水時，就從1000方水開始遞減直至為0。水量為0時，監測儀的控制單元會自動切斷潛水泵電源，直到用戶再次購水。
水位傳感器通過對觀測井的水位采集，利用GPRS傳送至中心站，足不出戶獲得區域內第一手水位信息，為了解各年度水位高低狀況、局布地區水位是否陡降、水資源分配是否合理等提供有力數據。
5.系統特點與功能
5.1 特點
采用開放、分層、分布系統結構，充分利用計算機領域先進技術，系統配置和設備選型便于硬件功能擴展，確保軟、硬件安全可靠、長期運行，實現“無人值守”的目標。
開發模塊化、結構化應用軟件，軟件具有良好的兼容性。采用標準的漢化系統，人機界面友好，操作方便，顯示畫面和打印文件清晰易讀。
系統具有可擴充性以便日后增加監測點數，數據經授權后可更改以便水價調整。
系統響應速度快，實時性好；抗干擾性能強，可利用率高，可維護性好。
5.2 主要功能
包括：水量累積與清零、瞬時流量計算、倍率調整、脈沖類型調整（根據脈沖水表的脈沖類型進行選擇）、記錄存儲時間間隔調整、斷線報警功能、與中心工作站通訊、TM卡水量輸入、TM啟停卡可隨時進行啟停泵操作。
6.應用
本節主要介紹電阻阻值變化型水表傳感器的應用。
電阻阻值變化型脈沖信號是指傳感器通過電阻阻值的變化來傳遞脈沖信號。
傳感器內部結構示意圖如下：
R1與R2分別是兩個電阻，K為一個開關，用于模擬脈沖的發生。當K斷開時， A、B兩端的阻值為R1+R2；當K閉合時，A、B兩端的阻值為R1。監測儀通過檢測開關K的狀態及A、B兩端的阻值的變化，來確定脈沖的產生及數量。
接線方式：傳感器A端接入監測儀VCC端子處；傳感器B端接入監測儀AIN3端子處。
參數設置：“脈沖類型”選擇”0”，“脈沖倍率”處按實際每脈沖代表的水量進行輸入。分別輸入電阻值變化型脈沖檢測的斷線AD值、低AD值與高AD值。這三個參數需要根據實際傳感器中R1、R2大小以及工作電壓的大小計算，方法如下：
斷線AD值：是指當監測儀實際檢測到的AD值小于該值時，認為信號線已斷并產生斷線報警。一般情況下設置為”20”。
低AD值：由公式計算得出。
高AD值：由公式計算得出。
其中VCC是指監測儀的工作電壓，R3=220？， R1與R2的阻值由傳感器廠家提供。
注：由于不需要精確計算，AD值可以取近似整數。AD值輸入完成后，應使用實際傳感器進行測試。
監測儀可以對傳感器的阻值進行檢測，從而幫助用戶更準確的進行參數設置。具體應用方式如下：
將傳感器按照電阻阻值變化型脈沖信號線接法與水位流量監測儀連接好，上電后進入菜單項，此時界面上顯示的就是當前傳感器中電阻阻值對應的AD值，記錄下此值，然后慢慢轉動小磁針，當界面上顯示的數據出現了較大幅度的變化時，再記錄下這一值。在已經記錄的這兩個值中，較小的數值即為低AD值，較大的數值即為高AD值。注意高AD值輸入時，應比實際記錄的AD值低10～100個值，以便監測儀能順利的檢測到脈沖。
注：計算得到的AD值與實際監測到的AD值可能不同，應以實際檢測的AD值為準。
例如：水表傳感器，R1=2K，R2=22K，監測儀選用24V輸入時，斷線AD值=20，低AD值=340，高AD值=3600。
7.結語
采用集中管理，分散控制的原則，充分利用中心工作站智能、計算、存儲的功能實現檢測與控制，提高整個系統的可靠性。通過先付費，后用水的方式，解決收費困難的問題，從而避免水資源的浪費。
參考文獻：
水位監測范文第2篇
關鍵詞：地下水位監測儀 數據采集 自動觀測
一、簡介
地下水位儀是利用一個運動的浮桶和一個軸狀的記錄編碼器組成，可用于連續監測和存儲地表水和地下水的液位。擁有多種數據傳輸方式，并且是一種可將現有測量分段自動化監測的理想裝置。
二、工作原理
水位的改變是通過鋼線下的浮桶和鉛垂的上升與下降帶動滑輪轉動來測量，滑輪旋轉運動通過傳輸電纜轉變成電信號被自動記錄、修改、保存到數據采集器的記錄單元。存儲間隔可根據水文測量標準事先調整。
三、組成部件
地下水位觀測儀主要分為數據采集器、滑輪、浮桶、鉛垂幾大部分。其中數據采集器由編碼器、液晶數據記錄器、傳感器連接單元、通訊連接單元、紅外感應傳輸單元組成。浮桶直徑80mm，鉛垂為0.100kg。
四、特點
1、操作簡單，測量精度高，低功耗，性價比高。
2、可實時分段自動化監測任何時刻的當前水位數值、時間、日期、電池電壓。
3、測量數據可以通過RS232串口、紅外接口和SDI12接口，方便的傳輸到電腦或其他遠程設備。
4、在深井觀測水位時，安裝簡易、測量方便。
五、監測數值的方法
監測數值的方法：分為本地監測水位數值和遠程監測水位數值。
（一）本地監測水位數值
激活浮子水位觀測儀
當在測量模式，浮子水位觀測儀液晶顯示被切斷，并要很快讀出當前的測量數值時，你必須激活浮子水位觀測儀。當設置運行參數和讀取測量數值時也必須激活浮子水位觀測儀。
要激活浮子水位觀測儀，就將你的手放在感應裝置單元（大約2-4秒），液晶顯示器則顯示當前測量數據。當你的手再次暫短的覆蓋在感應裝置時顯示器將連續顯示當前水位、時間、日期、電池電壓。
在感應裝置被手掌激活后離開，大約3分鐘左右，系統將自動切斷液晶顯示器的顯示。
（二）遠程監測水位數值
1、遠程監測所需的設備：
一臺帶紅外接口的PC機（連接數據采集器的紅外接口），浮子水位觀測儀，再加上HYDRAS3的軟件配合使用。
2、連接的兩種方法如下：
A、不用直接接觸設置參數是通過一個無形的紅外光柱（紅外接口）完成的。
B、直連到浮子水位觀測儀的RS232接口，試運行后也能夠在遠距離設置運行參數。（見圖4）
六、技術參數
測量范圍可選開關：±19.999米 ±199.99米
±199.99英尺
分辨率：0.001米 0.01米 0.01英尺
最大測量誤差： ±0.002米 ±0.002米 ±0.0066英尺
數據采集單元
顯示器：單線液晶，4位半，字符高度12毫米
測量值存儲器：大約可存儲30，000個測量值（EEPROM）
采樣間隔/ 1，2，3，4，5，6，10，12，15，20，30分鐘
存儲間隔 ：1，2，3，4，5，6，8，12，24小時，0=關閉
接口： RS232C和紅外
電能提供：1節1.5V高能堿性電池（LR 14 C AM 2）
長度×直徑：244毫米×47毫米
重量（包括電池）：0.320公斤
外殼：塑料
保護級別：IP68
溫度范圍：-20到+70℃
編碼器單元
滑輪周長：200.0毫米
標準浮筒線纜：直徑1毫米
其他直徑也可以使用（如0.6毫米線纜，需要設置滑輪周長為198.7毫米）。
尺寸長×寬×高：82毫米×82毫米×34毫米
重量：0.140公斤
外殼：塑料
保護級別：IP54
溫度范圍：-20到+70℃
傳輸線纜
長度：1米
注：基本編碼器單元精確數據（不包括浮筒，浮筒線纜和鉛垂）
水位監測范文第3篇
關鍵詞：產品設計 水位檢測 城市涵洞 界面設計
中國分類號：TG802
文獻標識碼：A
文章編號：1003-0069（2015）03-0028-02
城市涵洞水位檢測警示儀是一款用來檢測涵洞積水情況后作出有效信息提示，及時告知駛入涵洞的駕駛者的產品。通過網絡資料檢索，水位檢測技術主要應用在江河湖泊、水井、水塔及蓄水池等地方。其中，李志剛提出了―種面向城市涵洞水位檢測系統，對涵洞水位信息進行采集、傳輸報警等處理，實現水位監測的實時性和自動化。劉文亮提出了針對城市排水系統問題，利用無線傳感網絡和超聲水位傳感器的技術提出了系統的解決方案。傳統的水位尺僅僅通過阿拉伯數字顯示水位信息，有的甚至在涵洞墻上直接標寫水位數字，存在許多問題。而針對現有的城市涵洞積水問題，還沒有―款可以陜速檢測水位、集聲音、燈光和圖像的直觀而有效的水位檢測警示產品。
文中通過分析城市涵洞現狀、汽車底盤數據信息、現有產品和駕駛者心理等問題，提出產品的設計要求，應用關鍵技術，并從產品的功能、結構、外觀、界面設計制作樣機與實驗測試等方面進行詳細敘述。為城市涵洞積水問題提出―種有效的解決方案，避免駕駛者的經濟損失和人員傷亡。
1 問題分析
1.1 城市涵洞現狀
涵洞是指在公路工程建設中，為了使公路順利通過水渠不妨礙交通，修筑于路面以下的排水孔道。文中論述的涵洞是指位于城市橋梁、道路下方，采用鋼筋混凝土材料經澆筑或砌筑而成的構筑物，用于人、車通行的通道。城市涵洞一般具有以下幾個問題：（1）照明條件差：由于處在橋梁和道路下方，自然光難以進入，甚至有人工照明也難以查明道路情況，需要借助機動車燈光照明；（2）排水系統差：涵洞地勢相對較低，下水道排水量設計小等原因，往往在臺風、強降雨等突發性極端天氣時造成涵洞排水系統癱瘓，導致涵洞被水淹沒；（3）通過性較差：由于涵洞寬度相對有限，導致行駛受限，雨天行駛比普通道路更容易堵車形成排長龍現象，甚至發生車輛故障或事故；因此，雨天地勢較低的城市涵洞往往水中含有大量砂石和垃圾，極易導致下水道堵塞，形成涵洞積水，駕駛者難以識別渾濁積水的道路情況而導致車輛故障或熄火。
1.2 現有產品分析
目前的水位檢測技術主要有浮子式水位檢測技術、電容式水位檢測技術、壓力式水位檢測技術、超聲波式水位檢測技術和氣泡式水位檢測技術等。這些水位檢測技術主要應用在排水、水文采集、灌溉、河道、太陽能熱水器等方面，而針對城市涵洞積水開發的相關產品還尚未出現，傳統的水位尺因顯示方式單一，安裝位置不佳等，存在許多問題：
（1）提示方式單一：通過數字標示水位，往往無法正確有效地傳達給駕駛者，需要從燈光、聲音、圖像等進行綜合提示，才能發揮最大的警示效果；
（2）安裝位置不佳：水位尺一般位于涵洞入口側面墻上，駕駛者因觀察角度不佳和位置太遠無法識別水位尺上的信息情況，駕駛者容易盲目行駛造成危險；
因此，應用合適的水位檢測技術，并結合城市涵洞的特點，設計一種有效的水位提示產品非常必要。
1.3 駕駛者心理分析
在駕駛過程中，當人、車、路三個因素失去平衡或存在不安全因素時，就可能發生交通事故，而三個因素中最不穩定的因素是人。安全駕駛往往與人的心理狀態相關。主要影響安全駕駛的心理有：
（1）麻痹心理：由于駕駛員具有一定的駕駛經驗和技能后，往往容易產生麻痹心理，對城市積水涵洞的安全隱患存在僥幸心理，容易忽視細節而盲目行駛。
（2）緊張心理：當駕駛員進入城市積水的涵洞，遇到熄火等突況時，往往容易產生緊張情緒，緊張心理易造成操作不當，從而影響安全行車。
（3）刺激心理：在平時生活、工作中受到傷害、損失、刺激或發生矛盾時，心理會產生焦慮、郁悶甚至賭氣和報復心態，從而危險駕駛引發事故。
1.4 汽車底盤信息
通過網絡和實地調查，搜集了大量機動車地盤高度信息。一般汽車底盤離地間隙數據：轎車一般在112～200mm，城市suv一般在180～220mm，客車一般在180～290mm，貨車一般在180～300mm，礦用自卸汽車一般大于320mm，越野汽車一般在260～370mm，經過數據分析歸類，歸納以下三類主要車輛的數據作為設計參考。具體見下表1。
2 設計實例
2.1 設計要求
城市涵洞常處于交通要道，交通流量大，環境情況復雜，在這種特殊環境中的產品需要具備防水、防塵、結構牢固、性能穩定、易維修安裝等特點。具體有以下要求：
（1）防水防塵要求：城市涵洞往往處在地勢較低位置，大雨天氣雨水容易倒灌形成積水，因此產品設計要有較高的密封性；同時涵洞處交通流量非常大，塵土和垃圾多極易堆積，對產品的防水防塵要求比較高。
（2）性能穩定要求：選用適合涵洞水質條件下的檢測技術，采用穩定的電源供電，保證產品能長期穩定地工作。
（3）安裝與維護要求：由于處在交通復雜路段，產品設計時需要考慮產品的安裝和維護，盡量簡化結構，采用可多次拆卸固定方式。
（4）材料工藝要求：采用易成型、強度高、不易生銹的金屬材料，使產品具有一定強度而不易損壞。
2.2 關鍵技術分析
（1）水位檢測技術
水位檢測技術采用水壓力傳感器，工作原理是被測水壓的壓力直接作用于傳感器的膜片上，使膜片產生與水壓成正比的微位移，使傳感器的電阻值發生變化，用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個相對應壓力的標準測量信號。水位測量可以通過一個直觀的計算公式表達，將實際水位值直接計算得出：
H=ADC_res/3L+G
式中：ADC_res-水位測量后轉換的信號值
H――測量的水位值，mm；
3L――3倍的涵洞實際水位值，mm；
G――壓力傳感器的高度值，mm；為了消除傳感器高度帶來的誤差，這個數值可以根據安裝條件的不同做相應的調試。
（2）信息處理技術
信息處理技術主要由單片機STC12C5A6052-351-LQFP48G完成，單片機由運算器、控制器、存儲器和輸入輸出設備構成。通過設定水位檢測的對應程序，單片機對程序進行讀取、運算，將結果通過無線模塊發送出去。
（3）無線傳輸技術
無線傳輸技術采用2.4G無線模塊，它的距離可以穩定傳輸十幾米，在檢測模塊和顯示模塊內分別置入2.4G無線模塊，檢測模塊內的水位處理信息經過單片機處理后，通過2.4G無線發射模塊傳送至一定距離內的顯示模塊中的2.4G無線接受模塊，完成水位信息的發射和傳送功能。
（4）顯示技術
顯示技術采用LED顯示屏，由一個個小的LED模塊面板組成。通過顯示模塊內的單片機STC12C5A6052-351-LQFP48G，將接收到的水位信息按照程序的設定，將圖標和數值顯示在LED顯示屏上，完成信息的顯示。各種技術的電子元器件見圖1。
2.3 產品工作原理
城市涵洞水位檢測儀包括檢測模塊和顯示模塊兩個部分。檢測模塊位于涵洞側邊最低處，當涵洞開始形成積水時，通過水位傳感器感知水位上漲信息，同時處理器開始將水位信息通過無線發射模塊發送至顯示模塊內的無線接受模塊，經過處理器將水位信息顯示在LED顯示屏上，顯示時根據水位高度的變化進行圖形、色彩和報警聲的綜合提示，為涵洞過往的車輛提供參考。工作原理如圖2。
2.4 產品造型設計
根據前期的問題分析、設計要求及工作原理，通過RHINO軟件為平臺，對城市涵洞水位檢測儀進行三維造型設計，在設計過程中綜合考慮形態、結構、工藝、人機界面、燈光信息等條件，進行整體形態的模型創建，后續通過Keyshot軟件模擬金屬噴漆效果材質進行渲染，采用深灰和淺白兩種中性色彩，模擬仿真的視覺效果，為后續樣機制作提供參考。
具體從功能、結構、造型、色彩等方面進行具體的產品設計；（1）功能上：產品分兩大模塊：檢測模塊位于涵洞內地勢較低處用于檢測水位信息，并作為信息發送端。內置水壓傳感器、處理器、無線發射模塊、電池模塊等部件；顯示模塊位于涵洞入口處用于接收和顯示水位信息，提示車輛進入涵洞前了解涵洞內的積水情況。包括LED顯示屏、處理器、無線接收模塊、電源模塊等；（2）結構上：產品各零件結合處采用卡槽設計用螺釘固定，方便安裝和平時的維護，內部電子元器件部分進行統一殼體密封設計；（3）造型上：采用包裹形式設計整體造型簡潔大氣，細節圓角設計降低產品生硬感覺；（4）色彩上：采用中性深灰和淺白色搭配設計進而凸顯信息重要性；整體效果如圖3。
2.5 顯示設計
檢測模塊在獲取水位信息后傳送至涵洞入口處顯示模塊的LED顯示屏上，不同的水位信息通過燈光顏色和圖形來區分。（1）水位未到達150mm時，燈光為綠色，提示安全行駛；（2）水位到達150mm時，燈光為橙色，數字圖標交替顯示禁止轎車通行；（3）水位到達200mm時，燈光為紅色，數字圖標交替顯示禁止城市suv通行；（4）水位到達320mm時，燈光為深紅色，數字圖標交替顯示禁止大型貨車通行，并啟動報警聲；通過以上四種警示模式，有效提醒駕駛者雨后駛入涵洞安全駕駛。四種警示模式如圖4。
2.6 樣機制作與測試
制作產品樣機是為了有效檢驗產品外觀和結構裝配的合理性，在完成數字模型創建后，將數據發送至手板廠進行手板制作，并同時展開電子電路的編程設計與制作。后期將內部元器件裝配至手板模型中進行功能測試。將檢測模塊置于透明水箱中，并持續往水箱內灌水，根據設定的不同水位值檢查顯示模塊是否顯示出三種不同顏色燈光的圖形警示信息，測試結果達到預期效果。測試實驗如圖5。
水位監測范文第4篇
關鍵詞:廣州地鐵五號線;第三方;水平位移監測;極坐標法
城市地鐵一般沿密集城區建設，其土建施工對場地及周圍建、構筑物帶來的安全影響深受業主及社會的密切關注。土建施工第三方監測是在地鐵施工中，相對于土建承包商和業主(或施工監理)監測而言，引入有資質的專業監測單位實施的監測工作。第三方水平位移監測的對象一般針對基坑(或豎井)的圍護結構，其目的是為施工區安全穩定性判斷提供獨立、公正、及時、準確的監測數據信息。
1 地鐵土建施工對第三方水平位移監測的影響特點
地鐵線路一般沿城市地下通過，其土建施工是在各施工工點以基坑(或豎井)方式垂直開挖數十米，在基坑(或豎井)開挖完成的基礎上進行地鐵線路隧道施工。施工工點距離周圍原有建、構筑物一般較近，且情況復雜;施工場地普遍較狹小，其四周一般都修建高度大于2m的圍蔽墻;場地內一般建有辦公、生活設施，擺放各種建筑材料和施工設備， 并進行施工用材的現場加工。同時，基坑開挖過程中，多工種交叉作業，開挖引起的振動、揚塵，電焊產生的弧光和煙霧，機械作業引起的熱浪等流動和非流動障礙普遍存在。由此可見，第三方水平位移監測受場地限制和施工影響較大，監測工作離不開施工方的理解與積極配合。
2 第三方水平位移監測采用的方法及其精度分析
水平位移監測一般采用基準線法、極坐標法、前方交會法、后方交會法、精密導線測量法等。根據施工監測的時效性要求，考慮地鐵土建施工的各種影響，宜使用高精度儀器，采用簡易、省時、精度可靠的監測方法。工作中我們使用TCA2003智能型全站儀，主要采用極坐標施測法，個別工點也采用了基準線法。以下分析采用TCA2003全站儀按極坐標法作水平位移監測的精度。
按文獻[3]，極坐標法水平位移點位中誤差計算公式為
式中，mp為位移點點位中誤差，mx、my分別為縱、橫坐標中誤差，D為站點至監測點的距離，mD為距離觀測中誤差，mβ為測角中誤差。
式中，a、b分別為測距儀固定誤差和比例誤差。可見，位移點點位誤差與觀測距離和測角中誤差均成正比例關系。
文獻[1]對水平位移測量一等精度要求為:變形點的點位中誤差±1.5mm。而TCA2003智能全站儀標稱精度為:方向測回中誤差±0.5″，測距精度±(1mm+1ppm)。即當測角誤差不大于0.707″、距離不大于244m時，用此儀器按極坐標法作水平位移監測，按(2)式計算的點位精度可達到一等監測精度要求。如果將最大施測距離限制在200m內，則mp=±1.38mm，此時若按mx和my對mp為等精度影響，可得mx=my=±0.98mm。因基坑監測一般顧及垂直于基坑邊線方向的位移量，故采用TCA2003全站儀施測，觀測距離在200m以內，則水平位移監測之位移分量精度可達±1mm以內(廣州地鐵對水平位移監測要求最小監測精度為±1mm)。此距離限制值也與TCA2003全站儀操作手冊介紹的采用自動照準方式作水平角觀測時獲得最佳觀測精度的距離范圍相吻合。
以上討論是基于儀器和鏡站都不含對中誤差條件下成立的。故采取強制對中措施是保障極坐標法水平位移監測精度的客觀要求。
3 第三方水平位移監測的實施
3.1 水平位移監測標志的設立
采用極坐標法監測，首先需在監測場地建立工作基點。因土建施工場地狀況十分復雜，工作基點位置須通過第三方與施工方作深入的溝通來確定。選定工作基點位置考慮的重點是要保證點位的安全、穩定，使之與各監測點通視，且盡量考慮不致受到施工的影響。
考慮到成本原因，制作單位普遍采納旋進式強制對中觀測墩標志，如圖1所示。該種觀測墩工件比較簡單，加工難度不大。其對中標志的加工要點:用20mm直徑不銹鋼桿(長度適當)，一端按儀器連接桿螺紋尺寸加工，將加工好的不銹鋼桿垂直焊接在帶中心孔的普通鋼板上，螺紋部份露出鋼板面，使其適合儀器旋緊。該部件需安裝在按文獻[2]要求埋設的觀測墩上部。觀測墩地面高度以1.2~1.3m為宜。
水平位移監測點系在基坑圍護結構冠梁頂建立監測墩標志。監測墩澆筑在基坑圍護結構樁(墻)頂，與圍護結構形成整體。監測點墩與工作基點墩外觀基本相同，只是尺寸可小一點，其高度不作要求，能測到即可。監測點因位于施工范圍內，為防破壞應對其加設保護裝置。
3.2 工作基點的測定
根據監測需要，每個監測場地布設2~4個工作基點。工作基點應相互通視或組成三角形，便于檢查校核。將工作基點與業主提供的地鐵施工專用控制點(已知點)組成監測控制網，按文獻[1]變形監測網的技術要求，采用TCA2003智能全站儀施測。對監測控制網作嚴密平差計算，其各項精度指標滿足規范要求才能作為監測起算數據。
水平位移監測系從基坑開挖開始，基坑土建施工完畢并穩定為止，一般工期較長，故工作基點的穩定性檢查十分重要。現場一般采用多測回實測固定角和固定邊的方法對工作基點進行檢核。應充分利用基點之間的通視條件及周圍明顯穩定標志(如避雷針等)，以檢測、判斷工作基點的穩定性。當檢查固定邊或角超過規定限差時，應分析原因，對不穩定點進行恢復測量或對監測控制網進行重新施測、平差。
3.3 極坐標法水平位移監測的外業觀測
采用TCA2003全站儀進行極坐標法水平位移外業觀測，其水平角、邊長觀測測回數一般不低于兩測回，邊、角觀測的各項限差執行文獻[2]要求。通過二次開發，TCA2003全站儀可按測回法作水平角、垂直角和距離自動觀測，也可使手動和自動觀測相結合。觀測中對各項限差作自動檢查，并將觀測數據存儲于符合PCMCIA標準的“MC”數據卡中，MC卡與電腦進行數據交換處理獲得監測所需的數據。采用TCA2003進行水平位移監測應注意以下幾點:
1)宜采用徠卡TCA儀器專配反光鏡。TCA2003全站儀自動觀測模式系采用獨有自動目標識別(ATR)裝置，其標配原棱鏡常數為零。非徠卡反光鏡雖也能用于TCA儀器，但需作嚴格常數測定和改正。
2)監測前應按操作手冊要求對TCA2003儀器進行雙軸補償縱、橫向指標差(l，t);垂直編碼度盤指標差(i);水平視準差(c);水平軸傾斜誤差(a)和自動目標識別光軸的準直差(ATR)等項內容的測定和修正，并使這些補償改正功能處于工作狀態。
3)應避免在振動干擾嚴重時進行觀測，此時儀器2C變動將出現異常，無法達到規范限差要求。
4)TCA啟動測距時，如有人通過視線引起短時遮擋將引起距離測量值的異常，此時的距離觀測值應予剔除。
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5)應對所用反光鏡進行編號，使反光鏡按號對應所測監測點，減少反光鏡差異帶來的監測誤差。架設反光鏡時，應用全站儀進行方向和俯仰角校準，使其保持對準狀態。
6)除應對觀測距離作儀器加、乘常數和傾斜改正，還應作氣溫、氣壓實測改正。
7)初始值應在開工前作兩次獨立觀測，兩次觀測值滿足規范限差要求時取其中數作為最終初始值。
8)第三方水平位移監測需克服其它方干擾獨立開展工作。儀器操作應遵循細致、精準的原則。同時在施工環境中應采取有效措施，保證人身及儀器、反光鏡等設備的安全。
此外，第三方監測在作專業量測的同時，還須進行施工影響環境巡查和工況記錄。對監測時間、天氣、施工進度及施工工序、地下水位變化情況、地表及周邊建(構)筑物是否出現裂縫和其它施工影響區異兆做好記錄，并在監測報告中予以詳實說明。
4 水平位移量的計算方法
通過極坐標法測量獲得的是位移點在地鐵施工測量坐標系下的坐標值。水平位移量是指位移點沿垂直于基坑邊線方向的偏移值。以下探討水平位移量的計算方法:
水位監測范文第5篇
關鍵詞：水質參數；微污染水；動態監測；TM影像；大浪淀水庫
中圖分類號：X832 文獻標識碼：A文章編號：0439－8114（2011）13－2647-03
Dynamic Monitoring of the Slightly Polluted Water Quality Based on TM Images
CAO Zhi－yong1，HAO Hai－sen1，SUN Jun2，WU Liang－qing1，ZHANG Li－jun1
（1．Department of Water Conservancy， Hebei Engineering and Technical College， Cangzhou 061001， Hebei， China；
2． Cangxian Bureau of Land and Resources， Cangzhou 061000， Hebei， China）
Abstract： Dalangdian reservoir， the water source of nearby irrigation and urban life， was used as the research object． The band combinations with highest correlation with water quality parameters were achieved through analyzing the TM images and live measurement data of water quality parameters； then the remote sensing monitoring model of SS and TN was established， inverted and verified． The results showed that the model could meet the need of dynamic monitoring of the water parameters in Dalangdian reservoir， and could make sure that residents know water environment timely．
Key words： water quality parameters； slightly polluted water； dynamic monitoring； TM images； Dalangdian reservoir
隨著水體污染問題的日漸嚴重，水質監測成為社會經濟可持續發展必需重視的環節。水環境是一種由多介質組成的多元體系，污染因素具有隨機性、復雜性和綜合性［1］。內陸水體環境質量的好壞，關系到經濟社會的可持續發展、人民群眾的身體健康和社會穩定［2］。研究和分析水環境質量監測數據，探求其變化規律，可以為改善水環境質量提供依據［3］。
遙感技術憑借其分辨率高、時間連續、可以大尺度提供水質信息的特點［4］，為水質監測開辟了新的途徑。對于水質遙感的研究，國內外許多學者已經做了大量的工作，并取得較理想的成果。Dekker等［5］利用TM數據進行富營養化湖泊水質監測；于德浩等［6］對內陸水體水質遙感監測技術的發展現狀進行了研究，并對以后遙感水質監測的方向進行了探討。已有水質研究成果在大面積海域或國內南方內陸水體相對較多，北方內陸水體研究較少［7］，對作為附近地區人民生活用水的水庫水源的研究更少。
水體中懸浮物、總氮含量是環境監測的常規指標。本研究對滄州大浪淀水庫水體懸浮物、總氮這兩種水質參數實測數據與庫區Landsat5 TM影像進行處理后獲取的水體反射率進行相關性分析，建立了遙感監測模型，并進行了反演和驗證。結果表明所建模型可以滿足對大浪淀水庫微污染水的動態監測要求，可為該水庫乃至北方水體水質狀況的評價和預警提供參考依據。
1研究區概況
大浪淀水庫位于河北省滄州市南20 km、南運河以東13 km，地處滄縣、南皮、孟村3縣交界，屬大Ⅱ型平原水庫，主體工程于1996年底建成，1997年2月開始向滄州市城區供水。大浪淀庫區面積16．89 km2，最高蓄水位12．47 m，庫容1．003億m3。基本解決了附近農田灌溉和滄州市區的飲水問題。
水庫由天然洼地和農田改建而成，是一座沒有本流域徑流直接流入的封閉式水庫，水源近期主要為“引黃濟冀”的黃河水，在全國平原水庫、湖泊中并不多見。水庫在引蓄外源水途中帶入較多有機質，蓄水后水庫水體營養物質豐富，水庫水流動性極小，隨著氣溫的升高，庫內水生物滋生繁衍，水質屬微污染水［8］。
本研究利用遙感技術研究和分析該類型水庫的水質指標及變化特征，對動態監測庫區水質，控制庫區水體富營養化，提高水體質量和保護水資源具有重要的現實意義。
2遙感數據預處理
從遙感地面站購買的衛星遙感圖片只是經過幾何粗校正的產品，不能夠直接利用。對遙感影像進行預處理，其目的在于校正變形的圖像數據或低品質的圖像數據，以便更加真實地反映實地情況。因此必須對遙感圖像進行預處理之后才能夠提取光譜數據。
2．1輻射定標
輻射定標的目的是將原始圖像的DN值轉變為具有一定物理意義的其他數據，以表征傳感器入口處的準確輻射值。傳感器定標方法很多，常用的有反射率法、輻照度法和輻亮度法等。本研究采取的是輻亮度法。
Landsat5 TM圖像DN值向輻亮度Li轉換的方法［9］為：Li＝DNi×Gaini＋Biasi（i＝1，2，…，7）；式中，Gain為增益系數，Bias為偏置系數。
2．2幾何校正
主要利用采集目標圖像征點的精確地理位置（GPS經緯度）進行幾何校正。首先用GPS采集具有一定地理特征的地面點精確坐標，以所采集地面控制點（Ground control point，GCP）數據為依據，利用ENVI軟件在遙感影像中進行對應點位的標定，選擇幾何糾正模型（即原始圖像的幾何畸變模型），進而對遙感圖像進行相關的幾何變換和像素重采樣，采用二次多項式法。所用TM圖像采集15個地面控制點。在實際的幾何校正過程中，經校正過的TM圖像，誤差均控制在一個像元以內。
2．3大氣校正
TM影像的大氣校正方法采用ENVI軟件的FLAASH輻射傳輸模型法。ENVI軟件中FLAASH模塊使用了目前精度最高的大氣輻射校正模型MODTRAN 4輻射傳輸模型，它基于像元進行校正，不僅校正了由于漫反射引起的鄰域效應，還可以進行卷云和不透明云層的分類圖，并調整由于人為抑制而導致的波譜平滑現象。該模塊可處理各種高（多）光譜、衛星和航空數據，還能校正垂直成像數據和側視成像數據。FLAASH模塊采用向導式流程，FLAASH糾正向導指導用戶進行大氣校正，能夠在短時間內完成復雜的大氣糾正工作。
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3遙感監測模型構建與模型的反演及驗證
3．1遙感監測模型構建
通過遙感圖像處理軟件ENVI對2005年和2006年共8幅遙感影像進行處理得到了庫區多點的水體反射率，由于庫區相對較小，反射率變化不大。以具有代表性的輸水口附近點所得反射率與水質參數實測數據進行相關性分析，確定了各水質參數相關性最高的波段反射率組合，其中懸浮物含量與（TM2＋TM3）、總氮含量與（TM3＋TM4）相關性最高。
根據水體反射率與水質參數實測數據的相關性分析，建立了各水質參數的模型。相關系數分別為0．815 5和0．844 6（圖1、圖2）。
3．2遙感監測模型的反演和驗證
對以上遙感監測模型利用2007年5月12日和2009年9月22日的遙感影像與水體實測數據進行了反演和通用性驗證。反演的懸浮物含量、總氮含量與實測結果基本吻合，模型估測值與實測值見表1，差值百分比均在20％以內。反演分布圖見圖3、圖4，說明所建模型可以應用于該水體水質參數的監測需要。
4結論與建議
基于TM影像的大浪淀水庫水體水質參數的遙感監測模型反演情況可以看出，反演的結果與實測數據基本吻合，所建模型可以用于估測大浪淀水庫中懸浮物和總氮的含量。
由于水體中存在著多種關系復雜、相互影響的光學活性物質，在很大程度上影響水質參數反演的精度和可用性［10］。本研究所建模型經過驗證雖然偏差值都在20％以內，符合遙感監測水質的要求，但建模所用實測水質參數的數據量及遙感數據相對較少，對反演模型的精度存在一定的影響，加大建模數據量會使模型更可靠，反演精度更高，對于其他水體水質參數估測的借鑒意義也會更大。因此在以后的研究中，應該在加大數據量的基礎上，研究更精確的反演模型來判斷水質參數在時空上的變化趨勢。
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