水位监测
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水位监测范文第1篇
中图分类号：TP274；P332.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0186-01
1.概述
淡水资源日益匮乏，因此合理分配、利用尤为重要。系统改变传统水量计量模式，对供水流量与总水量进行全方位的监测。
系统以先进的计算机和网络技术为基础，采用多项技术，实现对水量的准确计量，和水资源的智能化管理，采用“先交费后用水”，彻底解决水费收缴困难问题。
2.系统组成
系统组成（如图）分为三部分，中心工作站、GPRS通信网络、及现地计量及控制设备（即水位流量监测仪）。中心工作站由中心数据服务器与供水收费系统终端共同完成水费及税费的征收、用水量实时监测、水资源合理分配、历史数据查询等任务。
通信网络通过GPRS组成VPN虚拟专网，实现中心站与监测仪的双向通信及实时监控。GPRS移动数据通信业务，给用户提供高速无线IP，实现数据分组发送和接收。用户在线且按流量计费，降低服务成本。
水位流量监测仪可配合远传水表或水位传感器或流量计实现监控。水位传感器主要监测测井的动态水位和静态水位，通过GPRS实时传送至系统数据库中，为所辖区域地下水位整体状况的统计、分析，提供决策数据。
3.供水收费系统终端
供水收费系统终端，用于水费、水量的输入和查询，实现供水预缴费管理、防止水量丢失和水费拖欠的问题，与中心数据服务器的上位管理软件相连，实现用水的现代化管理。
TM卡作为付费媒介，用户到用水管理部门购水，购买的用水量等参数存储在TM卡内，再由监控仪读入数据，控制电源的通断。TM卡带有塑料手柄、携带方便，可靠性高、保密性好。每个TM卡都具有一个64位编码，具有全球唯一性，因此TM卡同时具有钥匙的功能。
4.控制原理
中心工作站管理人员通过服务器和供水收费系统终端预售水量，把水卖给用户，并将信息记录、保存，通过上位软件报表打印系统，打印出票据及用水、剩余水量等信息。
监测仪通过TM卡读取信息，通过流量计或水表发送的脉冲数来计算用水量。比如：用户购买1000方水，将水量信息读到监测仪，显示1000方水。用水时，就从1000方水开始递减直至为0。水量为0时，监测仪的控制单元会自动切断潜水泵电源，直到用户再次购水。
水位传感器通过对观测井的水位采集，利用GPRS传送至中心站，足不出户获得区域内第一手水位信息，为了解各年度水位高低状况、局布地区水位是否陡降、水资源分配是否合理等提供有力数据。
5.系统特点与功能
5.1 特点
采用开放、分层、分布系统结构，充分利用计算机领域先进技术，系统配置和设备选型便于硬件功能扩展，确保软、硬件安全可靠、长期运行，实现“无人值守”的目标。
开发模块化、结构化应用软件，软件具有良好的兼容性。采用标准的汉化系统，人机界面友好，操作方便，显示画面和打印文件清晰易读。
系统具有可扩充性以便日后增加监测点数，数据经授权后可更改以便水价调整。
系统响应速度快，实时性好；抗干扰性能强，可利用率高，可维护性好。
5.2 主要功能
包括：水量累积与清零、瞬时流量计算、倍率调整、脉冲类型调整（根据脉冲水表的脉冲类型进行选择）、记录存储时间间隔调整、断线报警功能、与中心工作站通讯、TM卡水量输入、TM启停卡可随时进行启停泵操作。
6.应用
本节主要介绍电阻阻值变化型水表传感器的应用。
电阻阻值变化型脉冲信号是指传感器通过电阻阻值的变化来传递脉冲信号。
传感器内部结构示意图如下：
R1与R2分别是两个电阻，K为一个开关，用于模拟脉冲的发生。当K断开时， A、B两端的阻值为R1+R2；当K闭合时，A、B两端的阻值为R1。监测仪通过检测开关K的状态及A、B两端的阻值的变化，来确定脉冲的产生及数量。
接线方式：传感器A端接入监测仪VCC端子处；传感器B端接入监测仪AIN3端子处。
参数设置：“脉冲类型”选择”0”，“脉冲倍率”处按实际每脉冲代表的水量进行输入。分别输入电阻值变化型脉冲检测的断线AD值、低AD值与高AD值。这三个参数需要根据实际传感器中R1、R2大小以及工作电压的大小计算，方法如下：
断线AD值：是指当监测仪实际检测到的AD值小于该值时，认为信号线已断并产生断线报警。一般情况下设置为”20”。
低AD值：由公式计算得出。
高AD值：由公式计算得出。
其中VCC是指监测仪的工作电压，R3=220？， R1与R2的阻值由传感器厂家提供。
注：由于不需要精确计算，AD值可以取近似整数。AD值输入完成后，应使用实际传感器进行测试。
监测仪可以对传感器的阻值进行检测，从而帮助用户更准确的进行参数设置。具体应用方式如下：
将传感器按照电阻阻值变化型脉冲信号线接法与水位流量监测仪连接好，上电后进入菜单项，此时界面上显示的就是当前传感器中电阻阻值对应的AD值，记录下此值，然后慢慢转动小磁针，当界面上显示的数据出现了较大幅度的变化时，再记录下这一值。在已经记录的这两个值中，较小的数值即为低AD值，较大的数值即为高AD值。注意高AD值输入时，应比实际记录的AD值低10～100个值，以便监测仪能顺利的检测到脉冲。
注：计算得到的AD值与实际监测到的AD值可能不同，应以实际检测的AD值为准。
例如：水表传感器，R1=2K，R2=22K，监测仪选用24V输入时，断线AD值=20，低AD值=340，高AD值=3600。
7.结语
采用集中管理，分散控制的原则，充分利用中心工作站智能、计算、存储的功能实现检测与控制，提高整个系统的可靠性。通过先付费，后用水的方式，解决收费困难的问题，从而避免水资源的浪费。
参考文献：
水位监测范文第2篇
关键词：地下水位监测仪 数据采集 自动观测
一、简介
地下水位仪是利用一个运动的浮桶和一个轴状的记录编码器组成，可用于连续监测和存储地表水和地下水的液位。拥有多种数据传输方式，并且是一种可将现有测量分段自动化监测的理想装置。
二、工作原理
水位的改变是通过钢线下的浮桶和铅垂的上升与下降带动滑轮转动来测量，滑轮旋转运动通过传输电缆转变成电信号被自动记录、修改、保存到数据采集器的记录单元。存储间隔可根据水文测量标准事先调整。
三、组成部件
地下水位观测仪主要分为数据采集器、滑轮、浮桶、铅垂几大部分。其中数据采集器由编码器、液晶数据记录器、传感器连接单元、通讯连接单元、红外感应传输单元组成。浮桶直径80mm，铅垂为0.100kg。
四、特点
1、操作简单，测量精度高，低功耗，性价比高。
2、可实时分段自动化监测任何时刻的当前水位数值、时间、日期、电池电压。
3、测量数据可以通过RS232串口、红外接口和SDI12接口，方便的传输到电脑或其他远程设备。
4、在深井观测水位时，安装简易、测量方便。
五、监测数值的方法
监测数值的方法：分为本地监测水位数值和远程监测水位数值。
（一）本地监测水位数值
激活浮子水位观测仪
当在测量模式，浮子水位观测仪液晶显示被切断，并要很快读出当前的测量数值时，你必须激活浮子水位观测仪。当设置运行参数和读取测量数值时也必须激活浮子水位观测仪。
要激活浮子水位观测仪，就将你的手放在感应装置单元（大约2-4秒），液晶显示器则显示当前测量数据。当你的手再次暂短的覆盖在感应装置时显示器将连续显示当前水位、时间、日期、电池电压。
在感应装置被手掌激活后离开，大约3分钟左右，系统将自动切断液晶显示器的显示。
（二）远程监测水位数值
1、远程监测所需的设备：
一台带红外接口的PC机（连接数据采集器的红外接口），浮子水位观测仪，再加上HYDRAS3的软件配合使用。
2、连接的两种方法如下：
A、不用直接接触设置参数是通过一个无形的红外光柱（红外接口）完成的。
B、直连到浮子水位观测仪的RS232接口，试运行后也能够在远距离设置运行参数。（见图4）
六、技术参数
测量范围可选开关：±19.999米 ±199.99米
±199.99英尺
分辨率：0.001米 0.01米 0.01英尺
最大测量误差： ±0.002米 ±0.002米 ±0.0066英尺
数据采集单元
显示器：单线液晶，4位半，字符高度12毫米
测量值存储器：大约可存储30，000个测量值（EEPROM）
采样间隔/ 1，2，3，4，5，6，10，12，15，20，30分钟
存储间隔 ：1，2，3，4，5，6，8，12，24小时，0=关闭
接口： RS232C和红外
电能提供：1节1.5V高能碱性电池（LR 14 C AM 2）
长度×直径：244毫米×47毫米
重量（包括电池）：0.320公斤
外壳：塑料
保护级别：IP68
温度范围：-20到+70℃
编码器单元
滑轮周长：200.0毫米
标准浮筒线缆：直径1毫米
其他直径也可以使用（如0.6毫米线缆，需要设置滑轮周长为198.7毫米）。
尺寸长×宽×高：82毫米×82毫米×34毫米
重量：0.140公斤
外壳：塑料
保护级别：IP54
温度范围：-20到+70℃
传输线缆
长度：1米
注：基本编码器单元精确数据（不包括浮筒，浮筒线缆和铅垂）
水位监测范文第3篇
关键词：产品设计 水位检测 城市涵洞 界面设计
中国分类号：TG802
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）03-0028-02
城市涵洞水位检测警示仪是一款用来检测涵洞积水情况后作出有效信息提示，及时告知驶入涵洞的驾驶者的产品。通过网络资料检索，水位检测技术主要应用在江河湖泊、水井、水塔及蓄水池等地方。其中，李志刚提出了―种面向城市涵洞水位检测系统，对涵洞水位信息进行采集、传输报警等处理，实现水位监测的实时性和自动化。刘文亮提出了针对城市排水系统问题，利用无线传感网络和超声水位传感器的技术提出了系统的解决方案。传统的水位尺仅仅通过阿拉伯数字显示水位信息，有的甚至在涵洞墙上直接标写水位数字，存在许多问题。而针对现有的城市涵洞积水问题，还没有―款可以陕速检测水位、集声音、灯光和图像的直观而有效的水位检测警示产品。
文中通过分析城市涵洞现状、汽车底盘数据信息、现有产品和驾驶者心理等问题，提出产品的设计要求，应用关键技术，并从产品的功能、结构、外观、界面设计制作样机与实验测试等方面进行详细叙述。为城市涵洞积水问题提出―种有效的解决方案，避免驾驶者的经济损失和人员伤亡。
1 问题分析
1.1 城市涵洞现状
涵洞是指在公路工程建设中，为了使公路顺利通过水渠不妨碍交通，修筑于路面以下的排水孔道。文中论述的涵洞是指位于城市桥梁、道路下方，采用钢筋混凝土材料经浇筑或砌筑而成的构筑物，用于人、车通行的通道。城市涵洞一般具有以下几个问题：（1）照明条件差：由于处在桥梁和道路下方，自然光难以进入，甚至有人工照明也难以查明道路情况，需要借助机动车灯光照明；（2）排水系统差：涵洞地势相对较低，下水道排水量设计小等原因，往往在台风、强降雨等突发性极端天气时造成涵洞排水系统瘫痪，导致涵洞被水淹没；（3）通过性较差：由于涵洞宽度相对有限，导致行驶受限，雨天行驶比普通道路更容易堵车形成排长龙现象，甚至发生车辆故障或事故；因此，雨天地势较低的城市涵洞往往水中含有大量砂石和垃圾，极易导致下水道堵塞，形成涵洞积水，驾驶者难以识别浑浊积水的道路情况而导致车辆故障或熄火。
1.2 现有产品分析
目前的水位检测技术主要有浮子式水位检测技术、电容式水位检测技术、压力式水位检测技术、超声波式水位检测技术和气泡式水位检测技术等。这些水位检测技术主要应用在排水、水文采集、灌溉、河道、太阳能热水器等方面，而针对城市涵洞积水开发的相关产品还尚未出现，传统的水位尺因显示方式单一，安装位置不佳等，存在许多问题：
（1）提示方式单一：通过数字标示水位，往往无法正确有效地传达给驾驶者，需要从灯光、声音、图像等进行综合提示，才能发挥最大的警示效果；
（2）安装位置不佳：水位尺一般位于涵洞入口侧面墙上，驾驶者因观察角度不佳和位置太远无法识别水位尺上的信息情况，驾驶者容易盲目行驶造成危险；
因此，应用合适的水位检测技术，并结合城市涵洞的特点，设计一种有效的水位提示产品非常必要。
1.3 驾驶者心理分析
在驾驶过程中，当人、车、路三个因素失去平衡或存在不安全因素时，就可能发生交通事故，而三个因素中最不稳定的因素是人。安全驾驶往往与人的心理状态相关。主要影响安全驾驶的心理有：
（1）麻痹心理：由于驾驶员具有一定的驾驶经验和技能后，往往容易产生麻痹心理，对城市积水涵洞的安全隐患存在侥幸心理，容易忽视细节而盲目行驶。
（2）紧张心理：当驾驶员进入城市积水的涵洞，遇到熄火等突况时，往往容易产生紧张情绪，紧张心理易造成操作不当，从而影响安全行车。
（3）刺激心理：在平时生活、工作中受到伤害、损失、刺激或发生矛盾时，心理会产生焦虑、郁闷甚至赌气和报复心态，从而危险驾驶引发事故。
1.4 汽车底盘信息
通过网络和实地调查，搜集了大量机动车地盘高度信息。一般汽车底盘离地间隙数据：轿车一般在112～200mm，城市suv一般在180～220mm，客车一般在180～290mm，货车一般在180～300mm，矿用自卸汽车一般大于320mm，越野汽车一般在260～370mm，经过数据分析归类，归纳以下三类主要车辆的数据作为设计参考。具体见下表1。
2 设计实例
2.1 设计要求
城市涵洞常处于交通要道，交通流量大，环境情况复杂，在这种特殊环境中的产品需要具备防水、防尘、结构牢固、性能稳定、易维修安装等特点。具体有以下要求：
（1）防水防尘要求：城市涵洞往往处在地势较低位置，大雨天气雨水容易倒灌形成积水，因此产品设计要有较高的密封性；同时涵洞处交通流量非常大，尘土和垃圾多极易堆积，对产品的防水防尘要求比较高。
（2）性能稳定要求：选用适合涵洞水质条件下的检测技术，采用稳定的电源供电，保证产品能长期稳定地工作。
（3）安装与维护要求：由于处在交通复杂路段，产品设计时需要考虑产品的安装和维护，尽量简化结构，采用可多次拆卸固定方式。
（4）材料工艺要求：采用易成型、强度高、不易生锈的金属材料，使产品具有一定强度而不易损坏。
2.2 关键技术分析
（1）水位检测技术
水位检测技术采用水压力传感器，工作原理是被测水压的压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与水压成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量信号。水位测量可以通过一个直观的计算公式表达，将实际水位值直接计算得出：
H=ADC_res/3L+G
式中：ADC_res-水位测量后转换的信号值
H――测量的水位值，mm；
3L――3倍的涵洞实际水位值，mm；
G――压力传感器的高度值，mm；为了消除传感器高度带来的误差，这个数值可以根据安装条件的不同做相应的调试。
（2）信息处理技术
信息处理技术主要由单片机STC12C5A6052-351-LQFP48G完成，单片机由运算器、控制器、存储器和输入输出设备构成。通过设定水位检测的对应程序，单片机对程序进行读取、运算，将结果通过无线模块发送出去。
（3）无线传输技术
无线传输技术采用2.4G无线模块，它的距离可以稳定传输十几米，在检测模块和显示模块内分别置入2.4G无线模块，检测模块内的水位处理信息经过单片机处理后，通过2.4G无线发射模块传送至一定距离内的显示模块中的2.4G无线接受模块，完成水位信息的发射和传送功能。
（4）显示技术
显示技术采用LED显示屏，由一个个小的LED模块面板组成。通过显示模块内的单片机STC12C5A6052-351-LQFP48G，将接收到的水位信息按照程序的设定，将图标和数值显示在LED显示屏上，完成信息的显示。各种技术的电子元器件见图1。
2.3 产品工作原理
城市涵洞水位检测仪包括检测模块和显示模块两个部分。检测模块位于涵洞侧边最低处，当涵洞开始形成积水时，通过水位传感器感知水位上涨信息，同时处理器开始将水位信息通过无线发射模块发送至显示模块内的无线接受模块，经过处理器将水位信息显示在LED显示屏上，显示时根据水位高度的变化进行图形、色彩和报警声的综合提示，为涵洞过往的车辆提供参考。工作原理如图2。
2.4 产品造型设计
根据前期的问题分析、设计要求及工作原理，通过RHINO软件为平台，对城市涵洞水位检测仪进行三维造型设计，在设计过程中综合考虑形态、结构、工艺、人机界面、灯光信息等条件，进行整体形态的模型创建，后续通过Keyshot软件模拟金属喷漆效果材质进行渲染，采用深灰和浅白两种中性色彩，模拟仿真的视觉效果，为后续样机制作提供参考。
具体从功能、结构、造型、色彩等方面进行具体的产品设计；（1）功能上：产品分两大模块：检测模块位于涵洞内地势较低处用于检测水位信息，并作为信息发送端。内置水压传感器、处理器、无线发射模块、电池模块等部件；显示模块位于涵洞入口处用于接收和显示水位信息，提示车辆进入涵洞前了解涵洞内的积水情况。包括LED显示屏、处理器、无线接收模块、电源模块等；（2）结构上：产品各零件结合处采用卡槽设计用螺钉固定，方便安装和平时的维护，内部电子元器件部分进行统一壳体密封设计；（3）造型上：采用包裹形式设计整体造型简洁大气，细节圆角设计降低产品生硬感觉；（4）色彩上：采用中性深灰和浅白色搭配设计进而凸显信息重要性；整体效果如图3。
2.5 显示设计
检测模块在获取水位信息后传送至涵洞入口处显示模块的LED显示屏上，不同的水位信息通过灯光颜色和图形来区分。（1）水位未到达150mm时，灯光为绿色，提示安全行驶；（2）水位到达150mm时，灯光为橙色，数字图标交替显示禁止轿车通行；（3）水位到达200mm时，灯光为红色，数字图标交替显示禁止城市suv通行；（4）水位到达320mm时，灯光为深红色，数字图标交替显示禁止大型货车通行，并启动报警声；通过以上四种警示模式，有效提醒驾驶者雨后驶入涵洞安全驾驶。四种警示模式如图4。
2.6 样机制作与测试
制作产品样机是为了有效检验产品外观和结构装配的合理性，在完成数字模型创建后，将数据发送至手板厂进行手板制作，并同时展开电子电路的编程设计与制作。后期将内部元器件装配至手板模型中进行功能测试。将检测模块置于透明水箱中，并持续往水箱内灌水，根据设定的不同水位值检查显示模块是否显示出三种不同颜色灯光的图形警示信息，测试结果达到预期效果。测试实验如图5。
水位监测范文第4篇
关键词:广州地铁五号线;第三方;水平位移监测;极坐标法
城市地铁一般沿密集城区建设，其土建施工对场地及周围建、构筑物带来的安全影响深受业主及社会的密切关注。土建施工第三方监测是在地铁施工中，相对于土建承包商和业主(或施工监理)监测而言，引入有资质的专业监测单位实施的监测工作。第三方水平位移监测的对象一般针对基坑(或竖井)的围护结构，其目的是为施工区安全稳定性判断提供独立、公正、及时、准确的监测数据信息。
1 地铁土建施工对第三方水平位移监测的影响特点
地铁线路一般沿城市地下通过，其土建施工是在各施工工点以基坑(或竖井)方式垂直开挖数十米，在基坑(或竖井)开挖完成的基础上进行地铁线路隧道施工。施工工点距离周围原有建、构筑物一般较近，且情况复杂;施工场地普遍较狭小，其四周一般都修建高度大于2m的围蔽墙;场地内一般建有办公、生活设施，摆放各种建筑材料和施工设备， 并进行施工用材的现场加工。同时，基坑开挖过程中，多工种交叉作业，开挖引起的振动、扬尘，电焊产生的弧光和烟雾，机械作业引起的热浪等流动和非流动障碍普遍存在。由此可见，第三方水平位移监测受场地限制和施工影响较大，监测工作离不开施工方的理解与积极配合。
2 第三方水平位移监测采用的方法及其精度分析
水平位移监测一般采用基准线法、极坐标法、前方交会法、后方交会法、精密导线测量法等。根据施工监测的时效性要求，考虑地铁土建施工的各种影响，宜使用高精度仪器，采用简易、省时、精度可靠的监测方法。工作中我们使用TCA2003智能型全站仪，主要采用极坐标施测法，个别工点也采用了基准线法。以下分析采用TCA2003全站仪按极坐标法作水平位移监测的精度。
按文献[3]，极坐标法水平位移点位中误差计算公式为
式中，mp为位移点点位中误差，mx、my分别为纵、横坐标中误差，D为站点至监测点的距离，mD为距离观测中误差，mβ为测角中误差。
式中，a、b分别为测距仪固定误差和比例误差。可见，位移点点位误差与观测距离和测角中误差均成正比例关系。
文献[1]对水平位移测量一等精度要求为:变形点的点位中误差±1.5mm。而TCA2003智能全站仪标称精度为:方向测回中误差±0.5″，测距精度±(1mm+1ppm)。即当测角误差不大于0.707″、距离不大于244m时，用此仪器按极坐标法作水平位移监测，按(2)式计算的点位精度可达到一等监测精度要求。如果将最大施测距离限制在200m内，则mp=±1.38mm，此时若按mx和my对mp为等精度影响，可得mx=my=±0.98mm。因基坑监测一般顾及垂直于基坑边线方向的位移量，故采用TCA2003全站仪施测，观测距离在200m以内，则水平位移监测之位移分量精度可达±1mm以内(广州地铁对水平位移监测要求最小监测精度为±1mm)。此距离限制值也与TCA2003全站仪操作手册介绍的采用自动照准方式作水平角观测时获得最佳观测精度的距离范围相吻合。
以上讨论是基于仪器和镜站都不含对中误差条件下成立的。故采取强制对中措施是保障极坐标法水平位移监测精度的客观要求。
3 第三方水平位移监测的实施
3.1 水平位移监测标志的设立
采用极坐标法监测，首先需在监测场地建立工作基点。因土建施工场地状况十分复杂，工作基点位置须通过第三方与施工方作深入的沟通来确定。选定工作基点位置考虑的重点是要保证点位的安全、稳定，使之与各监测点通视，且尽量考虑不致受到施工的影响。
考虑到成本原因，制作单位普遍采纳旋进式强制对中观测墩标志，如图1所示。该种观测墩工件比较简单，加工难度不大。其对中标志的加工要点:用20mm直径不锈钢杆(长度适当)，一端按仪器连接杆螺纹尺寸加工，将加工好的不锈钢杆垂直焊接在带中心孔的普通钢板上，螺纹部份露出钢板面，使其适合仪器旋紧。该部件需安装在按文献[2]要求埋设的观测墩上部。观测墩地面高度以1.2~1.3m为宜。
水平位移监测点系在基坑围护结构冠梁顶建立监测墩标志。监测墩浇筑在基坑围护结构桩(墙)顶，与围护结构形成整体。监测点墩与工作基点墩外观基本相同，只是尺寸可小一点，其高度不作要求，能测到即可。监测点因位于施工范围内，为防破坏应对其加设保护装置。
3.2 工作基点的测定
根据监测需要，每个监测场地布设2~4个工作基点。工作基点应相互通视或组成三角形，便于检查校核。将工作基点与业主提供的地铁施工专用控制点(已知点)组成监测控制网，按文献[1]变形监测网的技术要求，采用TCA2003智能全站仪施测。对监测控制网作严密平差计算，其各项精度指标满足规范要求才能作为监测起算数据。
水平位移监测系从基坑开挖开始，基坑土建施工完毕并稳定为止，一般工期较长，故工作基点的稳定性检查十分重要。现场一般采用多测回实测固定角和固定边的方法对工作基点进行检核。应充分利用基点之间的通视条件及周围明显稳定标志(如避雷针等)，以检测、判断工作基点的稳定性。当检查固定边或角超过规定限差时，应分析原因，对不稳定点进行恢复测量或对监测控制网进行重新施测、平差。
3.3 极坐标法水平位移监测的外业观测
采用TCA2003全站仪进行极坐标法水平位移外业观测，其水平角、边长观测测回数一般不低于两测回，边、角观测的各项限差执行文献[2]要求。通过二次开发，TCA2003全站仪可按测回法作水平角、垂直角和距离自动观测，也可使手动和自动观测相结合。观测中对各项限差作自动检查，并将观测数据存储于符合PCMCIA标准的“MC”数据卡中，MC卡与电脑进行数据交换处理获得监测所需的数据。采用TCA2003进行水平位移监测应注意以下几点:
1)宜采用徕卡TCA仪器专配反光镜。TCA2003全站仪自动观测模式系采用独有自动目标识别(ATR)装置，其标配原棱镜常数为零。非徕卡反光镜虽也能用于TCA仪器，但需作严格常数测定和改正。
2)监测前应按操作手册要求对TCA2003仪器进行双轴补偿纵、横向指标差(l，t);垂直编码度盘指标差(i);水平视准差(c);水平轴倾斜误差(a)和自动目标识别光轴的准直差(ATR)等项内容的测定和修正，并使这些补偿改正功能处于工作状态。
3)应避免在振动干扰严重时进行观测，此时仪器2C变动将出现异常，无法达到规范限差要求。
4)TCA启动测距时，如有人通过视线引起短时遮挡将引起距离测量值的异常，此时的距离观测值应予剔除。
转贴于
5)应对所用反光镜进行编号，使反光镜按号对应所测监测点，减少反光镜差异带来的监测误差。架设反光镜时，应用全站仪进行方向和俯仰角校准，使其保持对准状态。
6)除应对观测距离作仪器加、乘常数和倾斜改正，还应作气温、气压实测改正。
7)初始值应在开工前作两次独立观测，两次观测值满足规范限差要求时取其中数作为最终初始值。
8)第三方水平位移监测需克服其它方干扰独立开展工作。仪器操作应遵循细致、精准的原则。同时在施工环境中应采取有效措施，保证人身及仪器、反光镜等设备的安全。
此外，第三方监测在作专业量测的同时，还须进行施工影响环境巡查和工况记录。对监测时间、天气、施工进度及施工工序、地下水位变化情况、地表及周边建(构)筑物是否出现裂缝和其它施工影响区异兆做好记录，并在监测报告中予以详实说明。
4 水平位移量的计算方法
通过极坐标法测量获得的是位移点在地铁施工测量坐标系下的坐标值。水平位移量是指位移点沿垂直于基坑边线方向的偏移值。以下探讨水平位移量的计算方法:
水位监测范文第5篇
关键词：水质参数；微污染水；动态监测；TM影像；大浪淀水库
中图分类号：X832 文献标识码：A文章编号：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
随着水体污染问题的日渐严重，水质监测成为社会经济可持续发展必需重视的环节。水环境是一种由多介质组成的多元体系，污染因素具有随机性、复杂性和综合性［1］。内陆水体环境质量的好坏，关系到经济社会的可持续发展、人民群众的身体健康和社会稳定［2］。研究和分析水环境质量监测数据，探求其变化规律，可以为改善水环境质量提供依据［3］。
遥感技术凭借其分辨率高、时间连续、可以大尺度提供水质信息的特点［4］，为水质监测开辟了新的途径。对于水质遥感的研究，国内外许多学者已经做了大量的工作，并取得较理想的成果。Dekker等［5］利用TM数据进行富营养化湖泊水质监测；于德浩等［6］对内陆水体水质遥感监测技术的发展现状进行了研究，并对以后遥感水质监测的方向进行了探讨。已有水质研究成果在大面积海域或国内南方内陆水体相对较多，北方内陆水体研究较少［7］，对作为附近地区人民生活用水的水库水源的研究更少。
水体中悬浮物、总氮含量是环境监测的常规指标。本研究对沧州大浪淀水库水体悬浮物、总氮这两种水质参数实测数据与库区Landsat5 TM影像进行处理后获取的水体反射率进行相关性分析，建立了遥感监测模型，并进行了反演和验证。结果表明所建模型可以满足对大浪淀水库微污染水的动态监测要求，可为该水库乃至北方水体水质状况的评价和预警提供参考依据。
1研究区概况
大浪淀水库位于河北省沧州市南20 km、南运河以东13 km，地处沧县、南皮、孟村3县交界，属大Ⅱ型平原水库，主体工程于1996年底建成，1997年2月开始向沧州市城区供水。大浪淀库区面积16．89 km2，最高蓄水位12．47 m，库容1．003亿m3。基本解决了附近农田灌溉和沧州市区的饮水问题。
水库由天然洼地和农田改建而成，是一座没有本流域径流直接流入的封闭式水库，水源近期主要为“引黄济冀”的黄河水，在全国平原水库、湖泊中并不多见。水库在引蓄外源水途中带入较多有机质，蓄水后水库水体营养物质丰富，水库水流动性极小，随着气温的升高，库内水生物滋生繁衍，水质属微污染水［8］。
本研究利用遥感技术研究和分析该类型水库的水质指标及变化特征，对动态监测库区水质，控制库区水体富营养化，提高水体质量和保护水资源具有重要的现实意义。
2遥感数据预处理
从遥感地面站购买的卫星遥感图片只是经过几何粗校正的产品，不能够直接利用。对遥感影像进行预处理，其目的在于校正变形的图像数据或低品质的图像数据，以便更加真实地反映实地情况。因此必须对遥感图像进行预处理之后才能够提取光谱数据。
2．1辐射定标
辐射定标的目的是将原始图像的DN值转变为具有一定物理意义的其他数据，以表征传感器入口处的准确辐射值。传感器定标方法很多，常用的有反射率法、辐照度法和辐亮度法等。本研究采取的是辐亮度法。
Landsat5 TM图像DN值向辐亮度Li转换的方法［9］为：Li＝DNi×Gaini＋Biasi（i＝1，2，…，7）；式中，Gain为增益系数，Bias为偏置系数。
2．2几何校正
主要利用采集目标图像征点的精确地理位置（GPS经纬度）进行几何校正。首先用GPS采集具有一定地理特征的地面点精确坐标，以所采集地面控制点（Ground control point，GCP）数据为依据，利用ENVI软件在遥感影像中进行对应点位的标定，选择几何纠正模型（即原始图像的几何畸变模型），进而对遥感图像进行相关的几何变换和像素重采样，采用二次多项式法。所用TM图像采集15个地面控制点。在实际的几何校正过程中，经校正过的TM图像，误差均控制在一个像元以内。
2．3大气校正
TM影像的大气校正方法采用ENVI软件的FLAASH辐射传输模型法。ENVI软件中FLAASH模块使用了目前精度最高的大气辐射校正模型MODTRAN 4辐射传输模型，它基于像元进行校正，不仅校正了由于漫反射引起的邻域效应，还可以进行卷云和不透明云层的分类图，并调整由于人为抑制而导致的波谱平滑现象。该模块可处理各种高（多）光谱、卫星和航空数据，还能校正垂直成像数据和侧视成像数据。FLAASH模块采用向导式流程，FLAASH纠正向导指导用户进行大气校正，能够在短时间内完成复杂的大气纠正工作。
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3遥感监测模型构建与模型的反演及验证
3．1遥感监测模型构建
通过遥感图像处理软件ENVI对2005年和2006年共8幅遥感影像进行处理得到了库区多点的水体反射率，由于库区相对较小，反射率变化不大。以具有代表性的输水口附近点所得反射率与水质参数实测数据进行相关性分析，确定了各水质参数相关性最高的波段反射率组合，其中悬浮物含量与（TM2＋TM3）、总氮含量与（TM3＋TM4）相关性最高。
根据水体反射率与水质参数实测数据的相关性分析，建立了各水质参数的模型。相关系数分别为0．815 5和0．844 6（图1、图2）。
3．2遥感监测模型的反演和验证
对以上遥感监测模型利用2007年5月12日和2009年9月22日的遥感影像与水体实测数据进行了反演和通用性验证。反演的悬浮物含量、总氮含量与实测结果基本吻合，模型估测值与实测值见表1，差值百分比均在20％以内。反演分布图见图3、图4，说明所建模型可以应用于该水体水质参数的监测需要。
4结论与建议
基于TM影像的大浪淀水库水体水质参数的遥感监测模型反演情况可以看出，反演的结果与实测数据基本吻合，所建模型可以用于估测大浪淀水库中悬浮物和总氮的含量。
由于水体中存在着多种关系复杂、相互影响的光学活性物质，在很大程度上影响水质参数反演的精度和可用性［10］。本研究所建模型经过验证虽然偏差值都在20％以内，符合遥感监测水质的要求，但建模所用实测水质参数的数据量及遥感数据相对较少，对反演模型的精度存在一定的影响，加大建模数据量会使模型更可靠，反演精度更高，对于其他水体水质参数估测的借鉴意义也会更大。因此在以后的研究中，应该在加大数据量的基础上，研究更精确的反演模型来判断水质参数在时空上的变化趋势。
参考文献：
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［3］ 曹晓丹，王路宁，栗萍，等． 邯郸市滏阳河水质污染监测与评价［J］． 湖北农业科学，2008，47（5）：528－530．
［4］ 胡举波． 黄浦江上游水域水质遥感监测模型的研究［D］． 上海：同济大学，2006．
［5］ DEKKER A G， PETERS S W M． The ues of the thematic mapper for the analysis of entropic lakes： a case study in the Netherlands［J］． Inter Jour of Remote Sensing，1993，14（5）：799－821．
［6］ 于德浩，王艳红，邓正栋，等． 内陆水体水质遥感监测技术研究进展［J］． 中国给水排水，2008，24（22）：12－16．
［7］ 赵旭阳，刘征，贺军亮，等． 黄壁庄水库水质参数遥感反演研究［J］． 地理与地理信息科学，2007，23（6）：46－49．
［8］ 李少华，李兰贵，赵卫国，等． 大浪淀水库营养物质的来源变化特征及对水质的影响［J］． 水资源保护，2004（6）：49－51．
［9］ 王桥，杨一鹏，黄家柱，等． 环境遥感［M］． 北京：科学出版社，2005．52－55．
［10］ 宋月君，杨洁，吴胜军，等． 武汉市主要供水源地高锰酸盐指数反演分析［J］． 水资源与水工程学报，2009，20（4）：51－57．
