ISO 6420:2016

Hydrometry — Position fixing equipment for hydrometric boats

ISO 6420:2016 specifies methods of determining the position of hydrometric boats based on satellite navigation systems and/or with respect to known points on the banks of rivers, estuaries or lakes. It applies to electronic positioning equipment and conventional surveying techniques.

Hydrométrie — Système de positionnement pour embarcation hydrométriques

ISO 6420:2016 spécifie les méthodes employées pour déterminer la position d'embarcations hydrométriques sur la base de systèmes de navigation par satellite et/ou par rapport à des points connus sur les rives de rivières, d'estuaires ou de lacs. Il s'applique aux équipements de positionnement électroniques et aux techniques de levés classiques.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 21-Sep-2016
• ICS: 17.120.20 - Flow in open channels
• Technical Committee: ISO/TC 113/SC 5 - Instruments, equipment and data management
• Drafting Committee: ISO/TC 113/SC 5 - Instruments, equipment and data management
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 06-Dec-2021

Relations

• Revises: ISO 6420:1984 - Liquid flow measurement in open channels — Position fixing equipment for hydrometric boats
• Effective Date: 07-Dec-2013

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6420
Second edition
2016-10-01
Hydrometry — Position fixing
equipment for hydrometric boats
Hydrométrie — Système de positionnement pour embarcation
hydrométriques
Reference number
ISO 6420:2016(E)
©
ISO 2016

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ISO 6420:2016(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2016, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
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ii © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO 6420:2016(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3  Terms and definitions . 1
4  Requirements for position fixing . 1
5  Position fixing equipment for streamgauging and sediment sampling .1
5.1 General . 1
5.2 Tapes and tag lines. 2
5.3 Global navigation satellite systems . 2
5.3.1 General. 2
5.3.2 Hydrometric application . 3
5.3.3 System specifications . 3
5.4 Targets and electronic distance measuring equipment . 3
5.4.1 General. 3
5.4.2 Targets . 3
5.4.3 Electronic distance measuring devices . 3
5.5 Electronic survey instruments . 4
5.6 Theodolites . 4
5.6.1 Theodolites and stadia . . 4
5.6.2 Angular technique . 4
6  Position fixing equipment for morphological surveys . 5
6.1 General . 5
6.2 Global navigation satellite systems . 5
6.3 Electronic surveying instruments . 5
6.4 Theodolites and stadia rods . 6
7 Uncertainty . 6
7.1 Definition of uncertainty . 6
7.2 Uncertainty of position fixing for streamgauging and sediment sampling . 7
7.2.1 General. 7
7.2.2 Tag lines . 7
7.2.3 Global navigation satellite systems . 7
7.2.4 Targets and distance measuring devices . 8
7.2.5 Electronic surveying instruments . 8
7.2.6 Theodolites . 8
7.3 Uncertainty of position fixing for morphological surveys . 8
7.3.1 General. 8
7.3.2 Global navigation satellite systems . 9
7.3.3 Electronic surveying instruments . 9
7.3.4 Triangulation method using theodolites . 9
Annex A (informative) Evaluation of uncertainty components .10
Bibliography .12
© ISO 2016 – All rights reserved iii

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ISO 6420:2016(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html .
The committee responsible for this document is Technical Committee ISO/TC 113, Hydrometry,
Subcommittee SC 5, Instruments, equipment and data management.
This second edition of ISO 6420 cancels and replaces ISO 6420:1984, which has been technically revised.
The following major changes have been made:
— information on the use of global navigation satellite systems has been added;
— the former Annexes A and B have been removed;
— the treatment of uncertainty has been expanded and aligned with ISO/TS 25377.
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ISO 6420:2016(E)

Introduction
The necessity of positioning hydrometric boats arises in several types of measurements on open
channels or lakes, reservoirs and estuaries. First, it is necessary to position a boat on a measuring section
in order to conduct the appropriate observations of velocity and depth for a discharge measurement.
Position fixing also is required for collecting suspended sediment and bedload samples at appropriate
verticals on a river cross section. Similarly, positioning of a boat is needed for morphological surveys
and sediment sampling of lakes, reservoirs and estuaries.
This document provides information for positioning hydrometric boats with various methods ranging
from standard surveying equipment to navigation systems employing signals from the constellation of
satellites.
© ISO 2016 – All rights reserved v

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 6420:2016(E)
Hydrometry — Position fixing equipment for
hydrometric boats
1 Scope
This document specifies methods of determining the position of hydrometric boats based on satellite
navigation systems and/or with respect to known points on the banks of rivers, estuaries or lakes. It
applies to electronic positioning equipment and conventional surveying techniques.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 748, Hydrometry — Measurement of liquid flow in open channels using current-meters or floats
3  Terms and definitions
For the purpose of this document, the terms and definitions given in ISO 772 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
4  Requirements for position fixing
The necessity of using position fixing equipment arises in two types of measurements on open channels
or lakes, reservoirs and estuaries.
First, it is necessary to position a boat on a measuring section in order to conduct the appropriate
observations of velocity and depth for a discharge measurement (as specified in ISO 748). The use of
acoustic Doppler current profilers for making discharge measurements (see ISO/TR 24578) has largely
diminished the need for position fixing equipment for hydrometric boats when making discharge
measurements. However, there are still some types of measurements when verticals on a cross section
have to be positioned for velocity and depth determinations. Position fixing also is required for
collecting suspended sediment and bedload samples at appropriate verticals.
The second type of measurements requiring position fixing are morphological surveys of lakes,
reservoirs and estuaries. Position fixing is required to determine the positions at which depth
observations and bottom samples are obtained.
5  Position fixing equipment for streamgauging and sediment sampling
5.1  General
There are different types of position-fixing equipment. This clause describes the following: measuring
tapes, tag lines, global navigation satellite systems (GNSS), a combination of targets and electronic
distance measuring equipment, electronic surveying equipment, and theodolites and stadia rods.
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5.2  Tapes and tag lines
Tapes and tag lines are the most frequently used means for width measurements when measuring
ths ths
rivers by boat or wading. Steel measuring tapes with markings at metres and 10 of metres (or 100
of meters) are used in streams and rivers less than 50 m wide. A typical tag line consists of a marked
corrosion-resistant steel cable that is 2 mm to 3 mm in diameter. The diameter of the tag line depends
on the width of the channel, the velocity of the water and whether or not the same tag line is used for
holding the boat and for determining its position. Larger diameter tag lines may be needed if used for
dual purposes. Tag lines are typically marked at intervals of 5 m to 10 m with double markings at 50 m
and 100 m. Tag lines are commonly used on channels up to 300 m wide, however, the accuracy of the
distance measurements depends on cable tension. Long tag lines are usually wound on a drum having a
diameter of at least 0,3 m and equipped with a cranking and braking mechanism.
Caution should be used when tapes and tag lines are used to position hydrometric boats on navigable
rivers. An observer on the river bank should be available to alert the hydrographers of approaching
boats and also alert boat operators of the tape or tag line. Other operators may be required to
temporarily remove the tape or tag line to allow boat passage through the measuring section.
5.3  Global navigation satellite systems
5.3.1  General
Navigation systems that use GNSS technology are used on larger rivers that are too wide for stringing a
tagline. These systems provide reliable location and time information, in all weather conditions and at
all times, anywhere on or near the Earth when and where there is an unobstructed line of sight to four
or more satellites in the constellation of satellites.
There are two operational GNSS.
— The NAVSTAR Global Positioning System (GPS) was developed by the U. S. Department of Defense; it
is composed of 24 satellites.
— GLONASS was developed by the Soviet Union and is operated by the Russian Aerospace Defense
Forces; it also is composed of 24 satellites.
Other global or regional systems under development include Galileo being developed by the European
Union, Compass being developed by China, and IRNSS, a regional system being developed by India.
There are two general operating methods by which satellite-derived positions can be obtained; either
absolute point positioning or relative (differential) positioning.
a) With absolute point positioning, measurements of the distance to each individual satellite are made
by analysing the time it takes for a signal to travel from a satellite to the antenna of the navigation
system. Trilateration is then used to establish the receiver’s position. The accuracy of the position
[6]
is about 3 m or less.
b) Differential positioning is the technique or method used to position one point relative to another.
Differential positioning requires a ground station within line of sight distance of 20 km or less.
.[5]
Differential positioning can provide a relative accuracy of a few centimetres. Receivers with
real-time kinematic (RTK) technology can provide a relative accuracy of 1 cm to 2 cm. RTK uses
a similar set-up to differential positioning, but with two significant differences: the RTK signal is
evaluated for timing error (not just the information contained within the signal), and the error
correction is transmitted immediately to the GNSS units resulting in real time accuracy. Some
RTK-enabled receivers are able to use satellite-broadcasted corrections and provide very accurate
positioning over much longer distances. There is an added cost of using broadcasted corrections
from private satellites.
GNSS technology uses the World Geodetic System 1984 (WGS84) as the default datum. Other earth
models or coordinate reference systems may be desired for specialized applications, such as for high-
[7]
resolution mapping and navigation in specific regions of the Earth. The use of any preferred local
2 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO 6420:2016(E)

coordinate reference systems in such applications requires a suitable coordinate transformation from
[7]
WGS84.
5.3.2  Hydrometric application
Satellite navigation systems allow operators to preselect transects and verticals for making depth and
velocity determinations. The systems consist of a receiver, navigation software, and a digital display
that shows the position of the boat on the cross section. Navigation systems facilitate the measurement
of depth and velocity or the collection of samples at verticals with only a boat operator and one
hydrographer.
5.3.3  System specifications
There are a wide range of navigation systems that can be used for hydrometric applications. Systems
should have the following minimum capabilities for positioning boats on river cross sections:
— ability to receive signals from more than one global or regional satellite navigation system and
ground reference stations;
— sufficient channels to receive signals for up to 12 satellites;
— water proof or resistant so electronics will not be damaged during rain or spray from waves;
— a digital display that shows the boat position, cross section and waypoints (verticals);
— a sunlight mode so the system can be operated in direct sunlight;
— ability to store 100 or more waypoints (verticals);
— an alarm system to indicate when the boat drifts from the cross section or designated waypoint
(vertical);
— output function for transferring position information to a discharge measurement application.
5.4  Targets and electronic distance measuring equipment
5.4.1  General
Targets are used to align the boat on the cross section, and range finders or other distance measuring
equipment are used to position the boat on the correct vertical. This approach usually requires a boat
operator to align the boat on the cross section between the targets, a hydrographer to make the depth
and v
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 6420
ISO/TC 113/SC 5 Secretariat: ANSI
Voting begins on: Voting terminates on:
2015-11-19 2016-02-19
Hydrometry — Position fixing equipment for
hydrometric boats
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Équipement de localisation de bateaux
hydrométriques
ICS: 17.120.20
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 6420:2015(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
©
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2015

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ISO/DIS 6420:2015(E)

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written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
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ISO/DIS 6420
Contents Page
Foreword . iv
Introduction . v
Hydrometry — Position fixing equipment for hydrometric boats . 1
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Requirements for position fixing . 1
5 Position fixing equipment for streamgauging and sediment sampling . 1
5.1 General . 1
5.2 Tapes and tag Lines . 1
5.3 Global navigation satellite systems. 2
5.3.1 General . 2
5.3.2 Hydrometric application . 2
5.3.3 System specifications . 2
5.4 Targets and electronic distance measuring equipment . 3
5.4.1 General . 3
5.4.2 Targets . 3
5.4.3 Electronic distance measuring devices . 3
5.5 Electronic survey instruments . 3
5.6 Theodolites . 4
5.6.1 Theodolites and stadia . 4
5.6.2 Angular technique . 4
6 Position fixing equipment for morphological surveys . 4
6.1 General . 4
6.2 Global navigation satellite systems. 4
6.3 Electronic surveying instruments . 4
6.4 Theodolites and stadia rods . 5
7 Uncertainty . 5
7.1 Definition of uncertainty . 5
7.2 Uncertainty of position fixing for streamgauging and sediment sampling . 5
7.2.1 General . 5
7.2.2 Tag Lines . 5
7.2.3 Global navigation satellite systems. 6
7.2.4 Targets and distance measuring devices . 6
7.2.5 Electronic surveying instruments . 6
7.2.6 Theodolites . 6
7.3 Uncertainty of position fixing for morphological surveys . 7
7.3.1 General . 7
7.3.2 Global navigation satellite systems. 7
7.3.3 Electronic surveying instruments . 7
7.3.4 Triangulation method using theodolites . 7
Annex A (Informative) . 9
A.1 General . 9
A.2 Uncertainty about the length of a tag line and interpolating the distance between
markings . 9
A.3 Uncertainty resulting from cross section not being normal to the flow . 9
A.4 Uncertainty of GNSS positioning . 9
A.5 Uncertainty of EDMs . 10
A.6 Uncertainty of position because of boat drift . 10
Bibliography . 10

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ISO/DIS 6420
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in
the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the different types of ISO
documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC
Directives, Part 2. www.iso.org/directives
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights
identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent
declarations received. www.iso.org/patents
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute
an endorsement.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
ISO 6420 was prepared by Technical Committee ISO/TC 113, Hydrometry, Subcommittee SC 5, Instruments,
equipment and data management.

iv © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO/DIS 6420
Introduction
The necessity of positioning hydrometric boats arises in several types of measurements on open channels or
lakes, reservoirs and estuaries. First, it is necessary to position a boat on a measuring section in order to
conduct the appropriate observations of velocity and depth for a discharge measurement. Position fixing also
is required for collecting suspended sediment and bedload samples at appropriate verticals on a river cross
section. Similarly, positioning of a boat is needed for morphological surveys and sediment sampling of lakes,
reservoirs and estuaries.
This standard provides information for positioning hydrometric boats with various methods ranging from
standard surveying equipment to navigation systems employing signals from the constellation of satellites.


© ISO 2015 – All rights reserved v

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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD  ISO/DIS 6420

Hydrometry — Position fixing equipment for hydrometric boats
1 Scope
This International Standard specifies methods of determining the position of hydrometric boats based on satellite
navigation systems and/or with respect to known points on the banks of rivers, estuaries or lakes. It applies to
electronic positioning equipment and conventional surveying techniques.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable
for its application.
ISO 748, Measurement of liquid flow in open channels using current meters and floats
ISO 772, Hydrometry – Vocabulary and symbols
ISO/TS 25377, Hydrometric uncertainty guidance
ISO/TR 24578, Hydrometry – Acoustic Doppler Profiler – Method and application for the measurement of flow
in open channels
3 Terms and definitions
For the purpose of this International Standard, the definitions given in ISO 772 apply.
4 Requirements for position fixing
The necessity of using position fixing equipment arises in two types of measurements on open channels or
lakes, reservoirs and estuaries. First, it is necessary to position a boat on a measuring section in order to
conduct the appropriate observations of velocity and depth for a discharge measurement (see ISO 748). The
use of acoustic Doppler current profilers for making discharge measurements (see ISO ISO/TR 24578) has
largely diminished the need for position fixing equipment for hydrometric boats when making discharge
measurements. However, there are still some types of measurements when verticals on a cross section must
be positioned for velocity and depth determinations. Position fixing also is required for collecting suspended
sediment and bedload samples at appropriate verticals.
The second type of measurements requiring position fixing are morphological surveys of lakes, reservoirs and
estuaries. Position fixing is required to determine the positions at which depth observations and bottom samples
are obtained.
5 Position fixing equipment for streamgauging and sediment sampling
5.1 General
There are different types of position-fixing equipment. This clause will describe the following: measuring tapes,
tag lines, global navigation satellite systems (GNSS), a combination of targets and electronic distance
measuring equipment, electronic surveying equipment, and theodolites and stadia rods.
5.2 Tapes and tag Lines
Tapes and tag lines are the most frequently used means for width measurements when measuring rivers by
ths
boat or wading. Steel measuring tapes with markings at meters and 10 of meters are used in streams and
rivers less than 50 meters wide. A typical tag line consists of a marked corrosion-resistant steel cable that is 2
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ISO/DIS 6420
to 3 mm in diameter. The diameter of the tag line depends on the width of the channel, the velocity of the water
and whether or not the same tag line is used for holding the boat and for determining its position. Larger
diameter tag lines may be needed if used for dual purposes. Tag lines are typically marked at intervals of 5 to
10 m with double markings at 50 and 100 m. Tag lines are commonly used on channels up to 300 m wide,
however, the accuracy of the distance measurements depends on cable tension. Long tag lines are usually
wound on a drum having a diameter of at least 0.3 m and equipped with a cranking and braking mechanism.
Caution should be used when tapes and tag lines are used to position hydrometric boats on navigable rivers.
An observer on the river bank should be available to alert the hydrographers of approaching boats and also
alert boat operators of the tape or tag line. Other operators may be required to temporarily remove the tape or
tag line to allow boat passage through the measuring section.
5.3 Global navigation satellite systems
5.3.1 General
Navigation systems that use GNSS technology are used on larger rivers that are too wide for stringing a tagline.
These systems provide reliable location and time information, in all weather conditions and at all times,
anywhere on or near the Earth when and where there is an unobstructed line of sight to four or more satellites
in the constellation of satellites.
There are two operational GNSS. The NAVSTAR Global Positioning System (GPS) was developed by the U.
S. Department of Defense; it is composed of 24 satellites. GLONASS was developed by the Soviet Union and
is operated by the Russian Aerospace Defense Forces; it also is composed of 24 satellites. Other global or
regional systems under development include Galileo being developed by the European Union, Compass being
developed by China, and IRNSS, a regional system being developed by India.
There are two general operating methods by which satellite-derived positions can be obtained; either absolute
point positioning or relative (differential) positioning. With absolute point positioning, measurements of the
distance to each individual satellite are made by analysing the time it takes for a signal to travel from a satellite
to the antenna of the navigation system. Trilateration is then used to establish the receiver’s position. The
[3]
accuracy of the position is about 3 m or less . Differential positioning is the technique or method used to
position one point relative to another. Differential positioning requires a ground station within line of sight
[2]
distance of 20 km or less. Differential positioning can provide a relative accuracy of a few centimetres .
Receivers with real-time kinematic (RTK) technology can provide a relative accuracy of 1-2 cm. Some RTK-
enabled receivers are able to use satellite-broadcasted corrections and provide very accurate positioning over
much longer distances. There is an added cost of using broadcasted corrections from private satellite.
5.3.2 Hydrometric application
Satellite navigation systems allow operators to preselect transects and verticals for making depth and velocity
determinations. The systems consist of a receiver, navigation software, and a digital display that shows the
position of the boat on the cross section. Navigation systems facilitate the measurement of depth and velocity
or the collection of samples at verticals with only a boat operator and one hydrographer.
5.3.3 System specifications
There are a wide range of navigation systems that can be used for hydrometric applications. Systems should
have the following minimum capabilities for positioning boats on river cross sections:
 Ability to receive signals from more than one global or regional satellite navigation system and ground
reference stations
 Sufficient channels to receive signals for up to 12 satellites
 Water proof or resistant so electronics will not be damaged during rain or spray from waves
 A digital display that shows the boat position, cross section and waypoints (verticals)
2 © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO/DIS 6420
 A sunlight mode so the system can be operated in direct sunlight
 Ability to store 100 or more waypoints (verticals)
 An alarm system to indicate when the boat drifts for the cross section or designated waypoint (vertical)
 Output function for transferring position information to a discharge measurement application
5.4 Targets and electronic distance measuring equipment
5.4.1 General
Targets are used to align the boat on the cross section, and range finders or other distance measuring
equipment are used to position the boat on the correct vertical.  This approach usually requires a boat operator
to align the boat on the cross section between the targets, a hydrographer to make the depth and velocity
measurements, and another individual on the river bank or on the boat to read and record the distance
measuring equipment. Communication between the shore personnel and the boat operator is done using hand
signals or radios.
5.4.2 Targets
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 6420
Deuxième édition
2016-10-01
Hydrométrie — Système de
positionnement pour embarcation
hydrométriques
Hydrometry — Position fixing equipment for hydrometric boats
Numéro de référence
ISO 6420:2016(F)
©
ISO 2016

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ISO 6420:2016(F)

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ISO 6420:2016(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences relatives à la localisation . 1
5 Équipement de localisation pour le jaugeage et l’échantillonnage de sédiments .2
5.1 Généralités . 2
5.2 Rubans et câbles gradués . 2
5.3 Systèmes globaux de navigation par satellites . 2
5.3.1 Généralités . 2
5.3.2 Application hydrométrique . 3
5.3.3 Spécifications du système . 3
5.4 Cibles et équipement électronique de mesure de distance . 4
5.4.1 Généralités . 4
5.4.2 Cibles . 4
5.4.3 Dispositifs électroniques de mesure de distance . 4
5.5 Instruments de levé électroniques . 4
5.6 Théodolites . 5
5.6.1 Théodolites et mire . 5
5.6.2 Technique angulaire . . 5
6 Équipement de localisation pour levés morphologiques . 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Systèmes globaux de navigation par satellites . 6
6.3 Instruments de levé électroniques . 6
6.4 Théodolites et mires . 6
7 Incertitude . 7
7.1 Définition de l’incertitude . 7
7.2 Incertitude de localisation pour le jaugeage et l’échantillonnage de sédiments . 7
7.2.1 Généralités . 7
7.2.2 Câbles gradués . 8
7.2.3 Systèmes globaux de navigation par satellites . 8
7.2.4 Cibles et dispositifs de mesure de distance . 8
7.2.5 Instruments de levé électroniques . 9
7.2.6 Théodolites . 9
7.3 Incertitude de localisation pour les levés morphologiques . 9
7.3.1 Généralités . 9
7.3.2 Systèmes globaux de navigation par satellites . 9
7.3.3 Instruments de levé électroniques .10
7.3.4 Méthode de triangulation utilisant des théodolites .10
Annexe A (informative) Évaluation des composantes d’incertitude .11
Bibliographie .13
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ISO 6420:2016(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 113, Hydrométrie, Sous-comité SC 5,
Instruments, équipement et gestion des données.
Cette deuxième édition de l’ISO 6420 annule et remplace l’ISO 6420:1984, qui a fait l’objet d’une révision
technique. Les modifications majeures apportées sont les suivantes:
— des informations concernant l’utilisation de systèmes globaux de navigation par satellites ont été
ajoutées;
— les anciennes Annexes A et B ont été supprimées;
— le traitement de l’incertitude a été développé et aligné sur l’ISO/TS 25377.
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ISO 6420:2016(F)

Introduction
La nécessité de positionner les embarcations hydrométriques existe pour plusieurs types de mesurages
sur des chenaux ouverts ou des lacs, des réservoirs et des estuaires. Il est tout d’abord nécessaire de
déterminer la position d’un bateau sur une section de mesurage afin de pouvoir mener les observations
appropriées de vitesse et de profondeur pour un mesurage de débit. La localisation est également
requise pour collecter des sédiments en suspension et des échantillons de charriage aux verticales
appropriées sur la section transversale d’une rivière. De la même façon, le positionnement d’un bateau
est nécessaire pour les levés morphologiques et l’échantillonnage de sédiments de lacs, de réservoirs et
d’estuaires.
Le présent document donne des informations pour le positionnement d’embarcations hydrométriques
au moyen de diverses méthodes allant de l’équipement de levé classique aux systèmes de navigation
utilisant les signaux de constellations de satellites.
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NORME INTERNATIONALE ISO 6420:2016(F)
Hydrométrie — Système de positionnement pour
embarcation hydrométriques
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les méthodes employées pour déterminer la position d’embarcations
hydrométriques sur la base de systèmes de navigation par satellite et/ou par rapport à des points
connus sur les rives de rivières, d’estuaires ou de lacs. Il s’applique aux équipements de positionnement
électroniques et aux techniques de levés classiques.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 748, Hydrométrie — Mesurage du débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de moulinets
ou de flotteurs.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 772 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.iso.org/obp.
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/.
4 Exigences relatives à la localisation
L’utilisation d’un équipement de localisation s’impose dans deux types de mesurage de chenaux ouverts
ou de lacs, réservoirs et estuaires.
Il est tout d’abord nécessaire de déterminer la position d’un bateau sur une section de mesurage
afin de pouvoir mener les observations appropriées de vitesse et de profondeur pour un mesurage
de débit (comme spécifié dans l’ISO 748). L’utilisation de profileurs de courant à effet Doppler pour
réaliser les mesurages de débit (voir l’ISO/TR 24578) a fortement réduit l’utilisation d’équipements de
localisation des embarcations hydrométriques pour réaliser les mesurages du débit. Certains types de
mesurage existent toutefois encore, pour lesquels les verticales sur une section transversale doivent
être positionnées pour la détermination de la vitesse et de la profondeur. La localisation est également
requise pour collecter des sédiments en suspension et des échantillons de charriage aux verticales
appropriées.
Le second type de mesurage nécessitant une localisation est constitué par les levés morphologiques
des lacs, réservoirs et estuaires. La localisation est requise pour déterminer les positions auxquelles les
observations en profondeur et les échantillons de fond sont réalisés.
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ISO 6420:2016(F)

5 Équipement de localisation pour le jaugeage et l’échantillonnage de sédiments
5.1 Généralités
Il existe différents types d’équipements de localisation. Le présent article décrit les rubans de mesure,
les câbles gradués, les systèmes globaux de navigation par satellite (GNSS pour Global Navigation
Satellite Systems en anglais), une combinaison de cibles et d’équipements électroniques de mesure de
distance, les équipements de levé électroniques ainsi que les théodolites et les mires.
5.2 Rubans et câbles gradués
Les rubans et les câbles gradués sont les moyens les plus utilisés pour les mesurages de largeur de
rivières à partir d’un bateau ou en passant à gué. Des rubans de mesure en acier comprenant des
es es
marquages aux mètres et aux 10 de mètres (ou 100 de mètres) sont utilisés dans les cours d’eau
et les rivières de moins de 50 m de large. Un câble gradué typique consiste en un fil d’acier gradué
résistant à la corrosion de 2 mm à 3 mm de diamètre. Le diamètre du câble gradué dépend de la largeur
du chenal, de la vitesse de l’eau et de l’utilisation ou non du même câble gradué pour maintenir le bateau
et pour déterminer sa position. Des câbles gradués de diamètre plus grand peuvent être nécessaires
pour ce double usage. Les câbles gradués sont généralement gradués à intervalles de 5 m à 10 m et de
double marquage à 50 m et 100 m. Les câbles gradués sont couramment utilisés sur les chenaux allant
jusqu’à 300 m de large, toutefois l’exactitude des mesurages de distance dépend de la tension du câble.
Les longs câbles gradués sont généralement enroulés sur un tambour d’un diamètre d’au moins 0,3 m et
équipé d’un mécanisme de démarrage et de freinage.
Il convient de prendre des précautions pour utiliser des rubans et des câbles gradués pour positionner
des embarcations hydrométriques sur des rivières navigables. Il convient qu’un observateur soit
disponible sur la rive pour alerter les hydromètres de l’approche des bateaux ainsi que les opérateurs
du ruban ou du câble gradué sur le bateau. D’autres opérateurs peuvent être nécessaires pour retirer
temporairement le ruban ou le câble gradué afin de permettre le passage de la navigation par la section
de mesure.
5.3 Systèmes globaux de navigation par satellites
5.3.1 Généralités
Les systèmes de navigation qui utilisent la technologie GNSS sont employés sur les grands cours d’eau
trop larges pour y dérouler un câble gradué. Ces systèmes donnent des informations fiables de lieu et
d’heure, dans toutes les conditions météorologiques et à tout moment, partout sur ou à proximité de la
Terre, quand une ligne de visée sans obstruction existe pour quatre satellites ou plus d’une constellation
de satellites.
Il existe deux GNSS fonctionnels.
— Le système de localisation (GPS) NAVSTAR a été développé par le ministère de la Défense américain;
il est constitué de 24 satellites.
— Le système GLONASS a été développé par l’Union soviétique et est utilisé par les forces russes de
défense aérospatiale; il est également constitué de 24 satellites.
D’autres systèmes globaux ou régionaux sont en cours de développement, comme Galileo, développé par
l’Union européenne, Compass, développé par la Chine et IRNSS, un système régional développé par l’Inde.
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ISO 6420:2016(F)

Il existe deux méthodes générales de fonctionnement qui permettent d’obtenir des positions dérivées
par satellite: le positionnement par point absolu ou le positionnement relatif (différentiel).
a) Dans le positionnement par point absolu, les mesurages de la distance à chaque satellite sont
effectués par l’analyse du temps nécessaire au signal pour parcourir la distance entre un satellite et
l’antenne du système de navigation. La trilatération est ensuite utilisée pour établir la position du
[6]
récepteur. L’exactitude de la position est d’environ 3 m ou moins .
b) Le positionnement différentiel est la technique ou méthode utilisée pour positionner un point
par rapport à un autre. Le positionnement différentiel nécessite une station au sol à une distance
de ligne de visée de 20 km au plus. Le positionnement différentiel peut offrir une exactitude
[5]
relative de quelques centimètres. Les récepteurs équipés de la technologie de cinématique
en temps réel (RTK) peuvent offrir une exactitude relative de 1 cm à 2 cm. La technologie RTK
utilise une installation similaire à celle du positionnement différentiel, mais avec deux différences
importantes: l’erreur de synchronisation du signal RTK est évaluée (et non uniquement les
informations contenues dans le signal) et la correction d’erreur est transmise immédiatement aux
unités GNSS, ce qui permet une exactitude en temps réel. Certains récepteurs compatibles RTK
peuvent utiliser les corrections diffusées par satellite et donner un positionnement très précis sur
des distances bien plus longues. L’utilisation de corrections diffusées de satellites privés présente
des coûts supplémentaires.
La technologie GNSS utilise le système géodésique mondial 1984 (WGS84) comme plan de référence par
défaut. D’autres modèles de la Terre ou systèmes de référence par coordonnées peuvent être souhaités
pour des applications spécialisées, par exemple pour la cartographie à haute résolution et la navigation
[7]
dans des régions spécifiques de la Terre. L’utilisation de systèmes de référence par coordonnées
locales préférées dans ces applications nécessite une transformation adaptée des coordonnées de
[7]
WGS84 .
5.3.2 Application hydrométrique
Les systèmes de navigation par satellite permettent aux opérateurs de présélectionner des transects
et des verticales pour les déterminations de profondeur et de vitesse. Les systèmes consistent en un
récepteur, un logiciel de navigation et un écran numérique qui affiche la position du bateau sur la
section transversale. Les systèmes de navigation facilitent le mesurage de la profondeur et la vitesse ou
la collecte d’échantillons aux verticales par un opérateur sur le bateau et un seul hydromètre.
5.3.3 Spécifications du système
Il existe une large gamme de systèmes de navigation à utiliser pour des applications hydrométriques.
Il convient que les systèmes de positionnement de bateaux sur des sections transversales de rivières
possèdent les capacités minimales suivantes:
— la capacité à recevoir des signaux de plusieurs systèmes de navigation par satellite globaux ou
régionaux et de plusieurs stations de référence au sol;
— des canaux suffisants pour recevoir des signaux de 12 satellites;
— l’étanchéité ou la résistance afin que l’électronique ne soit pas endommagée en cas de pluie ou de
fortes vagues;
— un écran numérique qui affiche la position du bateau, la section transversale et les points de
cheminement (verticales);
— un mode lumière naturelle pour pouvoir faire fonctionner le système sous la lumière directe;
— une capacité de stockage d’au moins 100 points de cheminement (verticales);
— un système d’alarme destiné à indiquer si le bateau dérive de la section transversale ou du point de
cheminement (verticale) désigné;
— une fonction de sortie pour transférer les informations de position à un logiciel de calcul de débit.
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ISO 6420:2016(F)

5.4 Cibles et équipement électronique de mesure de distance
5.4.1 Généralités
Les cibles sont utilisées pour aligner le bateau sur la section transversale; les télémètres et autres
équipements électroniques de mesure de distance sont utilisés pour positionner le bateau sur la
verticale adéquate. Cette approche nécessite généralement un opérateur sur le bateau pour aligner
le bateau sur la section transversale entre les cibles, un hydromètre qui effectue les mesurages
de profondeur et de vitesse et une autre personne sur la rive ou sur le bateau qui lit et enregistre
l’équipement de mesure de distance. La communication entre le personnel à terre et l’opérateur du
bateau se fait par gestes ou par radio.
5.4.2 Cibles
La technique de la cible nécessite que deux cibles soient positionnées sur chaque rive pour donner
l’alignement de la section transversale. La taille et le type des cibles dépendent de la largeur du chenal.
Pour assurer l’exactitude de l’alignement, il convient que l’espacement entre les cibles sur chaque rive
ne soit pas inférieur à 10 % de la largeur du chenal.
5.4.3 Dispositifs électroniques de mesure de distance
Les dispositifs électroniques de mesure de distance utilisent des ondes électromagnétiques visibles ou
infrarouges. Les télémètres lasers peuvent servir à mesurer des distances horizontales comprises entre
20 m et 4 000 m. L’installation optimale est constituée d’un télémètre à lentille unique ou binoculaire
et d’un ou plusieurs réflecteurs. Le télémètre peut être utilisé sur le bateau avec les réflecteurs montés
sur les cibles côtières sur chaque rive ou il peut être utilisé sur une rive avec un réflecteur monté sur
le bateau. L’exactitude des télémètres dépend de la divergence du faisceau. Il convient que les unités
utilisées pour mesurer les distances supérieures à 500 m possèdent une bonne optique et des faisceaux
étroitement collimatés pour conserver la mise au point.
Les instruments de mesure de distance utilisant des ondes radio fonctionnent sur le principe suivant: si
une porteuse est modulée en fréquence, elle affiche un déphasage proportionnel à la distance parcourue
et à la fréquence de modulation. Grâce à l’utilisation d’un certain nombre de fréquences de modulation
et à la comparaison des déphasages d’un signal qui s’est déplacé entre une unité maître et une unité à
distance et d’un signal de référence, il est possible de déterminer la distance à 1 mm ou 2 mm près sur
une distance de 1 500 m. Pour les applications de jaugeage, l’unité maître est installée sur une rive et
l’unité à distance ou le réflecteur prismatique est monté sur l’embarcation hydrométrique.
L’exactitude du mesurage de la distance est affectée par l’angle de la ligne de visée par rapport à
l’horizontale. Il convient que l’unité maître soit mise à niveau et il convient que le réflecteur prismatique
soit monté à la même hauteur au-dessus d’un plan de référence arbitraire en tant qu’unité maître.
5.5 Instruments de levé électroniques
Un tachéomètre électronique est un instrument électronique/optique utilisé aujourd’hui pour les levés.
Le tachéomètre électronique est un théodolite électronique (transit) intégré à un télémètre électronique
(EDM, Electronic Distance Meter en anglais) permettant de lire les distances en pente entre l’instrument
et un point spécifique. Pour les applications hydrométriques, le tachéomètre électronique est positionné
et mis à niveau sur la section transversale d’une rive de la rivière et un réflecteur prismatique est monté
sur l’embarcation hydrométrique. Un tachéomètre électronique typique peut mesurer les distances
1)
[4]
avec une exactitude d’environ 1 mm à 2 mm + 1,5 ppm sur une distance allant jusqu’à 1 500 m .
Cette méthode nécessite un opérateur sur le bateau, un hydromètre et un opérateur d’instrument sur
la rive. Le bateau est maintenu sur la section transversale à la verticale appropriée par communication
radio ou par gestes entre l’opérateur de l’instrument et l’opérateur du bateau.
1) ppm = parties par million.
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5.6 Théodolites
5.6.1 Théodolites et mire
Il est possible d’utiliser une combinaison de théodolite ou transit et de mire pour positionner les
embarcations hydrométriques; il s’agit toutefois de la méthode la moins précise. L’approche est
similaire à celle de la méthode par tachéomètre électronique. Le théodolite ou transit est positionné
sur la section transversale sur une rive de la rivière et la distance entre l’instrument et le bateau est
déterminée par l’intersection des lignes de visées sur un jalon. Cette méthode nécessite au moins trois
personnes expérimentées: l’opérateur de l’instrument, un opérateur sur le bateau et un hydromètre.
Un assistant peut être nécessaire sur le bateau pour placer une ancre et ajuster l’alignement afin que le
bateau reste stable sur la section transversale pendant les relevés à la mire.
5.6.2 Technique angulaire
La technique angulaire est une autre utilisation possible des théodolites pour positionner les
embarcations hydrométriques. Une base de triangulation est établie sur une rive perpendiculairement
à la section transversale mesurée. Il convient que la longueur de la base de triangulation soit
approximativement égale à la largeur de la section de mesure; elle est mesurée par une bande
d’arpentage ou les relevés à la mire. Le théodolite est ensuite positionné à l’extrémité de la base de
triangulation qui ne se trouve pas sur la section transversale, comme représenté à la Figure 1. L’angle
mesuré détermine la position sur la section transversale à partir du point de mesure initial au moyen
de la formule suivante:
LL=⋅tanβ � (1)
AB AC
Figure 1 — Localisation sur une section transversale par techniques angulaires
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6 Équipement de localisation pour levés morphologiques
6.1 Généralités
Le même type d’équipement de localisation utilisé pour les applications de jaugeage peut servir aux
levés morphologiques. Toutefois, certains équipements ont des applications limitées. Par exemple,
les câbles gradués ne peuvent être utilisés que pour les estuaires étroits et les réservoirs de largeur
inférieure à 300 m. De plus, les cibles et les équipements électroniques de mesure de distance sont
susceptibles de n’être utilisés que si des sections transversales préalablement relevées ont été établies
sur les rives du lac, du réservoir ou de l’estuaire. Les trois types d’équipement discutés dans le présent
article ont la technologie GNSS, les instruments de levé électroniques et les théodolites et mires.
6.2 Systèmes globaux de navigation par satellites
Les systèmes de navigation utilisant la technologie GNSS, comme discuté en 5.3, représentent
une méthode efficace de positionnement de bateaux pour les levés morphologiques. Les levés et
l’échantillonnage peuvent être effectués pa
...