测量技术在内河航道养护工程中的应用

    王国军

    

    摘 ?要：测量技术水平对于提高内河航道养护工程施工质量具有十分重要的意义。本文阐述了内河航道养护工程主要测量工作内容与仪器设备，并重点分析了测量技术要点。

    关键词：测量技术 ?养护工程 ?GPS

    内河航道养护工程中的主要测量工作及仪器设备

    1、主要测量工作内容

    内河航道养护工程分为疏浚工程和整治工程，而整治工程又分为筑坝工程和护岸工程，其工程主体基本位于水下，在工程施工过程中涉及的测量工作主要有：

    疏浚工程：平面控制和高程控制测量，施工前工程量复核测量，挖槽的施工放样测量，施工全过程中的水尺设立和观测，中间检测和验收测量，工程完成后的效果检测。

    整治工程：平面控制和高程控制测量，坝位、护坡、护岸以及施工围堰的施工放样测量，中间检测，施工中及施工后的沉降观测，验收测量，工程完成后的效果检测。

    2、主要测量仪器设备

    传统的控制测量工作是使用光学仪器，随着科学技术的飞速发展，现在已使用GPS设备逐步代替光学仪器进行平面控制测量。GPS（全球定位系统Global Positioning System ）是美国从20世纪70年代开始研制的，该系统由空间星座、地面监控系统、用户系统三部分组成。用户接收机根据接收的定位信息，实时计算求出接收机的三维位置，以及运动速度和时间信息。从而达到全球性、全天候、连续的精密三维定位与导航的目的。但是因民用的GPS设备采用的是P码（普通码），测出的高程（椭球高）精度不能达到规范要求，所以高程控制测量还是需要使用光学水准仪。而在施工中，平面位置的放样工作可以使用全站仪，也可以使用GPS设备，高程测量（包括沉降测量）则基本使用自动安平水准仪。水下地形测量是联合进行的，使用测深仪测量水深。用光学仪器或GPS设备测出测深点的平面位置。而为了检测工程效果进行水文测量时，也需要由几种设备联合进行，使用流速仪测量水流速度，通过水准测量测出比降，用光学仪器或GPS设备测出测速点或比降点的平面位置。

    航道养护工程中测量技术要点

    1、挖槽放线

    放样工作是进行航道工程施工的前提，是工程质量达到设计要求的重要保证。由于内河航道养护工程的特殊性，放线精度要求高，测量难度大，一般放线采用指示性导标，给工程施工带来困难。一般而言，对航道养护工程的放线，常规做法是在岸上设置导标，标示出挖槽区域的左右边线、起止线。由于受地形地物及通视条件的限制，导标的灵敏度往往达不到施工要求，如果在放线中存在测量误差，就会“失之毫厘，谬以千里”。以往对此种情况只能通过提高测量精度尽量满足放线要求，但还不能完全达到施工要求。利用GPS 测量系统进行放线一改往日实地放线的做法，只需在计算机内以挖槽的左右边线及起止线等参数做出计划线，将GPS 接收机天线安置于挖泥船的挖泥部，通过计算机就可随时掌握挖泥部的位置，确保航道养护工程在设计挖槽内进行，这样，即提高了工程作业的效率和质量，又减少了测量放线的工作量。

    2、水深测量

    由于航道建设工程隐蔽性高，绝大部分疏浚和整治工程均在水下进行，工程基本上不可视，因此水深测量是航道建设工程测量工作的重点。一般采用GPS 定位，采用兼有数字和模拟记录功能测深仪测深，采用专业的导航软件进行实时导航、定位、采集和记录深度数据，其主要的技术控制：一是检验导航软件对GPS 实时差分数据的解算结果，检验方法就是采用导航软件在控制点进行检测; 二是控制好测深、定位、定标、记录的同步性、控制好测深与水位观测的时间同步;三是测深仪器的校准和比测。

    部分地方单位采用RTK 进行无验潮水深测量，规范没有相关的技术指标控制。无验潮测量简单地说就是用移动站GPS 天线中心的高程减去天线到水面的长度再减测深仪测得的深度就得出地面高程。实际工作中主要控制的技术要点一是无验潮水深测量中移动站GPS 天线中心高程的求得（ 导航软件对GPS 实时差分数据解算的三维坐标），其检验方法是用导航软件直接在控制点上比测或用RTK 控制器手薄采集的与导航软件对GPS 实时差分数据解算的三维坐标比较; 二是在进行水深测量过程中船体姿态的控制，目前没有好的方法控制或修正运动船体的姿态。对于多波束测深仪在运河航道的测量应用，由于内河的水深一般在几米，其优越性得不到充分的体现。

    3、施工船舶挖泥作业

    在施工船舶上配备全球定位系统GPS和装有电子图形控制系统的计算机。施工前由测量人员编制施工计划文件，把施工计划输人计算机;施工过程中，利用电子图形控制系统，驾驶员按照计算机所显示的施工挖泥图形范围操作，即可有效地控制挖槽范围。在耙臂和耙头、绞刀头位置安装深度指示装置，可对挖泥船的耙头、绞刀头实行精确定位并加以控制，从而有效地提高挖泥效率、挖槽平整度和边坡开挖的精度，有效地控制施工过程中的超挖、欠挖情况，减少无效挖方，从而达到了减少挖泥废方、提高疏浚效益的目的。

    4、施工船舶监测

    为了及时、有效、准确对施工区段各施工船舶的航行动态数据进行跟踪处理，确保施工安全，工程中需要实时掌握各船舶的航行位置、航速、航行线路，做到统一调度、及时调整。因此，可以在投入施工的船舶均安装水上交通管理监控系统。这个系统的工作原理是：由安装在施工船舶上的船载定位终端通过无线网络向陆地监控中心发送数据，通过监控中心计算收集。即可在计算机屏幕上实时显示船舶位置及航行动态，并可通过互联网实现多终端同时监控，是集GPS卫星定位技术、GPRS、GSM和CDMA1移动通信技术、GIS地理信息技术及互联网技术为一体的综合管理系统，具有定位、跟踪、预警、报警、紧急救援等综合功能。

    5、测量质量监理的工作重点

    在施工前的工程量复核测量时，测量工程师应该和承包商共同进行，并各自独立完成水下地形测量，各自得出复核结果。如果复核结果与设计工程量有较大出入，还应该知会建设单位，做好和建设单位、设计单位-起复测的准备。在施工中，测量监理工程师应经常对挖槽进行水下地形测量，及时发现疏浚工作中的欠挖、漏挖等质量问题，及时指挥承包商解决问题，保证施工质量。而在进行中间计量时，测量监理工程师还应该会同计量监理工程师一起测量挖槽的水下地形，以确认可以计量的工程量。每个单位工程结束后，测量监理工程师应该及时对该单位工程进行验收测量，确定其是否达到交工的要求。在交工以及竣工验收时进行的水下地形测量，测量监理工程师也必须参与。

    结束语

    随着测绘科技的不断发展 测量手段不断更新，新的精度更高、操作更加简单方便的测量仪器、测绘软件不断涌现。新设备、新技术的应用大大地提高了测绘工作的生产效率;降低了测量成果的差错率;提高了测绘产品的质量。尤其是计算机与GPS结合应用在内河航道养护测量工程中，使测量工作发生了质和量的“革命”。随着GPS 测量理论的不断完善，经验的不断丰富以及技术设备的更新， GPS 测量系统在航道中的应用将更加广泛，将在更多领域中取代传统的施测方法。

    参考文献：

    [1]李明峰，冯宝红.GPS定位技术及其应用[M].北京.国防工业出版社，2006.

    [2]熊志昂，李红瑞，赖顺香.GPS技术与工程应用[M].北京：国防工业出版社，2005.

    （作者单位：河北省交通运输厅港航管理局）