GPS技術(shù)在航道疏浚工程中的應(yīng)用分析

賈海波

摘 要：疏浚工程是航道開發(fā)、增加、維護航道尺度的主要手段之一，為了強化航道的開發(fā)與利用，越來越多的科技手段被應(yīng)用其中，而GPS技術(shù)便是其中的主要技術(shù)之一。文章就GPS技術(shù)在航道疏浚工程中的實際應(yīng)用情況進行了較為全面的分析，希望其能在航道的開發(fā)與利用方面發(fā)揮更大的價值。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；航道疏浚；應(yīng)用分析

中圖分類號：U612.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0053-02

航道疏浚工程主要從事的是清楚航道水下泥沙的作業(yè)，是航道開發(fā)、整改工作中最為重要的工程項目之一，古代人們多利用長柄斗勺挖取水中的泥沙，而到了18世紀采用的是以蒸汽機為動力的挖泥船進行疏浚作業(yè)。隨著世界經(jīng)濟發(fā)展對水路運輸需求的加劇，大型挖泥船等設(shè)備雖然為航道疏浚作業(yè)提供了一定的保障，但在疏浚工程質(zhì)量檢測、進度評估、成本控制以及工程后續(xù)發(fā)展方面仍存在一定的不足，因而航道開發(fā)部門適當?shù)囊M了GPS技術(shù)，利用GPS衛(wèi)星所傳輸出的定位信號，對海洋、江河、內(nèi)河等航道的疏浚工程提供全天候的精確、可靠的信息數(shù)據(jù)，從而確保整個航道疏浚工程的順利開工作業(yè)。

1 GPS技術(shù)

1.1 GPS技術(shù)

GPS技術(shù)即全球定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及GPS信號接收設(shè)備等三大部分構(gòu)成。目前該技術(shù)已經(jīng)被成功應(yīng)用到軍事、民用交通導(dǎo)航、大地測量、攝影測量、人員跟蹤等不同的領(lǐng)域，而將其應(yīng)用到航道開發(fā)與整改工程中是近年來航道工程作業(yè)中的新嘗試，尤其是在航道疏浚工程的測量、管理方面，更是發(fā)揮了較大的作用。

1.2 GPS技術(shù)的特點

1.2.1 工作持續(xù)性強，受自然因素影響小

GPS系統(tǒng)中共有21顆工作衛(wèi)星、3顆軌道衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，這24顆衛(wèi)星均勻的分布在6個平面軌道上，可以說GPS技術(shù)利用24顆衛(wèi)星對全球進行全天候、立體性的監(jiān)測。雖然衛(wèi)星運行中會存在一定“間隙段”，卻并不會影響系統(tǒng)的全天候監(jiān)測作業(yè)。另外，衛(wèi)星受地球自然變化的影響小，因而可以獲取更為精確的信息數(shù)據(jù)。

1.2.2 高強度的定位技術(shù)

在GPS系統(tǒng)中地面監(jiān)控系統(tǒng)對每一顆衛(wèi)星的實際運作情況進行全面的監(jiān)測與控制，且其會保證每顆衛(wèi)星處于同一時間標準，即GPS時間系統(tǒng)，因而GPS具有高強度的定位技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計GPS單機定位的精確程度已經(jīng)超過10 m，而采取查分定位的方式便可將定位技術(shù)精確到厘米、甚至是毫米，因而這種高清度的精密定位技術(shù)可以在航道疏浚工程中發(fā)揮極大的作用。

1.2.3 功能多樣，應(yīng)用范圍廣泛

GPS技術(shù)在測量、導(dǎo)航、測時等方面均可以發(fā)揮較大功效，而隨著科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，其更會深入到社會發(fā)展的各個領(lǐng)域中。單從航道開發(fā)工程分析，GPS技術(shù)便可以在航道質(zhì)量監(jiān)測、工程時速測量、工程進程監(jiān)控等方面發(fā)揮作用。

2 GPS技術(shù)在航道疏浚工程中的應(yīng)用

2.1 工程實例

某工程是4 500 t出海航道的開發(fā)工程，該航道全長40 km，將按照5 000 t級的海輪建設(shè)標準進行具體的施工作業(yè)，經(jīng)過全面測量可知該航道的有效寬度為90 m，通航深度達到7 m，由于備淤的深度超過0.5 m，所以將設(shè)計深度控制在7.8 m。由于該工程的工期時間短、對質(zhì)量的要求嚴格，且施工階段受自然天氣影響較大，傳統(tǒng)的耙吸式挖泥船外拋的作業(yè)方法在施工過程中會遭遇自然狀況的較大影響，所以為了確保工程的順利進行與竣工，工程將GPS技術(shù)引入具體的疏浚工作環(huán)節(jié)。

2.2 GPS技術(shù)在航道疏浚工程中的具體應(yīng)用

2.2.1 GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

航道開發(fā)與整改工程中測量是控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要分為疏浚前期的復(fù)測、疏浚中期的測量以及疏浚后期的整體質(zhì)量測量等三階段測量。在本工程中為強化對疏浚工程各施工環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控，以確保工程的進度與質(zhì)量，首先在航道測量船上配備了RTK—GPS接收機、水深測量自動化成圖系統(tǒng)，而為了進一步確保測量的精確程度，測量船上還安裝了高精度的測量軟件。RTK技術(shù)為實時動態(tài)差分技術(shù)，其采用的是載波相位動態(tài)實時差分的方法，可以將測量的精度精確到毫米級，其的應(yīng)用大大提升了航道疏浚工程測量的精確程度；水深測量自動化成圖系統(tǒng)通過對水下狀況的實時勘探將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶詣踊睦L圖軟件中，然后軟件便將數(shù)據(jù)資料詳細的轉(zhuǎn)化為圖形的形式，該系統(tǒng)的繪圖質(zhì)量較高，可以為疏浚工作的實際實施提供詳細的指導(dǎo)。在測量過程中，利用測量定位系統(tǒng)中的接收機提供精確的定位點坐標，水深測量儀器提供水下數(shù)據(jù)資料，兩種設(shè)備在提供信息的同時將資料的傳輸時間、測量點等進行詳細的自動記錄，對水深測量工作的順利進行提供了便利。GPS技術(shù)在航道疏浚工程中的應(yīng)用極大地提高了測量質(zhì)量，為挖泥船后續(xù)的開挖作業(yè)提供了較為精確的數(shù)據(jù)支持，從而為工程的整體施工質(zhì)量提供了科學(xué)的施工保障。

2.2.2 GPS技術(shù)在挖泥船作業(yè)過程中的應(yīng)用

該工程中的挖泥船上同樣配備了GPS系統(tǒng)（根據(jù)施工航道的具體情況采用的是D—GPS）以及配有電子圖形控制軟件系統(tǒng)的計算機設(shè)備。挖泥船的施工作業(yè)是結(jié)合前期測量船的測量結(jié)果進行具體的挖泥作業(yè)，因而施工前測量人員便結(jié)合測量數(shù)據(jù)設(shè)計了可行性較高的施工技術(shù)，并將該施工技術(shù)正確的輸入到計算機系統(tǒng)中，所以在施工過程中挖泥船的駕駛?cè)藛T會結(jié)合電子圖形控制系統(tǒng)所形成的施工計劃，在圖形控制范圍內(nèi)進行操作設(shè)備，以實現(xiàn)對施工的質(zhì)量控制。

挖泥船開挖作業(yè)前需要在耙臂、耙頭及絞刀頭等位置上安裝相應(yīng)的深度指示裝置，通過D—GPS系統(tǒng)與電子圖形控制系統(tǒng)，駕駛?cè)藛T可對這些施工設(shè)備進行精確的定位與有效的控制，這樣挖泥船才能在提高開挖效率、保持挖槽平整度以及確保邊坡開挖精度等方面實現(xiàn)高效作業(yè)。GPS技術(shù)在挖泥船開挖過程中的應(yīng)用可以有效的控制超挖、欠挖等不科學(xué)施工情況的發(fā)生，在提高航道疏浚工程施工精度、保證工程質(zhì)量方面發(fā)揮了較大的作用。

2.3 GPS技術(shù)在船舶監(jiān)測中的應(yīng)用

航道疏浚工程中船舶監(jiān)測工作主要強調(diào)的是對每個施工階段的各項動態(tài)數(shù)據(jù)進行實時的跟蹤，從而及時將這些動態(tài)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)中，這樣便保證了管理人員在第一時間發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題，以進行有效的處理與控制，因而可以說船舶監(jiān)測工作在整個工程中發(fā)揮著統(tǒng)一調(diào)度、綜合調(diào)整的職能。該工程施工過程中在傳播上配備了相應(yīng)的水上交通管理監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)會通過施工船舶上的船載定位終端向路面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，而路面監(jiān)控系統(tǒng)便將監(jiān)測數(shù)據(jù)收集起來，并將施工船舶的位置、航行狀況等詳細的狀況顯示在計算機屏幕上，這樣便達到了有效監(jiān)測的目的。該工程的船舶監(jiān)測工作主要是通過GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等高科技綜合實現(xiàn)的。將GPS技術(shù)應(yīng)用到船舶監(jiān)測中對航道疏浚工程的保質(zhì)保量的提供了較大的高技術(shù)手段支持，是一種高效的施工作業(yè)手段。

3 結(jié) 語

將GPS技術(shù)應(yīng)用到航道疏浚工程中是工程技術(shù)進步的體現(xiàn)，由該技術(shù)在工程實際施工中發(fā)揮的作用可知，未來其更可以深入到航道開發(fā)與利用的更多領(lǐng)域中。

參考文獻：

[1] 姜進勝，朱云.多波束測深系統(tǒng)在航道疏浚工程中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012，（22）.

[2] 余銳.GPSRTK與數(shù)字測深集成技術(shù)在航道疏浚中的應(yīng)用[J].測繪地理信息，2014，（5）.

[3] 陳其升.GPS技術(shù)在連申線航道整治工程中的應(yīng)用[J].科技風，2011，（22）.

[4] 劉志凌.航道疏浚工程竣工驗收測量需求與技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，（14）.