淺論GPS工程測量在航道整治工程中的應用

張廷旗

摘 要：三姓淺灘是黑龍江水系最著名的淺灘。全文側(cè)重從GPS的優(yōu)越性方面介紹其在三姓二期整治中水域工程測量中的作用。

關鍵詞：三姓淺灘；水深測量；掃床；放樣

引言

松花江三姓淺灘是黑龍江水系中最著名的淺灘，三姓淺灘河段水淺、江寬、底質(zhì)硬、且淺灘分布在河道中間，使局部河道無深槽，素有“滿天星”之稱，嚴重影響了黑龍江航運工作的正常進行。雖然歷史上經(jīng)過了幾次局部整治，但效果甚微。直至1983年--1985年對三姓二期淺灘進行了一期初步治理，使航道水深達到1.5米，航運情況才稍有改觀。

為了適應改革和開放的需要，促進松花江流域航運事業(yè)的發(fā)展和擴大對外貿(mào)易，發(fā)展江海聯(lián)運，經(jīng)交通部批準建設三姓二期整治工程，實施了丁壩、鎖壩、順壩、分壩、護岸、爆破、挖槽、清淤、清淺等多項工程建設。工程竣工，各項工程指標完全達到了設計要求，在交通部組織的工程驗收中等級評定為優(yōu)良工程。

在施工過程中，大膽采用GPS這一現(xiàn)代化測量手段，為各工程項目服務。在實際工作中總結(jié)出一套全新的航道工程測量方法。

1建立GPS控制網(wǎng)

確定GPS控制網(wǎng)的形式是GPS控制測量系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。建立一套高等級的GPS控制網(wǎng)是進行各項工程測量的基礎。我們在原有的基礎上，利用GPS測量系統(tǒng)對三姓地區(qū)的舊控制網(wǎng)點進行檢測和增補，從而提高了該地區(qū)控制網(wǎng)點的精度和等級，為各項工程測量提供了準確統(tǒng)一的平面控制成果資料。

2水深測量

水深測量在航道工程的設計規(guī)劃、組織施工和工程驗收中起著重要作用。以“S-CASS2.0海洋測量軟件”支持的GPS實時差分測量系統(tǒng)配合無錫SDH-13D型數(shù)字化測深儀為基礎的自動化水深測量系統(tǒng)在三姓二期整治工程測量中發(fā)揮了優(yōu)質(zhì)高效的作用。由于三姓地區(qū)地形復雜，河床高，且暗礁星羅棋布，采用常規(guī)測量方法時手工定標和人工定位在通訊過程中易產(chǎn)生時滯且易發(fā)生混亂，影響水深定位精度，甚至發(fā)生錯誤，而應用GPS實時差分測量系統(tǒng)，水深定標與測量定位由系統(tǒng)自動同步完成，從而大大提高了水深測量的精度。另外，利用GPS測量系統(tǒng)的等距離定位功能，能夠保證測點間距勻稱，既不遺漏測點，又使測圖美觀、大方。

利用“S-CASS3.0海洋成圖軟件”編制水深平面圖，將技術(shù)人員從繁重的內(nèi)業(yè)手工制圖中解脫出來，實現(xiàn)了內(nèi)業(yè)繪圖的自動化，工作效率和成圖質(zhì)量得以顯著提高。

3航標與避讓標志的GPS測量

由于三姓淺灘航道的特殊性，底質(zhì)堅硬，故整治后的航道大部分成永久性航道。航標、避讓區(qū)域?qū)⒈３植蛔儭楸ＷC航標、避讓標志遭意外損毀后的恢復，需要保存航標、避讓標志，航道中心線交點等特征點的資料。因此，利用GPS測量系統(tǒng)對各特征點進行定位，這快捷有效的測量手段可極大地提高測量生產(chǎn)效率和測量精度。例如：1998年特大洪水造成了助航標志嚴重損毀。在水毀工程的重建工作中，GPS發(fā)揮了重要作用，確保了航道的暢通無阻。

4工程掃床

工程掃床在航道疏浚工程中發(fā)揮著重要作用，特別是在清淤、清淺工作中具有其它方法無法取代的功效。傳統(tǒng)的掃床完全由人工操作，掃床精度主要依賴于操作人員的經(jīng)驗，主觀性較強，加之定位方式的落后，往往造成掃床器偏離航槽，淺點定位不及時、不精確，掃床深度往往達不到設計要求，可信度低。

利用GPS測量系統(tǒng)配合掃床器掃床充分克服了傳統(tǒng)掃床方法的不足，極大地提高了掃床工作的效率和質(zhì)量。將GPS天線設置于掃床器上，將航道中心線設置于計算機內(nèi)，對掃床器的運動軌跡進行實時動態(tài)跟蹤，在掃床時調(diào)整掃床器的狀態(tài)使軌跡線與航道中心線重合，這樣保證了掃床器嚴格按照航槽運動。當掃床器碰到淺點時利用手工定位功能在計算機內(nèi)生成一個定位點號并記錄，直到完成掃床作業(yè)，從而確定航槽內(nèi)各淺點的精確位置。

5 GPS施工放樣

放樣工作是進行航道工程施工的前提，是工程質(zhì)量達到設計要求的重要保證。由于航道工程的特殊性，放線精度要求高，測量難度大，一般放線采用批示性導標，給工程施工帶來困難。

5.1挖槽放線

一般而言，對疏浚工程的放線，常規(guī)做法是在岸上設置導標，標示出挖槽區(qū)域的左右邊線、起止線。由于受到地形地物及通視條件的限制，導標的靈敏度往往達不到施工要求，如果在放線中存在測量誤差，就會“失之毫厘，謬以千里”，以往對此種情況只能通過提高測量精度盡量滿足放線要求，但還不能完全達到施工要求。

利用GPS測量系統(tǒng)進行放線一改往日實地放線的做法，只需在計算機內(nèi)以挖槽的左右邊線及起止線等參數(shù)做出計劃線，將GPS接收機天線安置于挖泥船的挖泥部，通過計算機就可隨時掌握挖泥部的位置，確保疏浚作業(yè)的效率和質(zhì)量，又減少了測量放線的工作量。

5.2水工建筑物的放線

三姓二期整治工程修筑了大量的丁壩、鎖壩、順壩及分流壩。放線測量的難點主要是壩頭放線，常規(guī)放線采用設定壩軸線，與設挖槽邊線一樣，常規(guī)設計的壩軸線精度較低，并且需要用測距儀設出壩頭位置，操作起來比較繁瑣，而利用GPS測量系統(tǒng)能很快設出壩頭、壩根等各特征點的位置，并大大提高了該點的精度。

5.3淺點放樣

由于河流的沖刷，過往船舶遺落物體（如煤塊等）等諸多原因，整治后的航道內(nèi)往往會出現(xiàn)獨立的淺點和孤石，設定挖槽清除這些淺點將要消耗大量的人力物力，僅放線的外業(yè)工作就相當繁重。例如：放一個淺點就需要兩對導標，再考慮導標夾角等諸多因素，一天最多能放出3至4個淺點，嚴重影響工程進度，而利用GPS測量系統(tǒng)配合挖泥船，根據(jù)掃床確定出的淺點位置，就可以快速準確地測定并清除淺點，極大地提高了工作效率。

6結(jié)束語

GPS測量系統(tǒng)在三姓二期整治工程中的成功應用，為航道工程建設提供了一個嶄新的工程測量方法，隨著GPS測量理論的不斷完善，經(jīng)驗的不斷豐富以及技術(shù)設備的更新，GPS測量系統(tǒng)在航道中的應用將更加廣泛，將在更多領域中取代傳統(tǒng)的施測方法。