三峽樞紐河段航道測量控制網(wǎng)布設(shè)方案研究

徐云航 崔冬蕾 田弟一 王雪蓉

摘 要：測量控制網(wǎng)作為數(shù)字化航道的構(gòu)建基礎(chǔ)之一，為數(shù)字航道轉(zhuǎn)型升級提供了精確的航道空間信息采集基準(zhǔn)。開展三峽樞紐河段航道測量控制網(wǎng)布設(shè)方案研究，能夠為今后航道服務(wù)數(shù)字化、智能化、信息化的轉(zhuǎn)型升級工作打好基礎(chǔ)，向?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量航道服務(wù)能力的現(xiàn)實要求更近一步。

關(guān)鍵詞：樞紐航道;測量控制網(wǎng);布設(shè)方案

中圖分類號：U612? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）04-0095-02

1引言

三峽樞紐河段航道上起長江干線西陵峽廟河，下至宜昌市中水門，全長約59公里，是銜接長江中、上游航道的關(guān)鍵區(qū)段，因轄區(qū)內(nèi)座落著三峽大壩、葛洲壩兩座舉世矚目的水利樞紐，航道被分隔成了三段具有明顯不同特點的航道。為了更好地掌握河床變化趨勢和河段水流特點，三峽樞紐河段每年都會開展全河段水下地形觀測、三峽樞紐航道水下地形觀測、葛洲壩樞紐航道水下地形觀測和水文觀測等測繪項目。三峽樞紐河段測量控制網(wǎng)普遍建于2000年至2009年之間，應(yīng)用的坐標(biāo)系以參心大地坐標(biāo)系、地心坐標(biāo)系和一些獨立坐標(biāo)系為主。

新形勢下，日益增長的船舶過壩需求和兩壩船閘及升船機通過能力不足的矛盾是當(dāng)前及今后一個時期三峽樞紐河段的主要矛盾，是人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的社會主要矛盾在三峽樞紐河段的具體體現(xiàn)。隨著建設(shè)交通強國戰(zhàn)略和長江經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略的推進，為持續(xù)提升公共服務(wù)水平和管理能力，不斷適應(yīng)日益增長的船舶過壩需求，三峽樞紐河段數(shù)字航道升級改造工作如箭在弦。測量控制網(wǎng)作為數(shù)字化航道的構(gòu)建基礎(chǔ)之一，為數(shù)字航道轉(zhuǎn)型升級提供了精確的航道空間信息采集基準(zhǔn)。所以，開展三峽樞紐航道測量控制網(wǎng)布設(shè)方案研究，能夠為今后航道服務(wù)數(shù)字化、智能化、信息化的轉(zhuǎn)型升級工作打好基礎(chǔ)，向?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量航道服務(wù)能力的現(xiàn)實要求更近一步。

2目的及意義

（1）統(tǒng)籌規(guī)劃測量控制網(wǎng)的布設(shè)方案，有利于構(gòu)建一個完整、全面、無交叉的控制網(wǎng)，使控制網(wǎng)的基準(zhǔn)統(tǒng)一。

（2）建立基準(zhǔn)統(tǒng)一的測量控制網(wǎng)是適應(yīng)當(dāng)今空間對地觀測技術(shù)發(fā)展的必然選擇，有利于推動高精度快速定位技術(shù)在航道維護的應(yīng)用，是三峽樞紐河段測繪基準(zhǔn)體系現(xiàn)代化建設(shè)的重要工作，是提高三峽樞紐河段航道空間基準(zhǔn)自主性和安全性的基礎(chǔ)。

（3）應(yīng)用基準(zhǔn)統(tǒng)一的測量控制網(wǎng)有利于提高航道測繪成果精度，更好地為三峽樞紐河段通航事業(yè)服務(wù)。能夠使航道基礎(chǔ)要素的采集更加精準(zhǔn)，有利于航道維護人員更準(zhǔn)確地掌握航道情況，從而制定及時有效的航道維護措施，確保航道安全暢通。

（4）建立基準(zhǔn)統(tǒng)一的測量控制網(wǎng)有利于長航系統(tǒng)單位間的測繪成果共享與聯(lián)動更新，促進長航系統(tǒng)各級基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的有效銜接，能夠更好地為交通強國戰(zhàn)略和長江經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略服務(wù)。

3現(xiàn)狀分析

隨著空間技術(shù)、信息技術(shù)及其應(yīng)用技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛普及，原參心坐標(biāo)系已無法滿足三峽樞紐河段航道建設(shè)和發(fā)展的需求，迫切需要建立地心、三維、動態(tài)、高精度的國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)—地心坐標(biāo)系。自2008年7月1日起，我國全面啟用CGCS2000坐標(biāo)系（2000國家大地坐標(biāo)系），這意味著國家及各省市、行業(yè)的測繪活動必須在地心坐標(biāo)系下進行，參心坐標(biāo)系統(tǒng)將逐漸被淘汰。2018年底，長江航道局所屬轄區(qū)已基本完成CGCS2000坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換和建設(shè)工作，具備CGCS2000坐標(biāo)系的定位和生產(chǎn)技術(shù)。因此，在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全面應(yīng)用的大環(huán)境下，提前布局三峽樞紐河段航道測量控制網(wǎng)的布設(shè)及優(yōu)化工作，將為現(xiàn)代化航道建設(shè)提供決策基礎(chǔ)，提高建設(shè)效率。

4目標(biāo)與重點

本研究的目標(biāo)是在基于現(xiàn)有控制點網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過實地勘察和衛(wèi)星定位的方式，形成可供決策參考的“選址易建設(shè)、北斗信號強、轄區(qū)全覆蓋”的三峽樞紐河段測量控制網(wǎng)布設(shè)的優(yōu)化方案。根據(jù)國家、交通部頒布的航道測繪相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，結(jié)合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用，重點研究三個方面：一是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在三峽樞紐河段測量控制網(wǎng)布設(shè)中的應(yīng)用;二是在通視條件、衛(wèi)星信號接收條件有一定局限性的兩壩間和庫區(qū)航道挑選出北斗衛(wèi)星信號較強且適合布設(shè)控制點的區(qū)域;三是在具有一定高程落差的三峽、葛洲壩樞紐航道和通視條件較差的兩壩間航道，研究測量控制網(wǎng)的布設(shè)優(yōu)化方法。

5關(guān)鍵技術(shù)路線

由于三峽樞紐河段有明顯的山區(qū)及庫區(qū)航道特點，航道蜿蜒狹長、兩岸石壁陡峭、岸線受水利樞紐調(diào)峰影響大;同時又有葛洲壩、三峽大壩兩座水利樞紐的特殊性，樞紐航道上下游高差大。因此本研究的關(guān)鍵技術(shù)路線重點在于以下三個方面：

（1）在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用成熟的GPS（全球定位系統(tǒng)）和GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）布設(shè)控制網(wǎng)的方法的基礎(chǔ)上，研究北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在三峽樞紐河段測量控制網(wǎng)布設(shè)中的應(yīng)用。

（2）部分與整體相結(jié)合，理論與實際相結(jié)合，統(tǒng)籌規(guī)劃 “選址易建設(shè)、北斗信號強、轄區(qū)全覆蓋”的三峽樞紐河段測量控制網(wǎng)，克服三峽樞紐河段航道地理條件的局限，使測量控制網(wǎng)與CORS站互補的特性得到充分發(fā)揮。

（3）研究高差較大的樞紐航道區(qū)域內(nèi)測量控制點的布設(shè)方法，選擇合理的測量控制網(wǎng)布設(shè)線路，減小控制點之間因水準(zhǔn)路線中測站較多而帶來的高程誤差累積。

6結(jié)語

利用已成型的三峽樞紐河段測量控制網(wǎng)布設(shè)的研究方案，能夠作為航道測量控制網(wǎng)修復(fù)、航道工程建設(shè)項目的理論基礎(chǔ)和實施依據(jù)，為三峽樞紐河段的航道建設(shè)做好技術(shù)支撐，為三峽樞紐河段航道高質(zhì)量發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。