航道疏浚工程竣工驗收數(shù)字化測量技術(shù)研究

甘劍豐

（江西省贛西航道事務(wù)中心，江西 宜春 336000）

0 引言

目前，從我國交通運輸體系建設(shè)情況來看，航道工程起到了重要的作用。處于長時間使用狀態(tài)下的航道，出現(xiàn)淤泥堵塞是必然現(xiàn)象，在一定程度上影響著航道的運行能力。因此，做好水下疏浚工作非常必要。為了更好地了解航道疏浚工程的質(zhì)量情況，應(yīng)重視竣工驗收工作。如何在竣工驗收環(huán)節(jié)正確應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)，是目前各相關(guān)人員需要考慮的問題。

1 航道疏浚工程的基本內(nèi)容及竣工驗收的數(shù)字化測量特點

1.1 航道疏浚工程的基本內(nèi)容

經(jīng)濟的不斷發(fā)展，推動著我國交通運輸行業(yè)向前發(fā)展。其中，水上航道工程項目建設(shè)作為構(gòu)建現(xiàn)代化交通運輸體系的重要組成部分，對確保在使用周期內(nèi)航道運行順暢，起到非常關(guān)鍵的作用。淤泥堵塞是阻礙航道暢通運行的主要因素之一，需定期開展疏浚清渣工作，開挖航道區(qū)域內(nèi)的水下土方，將堵塞的淤泥清除干凈，使航道上的船舶安全穩(wěn)定航行，保證航道的運行能力。

在通常情況下，竣工完成后的航道疏浚工程，為保證其工程質(zhì)量，要求在工程交付前，落實竣工驗收工作。目的是確認(rèn)疏浚后的航道是否與設(shè)計要求相吻合，真實反映航道疏浚工程的質(zhì)量情況。清淤土方量、清淤程度以及底高程等各項指標(biāo)均是檢測航道疏浚工程質(zhì)量的關(guān)鍵要素，只有各項指標(biāo)達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，方可同意工程竣工。

1.2 航道疏浚工程竣工驗收的數(shù)字化測量特點

在航道疏浚工程竣工驗收環(huán)節(jié)應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)，測量內(nèi)容主要包括外業(yè)測量、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理以及航道竣工驗收斷面圖繪制三個部分。基于國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將三個部分所測量的相關(guān)數(shù)據(jù)進行整理，作為判斷航道疏浚工程質(zhì)量是否達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的參考依據(jù)。相較于傳統(tǒng)測量技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)由計算機技術(shù)、通信技術(shù)等多個先進技術(shù)集合而成。在集成技術(shù)支持下，應(yīng)用在航道疏浚工程竣工驗收環(huán)節(jié)，有利于提高測量工作的效率，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，其中數(shù)字化測量系統(tǒng)的建立，為高質(zhì)量開展航道疏浚工程竣工的驗收工作，提供了極大的便利。數(shù)字化測量系統(tǒng)具有多功能性、速度快、高可靠性等特點，可滿足多種數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換要求，可連接多種類型測量儀器設(shè)備，有效保障了數(shù)字化測量技術(shù)在航道疏浚工程竣工驗收中的應(yīng)用效果。

2 航道疏浚工程竣工驗收的數(shù)字化測量技術(shù)要點

2.1 測量流程

竣工驗收是航道疏浚工程建設(shè)的最后一個階段，同時也是了解與掌握航道疏浚工程質(zhì)量實際情況的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中，數(shù)字化測量方法是現(xiàn)階段常被應(yīng)用于航道疏浚工程竣工驗收中的高效率的技術(shù)手段。由于航道疏浚工程的特殊性，在實際應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)過程中，涉及多個方面內(nèi)容，因而數(shù)字化測量是一項具有較強綜合性與系統(tǒng)性的作業(yè)任務(wù)，主要由外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理等幾項關(guān)鍵環(huán)節(jié)組成。

在采集外業(yè)測量數(shù)據(jù)過程中，要求測量和采集與岸線地形、地下水地形相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對測量和采集完成的數(shù)據(jù)進行整理，在此基礎(chǔ)上生成可輔助繪制斷面的剖面圖、平面圖的相應(yīng)斷面里程文件。在繪制航道外業(yè)草圖時，則會涉及CASS 等相關(guān)軟件的利用，以此來達到全面呈現(xiàn)航道岸線地形圖的測量目的。

在航道疏浚工程竣工驗收階段，應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)的具體流程：一是先進行控制點測量，再依次進行陸上地形與水深測量；二是收集與整合上一環(huán)節(jié)所測量的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，利用相關(guān)軟件完成航道平面地形圖的繪制；三是設(shè)計與確定航道中心線和各項參數(shù)，獲得航道平面圖；四是系統(tǒng)將自動生成航道斷面圖與土方工程量計算表。

2.2 航道岸線地形的數(shù)字化測量

首先，測量控制點。測量需要先確認(rèn)被測區(qū)域附近是否存在控制點，若無控制點存在，可選擇自定義坐標(biāo)系，要求必須存在兩個及以上已知控制點才可進行測量，為后期求取參數(shù)提供便利。

其次，在實際測量航道岸線地形過程中，主要測量航道岸線地形與航道水形相關(guān)數(shù)據(jù)，其中航道側(cè)岸形是航道疏浚環(huán)節(jié)最為關(guān)鍵的部位，對整個航道通航能力與管理工作有直接的影響。在已知地形條件基礎(chǔ)上，開展航道岸線地形的設(shè)計工作。一般情況下，待航道疏浚工程竣工后，此時航道岸形與原有岸形將產(chǎn)生較大變化。因此，在實際測量過程中，可應(yīng)用實時動態(tài)技術(shù)監(jiān)督航道岸線地形變化，同時利用配套測量儀器輔助相關(guān)測量工作；為了進一步提高數(shù)字化測量效率，測量人員可結(jié)合目前被測區(qū)域的實際情況，對照原始工程測量圖紙，更加精準(zhǔn)地轉(zhuǎn)換坐標(biāo)以及參數(shù)計算。為避免出現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度缺失，要求對相鄰控制點之間的距離進行控制，減少在航道岸線地形數(shù)字化測量過程中不必要問題的發(fā)生。

最后，將被測區(qū)域內(nèi)施工前后的航道疏浚工程地形圖進行對比分析，確認(rèn)位于航道兩側(cè)的堤壩、土圍等是否產(chǎn)生較大變化。對比分析可以幫助測量人員省去不必要的測量環(huán)節(jié)，減輕工作負(fù)擔(dān)。但在此環(huán)節(jié)，測量人員需要做好坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換，因航道疏浚工程在施工前后極有可能使用兩種不同類型的平面坐標(biāo)系，精準(zhǔn)計算坐標(biāo)參數(shù)非常關(guān)鍵，便于高效率校對被測區(qū)域內(nèi)的控制點，從根本上保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 水下地形的數(shù)字化測量

水下地形是航道疏浚工程竣工驗收工作時一個極為重要的測量環(huán)節(jié)。通過對被測區(qū)域的水下地形進行數(shù)字化測量，充分了解和掌握航道的水下地形，確認(rèn)該航道經(jīng)過疏浚后，水下地形是否產(chǎn)生變化，是否有影響航道運行能力的因素。在實際水下地形測量過程中，將測深儀器與RTK 相結(jié)合，利用RTK 對測量點進行定位，測量點位置確定后，在測深儀器設(shè)備的支持下，完成實際水深的測量任務(wù)。測量人員必須在測量水深前期，結(jié)合測量點的定位數(shù)據(jù)和測深儀器的測量數(shù)據(jù)，通過一系列計算獲得水下高程的測量結(jié)果，再導(dǎo)入相應(yīng)軟件中進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，最終獲得所需數(shù)據(jù)。另外，在實際測量水下地形時，也要注意斷面的布置，要求每間隔20m 布置一項斷面，每項斷面上間隔2m 布置一個水深點。采用這種方式有利于確保測量點均勻分布，并能夠提升水下地形測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

2.4 航道平面地形圖的繪制

在繪制航道平面地形圖時，將上述各個環(huán)節(jié)所測量的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入CASS，由CASS 負(fù)責(zé)繪制航道平面地形圖。將航道中心線設(shè)置為航道疏浚工程竣工圖的縱斷面線，其中外業(yè)測量數(shù)據(jù)在CASS 中自動生成相關(guān)里程文件，并在此基礎(chǔ)上完成航道斷面的平面圖與剖面圖繪制，為開展航道疏浚工程竣工驗收工作提供參考依據(jù)。

2.4.1 里程文件生成。沿著航道中心線，自縱向起每間隔20m 繪制一張航道斷面圖，其中航道斷面圖的各項參數(shù)需要根據(jù)航道實際情況進行設(shè)置，若發(fā)現(xiàn)存在較大偏差的參數(shù)，則需要利用數(shù)字化測量系統(tǒng)進行修正。

2.4.2 航道斷面平面圖生成。CASS 中所導(dǎo)入的高程點數(shù)據(jù)，生成對應(yīng)里程文件，同時也會生成另一種數(shù)據(jù)文件，該數(shù)據(jù)文件中的信息表示均為坐標(biāo)點、測深點、航道斷面號碼等。利用該數(shù)據(jù)文件可直接獲得航道各斷面的平面圖。某地區(qū)航道疏浚工程竣工驗收中航道斷面平面圖，如圖1 所示。

圖1 某地區(qū)航道疏浚工程竣工驗收中航道斷面平面圖

2.4.3 航道斷面剖面圖生成。在CASS 中選擇已經(jīng)生成完畢的里程文件，將相關(guān)參數(shù)在縱斷面參數(shù)設(shè)置中進行填寫，如斷面圖橫縱向比例、斷面圖位置等參數(shù)；待參數(shù)設(shè)置結(jié)束后，在所生成的里程文件基礎(chǔ)上，完成航道每一斷面的剖面圖繪制；將設(shè)計斷面線、底程高在斷面的剖面圖上進行標(biāo)注，確認(rèn)疏浚后的航道是否與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求相一致。某地區(qū)航道疏浚工程竣工驗收中航道斷面剖面圖，如圖2 所示。

圖2 某地區(qū)航道疏浚工程竣工驗收中航道斷面剖面圖

另外，數(shù)字化測量系統(tǒng)也提供自動對比功能服務(wù)，可將繪制完成的航道斷面的平面圖與剖面圖轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的電腦上，利用相關(guān)軟件進行操作，可同屏顯示水深測量、航道斷面的平面圖、剖面圖，經(jīng)過自動匹配與疊加，即可完成對比分析，了解與掌握航道疏浚工程的質(zhì)量情況，確認(rèn)是否存在質(zhì)量缺陷。數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用，有效提高測量效率的同時，也能更加準(zhǔn)確地反映航道疏浚工程的質(zhì)量。

2.5 航道疏浚工程竣工驗收測量的注意事項

為了確保數(shù)字化測量技術(shù)在航道疏浚工程竣工驗收環(huán)節(jié)中的應(yīng)用效果，并提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在實際竣工驗收測量過程中，應(yīng)注意以下幾點事項：

2.5.1 測量定位。通過對現(xiàn)階段航道疏浚工程竣工驗收測量情況調(diào)研與分析，普遍采用RTK 對測量點進行定位。要求負(fù)責(zé)測量工作的人員，必須在定位測量點時，可以熟練使用各種參數(shù)轉(zhuǎn)換計算公式，確保坐標(biāo)轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確。例如，當(dāng)全球定位系統(tǒng)接收顯示的坐標(biāo)信息為1984 世界大地測量系統(tǒng)，向1954 北京坐標(biāo)系進行轉(zhuǎn)換時，要求被測量區(qū)域附近必須存在一定數(shù)量的已知控制點。基于國家現(xiàn)行規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，確保坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換的合理性、準(zhǔn)確性。同時，測量人員也要熟練掌握定位儀器設(shè)備，便于更好地控制定位誤差，進而滿足數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用要求。

2.5.2 水深測量。在開展水深測量工作過程中，需要在RTK 與測深儀器二者配合下完成。此環(huán)節(jié)必須要保證RTK 與測深儀器在使用時保持同步，其中負(fù)責(zé)測量水深工作的船只速度不宜過快，盡可能不超過15km/h。船速過快極易導(dǎo)致船頭抬高，對實際水深測量帶來影響，難以保證測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。除此之外，在測量水深時，也要做好測深儀器的使用調(diào)試，以及后續(xù)維護檢查工作，確保測深儀器的各項設(shè)置準(zhǔn)確，防止因測深儀器精度不夠，而對水深測量結(jié)果造成影響，從根源上控制數(shù)據(jù)誤差。

3 結(jié)語

綜上所述，航道在我國現(xiàn)代交通運輸體系建設(shè)中起到了關(guān)鍵性作用，其中疏浚工作作為航道運行管理的重要環(huán)節(jié)，對整個航道通行能力有著極大影響。為了更好地保證航道疏浚工程的質(zhì)量，應(yīng)提升對工程竣工階段質(zhì)量驗收的重視程度。根據(jù)具體的驗收要求，合理選擇數(shù)字化測量技術(shù)，利用其技術(shù)優(yōu)勢，進一步提升測量工作的效率與質(zhì)量，真實反映航道疏浚工程的質(zhì)量，保障航道的通行水平。