基于GPS技術(shù)的航道測(cè)量工程建設(shè)

林世權(quán)+賈磊

摘 要：不同于普通的路面測(cè)量，由于受到地理環(huán)境、水文條件等因素的影響，航道測(cè)量體現(xiàn)出更加復(fù)雜、繁瑣的特點(diǎn)，復(fù)雜的水文條件增加了航道測(cè)量的作業(yè)難度，近年來(lái)，GPS技術(shù)引入其中，在航道測(cè)量方面發(fā)揮了關(guān)鍵而重要的作用，借助GPS這一全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，使得航道測(cè)量更加精準(zhǔn)、高效，打造出了高質(zhì)量的測(cè)量產(chǎn)品。文章分析了GPS技術(shù)在航道測(cè)量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；航道測(cè)量；工程建設(shè)；應(yīng)用

作為一種衛(wèi)星定位系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用，體現(xiàn)出高精度、高速度、簡(jiǎn)便、高效率等優(yōu)勢(shì)，特別是在海域、河流航道等的測(cè)量方面發(fā)揮著關(guān)鍵而重要的作用，已經(jīng)成為航道測(cè)量的一種重要方式，航道測(cè)量容易受到地形、地質(zhì)、水文的影響，而且面臨著非常復(fù)雜的自然環(huán)境因素，這些客觀因素?zé)o疑都為航道測(cè)量帶來(lái)了巨大的困難和挑戰(zhàn)，只有使用高精度、高度便捷的測(cè)量工具，才能確保測(cè)量的精準(zhǔn)、客觀、真實(shí)，GPS技術(shù)有效解決了這些問(wèn)題，從某種程度上來(lái)看，GPS技術(shù)已經(jīng)在航道測(cè)量工程中得到了全面的發(fā)展和應(yīng)用。

1 航道測(cè)量方案

為了創(chuàng)建一個(gè)科學(xué)的航道測(cè)量控制網(wǎng)，就要從多個(gè)角度、多種因素進(jìn)行考慮和分析，需要科學(xué)布局控制點(diǎn)，在安全、穩(wěn)定的前提下，從多個(gè)方面、多個(gè)角度出發(fā)來(lái)優(yōu)選測(cè)量方法，GPS這一全球定位系統(tǒng)可以定準(zhǔn)兩個(gè)不同控制點(diǎn)之間的向量，有多重定位模式可供選擇，動(dòng)態(tài)定位在精度方面有待提高，這其中需要衛(wèi)星的監(jiān)督，因此，測(cè)量的便捷度不是很高，不建議使用。

相對(duì)于動(dòng)態(tài)定位的靜態(tài)定位模式，通常需要兩臺(tái)甚至更多的設(shè)備，將其裝配在一條基線的端點(diǎn)、從而能夠?qū)Ω嗟耐叫l(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)的時(shí)間間隔大概在60分鐘左右，這屬于典型的應(yīng)用模式，所創(chuàng)設(shè)的觀測(cè)基線可以構(gòu)建很多的閉合圖形，從而更加方便檢索核查，全面確保測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)、可靠。

快速的靜態(tài)定位模式是在測(cè)量區(qū)的核心地區(qū)構(gòu)建一個(gè)基站，在上面裝配一個(gè)接收機(jī)，這樣就能夠?qū)λ行l(wèi)星都進(jìn)行連續(xù)跟蹤，在增設(shè)一個(gè)接收機(jī)實(shí)行流動(dòng)設(shè)置站點(diǎn)，確保各站都觀測(cè)幾分鐘，依靠這一工作模式來(lái)測(cè)量、核查作業(yè)效率與質(zhì)量，也能夠控制能耗。不能再接入接收機(jī)，因?yàn)檫@樣就不能構(gòu)造出閉合圖形，也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的真實(shí)度、精準(zhǔn)度。

2 GPS航道測(cè)量的流程

航道測(cè)量過(guò)程中，依靠GPS系統(tǒng)，通常涵蓋硬件設(shè)備與軟件設(shè)備，前者通常為GPS衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，探測(cè)儀、計(jì)算機(jī)；后者則涵蓋內(nèi)業(yè)和外業(yè)軟件等等。

2.1 做好測(cè)量前的各項(xiàng)準(zhǔn)備性措施。首先將需要測(cè)量的航道的地圖等搜集起來(lái)，用線繩將探測(cè)儀器進(jìn)行牢固，必須選擇一位航行資歷較高、航行經(jīng)驗(yàn)豐富的船舶駕駛員負(fù)責(zé)駕駛測(cè)量船，因?yàn)檫@樣才能為測(cè)量提供正確的路線、地圖，能夠盡量避開(kāi)危險(xiǎn)航道，從而確保航行安全，也能夠?qū)崟r(shí)地觀測(cè)水體、水位變化。

2.2 做好安裝調(diào)試工作，依照設(shè)計(jì)規(guī)范在測(cè)量船中裝配探測(cè)儀，同時(shí)要確保GPS的接收天線能夠同探測(cè)儀換能器桿中心保持一致，并將這兩項(xiàng)設(shè)備同計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行科學(xué)核查、校對(duì)，完成調(diào)試，利用計(jì)算機(jī)中的測(cè)探軟件把探測(cè)儀同GPS進(jìn)行連接，這樣GPS就能夠收到各種衛(wèi)星信號(hào)，基站發(fā)送的信號(hào)等等，經(jīng)過(guò)差分處理能夠獲得坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息。

2.3 科學(xué)測(cè)量航道斷面圖，在這一過(guò)程中，測(cè)量船的航行速度要保持適中，而且要確保航速平穩(wěn)，最好是做勻速運(yùn)動(dòng)，這樣才能防止由于過(guò)度震蕩而影響測(cè)量的精準(zhǔn)度，要參照各種需求對(duì)斷面的點(diǎn)位間距來(lái)科學(xué)設(shè)置，一旦這些點(diǎn)位間距得以確定，計(jì)算機(jī)就能夠全盤(pán)記錄，例如：水深數(shù)據(jù)、點(diǎn)位、外業(yè)軟件對(duì)應(yīng)測(cè)量的斷面圖，需要利用內(nèi)業(yè)軟件等來(lái)科學(xué)定位、分析水深點(diǎn)，這樣才能更加精準(zhǔn)地對(duì)航道水體深度做出測(cè)量。

2.4 在常規(guī)測(cè)量過(guò)程中，計(jì)算機(jī)能夠自行保存很多重要的數(shù)據(jù)，然而，如果面臨高壓電線時(shí)，信號(hào)難免會(huì)遭到干擾，特別是當(dāng)遇到例如港口、碼頭等障礙物時(shí)，就會(huì)影響GPS的定位精準(zhǔn)度，從而影響測(cè)量效果，在整個(gè)的測(cè)量過(guò)程中，需要注意的是必須對(duì)所有測(cè)量的數(shù)據(jù)、信息等進(jìn)行保存與保留，這樣才能防止數(shù)據(jù)的遺漏。

2.5 利用外業(yè)軟件來(lái)科學(xué)校對(duì)與更新測(cè)量數(shù)據(jù)，從而獲得水深點(diǎn)位與航道標(biāo)志，對(duì)這些水深點(diǎn)位、航道標(biāo)志等利用內(nèi)業(yè)加以處理，通過(guò)內(nèi)業(yè)軟件來(lái)引入航道標(biāo)識(shí)等等，同時(shí)參照航跡線中已經(jīng)做好的標(biāo)識(shí)來(lái)科學(xué)編輯航跡線，利用軟件給出的表示來(lái)科學(xué)測(cè)量出航段的路程，從而找到建筑物的精準(zhǔn)方位，再根據(jù)外業(yè)軟件所依托的斷面圖、現(xiàn)有的水文數(shù)據(jù)資料等等，來(lái)科學(xué)核算出不同方位的航道水位，通過(guò)測(cè)得的水位數(shù)據(jù)能夠獲得航道的水深，航道的寬度等等，最后對(duì)所測(cè)量、計(jì)算的各種數(shù)據(jù)、信息等加以歸納、分析、總結(jié)、整理，直到納入數(shù)據(jù)庫(kù)，做好保存記錄。

3 航道水下測(cè)量的問(wèn)題

當(dāng)對(duì)航道水下進(jìn)行測(cè)量時(shí)，特別是地形、地貌等進(jìn)行測(cè)量時(shí)，相對(duì)科學(xué)的測(cè)量手段無(wú)非就是GPS測(cè)量系統(tǒng)，依托于這一系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)水位的動(dòng)態(tài)跟蹤與實(shí)時(shí)測(cè)量，這樣才能達(dá)到測(cè)量的自動(dòng)化定位、相關(guān)水深數(shù)據(jù)的自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化采集，然而，在這一過(guò)程中也會(huì)有新的挑戰(zhàn)、新的工作項(xiàng)目的出現(xiàn)。

3.1 有效提升了測(cè)量精度，利用GPS系統(tǒng)也能夠達(dá)到數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集，有效解除了平面定位與水下測(cè)量同步定位的困難，對(duì)測(cè)量精度影響程度最大的無(wú)非就是儀器的裝配以及水位的更新。具體工作過(guò)程中，必須采取科學(xué)的方法與策略，盡量選擇安全、穩(wěn)定、靈活度高的船舶支持測(cè)量，而且要確保船舶平穩(wěn)、勻速航行，這樣才能預(yù)防過(guò)度震蕩引發(fā)的測(cè)量失誤現(xiàn)象，要預(yù)防漏測(cè)現(xiàn)象的出現(xiàn)，對(duì)各個(gè)河段使用彼此呼應(yīng)的測(cè)量模式，特別是礁石更多的地方需要實(shí)施設(shè)密測(cè)量，要參照不同地方水體、水深的動(dòng)態(tài)變化狀況來(lái)使用最科學(xué)的方法來(lái)測(cè)量。

3.2 積極確保工作效率，因?yàn)镚PS系統(tǒng)能夠?qū)λ綔y(cè)的船舶進(jìn)行精準(zhǔn)的導(dǎo)航，從而確保水深測(cè)量更加富于節(jié)奏和規(guī)律，然而，在現(xiàn)實(shí)的工作中，必須根據(jù)工作特點(diǎn)選擇科學(xué)的解決方法，可以事先布置航線，同時(shí)確保測(cè)量過(guò)程中測(cè)線間距的均衡，同時(shí)，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，也需要對(duì)航行中的船舶實(shí)行定位監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)航跡偏離方向是，必須積極加以修改和更正，防止出現(xiàn)測(cè)重、漏測(cè)等問(wèn)題。

4 科學(xué)驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果

依托于GPS技術(shù)的測(cè)量，所獲得的結(jié)果必須進(jìn)行積極的校驗(yàn)，可以首先選擇多條航道，來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)性測(cè)量，將測(cè)出的結(jié)果同大比例的航道圖加以對(duì)照、對(duì)比和分析，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析要確保最終的誤差在5米到10米范圍內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)的航道測(cè)量技術(shù)是一項(xiàng)科學(xué)、有效的技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)航道工程的全面測(cè)量，全面提升了測(cè)量的精準(zhǔn)度，有效解除了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的弊端與不足，同時(shí)，能夠有效提升測(cè)量工作效率，獲得良好的測(cè)量效果。

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