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。全文側重從GPS的優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的發展和擴大對外貿易，發展江海聯運，經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良工程。

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

1建立GPS控制網

確定GPS控制網的形式是GPS控制測量系統的重要環節。建立一套高等級的GPS控制網是進行各項工程測量的基礎。我們在原有的基礎上，利用GPS測量系統對三姓地區的舊控制網點進行檢測和增補，從而提高了該地區控制網點的精度和等級，為各項工程測量提供了準確統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實時差分測量系統配合無錫SDH-13D型數字化測深儀為基礎的自動化水深測量系統在三姓二期整治工程測量中發揮了優質高效的作用。由于三姓地區地形復雜，河床高，且暗礁星羅棋布，采用常規測量方法時手工定標和人工定位在通訊過程中易產生時滯且易發生混亂，影響水深定位精度，甚至發生錯誤，而應用GPS實時差分測量系統，水深定標與測量定位由系統自動同步完成，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，將技術人員從繁重的內業手工制圖中解脫出來，實現了內業繪圖的自動化，工作效率和成圖質量得以顯著提高。

3航標與避讓標志的GPS測量

由于三姓淺灘航道的特殊性，底質堅硬，故整治后的航道大部分成永久性航道。航標、避讓區域將保持不變。為保證航標、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測量系統配合掃床器掃床充分克服了傳統掃床方法的不足，極大地提高了掃床工作的效率和質量。將GPS天線設置于掃床器上，將航道中心線設置于計算機內，對掃床器的運動軌跡進行實時動態跟蹤，在掃床時調整掃床器的狀態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生成一個定位點號并記錄，直到完成掃床作業，從而確定航槽內各淺點的精確位置。

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，常規做法是在岸上設置導標，標示出挖槽區域的左右邊線、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測量系統進行放線一改往日實地放線的做法，只需在計算機內以挖槽的左右邊線及起止線等參數做出計劃線，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，確保疏浚作業的效率和質量，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，常規放線采用設定壩軸線，與設挖槽邊線一樣，常規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，整治后的航道內往往會出現獨立的淺點和孤石，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測量系統配合挖泥船，根據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結束語

GPS測量系統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，經驗的不斷豐富以及技術設備的更新，GPS測量系統在航道中的應用將更加廣泛，將在更多領域中取代傳統的施測方法。