內河航道測量技術及其未來發(fā)展

徐琪

摘 要：隨著社會經濟的逐步發(fā)展，科學技術水平的提升，推動了我國航道測量相關技術的日益完善，由傳統(tǒng)單一的測量方式逐步過渡為創(chuàng)新型測量技術，實現(xiàn)了技術層面的飛躍。本文意在，以我國航道測量技術的歷史發(fā)展脈絡為研究對象，進行系統(tǒng)的分析與闡述并對此項技術的未來發(fā)展前景進行展望。

關鍵詞：航道測量；歷史；發(fā)展；前景

時下，我國航道測量技術的發(fā)展呈逐年上升趨勢，作為保障我國內河航道工作合理有序進行的重要前提受到國內航道測量領域學者的高度重視。通過對內河航道的地理條件進行測繪、對內河河床進行數(shù)據(jù)調查與統(tǒng)計，為內河航道日常維護、船舶航道規(guī)劃與保障航道安全提供了依據(jù)。隨著航道測繪領域科學技術水平的發(fā)展，各類新型技術與設備的應用，使內河航道測繪工作日趨科學化。

1 我國航道測量技術的發(fā)展歷史

內河航道測量技術的發(fā)展是由不同領域多項技術的共同應用而實現(xiàn)的，而非單一的門類學科的技能。在實際應用環(huán)節(jié)，可將此項技術系統(tǒng)化的分為兩部分：航道定位與航道測探。而航道測繪工作中包含的內河水文觀測環(huán)節(jié)由于觀測技術與測量儀器的更新?lián)Q代，產生了較大的技術與儀器的變化。航道測量中的定位與測探的區(qū)分定義在航道測量領域的文獻中沒有明確的分類，而是通過其測量儀器與相關技術的歷史脈絡與實際應用的年限進行區(qū)分并進行系統(tǒng)化闡述。

1.1 內河航道測量工作中的定位技術

定位技術，即對內河航道內的水面高度、最高與最低水深高度差、水下深度數(shù)值最大的位置進行測量與定位，并且對航道內的具體地形、特點進行歸類。

航道測量工作之初是采用六分儀技術與光學儀設備進行交會測量定位的手段，通過角度觀測的方式對船舶所處位置進行定位，能夠有效保障測繪結果的準確性。但值得注意的是，此項技術的應用限制較多，既要保證測繪工作者的專業(yè)技能，充分掌握儀器實用技術，同時對測繪的地理環(huán)境、測量溫度、測繪能見度有著嚴格的要求。因此，此項技術在實際測量應用中存在著諸多不足與缺陷。此后，科學技術的進步推動了內河航道測量工作的發(fā)展，新型航道測繪設備與衛(wèi)星定位技術的逐步應用為航道測量工作帶來了新契機。新型測距設備在使用過程中對測繪人員有了具體的要求，嚴格規(guī)定了在進行測繪時須有兩名以上測繪人員同時使用測繪設備。全球定位系統(tǒng)的應用改變了傳統(tǒng)測量工作對時間、光照、能見度的要求，可利用科學儀器進行全天候全地形作業(yè)，實現(xiàn)了技術領域的革新。

（1）測距經緯儀極坐標法

光電測距技術的問世，推動了航道測量工作的進步，通過將測量中所使用的經緯儀與廣電測距設備及技術的有效結合，實現(xiàn)了技術層面的飛躍，在降低工作強度的同時，降低了測繪人員與測繪設備的工作強度。

測距經緯儀極坐標法主要是采用架設于已知點以另一控制點作為參照點對未知點（測船點處）進行測角測距來確定點位的方法。該方法比較于經緯儀交會法，只需要一處架站即可進行觀測，減少了觀測所需最少技術人員。經緯儀前方交會法與測距經緯儀極坐標法相比較見表1。

由表1可出，測距經緯儀極坐標法相比經緯儀交會法減少了觀測所需技術人員和架站數(shù)，僅需一臺測距經緯儀即可工作，觀測控制范圍受測距儀距離控制，一般為20～30km。但兩方法都需要在非雨天、視線良好的情況下進行，而全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)讓航道測量實現(xiàn)了全天候作業(yè)化。

（2）全球衛(wèi)星系統(tǒng)定位法

90年代中后期，以美國GPS（GlobalPositioningSystem）為代表的GNSS進入了成熟的商業(yè)化應用，我國海洋測繪領域迅速引入這一技術并開展了相關應用研究，交通部下屬海事局、長江航道局等單位，大量引進了國外GPS儀器并開展了規(guī)?；瘧?。近二十年來，航道測量先后經歷了差分定位，連續(xù)參考站、精密單點定位幾個技術應用發(fā)展階段，GPS儀器從純粹國外引進、國內組裝，再到現(xiàn)在的國產多品牌。以下依次以差分定位、精密單點定位技術的階段性發(fā)展對其進行探討，并以近年來出現(xiàn)的雙系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)對GNSS技術在航道測量技術的應用前景進行展望。

1.2 航道測深技術

航道測深，以桿式和測深錘的直接法、單波束或多波束的聲學測深、機載激光的光學測深的發(fā)展為脈絡進行梳理。并對聲學與光學測深進行詳述。

（1）桿式和測深錘的直接探測法

測深桿是以長5～6m、直徑粗4～6cm竹桿或木桿制成，距頭部奇偶以dm為單位漆以不同顏色進行區(qū)分，逢五、十用綠、黃進行區(qū)分，適用于4～5m內的水深內進行，桿測測不透則采用錘測，即用帶有長度標記的測深繩與測深錘相連向水底投擲，根據(jù)手感確定測深錘落到水底感覺并計繩尺碼長度得出水深，一般以不同重量的測深錘應用不同流速的水域。兩種方法都受水流、水深影響，自回聲測深儀80年代在我國廣泛應用以來，僅桿測在進行測深比對時有用到，航道測量已不在以桿測錘測為主。

（2）機載激光的光學探測法

機載激光以直升機或固定翼飛機為平臺，從空中向海面或地面發(fā)射激光束來測量水深和地面高程的空間測量系統(tǒng)，突破了船載系統(tǒng)效率低、受海況和航行條件等限制，具有高效率、高精度等優(yōu)點。桿/錘測、機載激光測深法的比較見表2。

2 當代航道測量定位及探測技術發(fā)展簡述

綜上可見，定位技術方面：CORS和實時的精密單點定位PPP技術是定位發(fā)展的兩大方向，隨著國家推廣，北斗CORS也即將開展建設并進入應用；測深方面：多波束測深系統(tǒng)的國產化、商業(yè)化是我國海洋儀器裝備的努力方向，其儀器成本降低將帶來更多應用，機載激光測深系統(tǒng)將是下一代測深技術，內河航道測量應進行該方向的應用探索。

結束語

隨著我國生產力的發(fā)展帶動了我國航道測量工作發(fā)生了實質性的飛躍。測量技術與儀器設備由傳統(tǒng)的單一、具有局限性逐步轉型為多樣化、科學化的技術結構，同時國家航道測繪相關作業(yè)規(guī)定與測繪人員逐步更新，對以往的測繪工作進行總結歸納，分析其規(guī)律性。在保障航道測量工作合理有序開展的同時，日趨嚴謹化、合理化，河道測量發(fā)展前景光明。

參考文獻

[1]沈繼青，陳建橋，賀敏，等.內河航道測量技術及其發(fā)展[J].中國水運：航道科技，2016（2）：48-52.

[2]唐為宜.內河航道測量技術及其發(fā)展[J].工程技術：文摘版：00295-00295.

[3]高瞻.內河航道養(yǎng)護工程中測量技術的應用[J].科學與財富，2017（7）.

[4]施俊羽.GPS在內河航道工程測量的應用[J].中國科技博覽，2014（34）：60-60.