中小河流河道整治工程地質勘察的應用

王福臣

（中國冶金地質總局第一地質勘查院，河北 廊坊 065201）

1.工作目的和任務

受中康建設管理股份有限公司的委托，中國冶金地質總局第一地質勘查院承擔了三河市泃河孟各莊閘至北外環橋段清淤清污工程1∶500地形圖測繪及河道淤泥采樣化驗任務，為泃河孟各莊閘至北外環橋段清淤清污工程施工設計提供相關依據。

共完成1∶500數字線劃圖15幅，測區總面積0.9km2，圖根控制點3個；完成原狀淤泥采樣點40個共159件樣品，化驗淤泥樣品共159件（化驗結果詳見淤泥檢測報告），采樣總深度31.75m，平均深度0.794m；河道橫斷面測量75條共10.05km。

2.主要技術要求

2.1 坐標系和高程系

測量平面系統采用1980西安坐標系，3度帶，中央子午線117°，高程系統為1985國家高程基準，投影方法為高斯－克呂格投影，投影面為參考橢球面。

2.2 分幅原則

1∶500數字線劃圖按400m×400m的實地范圍分幅，取整百米坐標線為分幅線，按現狀測繪圖共分15幅。

2.3 圖幅編號

取1：500地形圖圖幅的西南角坐標元素，以縱坐標個位整公里數和橫坐標個位整公里數為整數的組合進行命名。

3.工作方法及作業過程

3.1 投入的儀器及設備

3.1.1 上海華測i80型GPS接收機3臺（靜態精度：平面5mm±1ppm，高程10mm±1ppm；動態精度：平面10mm±1ppm，高程20mm±1ppm）。

3.1.2 上海華測測深儀D380一臺，測量船一艘，4m淤泥取樣器一個。

3.2 已有控制成果情況

本項目利用華測i80型GPS-RTK，采用三河市GORS連續運行參考站進行圖根控制測量，沿河道兩側布設鋼釘圖根點3個。如下表：

表1 圖根控制測量

3.3 陸地地形圖測量及質量評述

3.3.1 數據采集

在衛星信號良好情況下，使用GPS接收機采用RTK(RTK的預置收斂精度：平面≦2cm，高程≦3cm）模式采集野外數據，同時，繪制草圖，草圖標注的點號與RTK手簿中記錄的點號嚴格一致，并清楚地反映出地物之間的相對位置關系，同時，標記出地形圖中需要注記的各種名稱、地物屬性等，做到無遺漏、無錯位。野外工作結束后，將RTK手簿采集的數據及時輸入計算機，進行數據處理。

每天在采集數據之前要對前一天所采集的數據進行檢測，一般檢測2-3個特征點，以保證每天采集的數據都是正確的。經檢查，相鄰地物點間平面最大相對誤差為0.064m，高程最大相對誤差為0.026m，滿足相關規范要求。

3.3.2 數字化成圖

數字化成圖采用CASS9.1測量繪圖軟件進行成圖工作。成圖時，首先將野外采集的觀測數據轉換為成圖所需的數據格式，再通過CASS9.1成圖系統將碎部點坐標展繪于計算機上，接著按照地物草圖的索引進行數字化成圖，最后形成地形圖成果，成圖后檢查電子圖，不同作業組間到現場進行互檢，查漏補缺，使用RTK進行地物點抽查，整幅圖抽查了50個地物點，統計中誤差值為0.046m，小于中誤差允許值0.30m；使用鋼尺進行地物的邊長檢查，整幅圖檢查了30條邊，統計差值中誤差為0.089m，小于中誤差允許值0.20m，符合相關規范要求。

3.4 水域地形圖測量及質量評述

3.4.1 水深測量數據采集及淤泥采樣

按照設計的間隔50m的測線，使用RTK進行水上定位測量，同時使用單波束測深儀進行瞬時水深測量，換能器和GPS接收機安裝并固定在測量船側面的同一根連接桿，并盡量垂直，從而保證GPS接收機天線與換能器在一條鉛垂線上，在每次水深測量前均在換能器安裝固定后，對測深儀進行基本參數的輸入并調試，調試完成后，按照預設測線進行測深點的數據采集，并保證測量船盡量沿著測量線直線航行，確保測線偏離不大于測線間距1/2，在測量水深的同時，根據船的行駛速度，在岸邊使用RTK每隔10秒進行一次水面測量，內業計算出測量點位的水底高程數據，供制圖使用。淤泥深度采用重錘少擊法在淤泥中采取原狀淤泥（見圖1），進行有機質、總磷、總氮、銅鉛鋅鉻鎘鎳砷汞等金屬元素污染物的試驗。取樣器在手持GPS放好點位上進行同步取樣測量并記錄數據,并根據水深和淤泥深度繪制河道橫斷面圖。

圖1 河道淤泥現場采樣

取樣點位密度間距為100m，詳見下圖《三河市泃河孟各莊閘至北外環橋段清淤清污工程取樣點位示意圖》。

每天測量結束后，均對當天測量數據進行了整理，所有數據或測線偏離均小于測線間距的1/2，符合規范要求。

3.4.2 測深檢查

為了保證測深數據質量，外業測量過程中布設了長度大于主測線總長度5%的測深檢查線，測深檢查線方向垂直于主測線方向，且較均勻地分布于整個測深區域，經檢查，重合點水底高程誤差均小于0.2m，完全滿足JTS131-2012《水運工程測量規范》規定。

3.5 技術結論及建議

依據合同要求此次工程項目使用的儀器檢定項目齊全，精度符合規范要求；數據采集符合規范要求，各項精度指標符合規范要求；圖根控制點布設合理，密度適當，滿足測圖需要；地形圖要素齊全，表示合理；數學精度良好，高程注記點密度適中；地物取舍恰當，符號運用正確；地貌描繪真實，地理名稱注記準確，能夠反映本測區的地理特征；屬性、分層、線型及顏色正確；各項指標均符合規范要求，成果成圖精度良好，能夠滿足規劃設計、建設的需要；

河道橫斷面測量75條共10.05km（詳見河道橫斷面圖），河道最寬處位于5號剖面為46.57m，最窄處位于7號剖面為12.18m，平均寬度為26.53m；

共采集化驗淤泥樣品159件，其中淤泥最深處為54至58號剖面之間的位置，位于距離北外環路河道上游600m處，淤泥厚度為1.0m，淤泥最淺處位于20號剖面的位置，平均淤泥厚度為0.794m；

參考《農用污泥中污染物控制標準》（GB4284-84）金屬元素銅、鉛、鋅、鉻、鎘、鎳、砷、汞含量總體偏高，其中銅含量最高，未超過農用污泥中污染物控制標準值250mg/kg。

4.網絡RTK技術的原理與優勢

4.1 網絡RTK的工作原理

單基準站RTK測量系統主要存在的不足之處就是基準站電臺覆蓋范圍小，一般只有幾公里，并且有大型建筑物會遮擋信號無法傳輸。再加上RTK測量是根據流動站、基準站間距的增多會導致系統誤差產生影響，尤其是電離層處于大范圍活躍的時期內，通常流動站到基準站的間隔距離超過10km，應該再次設置基準站。

長期運行的參考站系統包含有較多的參考站裝置，可以實現衛星定位、通訊、計算機、網絡等技術的融合應用，形成統一性的系統形式。網絡RTK是CORS系統設置的主要目標，其根據需要各個參考站中實施必要的差分解算，保證理論基礎方式相對統一。

4.2 網絡RTK在外業生產中的優勢

4.2.1 外業作業范圍廣。當前我國所創建的很多CORS系統都是省級單位行政設定的，所以可以實現定位服務的應用。

4.2.2 效率高。不設置基準站的方式，各個組內僅需要應用一套流動站就可以完成外業操作，人力資源節約，時間也比較快。

4.2.3 抗干擾效果非常好，可以快速實現初始化。與單獨使用的RTK流動站和基站進行通信干擾影響，網絡RTK應用范圍可以覆蓋比較大的范圍，實現GPRS或CDMA穩定通信，操作非常便捷。

4.2.4 精度極高。GNSS接收機的標稱精度公式為：б=a+b×d（式中：a為固定誤差，單位為mm；b為比例誤差系數，單位為mm/kin；d為流動站至基準站的距離，單位為km），在應用網絡進行RTK觀測的情況下，d會接近0，可以避免距離導致的誤差問題。CORS覆蓋范圍內可以保證數據精度控制在3cm以內，精度效果好。

4.2.5 穩定可靠。CORS應用的是多個參考站組合形成的穩定誤差模型，保證網絡穩定性達標。

5.結語

當前很多地區的設計院都承接了很多的中小河流整治項目地質勘察工作任務很多，工作任務也比較嚴重，工期較短的情況之下，地質勘察結果也會難以達到要求。要想消除這一問題的缺陷，促進勘察效率和水平的提升，各個專業技術人員同時參與進來，促進技術水平的提升。在工程建設中，應用網絡RTK技術，可以消除傳統測量技術的問題，提高數據精度，還能夠降低資源浪費。在中小河流勘察設計環節，需要進入到地質條件下進行，容易產生很多的堤防問題，所以在未來的地質勘察設計環節，需要綜合分析堤防環境影響因素，消除這些問題的影響，促進精度提高，滿足目前勘察工作的需要。