港口航道工程中精密水下地形测量技术探讨

林奕

摘要：中国的经济正处于高速发展阶段，港口的建设也处于高速发展的时期。在港口航道工程中，水下地形测量技术仍有许多不完善的地方，分析影响水下地形测量精度的各种因素，并且制定各种方案来解决进行水下地形测量时出现的精度误差。

关键词：港口航道工程精密水下地形测量技术

引言

随着国家不断加大对各种基础设施的建设投入力度，使得社会各界人士对于工程测量的关注度越来越高。科学技术的进步，促使工程测量技术也在不断革新，GPS技术作为一种先进的技术，当前已在多个领域中被广泛应用。但是在水下地形测量中，误差仍有存在，而这也会影响到水下地形测量的总体精度。在港口航道工程建设中，如何制定更加精密的水下地形测量图，以及通过多个方面来分析水下地形测量中存在的误差问题，并制定各种方案来减少误差。

1.港口航道基本工程

1.1动工前测量

知己知彼方能百战不殆，而对于港口航道建设来说，动工前的精准测量也是在建设战术中知己知彼的一种手段，在港口航道建设动工之前首先要准备对护岸工程的建设长度、堤坝高度以及建设目标坡度等进行精准的测量，并且还要考虑到其他能够影响到工程质量、工程进度的不良因素，例如：根据往例工程的经验进行分析，施工水准点的位置布置等，进行因地制宜的检测，并编写相应的施工计划。同时，安排相应的技术人员，要求在施工过程中，严格按照工程图纸，以精准高标准的施工、严谨的工作态度来完成港口航道的基本工程。

1.2墙体施工工艺

港口航道建设项目庞大，是万千小工程所组建而来，工程的庞大随之带来的是建设的创新，在其中值得一提的便是航道建设墙体的施工工艺，对于墙体的砌筑施工建设在基础混凝土就需达到总设计强度的70%及其以上。工程建设在石料中更是优中选优，作为墙体的浆砌块选择硬度较强的坚石以及次坚石，从而确保了墙体材料的硬度保持在25兆帕以上。在施工中作为浆砌块的石料如果出现裂痕或者表面有风化的现象出现都会专门调出，不作为工程施工使用。为确保浆砌块层的无缝隙与稳定性，浆切块之间用砂浆进行空隙填充，从而确定了墙体浆砌块层的稳定性。

1.3港口航道疏浚工程

在水域面施工需要进行加深、拓宽等大面积、精度要求高的工作，这样的工作则是港口航道重要工程之一——疏浚工程。这项工程通常需要采用挖掘机等专业机械或使用传统人工进行相应施工，它根本目的是清除港口航道的泥沙，调节主航道水位，这项工程要求较高需要选用精准度较高的设备进行施工操作。同样在施工前期，需要对港口航道疏浚工程有一个浅显的系统规划，如此可以衔接整个过程达到统一性;在施工过程中需要通过航道水域水流情况进行辅助施工建设，以此降低人力物力成本，提高工程效率，充分利用大自然赐予我们的力量;最后，最重要的一点需要对河床的构成有所了解，根据其特点制定高匹配度的施工计划，分别作用于施工前期、施工中期、施工后期以及施工过程中的突发状况。2.航道工程水下地形测量应注意的问题

第一，基准站应设置在视野开阔的地方，确保基准站视线15度角度内没有任何大型建筑物遮挡；设置的基准站周围应没有发射塔、高压线等干扰源；不能设置在具有大面积水域的地方；基准站应设置在地势较高、点位稳定且能够长期使用的地方，这样不仅能够将基准站的差分信号传播更远，还能为水下地形测量工作提供便利。第二，特别注意水下地形点的高程和平面位置测量时间的同步性，以及GPS水面测点与测深仪水下点的重合性。所以，应在同一条垂直线上安装GPS接收天线和测深仪，并在同一时间打开GPS接收机和测深仪接收机，以此确保两者所接收到的信号是一致的。第三，注意测量船的航速，这是影响测量结果的主要因素之一。测量船的航速过快，就会减弱接收到的测量信号的一致性，导致点位坐标精度快速下降，最终对水下地形测量精度产生严重的影响。而测量船的航速过慢，则会接收到大量的测量信号，使得测量数据“眼花缭乱”，大大降低了测量工作效率。因此，在测量过程中必须将测量船的航速控制在适当的范围，这样不仅能够为测量精度提供可靠地保障，还能确保测量数据能够真实有效的反映出水下实际地形。

3.GPS技术在航道测量工程中的应用

3.1建立区域GPS控制网

航道测量工作人员应根据测量工作要求与实际情况合理布设GPS控制网点，以此确保GPS控制网点均匀分布于整个测区。对GPS中实时动态与实时差分等测量技术有充分了解，并能够在后续的测绘工作中熟练使用。GPS控制网点之间的密度确定方式应是按照实时动态与实时差分测量技术所使用的GPS接收机的作用半径进行确定，且GPS控制网点之间的密度大约为7.5千米。为了计算出GPS控制网点在地面的精确坐标，应考虑在地面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若干个，以此为转换坐标提供方便和保障。GPS控制网点的精度要求决定着布网形式、接收机类型、观测时段和观测时间等。在使用GPS静态定位技术进行航道工程测量时，采取的相关测量设备也应具有静态功能，例如单频或是双频的GPS接收机、平差软件等。采用具有静态功能的双频GPS接收机，不仅测量精度高，而且测量所耗费时间较少，所以，在测量航道工程时选择这种仪器设备可谓非常有必要。

3.2水下地形测量

岸边地形测量与水下地形测量都是分别进行的，在完成各自任务后需要在测绘软件内合并生成航道测量的成果文件。对水下地形测量一般采用的模式是“RTK+测深仪”。当测深仪的换能器在水中发出声波，声波遇到障碍物而反射回到换能器。根据声波往返的时间及传播的速度，可以求得障碍物与测深仪之间的距离。因此，与岸边地形测量类似，水下地形施测首先要设置基准站，并将基准站架设于所布设的GPS控制网的静态控制点上，输入该点坐标，在设置好发射频率后发射信号；其次流动站安装在船上，同步测定水深以及定位，并将相关数据记录存储；运用成图软件将移动站采集的水深数据及定位数据调入并编辑成图。

船载GPS验收原理图

3.3淤积测量

淤积测量可用GPS的GOANDSTOP动态测方法定位，回声测深仪测量水深确定水库库底点的坐标。选择一靠近待测测线的固定站安置固定接收机，在距其5m左右选择一交换天线点安置流动接收机。沿航线方向每隔一定的距离（如100m）或者根据水深的变化选择测量点每个点上停船30-60s，接收机记录2-4个历元数据，同时记录水深数据。到达对岸时，在已有的固定点上安置流动接收机，记录几个历元数据。此方法即使在4-5级风的情况下，也能取得良好的结果。

4.结束语

在测量中，存在误差是不可避免的事情。但是随着高新技术的革新，运用各种高科技设备，并且实行科学有效的方案，就可以最大限度地提高水下地形测量的精度，这对于港口航道工程的建设和发展具有重要意义。

参考文献:

[1]JTJ203-20011水运工程测量规范[S].北京：人民交通出版社，2001.

[2]赵伟凯，王智杰．GIS在水下地形测量数据管理分析中的应用[J]．东北水利水电，2009（2）．