浅论GPS工程测量在航道整治工程中的应用

张廷旗

摘 要：三姓浅滩是黑龙江水系最著名的浅滩。全文侧重从GPS的优越性方面介绍其在三姓二期整治中水域工程测量中的作用。

关键词：三姓浅滩；水深测量；扫床；放样

引言

松花江三姓浅滩是黑龙江水系中最著名的浅滩，三姓浅滩河段水浅、江寬、底质硬、且浅滩分布在河道中间，使局部河道无深槽，素有“满天星”之称，严重影响了黑龙江航运工作的正常进行。虽然历史上经过了几次局部整治，但效果甚微。直至1983年--1985年对三姓二期浅滩进行了一期初步治理，使航道水深达到1.5米，航运情况才稍有改观。

为了适应改革和开放的需要，促进松花江流域航运事业的发展和扩大对外贸易，发展江海联运，经交通部批准建设三姓二期整治工程，实施了丁坝、锁坝、顺坝、分坝、护岸、爆破、挖槽、清淤、清浅等多项工程建设。工程竣工，各项工程指标完全达到了设计要求，在交通部组织的工程验收中等级评定为优良工程。

在施工过程中，大胆采用GPS这一现代化测量手段，为各工程项目服务。在实际工作中总结出一套全新的航道工程测量方法。

1建立GPS控制网

确定GPS控制网的形式是GPS控制测量系统的重要环节。建立一套高等级的GPS控制网是进行各项工程测量的基础。我们在原有的基础上，利用GPS测量系统对三姓地区的旧控制网点进行检测和增补，从而提高了该地区控制网点的精度和等级，为各项工程测量提供了准确统一的平面控制成果资料。

2水深测量

水深测量在航道工程的设计规划、组织施工和工程验收中起着重要作用。以“S-CASS2.0海洋测量软件”支持的GPS实时差分测量系统配合无锡SDH-13D型数字化测深仪为基础的自动化水深测量系统在三姓二期整治工程测量中发挥了优质高效的作用。由于三姓地区地形复杂，河床高，且暗礁星罗棋布，采用常规测量方法时手工定标和人工定位在通讯过程中易产生时滞且易发生混乱，影响水深定位精度，甚至发生错误，而应用GPS实时差分测量系统，水深定标与测量定位由系统自动同步完成，从而大大提高了水深测量的精度。另外，利用GPS测量系统的等距离定位功能，能够保证测点间距匀称，既不遗漏测点，又使测图美观、大方。

利用“S-CASS3.0海洋成图软件”编制水深平面图，将技术人员从繁重的内业手工制图中解脱出来，实现了内业绘图的自动化，工作效率和成图质量得以显著提高。

3航标与避让标志的GPS测量

由于三姓浅滩航道的特殊性，底质坚硬，故整治后的航道大部分成永久性航道。航标、避让区域将保持不变。为保证航标、避让标志遭意外损毁后的恢复，需要保存航标、避让标志，航道中心线交点等特征点的资料。因此，利用GPS测量系统对各特征点进行定位，这快捷有效的测量手段可极大地提高测量生产效率和测量精度。例如：1998年特大洪水造成了助航标志严重损毁。在水毁工程的重建工作中，GPS发挥了重要作用，确保了航道的畅通无阻。

4工程扫床

工程扫床在航道疏浚工程中发挥着重要作用，特别是在清淤、清浅工作中具有其它方法无法取代的功效。传统的扫床完全由人工操作，扫床精度主要依赖于操作人员的经验，主观性较强，加之定位方式的落后，往往造成扫床器偏离航槽，浅点定位不及时、不精确，扫床深度往往达不到设计要求，可信度低。

利用GPS测量系统配合扫床器扫床充分克服了传统扫床方法的不足，极大地提高了扫床工作的效率和质量。将GPS天线设置于扫床器上，将航道中心线设置于计算机内，对扫床器的运动轨迹进行实时动态跟踪，在扫床时调整扫床器的状态使轨迹线与航道中心线重合，这样保证了扫床器严格按照航槽运动。当扫床器碰到浅点时利用手工定位功能在计算机内生成一个定位点号并记录，直到完成扫床作业，从而确定航槽内各浅点的精确位置。

5 GPS施工放样

放样工作是进行航道工程施工的前提，是工程质量达到设计要求的重要保证。由于航道工程的特殊性，放线精度要求高，测量难度大，一般放线采用批示性导标，给工程施工带来困难。

5.1挖槽放线

一般而言，对疏浚工程的放线，常规做法是在岸上设置导标，标示出挖槽区域的左右边线、起止线。由于受到地形地物及通视条件的限制，导标的灵敏度往往达不到施工要求，如果在放线中存在测量误差，就会“失之毫厘，谬以千里”，以往对此种情况只能通过提高测量精度尽量满足放线要求，但还不能完全达到施工要求。

利用GPS测量系统进行放线一改往日实地放线的做法，只需在计算机内以挖槽的左右边线及起止线等参数做出计划线，将GPS接收机天线安置于挖泥船的挖泥部，通过计算机就可随时掌握挖泥部的位置，确保疏浚作业的效率和质量，又减少了测量放线的工作量。

5.2水工建筑物的放线

三姓二期整治工程修筑了大量的丁坝、锁坝、顺坝及分流坝。放线测量的难点主要是坝头放线，常规放线采用设定坝轴线，与设挖槽边线一样，常规设计的坝轴线精度较低，并且需要用测距仪设出坝头位置，操作起来比较繁琐，而利用GPS测量系统能很快设出坝头、坝根等各特征点的位置，并大大提高了该点的精度。

5.3浅点放样

由于河流的冲刷，过往船舶遗落物体（如煤块等）等诸多原因，整治后的航道内往往会出现独立的浅点和孤石，设定挖槽清除这些浅点将要消耗大量的人力物力，仅放线的外业工作就相当繁重。例如：放一个浅点就需要两对导标，再考虑导标夹角等诸多因素，一天最多能放出3至4个浅点，严重影响工程进度，而利用GPS测量系统配合挖泥船，根据扫床确定出的浅点位置，就可以快速准确地测定并清除浅点，极大地提高了工作效率。

6结束语

GPS测量系统在三姓二期整治工程中的成功应用，为航道工程建设提供了一个崭新的工程测量方法，随着GPS测量理论的不断完善，经验的不断丰富以及技术设备的更新，GPS测量系统在航道中的应用将更加广泛，将在更多领域中取代传统的施测方法。