徠卡Viva GNSS在金塘大橋防撞試驗中的應(yīng)用

李科偉，曹金寶，李曉舟，薛慧艷

(1.上海中振測量技術(shù)工程有限公司，上海 200235； 2.中交上海三航科學(xué)研究院有限公司，上海 200032； 3.青島市勘察測繪研究院，山東 青島 266000)

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徠卡測量新技術(shù)應(yīng)用專欄

徠卡Viva GNSS在金塘大橋防撞試驗中的應(yīng)用

李科偉1，曹金寶2，李曉舟2，薛慧艷3

(1.上海中振測量技術(shù)工程有限公司，上海 200235； 2.中交上海三航科學(xué)研究院有限公司，上海 200032； 3.青島市勘察測繪研究院，山東 青島 266000)

一、項目概況

浙江舟山大陸連島工程金塘大橋全長26.54 km，其中跨海橋長18.27 km。防撞設(shè)施擬采用高架走錨消能式攔阻船舶系統(tǒng)。重力錨走錨時的阻力與其重力成一定關(guān)系，走錨距離越遠(yuǎn)，其消耗的動能越多，因此可根據(jù)設(shè)防船舶噸位、船速、流速、風(fēng)速等具體參數(shù)，合理確定防撞系統(tǒng)重力錨的大小和走錨距離。

為了驗證和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，擬在西航道兩側(cè)非通航孔橋建設(shè)試驗段并開展走錨消能測試與實船攔阻試驗。該試驗采用徠卡Viva GNSS實時提供船舶的導(dǎo)航、坐標(biāo)軌跡、速度等信息；另外，配有拉力傳感器、加速度傳感器、傾角儀、流速儀、重力錨、拖船等設(shè)備。

二、測量設(shè)備

走錨消能測試與實船攔阻試驗需要獲取牽引索和錨鏈張力、船舶運動軌跡、船舶運動速度、水流方向和流速、風(fēng)速、走錨距離等參數(shù)，從而得到船舶撞擊速度與所需攔阻距離等的近似關(guān)系，并獲得各種參數(shù)來校核數(shù)值計算方法，優(yōu)化攔阻設(shè)施設(shè)計。

本文主要介紹徠卡Viva GNSS的應(yīng)用，只列舉了RTK測量所需的主要設(shè)備，見表1。

表1 所需主要設(shè)備

三、測量過程和方法

1.系統(tǒng)組成

測試地點如圖1所示，在金塘大橋西南側(cè)、海天路東側(cè)1 km左右的岸邊，架設(shè)一臺徠卡Viva GS10 GNSS作為基準(zhǔn)站。使用徠卡SATELLINE 35W大電臺發(fā)射基準(zhǔn)站差分?jǐn)?shù)據(jù)，Viva GS14 GNSS和Viva GS15 GNSS兩臺流動站分別安裝在拖船的船頭和船尾，同時接收基準(zhǔn)站差分?jǐn)?shù)據(jù)。然后將兩臺GNSS流動站NMEA標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的時間、位置、速度、衛(wèi)星狀態(tài)等信息通過RS232串口協(xié)議傳送到電腦上，使用船舶撞擊試驗測量系統(tǒng)軟件進行分析處理，并實時顯示船位的WGS-84經(jīng)緯度、地方工程施工坐標(biāo)、拖船航向、船速、航行距離等信息。測試區(qū)域分主航道和西航道兩個測試區(qū)域，前者距基準(zhǔn)站最遠(yuǎn)15.6 km，RTK依然持續(xù)保持固定解，后者距基準(zhǔn)站最近是5.6 km，如圖2所示。

圖1 測試區(qū)域

圖2 Viva遠(yuǎn)距離固定時基線狀態(tài)

2.拖錨消能測試

圖3 主航道兩側(cè)的阻力測試拖輪運動軌跡

3.實船撞擊測試

實船撞擊試驗時各船位布置如圖4所示。試驗撞擊船順?biāo)v向撞擊阻攔網(wǎng)后，試驗船停車帶動阻攔系統(tǒng)向前行進。同時，測試工作船根據(jù)試驗船行進速度適當(dāng)跟進，防止傳感器信號線拉斷。待試驗船不再向橋位運動時，由保護拖輪逆流將試驗船拖離。試驗時，按照預(yù)先設(shè)計的路線，分別采用低速空載、高速空載、高速滿載、低速滿載等工況進行實船撞擊測試。

4.成果示例數(shù)據(jù)

在拖錨消能測試和實船撞擊測試過程中，測量小組在使用徠卡Viva GNSS導(dǎo)航時，由船舶撞擊試驗測量系統(tǒng)軟件全程實時監(jiān)測顯示， 每秒鐘獲取一次拖船的絕對運動軌跡和速度值， 待一個工況結(jié)束后，將采集的數(shù)據(jù)自動批量輸出，并自動將軌跡、時間和速度繪制在CAD圖形中，圖5為其中5 s的數(shù)據(jù)成果。

圖4 實船撞擊試驗船位布置示意圖

圖5 軌跡、時間和速度輸出至AtuoCAD中的示意圖

四、結(jié)束語

本次防撞試驗過程中，徠卡Viva GNSS接收機和SATELLINE 35W表現(xiàn)十分出色，在15余千米的測試區(qū)域，依然能得到RTK固定解，三維CQ精度在2～3 cm。金塘大橋非通航孔柔性防撞設(shè)施設(shè)計數(shù)據(jù)采集及防撞試驗段實船撞擊試驗的圓滿成功，為后續(xù)防撞設(shè)施的全面建設(shè)提供了數(shù)據(jù)資料。

(本專欄由徠卡測量系統(tǒng)和本刊編輯部共同主辦)