淺談航道測量技術

裴紅兵，黃 湘

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

淺談航道測量技術

裴紅兵，黃 湘

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

文章結合桂江航道工程測量實例，從平面控制網形設計、高程控制方案設計、水下地形測量、枯水期水位和流量同步測驗等方面介紹了航道測量技術，以供航道測量工作者交流和參考。

航道工程；網形設計；方案設計；水下地形；流量測驗；測量技術

0 引言

航道整治是水運工程的重要分支，航道測量為航道整治勘察設計提供所需的地形圖及水文資料。航道測量一般分為：控制測量、地形測量、跨河橋梁管線測量、重要構筑物調查、示位標測量、水文測驗等。本文通過桂江航道工程測量的實例，重點對平面控制網形設計、高程控制方案設計、水下地形測量、枯水期水位和流量同步測驗遇到的問題及解決方案進行分析，以供大家交流和參考。

1 工程概況

桂江位于廣西壯族自治區東北部，是珠江水系西江干流的主要支流之一。桂江主源稱六洞河(又稱華江)，發源于廣西興安縣和資源縣兩縣交界的廣西第一峰貓兒山五背嶺，自北向南流經靈川縣、桂林市區、陽朔縣、平樂縣、昭平縣、蒼梧縣、于梧州市匯入西江。

本工程河段為桂江蓮花大橋至桂江河口，全長約8.3 km。該段航道基本處于天然狀態，西江水一般可頂托至蓮花大橋河段，水流較為平緩，通航條件優良。

2 平面控制網形設計

在常規工程測量中，一般會遇到測區據平面起算點較遠的情況。有兩種處理方案，第一種方案是在測區布設好控制點，直接用測區控制點與起算點聯測；第二種方案是在測區布設好控制點，適當在測區與起算點中間布設輔助控制點并組網聯測。網形：國家C級網點平均變長15 km左右，采用第一種方案，平均變長為9 km左右，容易出現長邊超過短邊3倍的情況；采用第二種方案，平均變長為5 km左右，網形合理。效率：第一種方案平均邊長較長，為達到合格成果需觀測時間更長；第二種方案多少量觀測點，可以通過增加同步觀測儀器數進行處理；相比較而言，第二種方案更有效率。關于精度，第二種方案網形更優，在同等情況下精度更高。以下為桂江航道平面控制測量實例。

本工程平面控制網按“D級→E級”逐級加密，本文主要探討D級網網形設計。測區起算點為“C652”“C653”“C650”，測區新布設D級點“交15”“交09”“交01”，此3個控制點為E級網起算點，其中“C653”“C650”距離測區D級點“交15”“交09”“交01”超過10 km，為滿足D級點相鄰點平均距離為5 km，以及不出現長邊超過短邊3倍的情況，需布設“G19”“A003”兩個輔助控制點，其網形設計圖見圖1。GPSD級網測量采用6臺GPS雙頻接收機測量同步環，同步環與同步環之間重復4個點。約束平差后，GPS D級網最弱邊為“交15-G19”，基線相對中誤差為1/22萬，各GPS點的平均點位中誤差為0.8 cm，最弱點“交15”點位中誤差為1.3 cm。

圖1 GPS D級網網形圖

3 高程控制方案設計

在常規工程測量中，高程控制一般采用水準測量方法。航道測量中，因控制點布設在河兩岸，一般采用電磁波三角高程測量方法。電磁波三角高程測量可代替四等水準測量和圖根水準測量。對于用于水文檢測起算的高程控制點，因其精度要求較高，建議在交通條件允許的情況下用水準測量。

本工程位于梧州市區，交通便利，根據測區現狀交通圖及控制點分布情況，高程控制測量方案設計如下：優化測量方法組合，整個測區布設一條水準路線“Ⅲ西桂4B→交15→交11→交09→交05→交01→Ⅲ西左77”，其中“交15”“交11”“交09”“交05”“交01”為水文檢測起算高程控制點，按三等水準測量方法進行測量；河兩岸控制點“交01”至“交15”采用電磁波三角高程按四等進行測量。

4 水下地形測量

水下地形測量一般采用GPS-RTK定位同步數字化測深儀測深進行水下地形測量，為單波束測深，按《水運工程測量規范》和《水運工程測量質量檢驗標準》實施。本文結合工程實例，對測深常見問題進行分析。

(1)測深線布設

本工程測圖比例為1∶500，采用橫斷面法施測，測深線垂直于航道，本次布設測深斷面間距為圖上8 mm，測深點間距為圖上4 mm。按規范，測深斷面間距為圖上10 mm，本次布設8 mm可使測深艇偏離布設線仍然在10 mm以內，減少重測量，本次工程實例也證明如此。

(2)定位

水深測量平面定位采用GPS(RTK)，定位點數據均按RTK固定解模式采集。測深船速對平面精度有影響，測量中船舶航速<2 m/s，確保平面精度。

(3)測深

每次測深前、后都在測區對測深儀進行現場比對。采用檢查板對測深儀進行校正，直接求取測深儀的總改正數(聲速、吃水等)，其深度誤差<±0.04 m。水深數據采集密度每1 s一個。

(4)水尺設站及水位觀測

水尺布設應能反映河段比降情況。常規測量，平水段在測量河段設立一把水尺，坡降0.3 m以內的灘段在灘頭灘尾各設一把水尺，坡降>0.3 m灘段在灘中適當加密水尺。按30 min間隔測量，當水位變化較快時，按10 min間隔加密觀測。

(5)水下地形測量自檢

水深測量采用縱斷面法檢查，檢查斷面垂直主測深線，檢查斷面長度大于主測深線總長度的5%，要求深度比對互差<0.4 m(水深<20 m)。

(6)水域重要地物地貌

對水上的助航標志、系船浮標、漁柵、固定漁網要測定其位置和范圍。對測區中的水下礙航礁石區、滑道等，以桿探底質的方法，非斷面形式，探測出其位置、范圍及主要高程。

(7)內業整理

水深內業取樣時取地形起伏的特征點。測深數據采樣、水位改正、成圖等內業處理工作通過海洋測量內業軟件進行處理。

5 枯水期水位和流量同步測驗

水位和流量同步測驗是設計航道高水位、中洪水位、低水位等參數的基本資料，一般根據水文資料確定流量，根據指定流量現場測量水位。本文結合工程實例，對水文測驗過程進行分析。

桂江航道枯水期設計流量為74 m3/s，根據桂江水文實時資料，選擇接近設計流量時間進場實施水文測驗工作，并且同步聯測西江的流量和水位。

河段共設立7把水尺，8點至11點進行同步觀測，30 min觀測1次。

桂江河段流量測驗與瞬時水位同步施測，儀器采用走航式聲學多普勒流速儀(瑞江600 kHz ADCP)，測量斷面位于蓮花大橋下游約600 m的煤碼頭。10：17開始測量，10：47結束測量，測量期間，水位緩慢上漲，總上漲2 cm，水情基本平穩，總共施測2.5個測回，各測回標準差ΔQ<5%。本斷面流量取實測流量平均值計算得Q=78m3/s，測量時間取10：30。

西江測流斷面位于西江水文站上游1km處，11：45開始測量，12：05結束測量，水位上漲1.3cm，總共施測2個測回，各測回標準差ΔQ<5%，本斷面流量取實測流量平均值計算得Q=2 036m3/s；西江水文站提供12：00水文站同期流量為1 960m3/s，兩者誤差3.8%，成果基本吻合。西江水文站提供10：30水文站同期流

量為1 920m3/s，此成果為本次測驗的同步流量。桂江枯水期水位和流量同步測驗成果表詳見表1。

表1 桂江枯水期水位和流量同步測驗成果表

6 結語

本文通過實例對航道測量平面控制網網形設計、高程控制測量方案設計、水下地形測量、枯水期水位和流量同步測驗關鍵點進行了分析，采用較先進的測量儀器及方法，制定了科學合理的測量方案和工作程序，確保測量的精度和進度，達到合格的測量成果。

[1]李國波，方廣杰.GPS測量控制網網形的優化設計[J].湘潭師范學院學報(自然科學版)，2004，26(3)：12-14.

[2]周忠謨，易繼軍，周 琪.GPS測量原理與運用[M].北京：測繪出版社，1999.

[3]GB/T18314-2001，全球定位系統(GPS)測量規范[S].

[4]JTS131-2012，水運工程測量規范[S].

[5]JTS258-2008，水運工程測量質量檢驗標準[S].

Discussions on Waterway Measurement Technology

PEI Hong-bing，HUANG Xiang

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

Combined with Guijiang waterway engineering measurement practices，this article introduced the waterway measurement technology from the aspects such as net-shaped design，elevation control program design，underwater topography measurement，dry-season water level，and synchronous flow test，thereby providing the reference and exchange for the hydrographic workers.

Waterway projects；Net-shaped design；Program design；Underwater topography；Flow test；Measurement technology

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.029

1673-4874(2015)04-0104-03

2015-03-04

裴紅兵，工程師，主要從事水運工程勘察設計與研究工作。