GPS在航道測量中的應用分析

石江濱

（黑龍江省航道事務中心,黑龍江 哈爾濱 150026）

GPS是全球定位系統的英文縮寫，實際上是從20世紀70年代的美國軍方處發展而來的空間定位系統。在經過幾十年的發展之后，GPS技術已經實現了多次升級，其定位的精度也變得越來越高，目前被廣泛應用于包括工程測量、車輛導航、資源勘探、航線監測和其他方面。事實證明，在航道維護和管理中只有高效應用GPS技術，才能夠對內河航道進行全面遙控管理，最終使航道可以更好地運行。

1 航道測量概述

1.1 航道測量概念

航道測量一直都在水運維護和管理中起到非常重要的作用，航道測量和傳統測量方面是存在著一些相同之處的，但因為工作目的和涉及內容有所不同，和一般的測量又有所區別。從測量的內容看，無論是航道測量還是一般測量都需要具體對地形、地貌和其他不同的內容進行分析[1]，但是專業的航道測量則需要測量包括水下地形和水文等方面的內容。其測量的結果和應用的環境都會直接對測量的精度產生影響；從發揮的作用看，航道測量對于其質量控制和維護的過程都起到了至關重要的作用，更為之后的航道施工維護提供了詳細的數據支撐。

1.2 航道測量方案

在航道測量方案上，一定要通過考慮多方面的需要才能夠建立合適的航道測量控制網。常規的航道測量方案主要是由幾個方面的內容組成：第一，先有效地控制控制點的位置，并在條件允許的基礎上，分析合理因素選擇出合適的測量方案；第二，注意借助GPS定位來確定兩個不同點位之間的向量，其中可能會包括不同類型的選擇模式；第三，在眾多不同定位模式中，動態模式的測量精度較差，必要時可以配合不同的衛星進行跟蹤，所以這種測量方式不太能夠被融入控制網內部。

使用靜態模式測量的過程如下：第一，可以先將幾臺不同的設備安裝在基線端點上，這樣才能夠同時裝上很多顆衛星，并直接將測量的時間控制在1小時左右，實際這屬于一種非常經典的模式；第二，一定要在運用靜態定位模式時選擇最合適的觀測基線，重點是要將不同的圖形構成已經閉合的圖形，最終才能夠直接提升測量的精度；第三，在使用多數快速靜態定位的方式時，可以在測量中間站內部選擇一個基站，再在安防一部接收機的基礎上高效地接收不同類型的衛星。

航道測量在我國整體測量的過程中確實一直都在發揮重要的作用。事實證明，只有采用合適的測量方案才能夠更好地提高測量的效率。

2 運用GPS測量航道的過程

在使用GPS測量航道時，可以將硬件和軟件融合在一起。其中，內部的硬件設備主要是由GPS衛星信號接收機、電腦和探測儀器構成，軟件設備主要是由外業軟件和內業軟件構成[2]。具體測量過程主要包括如下幾個步驟。

2.1 測量準備工作

在測量前一定要做好相關的準備工作：第一，先收集與航道信息有關的地圖；第二，準備必要的繩索，用來捆綁固定儀器；第三，測量船駕駛員可以選擇較為熟悉的航道地形和河域，必須讓經驗豐富的駕駛人員駕駛測量船。

2.2 重視安裝調試工作

在進行安裝和調試探測儀器時，需要遵循如下幾個不同的步驟：第一，先注意按照不同的要求來直接固定在合適的測量船上，并讓GPS接收天線和探測儀器換能器內部的中心保持一致；第二，注意用合適的數據連接線來直接將GPS衛星信號接收機和探測儀器有效地連接在儀器上，并在直接校對好有關測量儀器之后進行調試；第三，借助電腦上的測深軟件來將GPS儀器和測深儀連接在儀器上，這樣不僅可以讓GPS接收不同地方發射來的信號，更可以對有關的數據有效地進行分析。

2.3 測量航道斷面圖

可以遵循如下幾個步驟來測量航道斷面圖。第一，注意控制船行駛的速度，并在測量時讓船的速度盡量保持平穩，最終才不會出現較大幅度的搖擺。第二，注意在分析不同需要的基礎上設置不間斷面上的點位，并在分析實際情況的基礎上記錄下相關的數據[3]。第三，注意結合水深點位來直接分析斷面的情況，這樣才能夠在第一時間測量出航道的水深。

2.4 注意直接記錄測量數據

第一，在實際測量時，電腦需要直接記錄相關的數據。但是如果一旦遇到了包括高壓電線、橋梁碼頭和其他不同的障礙物時，GPS天線是無法直接靠近已經到達的點位，卻只能夠在讓其無限靠近時直接記錄下合適的點位號。第二，注意配合合適的圖例在電腦上顯示正確的位置，必要時也可以在符號旁邊加上一些文字說明。第三，在測量時一定要在第一時間保存相關的文件，這樣才能夠在避免出現丟失測量數據的現象。

3 運用GPS測量航道時的注意事項

3.1 在提高測量的精度方面

運用GPS來測量航道時確實可以提高測量的精度，但要注意幾個方面：第一，GPS測量系統可以將不同的數據更好地集中在一起，實際也更好地同步解決了平面定位和水下測量的問題；第二，在測量時一方面要注意選擇穩定性和靈活性較好的測量船只，另外一方面要保證測量時航行的過程變得更加平穩，避免出現太大幅度的搖擺；第三，可以針對不同的河段來采用合適的測量方式，注意對出現較多礁石區域的地方直接進行加密，并在具體分析水深變化和水位內容的基礎上選擇真正合理的測量方案。

3.2 在提高工作效率方面

運用GPS來測量航道可以更好地提高測量的效率。第一，GPS系統可以對航道實現精確導航，最終更好地提高測量的效率。第二，運用GPS系統來測量航道時不僅可以時刻保持測量的間距，還可以對不同的船位進行高效監控[4]。如果一旦發現航行的軌跡存在偏移的現象，則可以采用合適的措施進行修正，最終才能夠避免存在包括多漏和側漏的現象?？梢钥闯觯珿PS系統確實可以在較短的時間內直接提高工作效率。

4 GPS在航道測量中的應用實例

4.1 工程概述

以某運河為例，本工程的設計起點位于劉山下游1.7km的位置，終點則位于下游和運河中交匯的地方，航道等級為二級。按照三級水工建設物設計的過程看，其航道里程為69.834km,實際的疏浚長度為65.426km,設計水深為4.2m，最小的彎曲半徑為550m。本次航道整治的主要范圍是由水上方的93.16萬方和水下方的375.14萬方組成，新建岸長度約為10 293米。

4.2 應用方法

（1）準備設施

可以在具體分析航道測量需求的基礎上來選擇真正合適的GPS技術，并準備不同類型的硬件設備和軟件設備。另外，更需要通過提前準備好合適的地圖、固定儀器和收放儀器以便確定不同的航道深度。在真正測量之前一定要讓駕駛員將合適的儀器直接固定在船的一頭，并直接將GPS接受線設置在測量儀器的上方，只有將不同的儀器和計算機有效地連接在一起才能夠提高測試的效率。

（2）測量要求

整體測量要求是由如下幾點不同的內容組成。

①實地勘測?？梢韵仍趯嶋H任務區域內部進行考察，再選擇真正高效的GPS點，重點要直接檢測等級較高的GPS點，最終才能夠更好地提高測量的精度。在選擇GPS點時一定要先考慮船舶靠岸的地點，避免旁邊的控制點受到破壞。

②布置GPS控制網。注意先充分考慮不同航道兩岸的地形和物體，并在具體分析作業時在衛星狀態的基礎上來分析測量的精度，最終才能夠更好地提高布置GPS控制網的效率。

③直接處理數據?？梢詫⑦\用GPS觀測所得的數據直接融入計算機內部，并借助相關的轉換軟件來直接處理合適的數據，在整理數據信息的基礎上更好地提高數據自身的質量。

④計算GPS坐標和平差?？梢灾苯佑嬎愫线m的GPS坐標和平差，并直接將測量的數據傳輸到計算機內部，最后才能夠得出較為準確的角度平差和距離平差，專業人員可以借助不同的平差來計算出合適的坐標和高程。

在實際操作時，專業人員需要在參照上述具體步驟的基礎上來更好地提高測量的質量。

4.3 應用效果

在采用碎部測量方法時，可以先對整個全站儀內部的GPS測量結果進行分析，并在看出兩種測量結果差值的基礎上將其控制在2cm左右，注意借助較少的控制點。一個真正高效的基準站需要在全范圍內覆蓋較大的范圍，自身的位置也顯得相對固定，最終測量的效率也會變得更高。

真正需要參與GPS分析的人很少，一般只有1個人，在實際測量時這一優勢則會表現得更加明顯。GPS測量儀在測量河道和地貌時能發揮更大的作用，最終不僅能夠減少成本，更能提高測量的質量。

5 GPS測量在航道測量中應用的優勢和劣勢

GPS測量在航道測量的過程中可以表現出不同的優勢：第一，多數觀測站之間并不需要直接通視，所觀測的時間也較為短暫，操作的過程相對較為簡單；第二，可以在測量時全面實現全天候的等待作業，并在提高航道測量精度的基礎上減少財力、人力和物力的損耗；第三，從效益發展看，GPS可以更好地直接將地球全部覆蓋起來，其中任何一個使用者都可以直接被覆蓋到，最終更好地實現全面軌道測量[5]。

GPS測量在航道測量中存在的劣勢表現在如下幾個方面。第一，雖然其操作的效率較高，但是其自身的價格較為昂貴。在市場上，常用的GPS設備需要花費超過三十萬元，但是購買一臺全站儀則只需要花費10萬元。第二，如果一直使用GPS設備則容易在使用的過程中被損壞，自身返修的價格也很高。

從上面兩段的分析可以看出在是否使用GPS測量時需要綜合考慮其運作的過程，并注意采用合適的策略來做好后期維護的工作，最終才能夠更好地提高航道測量的效率。

6 結語

GPS定位技術在經濟發展的過程中一直都發揮著重要的作用，目前與航道測量有關的智能化測量方法已經取代了古老的測量方式。從長遠發展來看，全站儀器作為一個能夠發揮較好作用的器械，確實可以在未來發揮更大的作用。只需要有效地使用航道測量方法，才能夠更加完整的反應出航道內部的深度和地貌。專業的人員可以在檢測數據時綜合利用各類GPS技術和全站儀，最終才能夠得到合適的效果。