三峽樞紐河段航道測量控制網布設方案研究

徐云航 崔冬蕾 田弟一 王雪蓉

摘 要：測量控制網作為數字化航道的構建基礎之一，為數字航道轉型升級提供了精確的航道空間信息采集基準。開展三峽樞紐河段航道測量控制網布設方案研究，能夠為今后航道服務數字化、智能化、信息化的轉型升級工作打好基礎，向實現高質量航道服務能力的現實要求更近一步。

關鍵詞：樞紐航道;測量控制網;布設方案

中圖分類號：U612? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）04-0095-02

1引言

三峽樞紐河段航道上起長江干線西陵峽廟河，下至宜昌市中水門，全長約59公里，是銜接長江中、上游航道的關鍵區段，因轄區內座落著三峽大壩、葛洲壩兩座舉世矚目的水利樞紐，航道被分隔成了三段具有明顯不同特點的航道。為了更好地掌握河床變化趨勢和河段水流特點，三峽樞紐河段每年都會開展全河段水下地形觀測、三峽樞紐航道水下地形觀測、葛洲壩樞紐航道水下地形觀測和水文觀測等測繪項目。三峽樞紐河段測量控制網普遍建于2000年至2009年之間，應用的坐標系以參心大地坐標系、地心坐標系和一些獨立坐標系為主。

新形勢下，日益增長的船舶過壩需求和兩壩船閘及升船機通過能力不足的矛盾是當前及今后一個時期三峽樞紐河段的主要矛盾，是人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的社會主要矛盾在三峽樞紐河段的具體體現。隨著建設交通強國戰略和長江經濟帶發展戰略的推進，為持續提升公共服務水平和管理能力，不斷適應日益增長的船舶過壩需求，三峽樞紐河段數字航道升級改造工作如箭在弦。測量控制網作為數字化航道的構建基礎之一，為數字航道轉型升級提供了精確的航道空間信息采集基準。所以，開展三峽樞紐航道測量控制網布設方案研究，能夠為今后航道服務數字化、智能化、信息化的轉型升級工作打好基礎，向實現高質量航道服務能力的現實要求更近一步。

2目的及意義

（1）統籌規劃測量控制網的布設方案，有利于構建一個完整、全面、無交叉的控制網，使控制網的基準統一。

（2）建立基準統一的測量控制網是適應當今空間對地觀測技術發展的必然選擇，有利于推動高精度快速定位技術在航道維護的應用，是三峽樞紐河段測繪基準體系現代化建設的重要工作，是提高三峽樞紐河段航道空間基準自主性和安全性的基礎。

（3）應用基準統一的測量控制網有利于提高航道測繪成果精度，更好地為三峽樞紐河段通航事業服務。能夠使航道基礎要素的采集更加精準，有利于航道維護人員更準確地掌握航道情況，從而制定及時有效的航道維護措施，確保航道安全暢通。

（4）建立基準統一的測量控制網有利于長航系統單位間的測繪成果共享與聯動更新，促進長航系統各級基礎地理信息數據的有效銜接，能夠更好地為交通強國戰略和長江經濟帶發展戰略服務。

3現狀分析

隨著空間技術、信息技術及其應用技術的迅猛發展和廣泛普及，原參心坐標系已無法滿足三峽樞紐河段航道建設和發展的需求，迫切需要建立地心、三維、動態、高精度的國家大地坐標系統—地心坐標系。自2008年7月1日起，我國全面啟用CGCS2000坐標系（2000國家大地坐標系），這意味著國家及各省市、行業的測繪活動必須在地心坐標系下進行，參心坐標系統將逐漸被淘汰。2018年底，長江航道局所屬轄區已基本完成CGCS2000坐標系的轉換和建設工作，具備CGCS2000坐標系的定位和生產技術。因此，在北斗衛星導航系統全面應用的大環境下，提前布局三峽樞紐河段航道測量控制網的布設及優化工作，將為現代化航道建設提供決策基礎，提高建設效率。

4目標與重點

本研究的目標是在基于現有控制點網絡的基礎上，通過實地勘察和衛星定位的方式，形成可供決策參考的“選址易建設、北斗信號強、轄區全覆蓋”的三峽樞紐河段測量控制網布設的優化方案。根據國家、交通部頒布的航道測繪相關標準和規范，結合北斗衛星導航系統的應用，重點研究三個方面：一是北斗衛星導航系統在三峽樞紐河段測量控制網布設中的應用;二是在通視條件、衛星信號接收條件有一定局限性的兩壩間和庫區航道挑選出北斗衛星信號較強且適合布設控制點的區域;三是在具有一定高程落差的三峽、葛洲壩樞紐航道和通視條件較差的兩壩間航道，研究測量控制網的布設優化方法。

5關鍵技術路線

由于三峽樞紐河段有明顯的山區及庫區航道特點，航道蜿蜒狹長、兩岸石壁陡峭、岸線受水利樞紐調峰影響大;同時又有葛洲壩、三峽大壩兩座水利樞紐的特殊性，樞紐航道上下游高差大。因此本研究的關鍵技術路線重點在于以下三個方面：

（1）在行業內已經應用成熟的GPS（全球定位系統）和GNSS（全球導航衛星系統）布設控制網的方法的基礎上，研究北斗衛星導航系統在三峽樞紐河段測量控制網布設中的應用。

（2）部分與整體相結合，理論與實際相結合，統籌規劃 “選址易建設、北斗信號強、轄區全覆蓋”的三峽樞紐河段測量控制網，克服三峽樞紐河段航道地理條件的局限，使測量控制網與CORS站互補的特性得到充分發揮。

（3）研究高差較大的樞紐航道區域內測量控制點的布設方法，選擇合理的測量控制網布設線路，減小控制點之間因水準路線中測站較多而帶來的高程誤差累積。

6結語

利用已成型的三峽樞紐河段測量控制網布設的研究方案，能夠作為航道測量控制網修復、航道工程建設項目的理論基礎和實施依據，為三峽樞紐河段的航道建設做好技術支撐，為三峽樞紐河段航道高質量發展奠定堅實基礎。