無人測量船在漢蔡段疏浚施工測量中的方法研究

唐從華，柯亨富，彭本柏

（1.長江武漢航道工程局，湖北 武漢 430000；2.長江武漢航道局，湖北 武漢 430000）

漢江蔡甸漢陽閘至南岸嘴段航道整治工程七標段疏浚工程采用中型抓斗式挖泥船（斗容為8m3）生產效率較高，本次施工從2021年4月開工，漢江水位已開始回漲，對于疏浚施工條件不利，存在一定的淤積風險，為減少淤積風險，加快施工進度，同時對疏浚效果進行實測，同步進行淺點掃除，故測量作業非常頻繁。

本文結合以往工程施工經驗，依托漢江蔡甸漢陽閘至南岸嘴段航道整治工程七標段疏浚工程實例，對疏浚施工測量采用無人測量船設備進行探討。

1 疏浚工程簡介

漢江蔡甸漢陽閘至南岸嘴段航道整治工程位于漢江下游河口段武漢市境內，上起蔡甸漢陽閘，下至河口南岸嘴，全長33km。工程建設航道尺度為3.2m×75m×550m（水深×航寬×彎曲半徑），保證率98%。

疏浚工程根據航道整治工程平面布置、挖槽定線及設計航槽走向，結合河床演變及礙航特性分析、河床組成及近年來航道維護情況，以及整治工程布置情況，共布置挖槽3 處（張家臺、熊家臺、胡家臺），疏浚區分別位于張家臺出口段、熊家臺進口段和彎頂段、胡家臺出口段。考慮到與施設階段平面布置方案的一致性，張家臺出口段、熊家臺進口段和彎頂段、胡家臺出口段均布設喇叭形進口，進口寬100m，疏浚區底寬75m。挖槽斷面設計成倒梯形斷面，底寬75m，設計水深3.2m，超深0.5m，超寬4.0m，開挖邊坡選用1：5。

圖1 疏浚區平面布置圖

2 測量技術要求

2.1 技術規范

（1）GB/T202571-2017《1:500、1:1000、1:2000 地形圖圖式》國家基本比例尺地形圖圖式；

（2）SL 197-2019《水利水電工程測量規范》；

（3）CH/T 2009-2010 《全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范》；

（4）GB/T 18316-2008《數字測繪成果質量檢查與驗收》；

（5）CH/T 1004-2005《測繪技術設計規定》；

（6）CH 1016-2008《測繪作業人員安全規范》。

2.2 成圖規格

2.2.1 坐標系統

國家2000 坐標系、1985 高程基準。

2.2.2 比例尺

1：1000 水下地形圖，基本等高距0.5m，高程注記至厘米。

2.3 提交成果

（1）數字高程模型(DEM) : 岸上、水下分辨率為1m。

（2）數字線劃圖(DLG)：整幅成果、分幅成果各一套。

3 測量工作實施

3.1 準備工作

3.1.1 測量人員配置

項目部選派專業測量人員，并要求無人測量船設備廠家人員給予技術支持。

3.1.2 測量設備的配置

現場主要監測儀器及相關設備見下表：

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3.1.3 作業前準備

用華測海洋專用鋰電池充電器給無人測量船鋰電池充電，用遙控器充電器給遙控器充電。

3.1.4 作業前收集資料

向現場測量人員提交測量實施方案，方案內容包括測量項目的內容、目的、位置、數量及有關的圖紙。

3.1.5 架設岸基基站

架設華測基準站，使用CORS 模式，待移動站接收機收到差分信號，收斂為固定解狀態后開始進行參數轉換等工作，校準結果滿足精度要求后，即可開始測量工作。

3.1.6 控制點復核

在GPS 手簿中輸入測量參數后，檢核測區附近控制點，在確認精度滿足測量要求后即可開展水下測量工作。

3.2 岸線地形數據采集

結合本項目施工方案，岸線地形僅需采集水涯線地形及標高。

3.3 水下地形數據采集

根據《水利水電工程測量規范》（SL 197-2013）要求，按照1:1000 水下地形測量的要求，本項目水下地形測量采用斷面法進行，斷面間距為20m，斷面方向大致與河道垂直，定點間距10m，重點區域可加密測量。不同小組接邊處應布設一條重合測線，同一小組不同時期應布設兩條重合測深線。可適當布設檢查測線若干條，檢查測線垂直于主測斷面線。

航行過程中，對無人測量船常有以下要求：

（1）漢江2021年4月以來水位上漲較快，流速增大，無人船測量作業應選擇在天氣較好、風浪較小的時間段。

（2）無人測量船體型及自重較小，測量過程中應盡可能保持勻速行駛，船體變化角度控制在40°/min，無人船的實際航向與斷面間距的偏差控制在20%以下。

（3）漢江過往船舶較多，易引起瞬時大浪影響無人船航向、姿態及航行安全，應及時調整航速、航向，必要時需暫停測量作業。

（4）更換斷面線時，盡量緩慢轉彎，避免出現無人船側翻事故。

（5）加強對過往船舶的瞭望，提前做好無人船的避讓工作，避免發生碰撞。

測量工作結束后，測量人員現場對所獲得的數據進行檢查，查看航線及測深數據是否完整，檢查無誤后開展下一步工作。

3.4 內業數據處理

數據處理流程如下：

（1）工作站電腦端導出數據，進行數據處理，對時間、位置出現異常的測點，視情況修正或剔除。

（2）導入數據至南方CASS9.1 進行數據處理，剔除高程異常點。受水下魚類、水草等異物影響，高程異常點需經驗豐富的測量作業人員綜合判斷后剔除，GPS信號問題亦會造成高程異常。

（3）由于施測中設定測點間距為固定值，有可能存在水深特征點 ( 最深點或最淺點) 漏測，而測深儀存有記錄，在處理時可以根據原始記錄按比例內插數據點。

（4）結合岸線數據及水下數據生成水下地形數據文件。

3.5 成果生成

（1）1:1000 比例尺地形圖。

（2）數字高程模型(DEM) : 岸上、水下分辨率為1m。

（3）數字線劃圖(DLG) : 整幅成果、分幅成果各一套，根據工作需要可縮編為1: 5000 或1: 2000 比例尺的工作用圖一幅。

（4）控制點復核成果表。

4 測量效果及結論

無人船測量作業由計算機系統控制執行，其測量作業嚴格按照計算機系統所設定的程序嚴格執行，因此其精度和穩定性較高，加之其船身較輕慣性較小，航向容易控制，極大提高了地形測量的準確性。

為響應國家的長江大保護政策，過往漁船（兼作測量船）已經上岸報廢處理，大型測量船舶雖測量速度快，但由于其慣性大，靈活性不強，在航道較窄、水深較淺處機動性不夠，無人測量船測量不失為一種非常好的測量設備，其作業效率高、機動性強、測量精度高，對水上交通影響小，借助后期的快速成圖，可為疏浚施工提供有力的地形數據支持。

漢江蔡甸漢陽閘至南岸嘴段航道整治工程七標段項目經理部測量部門通過采用無人船測量作業手段，定期進行有效的水下地形測量，根據測量結果，及時對淺點進行掃除，基于有效的測量輔助手段，本項目疏浚工程一次性通過水下檢測驗收，在汛期來臨前完成了施工生產，為本項目的全面完成畫上了句號。