浅谈航道测量技术

裴红兵，黄 湘

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

浅谈航道测量技术

裴红兵，黄 湘

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

文章结合桂江航道工程测量实例，从平面控制网形设计、高程控制方案设计、水下地形测量、枯水期水位和流量同步测验等方面介绍了航道测量技术，以供航道测量工作者交流和参考。

航道工程；网形设计；方案设计；水下地形；流量测验；测量技术

0 引言

航道整治是水运工程的重要分支，航道测量为航道整治勘察设计提供所需的地形图及水文资料。航道测量一般分为：控制测量、地形测量、跨河桥梁管线测量、重要构筑物调查、示位标测量、水文测验等。本文通过桂江航道工程测量的实例，重点对平面控制网形设计、高程控制方案设计、水下地形测量、枯水期水位和流量同步测验遇到的问题及解决方案进行分析，以供大家交流和参考。

1 工程概况

桂江位于广西壮族自治区东北部，是珠江水系西江干流的主要支流之一。桂江主源称六洞河(又称华江)，发源于广西兴安县和资源县两县交界的广西第一峰猫儿山五背岭，自北向南流经灵川县、桂林市区、阳朔县、平乐县、昭平县、苍梧县、于梧州市汇入西江。

本工程河段为桂江莲花大桥至桂江河口，全长约8.3 km。该段航道基本处于天然状态，西江水一般可顶托至莲花大桥河段，水流较为平缓，通航条件优良。

2 平面控制网形设计

在常规工程测量中，一般会遇到测区据平面起算点较远的情况。有两种处理方案，第一种方案是在测区布设好控制点，直接用测区控制点与起算点联测；第二种方案是在测区布设好控制点，适当在测区与起算点中间布设辅助控制点并组网联测。网形：国家C级网点平均变长15 km左右，采用第一种方案，平均变长为9 km左右，容易出现长边超过短边3倍的情况；采用第二种方案，平均变长为5 km左右，网形合理。效率：第一种方案平均边长较长，为达到合格成果需观测时间更长；第二种方案多少量观测点，可以通过增加同步观测仪器数进行处理；相比较而言，第二种方案更有效率。关于精度，第二种方案网形更优，在同等情况下精度更高。以下为桂江航道平面控制测量实例。

本工程平面控制网按“D级→E级”逐级加密，本文主要探讨D级网网形设计。测区起算点为“C652”“C653”“C650”，测区新布设D级点“交15”“交09”“交01”，此3个控制点为E级网起算点，其中“C653”“C650”距离测区D级点“交15”“交09”“交01”超过10 km，为满足D级点相邻点平均距离为5 km，以及不出现长边超过短边3倍的情况，需布设“G19”“A003”两个辅助控制点，其网形设计图见图1。GPSD级网测量采用6台GPS双频接收机测量同步环，同步环与同步环之间重复4个点。约束平差后，GPS D级网最弱边为“交15-G19”，基线相对中误差为1/22万，各GPS点的平均点位中误差为0.8 cm，最弱点“交15”点位中误差为1.3 cm。

图1 GPS D级网网形图

3 高程控制方案设计

在常规工程测量中，高程控制一般采用水准测量方法。航道测量中，因控制点布设在河两岸，一般采用电磁波三角高程测量方法。电磁波三角高程测量可代替四等水准测量和图根水准测量。对于用于水文检测起算的高程控制点，因其精度要求较高，建议在交通条件允许的情况下用水准测量。

本工程位于梧州市区，交通便利，根据测区现状交通图及控制点分布情况，高程控制测量方案设计如下：优化测量方法组合，整个测区布设一条水准路线“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”为水文检测起算高程控制点，按三等水准测量方法进行测量；河两岸控制点“交01”至“交15”采用电磁波三角高程按四等进行测量。

4 水下地形测量

水下地形测量一般采用GPS-RTK定位同步数字化测深仪测深进行水下地形测量，为单波束测深，按《水运工程测量规范》和《水运工程测量质量检验标准》实施。本文结合工程实例，对测深常见问题进行分析。

(1)测深线布设

本工程测图比例为1∶500，采用横断面法施测，测深线垂直于航道，本次布设测深断面间距为图上8 mm，测深点间距为图上4 mm。按规范，测深断面间距为图上10 mm，本次布设8 mm可使测深艇偏离布设线仍然在10 mm以内，减少重测量，本次工程实例也证明如此。

(2)定位

水深测量平面定位采用GPS(RTK)，定位点数据均按RTK固定解模式采集。测深船速对平面精度有影响，测量中船舶航速<2 m/s，确保平面精度。

(3)测深

每次测深前、后都在测区对测深仪进行现场比对。采用检查板对测深仪进行校正，直接求取测深仪的总改正数(声速、吃水等)，其深度误差<±0.04 m。水深数据采集密度每1 s一个。

(4)水尺设站及水位观测

水尺布设应能反映河段比降情况。常规测量，平水段在测量河段设立一把水尺，坡降0.3 m以内的滩段在滩头滩尾各设一把水尺，坡降>0.3 m滩段在滩中适当加密水尺。按30 min间隔测量，当水位变化较快时，按10 min间隔加密观测。

(5)水下地形测量自检

水深测量采用纵断面法检查，检查断面垂直主测深线，检查断面长度大于主测深线总长度的5%，要求深度比对互差<0.4 m(水深<20 m)。

(6)水域重要地物地貌

对水上的助航标志、系船浮标、渔栅、固定渔网要测定其位置和范围。对测区中的水下碍航礁石区、滑道等，以杆探底质的方法，非断面形式，探测出其位置、范围及主要高程。

(7)内业整理

水深内业取样时取地形起伏的特征点。测深数据采样、水位改正、成图等内业处理工作通过海洋测量内业软件进行处理。

5 枯水期水位和流量同步测验

水位和流量同步测验是设计航道高水位、中洪水位、低水位等参数的基本资料，一般根据水文资料确定流量，根据指定流量现场测量水位。本文结合工程实例，对水文测验过程进行分析。

桂江航道枯水期设计流量为74 m3/s，根据桂江水文实时资料，选择接近设计流量时间进场实施水文测验工作，并且同步联测西江的流量和水位。

河段共设立7把水尺，8点至11点进行同步观测，30 min观测1次。

桂江河段流量测验与瞬时水位同步施测，仪器采用走航式声学多普勒流速仪(瑞江600 kHz ADCP)，测量断面位于莲花大桥下游约600 m的煤码头。10：17开始测量，10：47结束测量，测量期间，水位缓慢上涨，总上涨2 cm，水情基本平稳，总共施测2.5个测回，各测回标准差ΔQ<5%。本断面流量取实测流量平均值计算得Q=78m3/s，测量时间取10：30。

西江测流断面位于西江水文站上游1km处，11：45开始测量，12：05结束测量，水位上涨1.3cm，总共施测2个测回，各测回标准差ΔQ<5%，本断面流量取实测流量平均值计算得Q=2 036m3/s；西江水文站提供12：00水文站同期流量为1 960m3/s，两者误差3.8%，成果基本吻合。西江水文站提供10：30水文站同期流

量为1 920m3/s，此成果为本次测验的同步流量。桂江枯水期水位和流量同步测验成果表详见表1。

表1 桂江枯水期水位和流量同步测验成果表

6 结语

本文通过实例对航道测量平面控制网网形设计、高程控制测量方案设计、水下地形测量、枯水期水位和流量同步测验关键点进行了分析，采用较先进的测量仪器及方法，制定了科学合理的测量方案和工作程序，确保测量的精度和进度，达到合格的测量成果。

[1]李国波，方广杰.GPS测量控制网网形的优化设计[J].湘潭师范学院学报(自然科学版)，2004，26(3)：12-14.

[2]周忠谟，易继军，周 琪.GPS测量原理与运用[M].北京：测绘出版社，1999.

[3]GB/T18314-2001，全球定位系统(GPS)测量规范[S].

[4]JTS131-2012，水运工程测量规范[S].

[5]JTS258-2008，水运工程测量质量检验标准[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

裴红兵，工程师，主要从事水运工程勘察设计与研究工作。