现代海洋测绘及通信技术在港口航道疏浚工程测量中的应用

黎铈图

（广西新港湾工程有限公司，广西 防城港市 538001）

1 航道疏浚工程概况

某北方城市港口航道疏浚工程长度达千米（从7+0～44+0），航道底部宽度：210m,选择自航耙吸式挖泥船来疏浚，然而，此疏浚工程面积大、范围广、有大量船舶通行，且通行频繁，这就为测量带来困难。传统的测量技术和设备无法达到理想的精细度，还会拖延时间。为了提高测量效率，就要采用新型现代海洋测绘与通讯技术。

2 海洋测绘及通讯技术设备类型及特点

2.1 LRK测量技术

本航道疏浚工程测量选择了Sagitta射手接收机，此机器是为海上测绘与通讯量身设计打造的，主要依靠UHF电台数据链，实际使用中体现出高度集成化、灵活性、良好选择性、功能安全、稳定等优点，而且此数据链所覆盖的作业范围最大、距离最远，最大的作业范围达到40km, 而且能够全面提升平面定位的准确度和精度，达到1ppm。

2.2 潮位遥报系统

对于此航道疏浚工程测量来说，主要选择潮位遥报验潮仪，灯塔自动遥报验潮仪，具体型号分别为：SAC5-1,KCYL-A，而且平面定位设备则要负责测出潮水位置。

2.3 多波束系统

测量水深的仪器主要采用来自于美国的多波束系统，此系统得益于高端现代化技术、智能技术，具体的性能参数如表1所示：

表1 水深测量仪参数

3 港口航道疏浚工程测量中现代测绘与通讯技术的运用

为了缓解此港口航道疏浚施工压力，提高测绘、测量的效率和精度，就要采用现代测绘与通讯技术，对此决定选择多波束技术、LRK技术、潮位遥测技术等，实际的使用情况如下：

图1 航道疏浚范围与应用技术

3.1 LRK测量技术

此技术别名：远距离双频实时动态载波相位差分技术，将GPS信息接收器分别配设于运动载体，同时，配设于地面的若干基准点，它们相互配合、协调作业能够发挥动态定位功能，可以准确地测出运动载体的空间定位，也能准确地提供载体的运动轨道、工作轨迹。这一定位系统的定位有着动态定位的性质，参照各个时段定位的需要，灵活地进行定位服务。此动态定位系统又具体划分为：实时差分动态定位、后处理差分动态定位。其中前者则须创建无线电DGPS数据传输系统，一边观测，一边算出运行工具的定位。DGPS可以高效、远距离地传输数据，实际的距离则受到多种因素影响，例如：设备数据链、基准台数据链、运动载体电台天线的装配高度等。其中数据链电台则选择了超短波频率，这一通讯设备一般局限于视距范围，而且发射台高度、接受台的位置等也会影响视距，三者关系如下公式：

其中，D——视距，（km）h1——基准台数据链电台天线的配装高度，h2——运动载体数据链电台天线的配装高度。

根据上面的公式，为了确保型号可以大范围、远距离传递，也就是在40km以外的距离传递，则要从基准台、船台两大天线的高度加以把握，二者之和应该在94m以上，参照港口附近建筑物的实际情况，可以将VTS塔定位基准站，实际天线应该在88m以上。同时，以精准测量基准台位置为目标，可以选择RTKgps系统，凭借此系统来收集来自于控制点中GPS差分数据，对应准确地测量出基准台的实际位置，并借助7参数进行转换，则能获得此点的坐标。

以上测量定位主要采用了LRK技术，一方面能够全面提升测量精准度，另一方面也达到了动态的适时测量。基于以上特殊的功能，则适合用在距离验潮站较远的区域的测量。

3.2 基准台站的自动化遥控装置

此航道疏浚工程，主要通过GPS差分基准台来对船舶加以遥测，通常测量操作应该在白天，这就需要晚上将电源关闭，这样不仅节省能源，也能减少设备的损耗。因为LRKGPS基准台站配设于VTS塔，这样就难以人为地控制电源，对此引进自动化开关遥控设备，这一自动开关设备主要以GSM信号形式来传递信息，并借助移动通讯设备接受信息的方式来达到对电源的控制。

3.3 深度基准面的传输

传统的测水深设备具有局限性，只能测出水体瞬间深度，然而，海洋表层不会永远平静，必然受到风浪、潮汐等的影响，要想获得平稳状态下的海底地形水深值，则可以将各个瞬间测深值进行集中统计，而且要化归至平稳的深度基准面，具体依照下列公式： L(x,y)=MSL(x,y)-l(x,y)

L(x,y)——x,y位置的深度基准面高程，MSL(x,y)——平均海面，l(x,y)——平均海面和深度基准面二者之差。

从上面的关系式能够算出平均海面，具体方法包括：回归分析法、同步改正法等，对于此航道疏浚施工来说，可以选择同步改正法来传输深度基准面，具体原理为：将测量船当做验潮站，并对应标识相关的关键点坐标与数值。

3.4 潮位遥报系统

这一航道疏浚工程的最远处和陆地之间相距37km，港口内外的水位差别，主要影响因素就是潮汐差、潮汐时间等，也就是航道不同位置所测得的潮位值也不同，需要区别对待。根据试验实践得出：相同区域，各个潮汐时段的测量结果之间的差距达到半米。为了确保测量准确度，就要选择科学的潮汐误差控制法。对此，已经潮位遥报系统，同步配合于LRK-DGPS系统来测出潮位。

（1）浮子式自动验潮仪的使用。此验潮仪器在水位测试、测量中有着较高的精准度，达到1厘米。而且能够将一切测得数据凭借VHF来输送至数据处理中心，数据传输之间相隔5分钟，数据中心安装了数据接收设备，能够获取潮位信息，并途径相关串口来同计算机系统相连，对应输出数据。

（2）压力感应式自动验潮仪的使用。其潮位测量精准度也很高，达到1cm。

（3）LRK-DGPS测量系统的使用。主要应用范围：30+0海里处的潮位，其测量精准度较高达到1ppm.但是其验潮位的精准度却相对欠缺，难以达到潮汐的准确测量。

3.5 多波束测量

（1）科学装配换能器。实际安装中要重点把握以下关键因素：安装是否稳定，必须确保换能器达到理想的校准状态，确保运行安全。在确保测量船航行、停岸时处于高度安全状态，不会对其他设备、装置带来影响，为了达到这一目标可以将各项测量成功进行后，提高换能器，达到水面上方，船舶范围内，是否方便拖放。要将换能器定位在易于拖放的位置。

（2）多波束的审核校对。必须切实根据相关规范来进行多波束的审核、校对，可以参照系统所供应的校准参数，把此参数利用数据处理软件来加以传输处理。

（3）数据的采集与处理。准确测出声速，而且将数据传输到测量软件，在此基础上来采集相关信息、数据，可以根据预先已经设计成功的测量线来加以测量，为了对航道进行全方位的测量，可以设置若干测量线，达到全范围测量的目标。

因为多波束测量需要大量的数据、信息，这其中容易受到一些内外因素干扰。对此可以尝试将数据处理计算机配设于测量船，而且要利用以太网来联系数据采集与处理系统，这样就能达到数据、信息的交流、分享，从而提高数据采集与处理效率，提高测量数据的准确度。

测量数据的处理主要通过1x1m的方式展开，再将测量数据通过2x2m的水深网格来供应，这样就能彻底达到航船的需要。实践证实，此数据处理方法能够有效确保施工作业效率，而且测量成功后能及时地供应测量数据。

4 测量效果分析

经过多种现代化测绘技术的运用，特别是多波束测量技术，其所获得的数据覆盖面广、范围更大，而且测量精度更高，10km的航道，其测量数据经压缩，形成一个压缩包方便传输，提高了测绘工作效率。

港口航道疏浚工程测量中，多种现代测绘技术的协调利用能够确保测量的精度和准确度，而且提高了测量工作效率，特别是数据信息的自动化传输，确保了测量准确度，然而，个别现代测绘技术实际使用中依然有待于发展与完善，需要不断地深入研究，提高其使用效率。