中小河流河道整治工程地质勘察的应用

王福臣

（中国冶金地质总局第一地质勘查院，河北 廊坊 065201）

1.工作目的和任务

受中康建设管理股份有限公司的委托，中国冶金地质总局第一地质勘查院承担了三河市泃河孟各庄闸至北外环桥段清淤清污工程1∶500地形图测绘及河道淤泥采样化验任务，为泃河孟各庄闸至北外环桥段清淤清污工程施工设计提供相关依据。

共完成1∶500数字线划图15幅，测区总面积0.9km2，图根控制点3个；完成原状淤泥采样点40个共159件样品，化验淤泥样品共159件（化验结果详见淤泥检测报告），采样总深度31.75m，平均深度0.794m；河道横断面测量75条共10.05km。

2.主要技术要求

2.1 坐标系和高程系

测量平面系统采用1980西安坐标系，3度带，中央子午线117°，高程系统为1985国家高程基准，投影方法为高斯－克吕格投影，投影面为参考椭球面。

2.2 分幅原则

1∶500数字线划图按400m×400m的实地范围分幅，取整百米坐标线为分幅线，按现状测绘图共分15幅。

2.3 图幅编号

取1：500地形图图幅的西南角坐标元素，以纵坐标个位整公里数和横坐标个位整公里数为整数的组合进行命名。

3.工作方法及作业过程

3.1 投入的仪器及设备

3.1.1 上海华测i80型GPS接收机3台（静态精度：平面5mm±1ppm，高程10mm±1ppm；动态精度：平面10mm±1ppm，高程20mm±1ppm）。

3.1.2 上海华测测深仪D380一台，测量船一艘，4m淤泥取样器一个。

3.2 已有控制成果情况

本项目利用华测i80型GPS-RTK，采用三河市GORS连续运行参考站进行图根控制测量，沿河道两侧布设钢钉图根点3个。如下表：

表1 图根控制测量

3.3 陆地地形图测量及质量评述

3.3.1 数据采集

在卫星信号良好情况下，使用GPS接收机采用RTK(RTK的预置收敛精度：平面≦2cm，高程≦3cm）模式采集野外数据，同时，绘制草图，草图标注的点号与RTK手簿中记录的点号严格一致，并清楚地反映出地物之间的相对位置关系，同时，标记出地形图中需要注记的各种名称、地物属性等，做到无遗漏、无错位。野外工作结束后，将RTK手簿采集的数据及时输入计算机，进行数据处理。

每天在采集数据之前要对前一天所采集的数据进行检测，一般检测2-3个特征点，以保证每天采集的数据都是正确的。经检查，相邻地物点间平面最大相对误差为0.064m，高程最大相对误差为0.026m，满足相关规范要求。

3.3.2 数字化成图

数字化成图采用CASS9.1测量绘图软件进行成图工作。成图时，首先将野外采集的观测数据转换为成图所需的数据格式，再通过CASS9.1成图系统将碎部点坐标展绘于计算机上，接着按照地物草图的索引进行数字化成图，最后形成地形图成果，成图后检查电子图，不同作业组间到现场进行互检，查漏补缺，使用RTK进行地物点抽查，整幅图抽查了50个地物点，统计中误差值为0.046m，小于中误差允许值0.30m；使用钢尺进行地物的边长检查，整幅图检查了30条边，统计差值中误差为0.089m，小于中误差允许值0.20m，符合相关规范要求。

3.4 水域地形图测量及质量评述

3.4.1 水深测量数据采集及淤泥采样

按照设计的间隔50m的测线，使用RTK进行水上定位测量，同时使用单波束测深仪进行瞬时水深测量，换能器和GPS接收机安装并固定在测量船侧面的同一根连接杆，并尽量垂直，从而保证GPS接收机天线与换能器在一条铅垂线上，在每次水深测量前均在换能器安装固定后，对测深仪进行基本参数的输入并调试，调试完成后，按照预设测线进行测深点的数据采集，并保证测量船尽量沿着测量线直线航行，确保测线偏离不大于测线间距1/2，在测量水深的同时，根据船的行驶速度，在岸边使用RTK每隔10秒进行一次水面测量，内业计算出测量点位的水底高程数据，供制图使用。淤泥深度采用重锤少击法在淤泥中采取原状淤泥（见图1），进行有机质、总磷、总氮、铜铅锌铬镉镍砷汞等金属元素污染物的试验。取样器在手持GPS放好点位上进行同步取样测量并记录数据,并根据水深和淤泥深度绘制河道横断面图。

图1 河道淤泥现场采样

取样点位密度间距为100m，详见下图《三河市泃河孟各庄闸至北外环桥段清淤清污工程取样点位示意图》。

每天测量结束后，均对当天测量数据进行了整理，所有数据或测线偏离均小于测线间距的1/2，符合规范要求。

3.4.2 测深检查

为了保证测深数据质量，外业测量过程中布设了长度大于主测线总长度5%的测深检查线，测深检查线方向垂直于主测线方向，且较均匀地分布于整个测深区域，经检查，重合点水底高程误差均小于0.2m，完全满足JTS131-2012《水运工程测量规范》规定。

3.5 技术结论及建议

依据合同要求此次工程项目使用的仪器检定项目齐全，精度符合规范要求；数据采集符合规范要求，各项精度指标符合规范要求；图根控制点布设合理，密度适当，满足测图需要；地形图要素齐全，表示合理；数学精度良好，高程注记点密度适中；地物取舍恰当，符号运用正确；地貌描绘真实，地理名称注记准确，能够反映本测区的地理特征；属性、分层、线型及颜色正确；各项指标均符合规范要求，成果成图精度良好，能够满足规划设计、建设的需要；

河道横断面测量75条共10.05km（详见河道横断面图），河道最宽处位于5号剖面为46.57m，最窄处位于7号剖面为12.18m，平均宽度为26.53m；

共采集化验淤泥样品159件，其中淤泥最深处为54至58号剖面之间的位置，位于距离北外环路河道上游600m处，淤泥厚度为1.0m，淤泥最浅处位于20号剖面的位置，平均淤泥厚度为0.794m；

参考《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）金属元素铜、铅、锌、铬、镉、镍、砷、汞含量总体偏高，其中铜含量最高，未超过农用污泥中污染物控制标准值250mg/kg。

4.网络RTK技术的原理与优势

4.1 网络RTK的工作原理

单基准站RTK测量系统主要存在的不足之处就是基准站电台覆盖范围小，一般只有几公里，并且有大型建筑物会遮挡信号无法传输。再加上RTK测量是根据流动站、基准站间距的增多会导致系统误差产生影响，尤其是电离层处于大范围活跃的时期内，通常流动站到基准站的间隔距离超过10km，应该再次设置基准站。

长期运行的参考站系统包含有较多的参考站装置，可以实现卫星定位、通讯、计算机、网络等技术的融合应用，形成统一性的系统形式。网络RTK是CORS系统设置的主要目标，其根据需要各个参考站中实施必要的差分解算，保证理论基础方式相对统一。

4.2 网络RTK在外业生产中的优势

4.2.1 外业作业范围广。当前我国所创建的很多CORS系统都是省级单位行政设定的，所以可以实现定位服务的应用。

4.2.2 效率高。不设置基准站的方式，各个组内仅需要应用一套流动站就可以完成外业操作，人力资源节约，时间也比较快。

4.2.3 抗干扰效果非常好，可以快速实现初始化。与单独使用的RTK流动站和基站进行通信干扰影响，网络RTK应用范围可以覆盖比较大的范围，实现GPRS或CDMA稳定通信，操作非常便捷。

4.2.4 精度极高。GNSS接收机的标称精度公式为：б=a+b×d（式中：a为固定误差，单位为mm；b为比例误差系数，单位为mm/kin；d为流动站至基准站的距离，单位为km），在应用网络进行RTK观测的情况下，d会接近0，可以避免距离导致的误差问题。CORS覆盖范围内可以保证数据精度控制在3cm以内，精度效果好。

4.2.5 稳定可靠。CORS应用的是多个参考站组合形成的稳定误差模型，保证网络稳定性达标。

5.结语

当前很多地区的设计院都承接了很多的中小河流整治项目地质勘察工作任务很多，工作任务也比较严重，工期较短的情况之下，地质勘察结果也会难以达到要求。要想消除这一问题的缺陷，促进勘察效率和水平的提升，各个专业技术人员同时参与进来，促进技术水平的提升。在工程建设中，应用网络RTK技术，可以消除传统测量技术的问题，提高数据精度，还能够降低资源浪费。在中小河流勘察设计环节，需要进入到地质条件下进行，容易产生很多的堤防问题，所以在未来的地质勘察设计环节，需要综合分析堤防环境影响因素，消除这些问题的影响，促进精度提高，满足目前勘察工作的需要。