无人测量船在汉蔡段疏浚施工测量中的方法研究

唐从华，柯亨富，彭本柏

（1.长江武汉航道工程局，湖北 武汉 430000；2.长江武汉航道局，湖北 武汉 430000）

汉江蔡甸汉阳闸至南岸嘴段航道整治工程七标段疏浚工程采用中型抓斗式挖泥船（斗容为8m³）生产效率较高，本次施工从2021年4月开工，汉江水位已开始回涨，对于疏浚施工条件不利，存在一定的淤积风险，为减少淤积风险，加快施工进度，同时对疏浚效果进行实测，同步进行浅点扫除，故测量作业非常频繁。

本文结合以往工程施工经验，依托汉江蔡甸汉阳闸至南岸嘴段航道整治工程七标段疏浚工程实例，对疏浚施工测量采用无人测量船设备进行探讨。

1 疏浚工程简介

汉江蔡甸汉阳闸至南岸嘴段航道整治工程位于汉江下游河口段武汉市境内，上起蔡甸汉阳闸，下至河口南岸嘴，全长33km。工程建设航道尺度为3.2m×75m×550m（水深×航宽×弯曲半径），保证率98%。

疏浚工程根据航道整治工程平面布置、挖槽定线及设计航槽走向，结合河床演变及碍航特性分析、河床组成及近年来航道维护情况，以及整治工程布置情况，共布置挖槽3 处（张家台、熊家台、胡家台），疏浚区分别位于张家台出口段、熊家台进口段和弯顶段、胡家台出口段。考虑到与施设阶段平面布置方案的一致性，张家台出口段、熊家台进口段和弯顶段、胡家台出口段均布设喇叭形进口，进口宽100m，疏浚区底宽75m。挖槽断面设计成倒梯形断面，底宽75m，设计水深3.2m，超深0.5m，超宽4.0m，开挖边坡选用1：5。

图1 疏浚区平面布置图

2 测量技术要求

2.1 技术规范

（1）GB/T202571-2017《1:500、1:1000、1:2000 地形图图式》国家基本比例尺地形图图式；

（2）SL 197-2019《水利水电工程测量规范》；

（3）CH/T 2009-2010 《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》；

（4）GB/T 18316-2008《数字测绘成果质量检查与验收》；

（5）CH/T 1004-2005《测绘技术设计规定》；

（6）CH 1016-2008《测绘作业人员安全规范》。

2.2 成图规格

2.2.1 坐标系统

国家2000 坐标系、1985 高程基准。

2.2.2 比例尺

1：1000 水下地形图，基本等高距0.5m，高程注记至厘米。

2.3 提交成果

（1）数字高程模型(DEM) : 岸上、水下分辨率为1m。

（2）数字线划图(DLG)：整幅成果、分幅成果各一套。

3 测量工作实施

3.1 准备工作

3.1.1 测量人员配置

项目部选派专业测量人员，并要求无人测量船设备厂家人员给予技术支持。

3.1.2 测量设备的配置

现场主要监测仪器及相关设备见下表：

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3.1.3 作业前准备

用华测海洋专用锂电池充电器给无人测量船锂电池充电，用遥控器充电器给遥控器充电。

3.1.4 作业前收集资料

向现场测量人员提交测量实施方案，方案内容包括测量项目的内容、目的、位置、数量及有关的图纸。

3.1.5 架设岸基基站

架设华测基准站，使用CORS 模式，待移动站接收机收到差分信号，收敛为固定解状态后开始进行参数转换等工作，校准结果满足精度要求后，即可开始测量工作。

3.1.6 控制点复核

在GPS 手簿中输入测量参数后，检核测区附近控制点，在确认精度满足测量要求后即可开展水下测量工作。

3.2 岸线地形数据采集

结合本项目施工方案，岸线地形仅需采集水涯线地形及标高。

3.3 水下地形数据采集

根据《水利水电工程测量规范》（SL 197-2013）要求，按照1:1000 水下地形测量的要求，本项目水下地形测量采用断面法进行，断面间距为20m，断面方向大致与河道垂直，定点间距10m，重点区域可加密测量。不同小组接边处应布设一条重合测线，同一小组不同时期应布设两条重合测深线。可适当布设检查测线若干条，检查测线垂直于主测断面线。

航行过程中，对无人测量船常有以下要求：

（1）汉江2021年4月以来水位上涨较快，流速增大，无人船测量作业应选择在天气较好、风浪较小的时间段。

（2）无人测量船体型及自重较小，测量过程中应尽可能保持匀速行驶，船体变化角度控制在40°/min，无人船的实际航向与断面间距的偏差控制在20%以下。

（3）汉江过往船舶较多，易引起瞬时大浪影响无人船航向、姿态及航行安全，应及时调整航速、航向，必要时需暂停测量作业。

（4）更换断面线时，尽量缓慢转弯，避免出现无人船侧翻事故。

（5）加强对过往船舶的瞭望，提前做好无人船的避让工作，避免发生碰撞。

测量工作结束后，测量人员现场对所获得的数据进行检查，查看航线及测深数据是否完整，检查无误后开展下一步工作。

3.4 内业数据处理

数据处理流程如下：

（1）工作站电脑端导出数据，进行数据处理，对时间、位置出现异常的测点，视情况修正或剔除。

（2）导入数据至南方CASS9.1 进行数据处理，剔除高程异常点。受水下鱼类、水草等异物影响，高程异常点需经验丰富的测量作业人员综合判断后剔除，GPS信号问题亦会造成高程异常。

（3）由于施测中设定测点间距为固定值，有可能存在水深特征点 ( 最深点或最浅点) 漏测，而测深仪存有记录，在处理时可以根据原始记录按比例内插数据点。

（4）结合岸线数据及水下数据生成水下地形数据文件。

3.5 成果生成

（1）1:1000 比例尺地形图。

（2）数字高程模型(DEM) : 岸上、水下分辨率为1m。

（3）数字线划图(DLG) : 整幅成果、分幅成果各一套，根据工作需要可缩编为1: 5000 或1: 2000 比例尺的工作用图一幅。

（4）控制点复核成果表。

4 测量效果及结论

无人船测量作业由计算机系统控制执行，其测量作业严格按照计算机系统所设定的程序严格执行，因此其精度和稳定性较高，加之其船身较轻惯性较小，航向容易控制，极大提高了地形测量的准确性。

为响应国家的长江大保护政策，过往渔船（兼作测量船）已经上岸报废处理，大型测量船舶虽测量速度快，但由于其惯性大，灵活性不强，在航道较窄、水深较浅处机动性不够，无人测量船测量不失为一种非常好的测量设备，其作业效率高、机动性强、测量精度高，对水上交通影响小，借助后期的快速成图，可为疏浚施工提供有力的地形数据支持。

汉江蔡甸汉阳闸至南岸嘴段航道整治工程七标段项目经理部测量部门通过采用无人船测量作业手段，定期进行有效的水下地形测量，根据测量结果，及时对浅点进行扫除，基于有效的测量辅助手段，本项目疏浚工程一次性通过水下检测验收，在汛期来临前完成了施工生产，为本项目的全面完成画上了句号。