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海洋测绘通信技术在航道疏浚工程测量中的实践

发表时间：2020/12/21 来源：《基层建设》2020年第24期作者：许文彬

[导读] 摘要：近年来，我国水上航道线路的开发和建设规模不断扩大，不仅有效提高了水资源利用率，同时也缓解了陆地交通拥堵的状况，具有很强的实际作用价值。

        福建省水产研究所 361013
        摘要：近年来，我国水上航道线路的开发和建设规模不断扩大，不仅有效提高了水资源利用率，同时也缓解了陆地交通拥堵的状况，具有很强的实际作用价值。而要想维持航道长期通畅运行，就必须定期对其进行一定的疏浚处理，疏浚施工之前则要进行一系列的航道测量。海洋测绘通信技术是一种比较先进的测绘方法，与传统测绘模式相比测量结果的精确度和可靠度都更高，测量效率也更快，有助于缩短整个航道疏浚工程的工期。
        关键词：海洋测绘；通信技术；航道疏浚
        1 航道疏浚工程概况
        本文所涉及的项目主要为某航道维护疏浚工程，工程实施的主要内容是对现有航道进行检查，对存在淤塞情况的部分，进行必要的疏浚，同时要求疏浚完成后需对周边自然环境进行修复，最后确定所有妨碍航道通行的杂质等都被清除之后，再于航道外侧新建相应的围护结构，以减少后续杂质向巷道内积聚的几率。
        2 海洋测绘通讯技术概述
        2.1 LRK测量技术
        所谓LRK，实际上就是一种可以实现远距离双频实时差分动态载波定位的技术，通过与GPS设备配合使用，便可以获得全方位的定位数据。具体操作方法是，把GPS信号接收器安装在测绘载体上，并于地面设置多个基准点，然后通过远程遥控设备指挥载体运动，对需要测绘空间内的各个点位进行测量，并将收集到的数据实时传输回终端计算机设备，这样便可以随时掌握运动载体的运行轨迹，准确掌握航道线的空间布局状况。
        LRK测量技术的特征优势在于，可以根据不同时段定位的要求来提供灵活的动态定位服务，细化后可以将这种动态定位分为以下两种：分别是后处理差分动态定位和实时差分动态定位。其中后者在使用过程中，首先要创建一个单独的无线电DGPS数据传输网络系统，才能在设备进行观测的同时，同步计算出具体的定位数据。DGPS的优势特征在于可以实现远距离数据运输，而且能够保障较高的运输效率和运输质量。
        2.2 潮位遥报系统
        航道距离通常都会规划的比较长，而近陆地处和远陆地处的水位存在很大差异，这就使得航道疏浚工程开始之前必须对潮位变化状况加以掌握。本项目中所涉及的五尺沟航道距离陆地最远处和陆地之间的间隔将近20km，港口内外的水位差很大，对航道定位测量有较大制约，其中最主要的影响因素主要有两点，分别是潮汐时间和潮汐差，在该条件状况下进行航道测绘，不同位置和不同时间测量出来的潮位值不会完全相同，所以后期还需要人为进行分类和整合处理。根据相关航道测绘规范要求以及实践试验得出，本项目中统一位置点各个潮汐时间段内测量的数据差最多大概在0.5米左右。
        2.3 多波束系统
        多波束系统可以同时完成对数十个相邻窄波束的回声测探，用于航道测绘工程，可以通过获得的数据对航道深度以及航道的水底形态图建立数据模型，在无需人工下水的情况下便了解到航道的基本参数和使用状况。因为该系统是通过回声能量进行传感测量的，所以在使用该系统之前，首先需要安装相应的换能器，以便对声能进行转换。换能器是航道疏浚测绘工程中几乎每天都要使用到的仪器，该设备安装是否可靠，是决定后续多波束系统运行结果是否准确的关键因素。所以相关技术人员在安装时必须确保设备各个构件连接紧固，并且使用之前要对设备各项参数进行校准，测试各项功能是否能够正常运行，避免出现转换误差。
        3 现代测绘通讯技术实践
        3.1 LRK测量技术
        本次航道疏浚工程中在使用LRK测量技术时选择了Sagitta射手接收机，该设备的作用功能主要是依赖于UHF电台数据链实现的，具有灵活度高、选择性强、高度集成化等诸多优势，运行起来比较稳定安全，而且数据可以覆盖较为广泛的作业范围，这对于航道距离较长的疏浚测绘工程来说非常实用，有数据显示，通过该设备最远可以实现40km以上的距离定位，而且精确度仍然能够保持在理想状态。

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        3.2 基准台站的自动化遥控装置
        本次针对尺沟（大治河-大芦线一期）航道疏浚工程测量项目采用了很多自动化技术，其中遥控技术是最为主要的一种，整个航道定位测量以及淤泥堵塞地形测绘等，都需要用遥控装置进行设备控制。此外，船舶的运行也需要通过遥控技术来进行远程指挥。为了确保整个测量过程中遥控功能的稳定性，实际测量过程中使用了可靠度较高的GPS差分基准台来对动态载体进行遥测。考虑到测量工作一般在白天进行，所以晚上会对该基准台站进行断电处理，这样一方面可以减少资源浪费，另一方面也能避免设备二十四小时处于运行状态，有助于减少设备损耗。至于电源关闭方式，同样采用自动化控制技术，因为本项目中GPS基准台站设置在VTS塔上，不便采用人为方式进行干预。
        3.3 深度基准面的传输
        水环境测量的设备和技术实际上有很多种，但是与常规水体测量相比，位于海域范围内的航道测量显然要更加复杂，普通的水深探测设备只需要对水体某个时间段的瞬时深度进行测量即可，因为水位不会发生较大变化。而海洋航道的水深却是时刻改变的，特别是发生潮汐或者遇到风浪时，更会呈现出很大的波动。因此，为了获得具有参考价值的航道参考数据，本次测量过程中进行了多次瞬间测深作业，并将获得的数据集中进行二次统计分析，最后得到相对平稳的深度基准面。
        3.4 潮位遥报系统
        本次针对某航道疏浚工程测量项目所采用的潮位遥报系统主要有浮子式自动验潮仪、压力感应式自动验潮仪和传统潮位遥报验潮仪，其中潮位遥报系统联合LRK-DGPS系统一起使用。另外本次测量还配置了相应的平面定位设备，以便对潮水位置进一步精确。每种验潮仪的具体使用情况如下：浮子式自动验潮仪依靠搭建VHF环境系统来对测量数据进行输送，数据传输频率为五分钟一次，终端数据中心则配置数据接收器，同步获取潮位信息，通过计算机窗口来计算输出综合数据，该验潮仪设备所获得的数据精度稳定控制在1cm以内，精确度较高；压力感应式自动验潮仪主要是通过压力探头感应电流电压信号变化从而转化为潮位值，使用该仪器进行数据测量，每间隔一小时进行一次即可。至于传统潮位遥报验潮仪联合LRK-DPGS，本次航道疏浚工程测量主要用在了距离陆地较为位置处的数据获取。
        4 测量效果分析
        本次针对某航道疏浚工程测量所使用的测量技术种类丰富、技术先进，最终获得了良好的测量效果，其中特别是多波束测量技术起到了非常突出的作用价值，有效解决了传统测量模式下数据链覆盖范围窄的缺陷问题，而且还大大提高了测绘精度。另外，本次航道疏浚工程测量工作中还是采用先进的数字化信息处理技术，将所采集到海量信息通过计算机压缩成压缩包，有效提高了数据传输效率，使得测绘速度大大提升，实践证明，这种多类型测绘技术合并使用的测量方法推广。
        5 结论
        本次对航道疏浚工程所开展的测量工作，最终取得了值得肯定的成绩，无论是测量效率还是数据质量方面，都达到了预期效果，而且还为我国航道疏浚工作的高效开展提供更多的思路，使得本次航道疏浚得以在工期范围内顺利完成疏通，保证了航道的正常使用。此外，本次测量工程也收获了宝贵的航道工程测量经验，特别是在多测量技术配合使用方面，有了更深层的理解，这对日后测量其他航道工程提供了可靠的参考案例。
        参考文献
        [1]郭雄强,刘力,刘思航,等.探究现代海洋测绘及通信技术在港航道疏浚工程测量中的应用[J].科技风,2017(14):126-126.
        [2]黎铈图.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[J].中国水运,2018,597(10):41-42.
        [3]周博海,张浩,张峰.港口航道疏浚工程测量中的现代海洋测绘通信技术应用[J].现代物业(中旬刊),2018,425(06):78.
        [4]刘远海.GPS技术及其在海洋测绘中的应用探析[J].工程技术(文摘版)•建筑,2016(6):00006-00006.