刘利 广东省韶关航道事务中心武江航标与测绘所

1.引言

利用GPS—RTK技术对内河航道开展测绘工作，使得航道测绘这项工作变得高效、便捷；而在航道运营管理中，测绘成果的精度是一个极其重要的指标，这关系到为航道建设提供准确有效的测绘成果数据，因此必须保证测绘成果的准确性。因此全面了解航道测绘的工作原理和质量管理、质量控制是非常有必要的。

2.新丰江航道1：1000航道测绘项目概况

新丰江为珠江水系东江的支流，在广东省中部，河流发源地为新丰县云髻山亚婆石，东流经新丰、连平、东源三县，于河源市区汇入东江，里程长163公里，汇水面积约为5813平方公里。它源出新丰县得其名。在距河源市仅6公里流域下游亚婆山峡谷处建立了一个广东省最大的人工湖水电站——新丰江水库（又称万绿湖）。

根据《广东省航道事务中心关于转下达2018年部门预算的通知》（粤航道〔2018〕39号）要求，对该河道进行测绘以作为规划、建设的基础，进而定位航道，配布航标，完善新丰江航道，此举将对新丰县的水运建设和旅游业发展，继而带动相关产业的发展，产生深远的意义，对当地的经济发展有长远的影响。同时，对航道部门拓展航运里程，发展航道事业有积极的影响，是体现“航道部门为当地经济发展服务”这一宗旨的重要成就，达成当地政府、航道部门共赢局面。

本次新丰江航道测绘起止地为（半江～马头）,水深测绘面积9.5平方公里，地形测绘面积9平方公里。测图比例为1:1000。航道为内河Ⅷ级航道，航道内建设有4座水电站，分别为福水陂电站、桃园电站、青龙潭电站、新桥电站。由于历史遗留问题，上述电站均未建设船闸，新桥电站以上航段只能区间通行小型船艇。新桥电站下游属新丰江水库变动回水区末端，新丰江（新桥电站下游至半江）为库区航道，具备较优的航行条件。

图1 GPS-RTK+航道测绘测绘系统示意图

3.航道测绘水下地形测绘方法

3.1 技术水下地形测绘的原理

GPS-RTK(RealTimeRinematic)实时动态定位技术是一项借助卫星载波相位观测基础的实时差分GPS测量技术：它是利用两套或两套以上的GPS数据接收机同步收发坐标信号,其中一套必须安置在固定已知坐标基准点上，其余GPS接收机作为流动站；这样通过固定基准站连续发射坐标数据,手持流动站连续接收数据,便可实时计算出其准确位置。

新丰江航道1：1000航道测绘项目利用GPS-RTK与测深系统技术进行航道测绘工作；航道测绘系统主要由GPS流动接收机、数字测深仪,数据通信链及专业计算机组成，此项目我单位采用中海达HD370全数字变频测深仪，它是集航道测绘导航、水深测量、数据采集与处理功能一体化的航道测绘系统。

通过航道测绘系统获取航道水深的数据,并自动测绘解算,形成航道水深原始数据,该测绘技术达到的平面位置精度能够到厘米级,对于绘制新丰江航道新丰江航道1：1000航道图件完全足够。

3.2 GPS-RTK水下地形测绘的一般步骤

GPS-RTK航道测绘流程相比于传统地形测绘作业原理有所不同。主要体现在增加了测深系统设备安装、系统天线高测量、系统高程数据预处理以及水深高程异常的精细化处理等环节工作。整体流程如图2所示。

图2 测绘流程图

3.2.1 测前准备

①首先在整个航道测区设立固定基准站,基准站选在稳定可靠,高度位置无遮挡,信号收发状态好,无通讯信号干扰的地方，通过移动站在测区7个已知点上联测后，用南方灵锐S86T手簿软件计算出航道测区的WC284坐标与1980西安坐标系坐标的转换参数。

此次新丰江航道1：1000航道测绘项目基准站设立在马头镇张田坑村村委会，该位置位居测区中心，可辐射全航道测区作业，符合基准站设立条件。转换参数最大位移残差值0.3cm，参数良好，可利用作业。

②测绘系统严格按要求进行安装调试。GPS天线与换能器应该保持垂直状态，以消除因安装问题导致的误差。

3.2.2 外业数据采集

采用灵锐S86T作为移动站接收机,航道测绘系统连接后,打开电源,对中海达HD370测深系统进行参数配置:测深速率、换能器的发射、抑制脉宽、换能器灵敏参数进行调配。因该项目为内河Ⅷ级航道，无特殊要求，以上设置均按HD370测深系统默认最佳设置。

建立航测工程，必须对航测工程与项目转换参数同步化确保数据一致:分别对中央子午线、高斯克吕格投影、项目转参数换进行同步设置。

量取吃水深度，天线高，设置好数据采集方式后就可以进行航道水深数据采集。

3.2.3 数据后处理

利用HD370测深系统自载数据处理软件对测绘原始数据进行最优处理：主要是对所采集的原始数据进行同属数据类比分析,自动删除因GPSRKT或测深系统的的采集误差,归并水深数据和GPS高程数据,形成项目所需要的空间坐标(X、Y、H)。将原始坐标数据导入成图软件(如南方CASS软件),进行编图绘制生成等深线。

4.航道测绘质量控制方法

依据GB/T19001-2000/ISO9001:2000标准要求，对项目全过程贯穿质量控制。严格落实《测绘项目实施过程控制程序》的各项要求，由单位编制《新丰江航道1：1000航道测绘技术方案》，落实各项技术指标，向作业人员逐一交底；内业成果先后开展作业组自检、100%互检、作业组抽检、质检科二级检查、质检成后验收等工序，成果合格才交付给管理部门。

新丰江航道1：1000航道测绘项目针对航道测绘系统的仪器和软件较多，且需要多名技术员协同作业的特点，应对项目的各个技术细节进行全方位的质量控制。

针对项目的作业流程，归纳为对测前、测中和测后进行质量控制，具体体现在：

（1）由于航测线是航道测绘的基本外业数据采集依据，所以须对航测线进行最优化设计，以此达到高效率、高质量的航道测绘。

（2）中海达HD370测绘系统和换能器是航道水下测绘的核心设备，应测绘施测前进行数学精度复核，及时排查问题。把中海达HD370测深系统设置在最佳的施测状态，测绘过程中最大程度地避免因测绘院的事务导致成果质量问题。

（3）GPS实时定位技术与中海达HD370测绘是两套独立运行系统，在接受数据时产生系统同步时间差，因此GPS测得的坐标与测深系统的水深数据能否同步匹配成了影像水深数据的关键。因此有效改正时间差成为质检检查的重中之重。

（4）在水深施测现场中，水下有诸多不确定因素如水生植物、水下气体、水下垃圾、金属物等，极易造成测深数据的错误，同时受换能器能耗、错误码问题也造成水深数据异常，因此需要对测深数据进行数据筛查，舍弃或改正不符合实际情况的异常值，同时，需要比对相邻数据，使得水下数据更符合实际。

4.1 测前质量控制

在项目实施准备阶段，应收集有效资料，如测区地形图、正射影像等，借由开展计划线设计工作，计划线方向尽可能垂直于航道，施测间距必须同时满足《测绘技术方案》与《水运工程测绘规范》要求。在设计过程中重点对不合理区域进行优化调整，例如河道弯曲处、河道壶口处等。

测前质量控制重点在于满足规范要求下，使得航测最短，规避无意义的数据收集。计划线优化设计完毕后，应提交至项目领导小组进行技术分析，杜绝因计划设计不合理导致外业窝工以及失误造成工程质量问题。

4.2 测绘过程中质量控制

4.2.1 平面定位质量控制

新丰江航道1：1000航道测绘采用GPS-RTK+测深系统获取x，y，h。在架设基准站获取测区参数后，需到同精度控制点校验参数的精度。在航道测绘中我们尤其需要规范操作以下几点：

①测量船台GPS天线平面15°仰角无障碍物格挡卫星差分信号。

②测量船台GPS天线平面不应有强烈的干扰源，如无线电发射站，高压输电线等。

③测量船台GPS施测中，应保持观察有效观测卫星颗数与差分精度因子（PDOP），当卫星≤4颗，点位精度因子≤10，停止施测，已测数据应返测。

④测量船台GPS位置与换能器施测点位置应保持同一垂线上，作业过程观察天线与换能器是否安装垂直，否则加以改正。

⑤每日施测前需到已知控制点上进行校验，作业组质检应交互检查，测量船台GPS应该与地面控制电站同步校验。

4.2.2 测深质量控制

①测深计划线导航软件应与实时坐标进行停泊比对，以确认测深系统软件参数设置的准确性，否则应进行调校。

每天施测前应检测一次测深系统各项设置如声速改正、零线校正、换能器垂直度是否最优。作业过程中应检测记录1～3次。

②施测前，在吃水深度、水温、声速改正后，选择固定停泊位置进行测深校验，比对限差必须低于0.2m。

③在项目施测前、结束和施工5工作日进行固定停泊位置进行测深校验，比对限差必须低于0.2m。

④保证无差分警告设置的正确性，若丢失差分信号必须断开测量以保证平面定位的可靠性。

⑤对GPS-RTK信号与测深系统刷新频率一致性、延时时间修改设置，保证GPS-RTK信号与测深系统同步观测。

4.2.3 其他质量控制

在航道测绘施测同时，应进行水情调查，针对流域特征和流域水位变化的规律采用适宜的施测参数，保证水深观测质量。在施测过程中，技术员应随时关注现场情况，注意地貌水情，因实际情况导致的外业无法施测需内业加点的必须在数据上加以注明。

4.3 测后质量控制

工作日外业施测完成后，应及时进行内业数据编辑与质检检查，质量控制要求如下：

原始施测数据文件备份，检查原始观测记录手簿。

对原始数据中，同一时刻的卫星数量和PDOP因子进行重点排查，减少因人为技术手段造成的质量问题。

在延时参数改正检查的时候，应同步提取坐标点位与水深点位，重点排查数据采集的一致性。这一检查直接影响到成果质量。

水深数据校对，删除或修正由于系统外部因素干扰造成的水深错误。对于因地貌水情漏测的水深数据应利用周围水深数据进行插补，提高水深数据的拟合度，使水下地形更贴近实际。

及时展绘成图，检查水深计算的准确性。

5.航道测绘实施过程中的几点建议

（1）科研统筹规划和开拓布局。根据新丰江航道1：1000航道测绘项目的特点，我们制定了详细的工作方案与流程。首先收集了必要的前期资料，为航道施测提供了必要数据；其次，同步开展控制测绘、高程控制测绘、地形测绘；最后进行水深测绘。各环节紧密结合，大大节约项目用时。

（2）采用高科技手段提高成果精度。由于新丰江航道1：1000航道测绘项目是筹备新航道建设而开展，没有统一的控制网，收集的资料也来源多方，给工作带来难度。此次我们充分利用高科技手段如利用GPS-RTK技术开展控制点踏勘、测深系统的引用测图，大大地提高了成果精度。

（3）项目质量控制贯穿项目全过程。结合新丰江航道1：1000航道测绘项目的特点,虽然项目生产周期长,技术工序多,但项目技术指标质量既可以定量,也可以定性,从立项至完成的每一个环节都影响着项目成果质量,因此项目质量管理与控制贯穿整个项目全过程是十分必要。

6.结束语

针对新丰江航道1：1000航道测绘项目施测路线长、测绘任务重的特点，将GPS-RTK技术、数据测绘系统等高科技新技术运用至航道测绘中，保证了航道水下数据的顺利采集，解决了测区河道弯曲、叉河多、航道复杂等实际困难。通过将质量控制贯穿整个项目过程，建立了整个作业技术阶段质量控制工序，做到层层责任落实。这一举措是保证新丰江航道1：1000航道测绘项目工程质量的重要措施。