王美志 张万涛

1 工程概况

本项目是为巢湖航道疏浚及航标定位放样,由于巢湖航标年久失修,加上航槽以外水位较浅,且航槽曲线形态复杂(如图1所示)。因此经常有船只偏离航线搁浅或碰上暗礁而发生事故,随着周边地区的经济发展,巢湖黄金水道运输日益繁忙,航标重建迫在眉睫。巢湖航道在湖区穿越54 km,湖区水域面积达800 km2左右,水域宽,风浪大。最远处航标离岸有10 km,为了今后船只的安全航行,业主方要求准确定出航标位置和航标的方向。航标中心位置误差：±30 cm。因此在这种环境下的施工放样给我们测量人员带来巨大挑战。

2 选定GPS系统放样的优势(通过认真分析确定选定GPS系统)

通过对现场施工放样条件和环境的分析和研究,我们选择了动态GPS放样法,这是因为传统放样方法如：极坐标放样法、前方交会放样法、后方交会放样法等都存在湖面雾天多,通视差,岸上和湖区要加密控制点以及精度难保证等缺点,而动态GPS放样法,通过在岸上控制点架设基准站,工作船带着流动站放样,不受雨雾天气影响,受岸上交通条件影响小,放样精度高。

3 GPS系统工作原理

根据以上比较确定该项目采用动态GPS放样的方案。GPS系统在湖区放样时,首先在岸上已知坐标点上架设GPS基准站,输入测站坐标、GPS天线高和转换参数。基准站GPS根据转换参数,将基准站北京坐标换算成WGS-84坐标。然后携带GPS流动站向待放点移动。同时GPS流动站接收GPS卫星发来的卫星WGS-84坐标,卫星到流动站距离和基准站发来的距离差值。GPS流动站首先用基准站发来的距离差值对收到的距离进行改正,再根据若干个卫星的坐标和改正后的距离,用空间距离交会法计算出流动站WGS-84的坐标,再通过转换参数将流动站WGS-84坐标换算成北京坐标。GPS测量系统无论是测量点坐标,还是在进行放样工作都是非常方便的。这里以巢湖航道航标放样为例来说明此方法具体问题处理。

4 根据湖区特点制定详细放样方案

4.1 放样前准备工作

湖区准确定位是我们放样的难点,根据多年水上放样的工作经验,充分做好放样前准备工作,准备交通船一条,打桩船一艘,依据设计文件计算出航标中心坐标和偏离航道中心线165 m和75 m处的坐标。将需放样点坐标输入GPS流动站。

在湖区岸边的施口、中庙、芦席嘴、龟山、巢县和散兵布设控制点,并联测国家控制网,其精度和密度满足施工放样要求。放样使用的GPS是法国◦塞赛尔5000系列双频GPS接收机,其定位误差为±2 cm。GPS系统在没有屏蔽干扰的情况下,无论是测量点的坐标,还是在陆上进行放样工作都是轻而易举的事情。但用在湖区水面上放样时,由于湖区风浪大无法从容做到打临时桩,测量临时点坐标与放样点坐标对比,调整位置。为此,我们针对巢湖湖区航标放样特点,制定了相应的放样方案。

4.2 施工放样

航标放样时可以动用船只为打桩船和运送设备的工作船。由于打桩船体积大,打桩臂高,对GPS信号产生屏蔽作用,所以定中心桩时只能用工作船,由工作船精确定位后再用打桩船打入钢管桩,从而达到航标精确放样目的。具体操作如下：

承载工作船放样时,在流动站的手薄屏上显示流动站逐步向样点靠近的轨迹。当GPS流动站向航标中心位置靠拢,到位置时及时抛锚,初定航标中心位置,插上标杆。以标杆位置为中心,在约10 m为半径范围内均匀打下三根临时锚桩,用三根缆绳将工作船系在三根临时锚桩上,控制工作船使其相对稳定,GPS测量标杆坐标,和设计坐标相比较,如果误差超限,则通过三根系缆调整工作船位置来达到调整放样位置,移动标杆到调整后的位置。再次测量标杆坐标,比较,调整,直至满足放样精度。确定好位置,由打桩船打入钢管。然后再测量钢管桩坐标,进行微调,直至满足航标放样精度要求。确定航标中心位置后,撤出临时锚桩,开始定方向标。

用以上的方法分别确定离航道中心线165 m处和75 m处的航标方向标位置,两个标用不同颜色区分,打入方向桩,即完成一个航标的放样工作(如图2所示)。

4.3 成果比较

通过以上方法放样,结果21个航标定位精度均满足要求,现摘要前5个航标设计坐标和样桩实测坐标对照(如表1所示)。

表1 巢湖湖区部分航标放样样桩实测坐标表

5 结语

通过采用动态GPS系统对巢湖湖区航标的施工放样,取得了显著的效果。综上所述,得出以下几点经验：1)放样受自然因素限制少,工作效率高,费用少,工期短,工程质量可靠。2)同样适用于湖区航道疏浚维护时,航道中心线及边桩放样。这种方法如用在内河航道施工放样就更加方便。3)采用该方法时需注意流动站稳定锁定卫星后测定测量数据。

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