白沙洲大橋水下斷面施測(cè)方案

1、武漢市白沙洲長(zhǎng)江大橋測(cè)繪項(xiàng)目實(shí)施方案武漢光谷北斗地球空間信息產(chǎn)業(yè)有限公司2017年3月目 錄一、概述11.1 測(cè)區(qū)概況11.2 測(cè)量原則及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)11.3 平面基準(zhǔn)和高程系統(tǒng)21.4 擬投入設(shè)備2二、地形測(cè)繪22.1 測(cè)量?jī)?nèi)容22.2 測(cè)量技術(shù)方案22.2.1 平面控制測(cè)量22.2.2 高程控制測(cè)量32.2.3 圖根控制測(cè)量32.2.4 基準(zhǔn)站建立32.2.5 測(cè)線(xiàn)布設(shè)4三、質(zhì)量控制75.1測(cè)量作業(yè)中的質(zhì)量控制75.1.1 導(dǎo)航定位的質(zhì)量控制75.1.2水下地形測(cè)量的質(zhì)量控制75.2內(nèi)業(yè)整理質(zhì)量控制8六、成果檢查驗(yàn)收及資料提交96.1 成果檢查與驗(yàn)收96.1.1 檢查驗(yàn)收內(nèi)容96.1.2 檢查

2、與驗(yàn)收方式96.2 資料提交96.2.1 文字報(bào)告96.2.2 控制測(cè)量成果96.2.3 圖形資料9一、概述1.1 測(cè)區(qū)概況測(cè)區(qū)位于湖北省武漢市內(nèi)，白沙洲長(zhǎng)江大橋，跨經(jīng)白沙洲。上游為在建沌口長(zhǎng)江大橋，下游為鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋。主要施測(cè)內(nèi)容為白沙洲上下游兩側(cè)50米內(nèi)水下斷面、地形。1.2 測(cè)量原則及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范（JTS 131-2012）；（2）全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范（GB/T18314-2008）；（3）全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)規(guī)范（CH/T2009-2010）；（4）國(guó)家基本比例尺地圖地圖式第一部分：1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式(GB/

3、T20257.1-2007)；（5）國(guó)家基本比例尺地形圖分幅與編號(hào)（GB/T13989-92）；（6）測(cè)繪作業(yè)人員安全規(guī)范（CH 1016-2008）；（7）國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范（GB 12898-2009）。1.3 平面基準(zhǔn)和高程系統(tǒng)本項(xiàng)目平面基準(zhǔn)及高程系統(tǒng)將與實(shí)際項(xiàng)目需求統(tǒng)一。1.4 擬投入設(shè)備序號(hào)名 稱(chēng)規(guī)格型號(hào)數(shù)量指標(biāo)1無(wú)人船水域測(cè)量機(jī)器人系統(tǒng)Surf-M型1套測(cè)繪型無(wú)人船2GPS接收機(jī)Trimble 57003套R(shí)TK：平面10mm+1ppm；高程：20mm+1ppm3Trimble 58002套R(shí)TK：平面10mm+1ppm；高程：20mm+1ppm4成圖軟件CASS2套二、地形

4、測(cè)繪2.1 測(cè)量?jī)?nèi)容本項(xiàng)目水下測(cè)繪為白沙洲橋兩側(cè)水下斷面測(cè)量。2.2 測(cè)量技術(shù)方案2.2.1 平面、高程控制測(cè)量保證測(cè)圖的精度及速度，本項(xiàng)目采用我司在白沙洲大橋上基于北斗定位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為基站，采用RTK流動(dòng)站式的水下無(wú)人測(cè)量船。充分滿(mǎn)足項(xiàng)目要求。2.2.2控制測(cè)量考慮到實(shí)際已知點(diǎn)情況及測(cè)量要求，本項(xiàng)目可能進(jìn)行高程控制測(cè)量，按四等水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。高程控制測(cè)量主要是進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)的聯(lián)測(cè)，其主要工作流程如下： 實(shí)地踏勘，選取測(cè)區(qū)范圍內(nèi)或附近合適的，并符合等級(jí)要求的水準(zhǔn)點(diǎn)作為已知點(diǎn)，并確定合理的水準(zhǔn)觀(guān)測(cè)線(xiàn)路； 測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)； 對(duì)觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算，從而得出控制點(diǎn)的高程。2.2.3 圖根控制測(cè)量為

5、滿(mǎn)足水下地形測(cè)繪需求，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)一定密度的圖根控制點(diǎn)。采用GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位法測(cè)設(shè)圖根控制點(diǎn),每個(gè)圖根點(diǎn)自動(dòng)觀(guān)測(cè)個(gè)數(shù)不少于10個(gè)，并取平均值作為定位結(jié)果。2.2.4 基準(zhǔn)站建立RTK基準(zhǔn)站點(diǎn)設(shè)置的要求：該點(diǎn)采用采用白沙洲大橋?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為基準(zhǔn)站，數(shù)據(jù)精度穩(wěn)定、可靠。 2.2.5 測(cè)線(xiàn)布設(shè)（1）主測(cè)線(xiàn)布設(shè)主測(cè)線(xiàn)原則上按垂直等深線(xiàn)方向布設(shè)，根據(jù)測(cè)圖比例尺和相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，主測(cè)線(xiàn)可以5m間隔布設(shè)斷面測(cè)量或根據(jù)甲方技術(shù)要求。（2）檢測(cè)線(xiàn)布設(shè)為評(píng)估水下地形測(cè)量精度，根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，需按垂直主測(cè)線(xiàn)方向，布設(shè)不小于主測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度5%的檢測(cè)線(xiàn)。2.2.6 無(wú)驗(yàn)潮模式水下地形測(cè)繪（1）主要設(shè)備

6、簡(jiǎn)介采用無(wú)人船水域測(cè)量機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行填海區(qū)的水下地形測(cè)繪。無(wú)人船水域測(cè)量機(jī)器人系統(tǒng)，是以無(wú)人船為載體，集成北斗、GNSS、水深測(cè)量、陀螺儀、CCD相機(jī)等多種高精度傳感設(shè)備，采用寬帶無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)姆绞?，在岸基?shí)時(shí)接收并分析處理無(wú)人船系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)，以遙控和自控兩種方式對(duì)船體及船載傳感器進(jìn)行操作和控制。系統(tǒng)由遙控測(cè)量無(wú)人船子系統(tǒng)和岸基控制子系統(tǒng)組成。1）遙控測(cè)量無(wú)人船子系統(tǒng)該船體設(shè)有動(dòng)力系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、船上控制系統(tǒng)、測(cè)深儀、陀螺儀、 GNSS定位模塊、CCD攝像頭和無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊等。通過(guò)嵌入式編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船體的控制，以及各傳感器數(shù)據(jù)的采集、融合和傳輸。2）岸基控制子系統(tǒng)該系統(tǒng)主要由交互式界面組

7、成，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸協(xié)議，實(shí)時(shí)接收、分析、處理和顯示遙測(cè)船體發(fā)送的數(shù)據(jù)，控制測(cè)量船自動(dòng)或手動(dòng)走線(xiàn)測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)船只的自動(dòng)回航，最后對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及圖件的繪制。無(wú)人船水域測(cè)量機(jī)器人系統(tǒng)可以最大程度上填補(bǔ)該常規(guī)水下測(cè)量領(lǐng)域的空白并大幅度提高相關(guān)行業(yè)的作業(yè)效率及準(zhǔn)確度。系統(tǒng)可根據(jù)用戶(hù)需求靈活搭載水下地形測(cè)量、水流流速流量監(jiān)測(cè)以及水質(zhì)自動(dòng)采樣與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備，采用機(jī)器人智能控制技術(shù)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的水下地形測(cè)繪、流速流量監(jiān)測(cè)以及水環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)等功能。圖2 無(wú)人船水域測(cè)量機(jī)器人系統(tǒng)組成圖（2）實(shí)現(xiàn)方法系統(tǒng)采用GNSS接收機(jī)和數(shù)字測(cè)深儀進(jìn)行水下地形測(cè)量。GNSS接收機(jī)可支持GPS、GLONASS以

8、及中國(guó)北斗系統(tǒng)，并開(kāi)通了RTK（Real Time Kinematic）功能，可支持多種格式的差分?jǐn)?shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)高精度的導(dǎo)航定位。系統(tǒng)采用采用RTK定位模式，在事前準(zhǔn)確設(shè)定基準(zhǔn)站的平面和高程坐標(biāo)，進(jìn)入差分工作狀態(tài)后，流動(dòng)站GNSS接收機(jī)可測(cè)得其天線(xiàn)幾何中心的基準(zhǔn)高程h1，再減去GNSS天線(xiàn)到水面的高度h2，即可反算出水面基準(zhǔn)高程。水面基準(zhǔn)高程減去測(cè)深儀測(cè)得的水深h3，就可達(dá)到水底點(diǎn)的基準(zhǔn)高程，故水底點(diǎn)基準(zhǔn)高程可表示為：h=h1-h2-h3。采用這種方法確定的水位基準(zhǔn)高程精度較高，并較好的消除了波浪、潮汐、水位落差等因素對(duì)水底高程的影響，大大提高了工作效率。（3）常規(guī)水下地形測(cè)繪與無(wú)人船水下地形測(cè)

9、繪的比較傳統(tǒng)的水下地形測(cè)量，一般采用改裝的漁船（少數(shù)單位可能會(huì)采用專(zhuān)業(yè)的測(cè)量船），在舷側(cè)安裝測(cè)深儀、GPS接收機(jī)等設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。但這種方法存在以下不足：1）測(cè)量船體一般體積較大、吃水較深，部分淺灘、水庫(kù)和近岸區(qū)域無(wú)法達(dá)到，致使這一部分的水下地形數(shù)據(jù)只能通過(guò)海圖、歷史資料或數(shù)據(jù)擬合等途徑獲得，數(shù)據(jù)可靠性較差，且船只在淺水區(qū)作業(yè)時(shí)，存在擱淺、傾覆等風(fēng)險(xiǎn)；2）無(wú)法進(jìn)入部分危險(xiǎn)水域進(jìn)行測(cè)量，使得外業(yè)數(shù)據(jù)存在空白區(qū)；3）動(dòng)力一般由汽油或柴油等發(fā)動(dòng)機(jī)提供，搬運(yùn)不便，且有漏油，排煙等污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)；4）以測(cè)量員操控為主，受理論水平、實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的影響，外業(yè)數(shù)據(jù)難免存在一定的粗差；5）船體儀器設(shè)備的安

10、裝、拆卸所需人員多且費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，作業(yè)成本較高；6）測(cè)量船一般停靠在港灣、碼頭等區(qū)域，有時(shí)很難在測(cè)區(qū)附近找到合適的測(cè)量船，或者很難在附近找到適合船只停靠的碼頭，測(cè)量船駛抵測(cè)區(qū)或返航費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且成本較高；7）相關(guān)儀器必須設(shè)置在距水面0.5米以上處，水深1米以下的數(shù)據(jù)無(wú)法獲得，存在一定的作業(yè)限制。與傳統(tǒng)水下地形測(cè)量模式相比，楚航無(wú)人船具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）船體吃水淺，可靈活的進(jìn)入淺灘、近岸及其他危險(xiǎn)區(qū)域作業(yè)，可作為傳統(tǒng)水下地形測(cè)量模式的補(bǔ)充，且在江河、湖、近海等測(cè)區(qū)區(qū)域內(nèi)，完全取代傳統(tǒng)作業(yè)模式。2）測(cè)線(xiàn)布設(shè)方式靈活多樣，可采用現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)、坐標(biāo)布線(xiàn)、DXF底圖布線(xiàn)或GoogleEarth布線(xiàn)等多種方式進(jìn)行

11、。3）測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化，不需要人工干預(yù)，一旦導(dǎo)入測(cè)線(xiàn)文件后，即可啟動(dòng)自動(dòng)走線(xiàn)功能，無(wú)人船按照設(shè)定好的測(cè)線(xiàn)坐標(biāo)，自主走線(xiàn)及換線(xiàn)測(cè)量，測(cè)量結(jié)束后，便可自動(dòng)返回事先設(shè)定好的回歸地點(diǎn)。4）安全環(huán)保，鋰鐵電池供電，不存在漏油、漏煙等污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。5）測(cè)量過(guò)程效率高，可大大節(jié)省測(cè)量成本。（4）無(wú)人船水域測(cè)量機(jī)器人系統(tǒng)的特點(diǎn)武漢楚航測(cè)控?zé)o人船的特點(diǎn)主要有：1）船體穩(wěn)定性好，抗風(fēng)浪能力高。目前已通過(guò)了多種水域環(huán)境下的測(cè)試，并與國(guó)外知名品牌的無(wú)人船進(jìn)行了比測(cè)，比測(cè)結(jié)果證明，楚航無(wú)人船在穩(wěn)定性和抗風(fēng)浪能力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國(guó)外無(wú)人船。2）測(cè)量過(guò)程全自動(dòng)化，自主化程度高。無(wú)人船中設(shè)計(jì)了一種無(wú)舵自動(dòng)走航及精準(zhǔn)控制系統(tǒng)，采用自

12、動(dòng)舵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)按照預(yù)先設(shè)定的計(jì)劃的航線(xiàn)進(jìn)行精準(zhǔn)的走線(xiàn)、換線(xiàn)及回歸等功能。整個(gè)測(cè)量過(guò)程全自動(dòng)化，自主化程度高，這也是國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品不具備的功能。3）無(wú)線(xiàn)通訊距離遠(yuǎn)。無(wú)線(xiàn)通訊距離2km，還可以根據(jù)客戶(hù)需求定制最遠(yuǎn)距離達(dá)30km的無(wú)線(xiàn)通訊模塊。4）船載兼容多傳感器平臺(tái)設(shè)計(jì)，客戶(hù)定制方便。采用多傳感器集成與信息融合技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種兼容多種傳感器的平臺(tái)，可根據(jù)客戶(hù)要求，任意更換GPS接收機(jī)、測(cè)深儀、ADCP、水質(zhì)采樣與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備等傳感器。5）安全性能高，自動(dòng)回歸精準(zhǔn)。設(shè)計(jì)了自動(dòng)回歸功能，當(dāng)通訊鏈路中斷45秒以上，或者船載電池電量低于25%時(shí)，無(wú)人船自動(dòng)開(kāi)啟自動(dòng)回歸功能，自動(dòng)回歸到事先設(shè)定好的回歸地

13、點(diǎn)。RTK定位模式下，回歸點(diǎn)與設(shè)定的回歸點(diǎn)偏差一般小于0.5m。三、質(zhì)量控制按本公司質(zhì)量管理體系實(shí)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。具體如下：3.1測(cè)量作業(yè)中的質(zhì)量控制3.1.1 導(dǎo)航定位的質(zhì)量控制 實(shí)時(shí)差分定位時(shí)，岸臺(tái)位置選擇應(yīng)滿(mǎn)足如下要求： 選在視野開(kāi)闊的控制點(diǎn)上，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的仰角小于10°； 岸臺(tái)與高壓線(xiàn)、變電站、無(wú)線(xiàn)電信號(hào)發(fā)射設(shè)備的距離不小于100m，與強(qiáng)輻射電臺(tái)、電視臺(tái)、微波中轉(zhuǎn)站的距離不小于500m； 避開(kāi)對(duì)電磁波有強(qiáng)烈反射影響的物體。 基準(zhǔn)站天線(xiàn)的對(duì)中誤差不得超過(guò)3mm。3.1.2水下地形測(cè)量的質(zhì)量控制（1） 勘測(cè)數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄。（2）定時(shí)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，以消除

14、噪聲影響和假信號(hào)等。（3）水深測(cè)量出現(xiàn)下列情況時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)：1) 測(cè)深線(xiàn)間距大于設(shè)計(jì)間距的1.5倍;2) 測(cè)深儀記錄紙上的回波信號(hào)中斷或模糊不清，在紙上超過(guò)3mm，且水下地形復(fù)雜；3) 測(cè)深儀零信號(hào)不正常、無(wú)法量取水深；4) 連續(xù)漏測(cè)2個(gè)以上定位點(diǎn)或斷面的起、終點(diǎn)及轉(zhuǎn)折點(diǎn)未定位；5) GPS精度自評(píng)不合格的時(shí)段；6) 測(cè)深點(diǎn)號(hào)與定位點(diǎn)號(hào)不符，且無(wú)法糾正。（4）水深測(cè)量出現(xiàn)下列情況時(shí)進(jìn)行重測(cè)： 深度比對(duì)超限點(diǎn)數(shù)超過(guò)參加比對(duì)總點(diǎn)數(shù)的20%。深度比對(duì)采用檢測(cè)線(xiàn)與主測(cè)線(xiàn)相交處，圖上1mm范圍內(nèi)水深點(diǎn)的深度比對(duì)互差應(yīng)符合以下規(guī)定：水深 H(m)深度比對(duì)互差(m)H200.4H200.02H 確認(rèn)有系統(tǒng)誤差

15、，但又無(wú)法消除或改正。3.2內(nèi)業(yè)整理質(zhì)量控制水深測(cè)量的內(nèi)業(yè)整理工作包括下列內(nèi)容： 各種外業(yè)手簿的整理和檢校； 水位記錄原始手簿的檢查； 測(cè)深手簿、測(cè)深記錄紙、記錄軟盤(pán)和定位手簿的檢查。自動(dòng)化測(cè)圖的內(nèi)業(yè)整理包括以下內(nèi)容： 檢查定位點(diǎn)、特征點(diǎn)的時(shí)間和編號(hào)與測(cè)深儀記錄紙的點(diǎn)位編號(hào)是否一致； 根據(jù)航跡圖決定測(cè)深線(xiàn)的取舍； 檢查和輸入水位、測(cè)深儀改正數(shù)； 檢查特征點(diǎn)、助航標(biāo)志、重要的地形和地物是否齊全。四、成果檢查驗(yàn)收及資料提交4.1 成果檢查與驗(yàn)收4.1.1 檢查驗(yàn)收內(nèi)容檢查驗(yàn)收內(nèi)容包括：水下斷面數(shù)據(jù)、地形圖圖件、文字報(bào)告。4.1.2 檢查與驗(yàn)收方式本項(xiàng)目成果質(zhì)量實(shí)行二級(jí)檢查、一級(jí)驗(yàn)收方式進(jìn)行控制。即項(xiàng)目部對(duì)測(cè)繪產(chǎn)品進(jìn)行全面的過(guò)程檢查,在過(guò)程檢查合格的基礎(chǔ)上，由公司總工辦對(duì)測(cè)繪產(chǎn)品進(jìn)行最終檢查。測(cè)繪產(chǎn)品經(jīng)最終檢查合格后,交甲方驗(yàn)收或由甲方委托具有資質(zhì)的質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。