白沙洲大橋水下斷面施測方案

1、武漢市白沙洲長江大橋測繪項目實施方案武漢光谷北斗地球空間信息產業(yè)有限公司2017年3月目 錄一、概述11.1 測區(qū)概況11.2 測量原則及技術標準11.3 平面基準和高程系統(tǒng)21.4 擬投入設備2二、地形測繪22.1 測量內容22.2 測量技術方案22.2.1 平面控制測量22.2.2 高程控制測量32.2.3 圖根控制測量32.2.4 基準站建立32.2.5 測線布設4三、質量控制75.1測量作業(yè)中的質量控制75.1.1 導航定位的質量控制75.1.2水下地形測量的質量控制75.2內業(yè)整理質量控制8六、成果檢查驗收及資料提交96.1 成果檢查與驗收96.1.1 檢查驗收內容96.1.2 檢查

2、與驗收方式96.2 資料提交96.2.1 文字報告96.2.2 控制測量成果96.2.3 圖形資料9一、概述1.1 測區(qū)概況測區(qū)位于湖北省武漢市內，白沙洲長江大橋，跨經白沙洲。上游為在建沌口長江大橋，下游為鸚鵡洲長江大橋。主要施測內容為白沙洲上下游兩側50米內水下斷面、地形。1.2 測量原則及技術標準（1）水運工程測量規(guī)范（JTS 131-2012）；（2）全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314-2008）；（3）全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術規(guī)范（CH/T2009-2010）；（4）國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）國家基本比例尺地形圖分幅與編號（GB/T13989-92）；（6）測繪作業(yè)人員安全規(guī)范（CH 1016-2008）；（7）國家三、四等水準測量規(guī)范（GB 12898-2009）。1.3 平面基準和高程系統(tǒng)本項目平面基準及高程系統(tǒng)將與實際項目需求統(tǒng)一。1.4 擬投入設備序號名 稱規(guī)格型號數(shù)量指標1無人船水域測量機器人系統(tǒng)Surf-M型1套測繪型無人船2GPS接收機Trimble 57003套RTK：平面10mm+1ppm；高程：20mm+1ppm3Trimble 58002套RTK：平面10mm+1ppm；高程：20mm+1ppm4成圖軟件CASS2套二、地形

4、測繪2.1 測量內容本項目水下測繪為白沙洲橋兩側水下斷面測量。2.2 測量技術方案2.2.1 平面、高程控制測量保證測圖的精度及速度，本項目采用我司在白沙洲大橋上基于北斗定位實時監(jiān)測系統(tǒng)為基站，采用RTK流動站式的水下無人測量船。充分滿足項目要求。2.2.2控制測量考慮到實際已知點情況及測量要求，本項目可能進行高程控制測量，按四等水準測量標準進行。高程控制測量主要是進行水準點的聯(lián)測，其主要工作流程如下： 實地踏勘，選取測區(qū)范圍內或附近合適的，并符合等級要求的水準點作為已知點，并確定合理的水準觀測線路； 測量并記錄數(shù)據(jù)； 對觀測的數(shù)據(jù)進行平差計算，從而得出控制點的高程。2.2.3 圖根控制測量為

5、滿足水下地形測繪需求，在測區(qū)范圍內布設一定密度的圖根控制點。采用GPS RTK實時動態(tài)定位法測設圖根控制點,每個圖根點自動觀測個數(shù)不少于10個，并取平均值作為定位結果。2.2.4 基準站建立RTK基準站點設置的要求：該點采用采用白沙洲大橋實時監(jiān)測系統(tǒng)為基準站，數(shù)據(jù)精度穩(wěn)定、可靠。 2.2.5 測線布設（1）主測線布設主測線原則上按垂直等深線方向布設，根據(jù)測圖比例尺和相關規(guī)程規(guī)范要求，主測線可以5m間隔布設斷面測量或根據(jù)甲方技術要求。（2）檢測線布設為評估水下地形測量精度，根據(jù)相關規(guī)程規(guī)范要求，需按垂直主測線方向，布設不小于主測線長度5%的檢測線。2.2.6 無驗潮模式水下地形測繪（1）主要設備

6、簡介采用無人船水域測量機器人系統(tǒng)進行填海區(qū)的水下地形測繪。無人船水域測量機器人系統(tǒng)，是以無人船為載體，集成北斗、GNSS、水深測量、陀螺儀、CCD相機等多種高精度傳感設備，采用寬帶無線傳輸?shù)姆绞?，在岸基實時接收并分析處理無人船系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)，以遙控和自控兩種方式對船體及船載傳感器進行操作和控制。系統(tǒng)由遙控測量無人船子系統(tǒng)和岸基控制子系統(tǒng)組成。1）遙控測量無人船子系統(tǒng)該船體設有動力系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、船上控制系統(tǒng)、測深儀、陀螺儀、 GNSS定位模塊、CCD攝像頭和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊等。通過嵌入式編程技術，實現(xiàn)對船體的控制，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，通過無線傳輸協(xié)議，實時接收、分析、處理和顯示遙測船體發(fā)送的數(shù)據(jù)，控制測量船自動或手動走線測量，并實現(xiàn)船只的自動回航，最后對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理以及圖件的繪制。無人船水域測量機器人系統(tǒng)可以最大程度上填補該常規(guī)水下測量領域的空白并大幅度提高相關行業(yè)的作業(yè)效率及準確度。系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求靈活搭載水下地形測量、水流流速流量監(jiān)測以及水質自動采樣與在線監(jiān)測設備，采用機器人智能控制技術，系統(tǒng)可實現(xiàn)全自動化的水下地形測繪、流速流量監(jiān)測以及水環(huán)境保護監(jiān)測等功能。圖2 無人船水域測量機器人系統(tǒng)組成圖（2）實現(xiàn)方法系統(tǒng)采用GNSS接收機和數(shù)字測深儀進行水下地形測量。GNSS接收機可支持GPS、GLONASS以

8、及中國北斗系統(tǒng)，并開通了RTK（Real Time Kinematic）功能，可支持多種格式的差分數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)高精度的導航定位。系統(tǒng)采用采用RTK定位模式，在事前準確設定基準站的平面和高程坐標，進入差分工作狀態(tài)后，流動站GNSS接收機可測得其天線幾何中心的基準高程h1，再減去GNSS天線到水面的高度h2，即可反算出水面基準高程。水面基準高程減去測深儀測得的水深h3，就可達到水底點的基準高程，故水底點基準高程可表示為：h=h1-h2-h3。采用這種方法確定的水位基準高程精度較高，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)水下地形測繪與無人船水下地形測

9、繪的比較傳統(tǒng)的水下地形測量，一般采用改裝的漁船（少數(shù)單位可能會采用專業(yè)的測量船），在舷側安裝測深儀、GPS接收機等設備，進行數(shù)據(jù)的采集。但這種方法存在以下不足：1）測量船體一般體積較大、吃水較深，部分淺灘、水庫和近岸區(qū)域無法達到，致使這一部分的水下地形數(shù)據(jù)只能通過海圖、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，存在擱淺、傾覆等風險；2）無法進入部分危險水域進行測量，使得外業(yè)數(shù)據(jù)存在空白區(qū)；3）動力一般由汽油或柴油等發(fā)動機提供，搬運不便，且有漏油，排煙等污染環(huán)境的風險；4）以測量員操控為主，受理論水平、實際工作經驗的影響，外業(yè)數(shù)據(jù)難免存在一定的粗差；5）船體儀器設備的安

10、裝、拆卸所需人員多且費時、費力，作業(yè)成本較高；6）測量船一般?？吭诟蹫?、碼頭等區(qū)域，有時很難在測區(qū)附近找到合適的測量船，或者很難在附近找到適合船只停靠的碼頭，測量船駛抵測區(qū)或返航費時、費力，且成本較高；7）相關儀器必須設置在距水面0.5米以上處，水深1米以下的數(shù)據(jù)無法獲得，存在一定的作業(yè)限制。與傳統(tǒng)水下地形測量模式相比，楚航無人船具有以下優(yōu)點：1）船體吃水淺，可靈活的進入淺灘、近岸及其他危險區(qū)域作業(yè)，可作為傳統(tǒng)水下地形測量模式的補充，且在江河、湖、近海等測區(qū)區(qū)域內，完全取代傳統(tǒng)作業(yè)模式。2）測線布設方式靈活多樣，可采用現(xiàn)場布線、坐標布線、DXF底圖布線或GoogleEarth布線等多種方式進行

11、。3）測量過程自動化，不需要人工干預，一旦導入測線文件后，即可啟動自動走線功能，無人船按照設定好的測線坐標，自主走線及換線測量，測量結束后，便可自動返回事先設定好的回歸地點。4）安全環(huán)保，鋰鐵電池供電，不存在漏油、漏煙等污染環(huán)境的風險。5）測量過程效率高，可大大節(jié)省測量成本。（4）無人船水域測量機器人系統(tǒng)的特點武漢楚航測控無人船的特點主要有：1）船體穩(wěn)定性好，抗風浪能力高。目前已通過了多種水域環(huán)境下的測試，并與國外知名品牌的無人船進行了比測，比測結果證明，楚航無人船在穩(wěn)定性和抗風浪能力上遠遠超出國外無人船。2）測量過程全自動化，自主化程度高。無人船中設計了一種無舵自動走航及精準控制系統(tǒng)，采用自

12、動舵技術，實現(xiàn)自動按照預先設定的計劃的航線進行精準的走線、換線及回歸等功能。整個測量過程全自動化，自主化程度高，這也是國內外同類產品不具備的功能。3）無線通訊距離遠。無線通訊距離2km，還可以根據(jù)客戶需求定制最遠距離達30km的無線通訊模塊。4）船載兼容多傳感器平臺設計，客戶定制方便。采用多傳感器集成與信息融合技術，設計了一種兼容多種傳感器的平臺，可根據(jù)客戶要求，任意更換GPS接收機、測深儀、ADCP、水質采樣與在線監(jiān)測設備等傳感器。5）安全性能高，自動回歸精準。設計了自動回歸功能，當通訊鏈路中斷45秒以上，或者船載電池電量低于25%時，無人船自動開啟自動回歸功能，自動回歸到事先設定好的回歸地

13、點。RTK定位模式下，回歸點與設定的回歸點偏差一般小于0.5m。三、質量控制按本公司質量管理體系實行嚴格的質量控制。具體如下：3.1測量作業(yè)中的質量控制3.1.1 導航定位的質量控制 實時差分定位時，岸臺位置選擇應滿足如下要求： 選在視野開闊的控制點上，視場內障礙物的仰角小于10°； 岸臺與高壓線、變電站、無線電信號發(fā)射設備的距離不小于100m，與強輻射電臺、電視臺、微波中轉站的距離不小于500m； 避開對電磁波有強烈反射影響的物體。 基準站天線的對中誤差不得超過3mm。3.1.2水下地形測量的質量控制（1） 勘測數(shù)據(jù)由計算機自動記錄。（2）定時用計算機軟件對水深數(shù)據(jù)進行回放，以消除

14、噪聲影響和假信號等。（3）水深測量出現(xiàn)下列情況時進行補測：1) 測深線間距大于設計間距的1.5倍;2) 測深儀記錄紙上的回波信號中斷或模糊不清，在紙上超過3mm，且水下地形復雜；3) 測深儀零信號不正常、無法量取水深；4) 連續(xù)漏測2個以上定位點或斷面的起、終點及轉折點未定位；5) GPS精度自評不合格的時段；6) 測深點號與定位點號不符，且無法糾正。（4）水深測量出現(xiàn)下列情況時進行重測： 深度比對超限點數(shù)超過參加比對總點數(shù)的20%。深度比對采用檢測線與主測線相交處，圖上1mm范圍內水深點的深度比對互差應符合以下規(guī)定：水深 H(m)深度比對互差(m)H200.4H200.02H 確認有系統(tǒng)誤差

15、，但又無法消除或改正。3.2內業(yè)整理質量控制水深測量的內業(yè)整理工作包括下列內容： 各種外業(yè)手簿的整理和檢校； 水位記錄原始手簿的檢查； 測深手簿、測深記錄紙、記錄軟盤和定位手簿的檢查。自動化測圖的內業(yè)整理包括以下內容： 檢查定位點、特征點的時間和編號與測深儀記錄紙的點位編號是否一致； 根據(jù)航跡圖決定測深線的取舍； 檢查和輸入水位、測深儀改正數(shù)； 檢查特征點、助航標志、重要的地形和地物是否齊全。四、成果檢查驗收及資料提交4.1 成果檢查與驗收4.1.1 檢查驗收內容檢查驗收內容包括：水下斷面數(shù)據(jù)、地形圖圖件、文字報告。4.1.2 檢查與驗收方式本項目成果質量實行二級檢查、一級驗收方式進行控制。即項目部對測繪產品進行全面的過程檢查,在過程檢查合格的基礎上，由公司總工辦對測繪產品進行最終檢查。測繪產品經最終檢查合格后,交甲方驗收或由甲方委托具有資質的質量檢驗機構進行質量驗收。