GPS技术在航道疏浚工程中的应用分析

贾海波

摘 要：疏浚工程是航道开发、增加、维护航道尺度的主要手段之一，为了强化航道的开发与利用，越来越多的科技手段被应用其中，而GPS技术便是其中的主要技术之一。文章就GPS技术在航道疏浚工程中的实际应用情况进行了较为全面的分析，希望其能在航道的开发与利用方面发挥更大的价值。

关键词：GPS技术；航道疏浚；应用分析

中图分类号：U612.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0053-02

航道疏浚工程主要从事的是清楚航道水下泥沙的作业，是航道开发、整改工作中最为重要的工程项目之一，古代人们多利用长柄斗勺挖取水中的泥沙，而到了18世纪采用的是以蒸汽机为动力的挖泥船进行疏浚作业。随着世界经济发展对水路运输需求的加剧，大型挖泥船等设备虽然为航道疏浚作业提供了一定的保障，但在疏浚工程质量检测、进度评估、成本控制以及工程后续发展方面仍存在一定的不足，因而航道开发部门适当的引进了GPS技术，利用GPS卫星所传输出的定位信号，对海洋、江河、内河等航道的疏浚工程提供全天候的精确、可靠的信息数据，从而确保整个航道疏浚工程的顺利开工作业。

1 GPS技术

1.1 GPS技术

GPS技术即全球定位系统，该系统由GPS卫星星座、地面监控系统以及GPS信号接收设备等三大部分构成。目前该技术已经被成功应用到军事、民用交通导航、大地测量、摄影测量、人员跟踪等不同的领域，而将其应用到航道开发与整改工程中是近年来航道工程作业中的新尝试，尤其是在航道疏浚工程的测量、管理方面，更是发挥了较大的作用。

1.2 GPS技术的特点

1.2.1 工作持续性强，受自然因素影响小

GPS系统中共有21颗工作卫星、3颗轨道卫星组成GPS卫星星座，这24颗卫星均匀的分布在6个平面轨道上，可以说GPS技术利用24颗卫星对全球进行全天候、立体性的监测。虽然卫星运行中会存在一定“间隙段”，却并不会影响系统的全天候监测作业。另外，卫星受地球自然变化的影响小，因而可以获取更为精确的信息数据。

1.2.2 高强度的定位技术

在GPS系统中地面监控系统对每一颗卫星的实际运作情况进行全面的监测与控制，且其会保证每颗卫星处于同一时间标准，即GPS时间系统，因而GPS具有高强度的定位技术。据不完全统计GPS单机定位的精确程度已经超过10 m，而采取查分定位的方式便可将定位技术精确到厘米、甚至是毫米，因而这种高清度的精密定位技术可以在航道疏浚工程中发挥极大的作用。

1.2.3 功能多样，应用范围广泛

GPS技术在测量、导航、测时等方面均可以发挥较大功效，而随着科学技术的进一步发展，其更会深入到社会发展的各个领域中。单从航道开发工程分析，GPS技术便可以在航道质量监测、工程时速测量、工程进程监控等方面发挥作用。

2 GPS技术在航道疏浚工程中的应用

2.1 工程实例

某工程是4 500 t出海航道的开发工程，该航道全长40 km，将按照5 000 t级的海轮建设标准进行具体的施工作业，经过全面测量可知该航道的有效宽度为90 m，通航深度达到7 m，由于备淤的深度超过0.5 m，所以将设计深度控制在7.8 m。由于该工程的工期时间短、对质量的要求严格，且施工阶段受自然天气影响较大，传统的耙吸式挖泥船外抛的作业方法在施工过程中会遭遇自然状况的较大影响，所以为了确保工程的顺利进行与竣工，工程将GPS技术引入具体的疏浚工作环节。

2.2 GPS技术在航道疏浚工程中的具体应用

2.2.1 GPS技术在工程测量中的应用

航道开发与整改工程中测量是控制工程质量的关键环节，其主要分为疏浚前期的复测、疏浚中期的测量以及疏浚后期的整体质量测量等三阶段测量。在本工程中为强化对疏浚工程各施工环节的实时监控，以确保工程的进度与质量，首先在航道测量船上配备了RTK—GPS接收机、水深测量自动化成图系统，而为了进一步确保测量的精确程度，测量船上还安装了高精度的测量软件。RTK技术为实时动态差分技术，其采用的是载波相位动态实时差分的方法，可以将测量的精度精确到毫米级，其的应用大大提升了航道疏浚工程测量的精确程度；水深测量自动化成图系统通过对水下状况的实时勘探将数据传输到自动化的绘图软件中，然后软件便将数据资料详细的转化为图形的形式，该系统的绘图质量较高，可以为疏浚工作的实际实施提供详细的指导。在测量过程中，利用测量定位系统中的接收机提供精确的定位点坐标，水深测量仪器提供水下数据资料，两种设备在提供信息的同时将资料的传输时间、测量点等进行详细的自动记录，对水深测量工作的顺利进行提供了便利。GPS技术在航道疏浚工程中的应用极大地提高了测量质量，为挖泥船后续的开挖作业提供了较为精确的数据支持，从而为工程的整体施工质量提供了科学的施工保障。

2.2.2 GPS技术在挖泥船作业过程中的应用

该工程中的挖泥船上同样配备了GPS系统（根据施工航道的具体情况采用的是D—GPS）以及配有电子图形控制软件系统的计算机设备。挖泥船的施工作业是结合前期测量船的测量结果进行具体的挖泥作业，因而施工前测量人员便结合测量数据设计了可行性较高的施工技术，并将该施工技术正确的输入到计算机系统中，所以在施工过程中挖泥船的驾驶人员会结合电子图形控制系统所形成的施工计划，在图形控制范围内进行操作设备，以实现对施工的质量控制。

挖泥船开挖作业前需要在耙臂、耙头及绞刀头等位置上安装相应的深度指示装置，通过D—GPS系统与电子图形控制系统，驾驶人员可对这些施工设备进行精确的定位与有效的控制，这样挖泥船才能在提高开挖效率、保持挖槽平整度以及确保边坡开挖精度等方面实现高效作业。GPS技术在挖泥船开挖过程中的应用可以有效的控制超挖、欠挖等不科学施工情况的发生，在提高航道疏浚工程施工精度、保证工程质量方面发挥了较大的作用。

2.3 GPS技术在船舶监测中的应用

航道疏浚工程中船舶监测工作主要强调的是对每个施工阶段的各项动态数据进行实时的跟踪，从而及时将这些动态数据信息传输到管理系统中，这样便保证了管理人员在第一时间发现施工中存在的问题，以进行有效的处理与控制，因而可以说船舶监测工作在整个工程中发挥着统一调度、综合调整的职能。该工程施工过程中在传播上配备了相应的水上交通管理监控系统，该系统会通过施工船舶上的船载定位终端向路面监控系统发送实时的监测数据，而路面监控系统便将监测数据收集起来，并将施工船舶的位置、航行状况等详细的状况显示在计算机屏幕上，这样便达到了有效监测的目的。该工程的船舶监测工作主要是通过GPS卫星定位系统、GIS地理信息系统与互联网技术等高科技综合实现的。将GPS技术应用到船舶监测中对航道疏浚工程的保质保量的提供了较大的高技术手段支持，是一种高效的施工作业手段。

3 结 语

将GPS技术应用到航道疏浚工程中是工程技术进步的体现，由该技术在工程实际施工中发挥的作用可知，未来其更可以深入到航道开发与利用的更多领域中。

参考文献：

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