GPS在航道测量中的应用分析

石江滨

（黑龙江省航道事务中心,黑龙江 哈尔滨 150026）

GPS是全球定位系统的英文缩写，实际上是从20世纪70年代的美国军方处发展而来的空间定位系统。在经过几十年的发展之后，GPS技术已经实现了多次升级，其定位的精度也变得越来越高，目前被广泛应用于包括工程测量、车辆导航、资源勘探、航线监测和其他方面。事实证明，在航道维护和管理中只有高效应用GPS技术，才能够对内河航道进行全面遥控管理，最终使航道可以更好地运行。

1 航道测量概述

1.1 航道测量概念

航道测量一直都在水运维护和管理中起到非常重要的作用，航道测量和传统测量方面是存在着一些相同之处的，但因为工作目的和涉及内容有所不同，和一般的测量又有所区别。从测量的内容看，无论是航道测量还是一般测量都需要具体对地形、地貌和其他不同的内容进行分析[1]，但是专业的航道测量则需要测量包括水下地形和水文等方面的内容。其测量的结果和应用的环境都会直接对测量的精度产生影响；从发挥的作用看，航道测量对于其质量控制和维护的过程都起到了至关重要的作用，更为之后的航道施工维护提供了详细的数据支撑。

1.2 航道测量方案

在航道测量方案上，一定要通过考虑多方面的需要才能够建立合适的航道测量控制网。常规的航道测量方案主要是由几个方面的内容组成：第一，先有效地控制控制点的位置，并在条件允许的基础上，分析合理因素选择出合适的测量方案；第二，注意借助GPS定位来确定两个不同点位之间的向量，其中可能会包括不同类型的选择模式；第三，在众多不同定位模式中，动态模式的测量精度较差，必要时可以配合不同的卫星进行跟踪，所以这种测量方式不太能够被融入控制网内部。

使用静态模式测量的过程如下：第一，可以先将几台不同的设备安装在基线端点上，这样才能够同时装上很多颗卫星，并直接将测量的时间控制在1小时左右，实际这属于一种非常经典的模式；第二，一定要在运用静态定位模式时选择最合适的观测基线，重点是要将不同的图形构成已经闭合的图形，最终才能够直接提升测量的精度；第三，在使用多数快速静态定位的方式时，可以在测量中间站内部选择一个基站，再在安防一部接收机的基础上高效地接收不同类型的卫星。

航道测量在我国整体测量的过程中确实一直都在发挥重要的作用。事实证明，只有采用合适的测量方案才能够更好地提高测量的效率。

2 运用GPS测量航道的过程

在使用GPS测量航道时，可以将硬件和软件融合在一起。其中，内部的硬件设备主要是由GPS卫星信号接收机、电脑和探测仪器构成，软件设备主要是由外业软件和内业软件构成[2]。具体测量过程主要包括如下几个步骤。

2.1 测量准备工作

在测量前一定要做好相关的准备工作：第一，先收集与航道信息有关的地图；第二，准备必要的绳索，用来捆绑固定仪器；第三，测量船驾驶员可以选择较为熟悉的航道地形和河域，必须让经验丰富的驾驶人员驾驶测量船。

2.2 重视安装调试工作

在进行安装和调试探测仪器时，需要遵循如下几个不同的步骤：第一，先注意按照不同的要求来直接固定在合适的测量船上，并让GPS接收天线和探测仪器换能器内部的中心保持一致；第二，注意用合适的数据连接线来直接将GPS卫星信号接收机和探测仪器有效地连接在仪器上，并在直接校对好有关测量仪器之后进行调试；第三，借助电脑上的测深软件来将GPS仪器和测深仪连接在仪器上，这样不仅可以让GPS接收不同地方发射来的信号，更可以对有关的数据有效地进行分析。

2.3 测量航道断面图

可以遵循如下几个步骤来测量航道断面图。第一，注意控制船行驶的速度，并在测量时让船的速度尽量保持平稳，最终才不会出现较大幅度的摇摆。第二，注意在分析不同需要的基础上设置不间断面上的点位，并在分析实际情况的基础上记录下相关的数据[3]。第三，注意结合水深点位来直接分析断面的情况，这样才能够在第一时间测量出航道的水深。

2.4 注意直接记录测量数据

第一，在实际测量时，电脑需要直接记录相关的数据。但是如果一旦遇到了包括高压电线、桥梁码头和其他不同的障碍物时，GPS天线是无法直接靠近已经到达的点位，却只能够在让其无限靠近时直接记录下合适的点位号。第二，注意配合合适的图例在电脑上显示正确的位置，必要时也可以在符号旁边加上一些文字说明。第三，在测量时一定要在第一时间保存相关的文件，这样才能够在避免出现丢失测量数据的现象。

3 运用GPS测量航道时的注意事项

3.1 在提高测量的精度方面

运用GPS来测量航道时确实可以提高测量的精度，但要注意几个方面：第一，GPS测量系统可以将不同的数据更好地集中在一起，实际也更好地同步解决了平面定位和水下测量的问题；第二，在测量时一方面要注意选择稳定性和灵活性较好的测量船只，另外一方面要保证测量时航行的过程变得更加平稳，避免出现太大幅度的摇摆；第三，可以针对不同的河段来采用合适的测量方式，注意对出现较多礁石区域的地方直接进行加密，并在具体分析水深变化和水位内容的基础上选择真正合理的测量方案。

3.2 在提高工作效率方面

运用GPS来测量航道可以更好地提高测量的效率。第一，GPS系统可以对航道实现精确导航，最终更好地提高测量的效率。第二，运用GPS系统来测量航道时不仅可以时刻保持测量的间距，还可以对不同的船位进行高效监控[4]。如果一旦发现航行的轨迹存在偏移的现象，则可以采用合适的措施进行修正，最终才能够避免存在包括多漏和侧漏的现象。可以看出，GPS系统确实可以在较短的时间内直接提高工作效率。

4 GPS在航道测量中的应用实例

4.1 工程概述

以某运河为例，本工程的设计起点位于刘山下游1.7km的位置，终点则位于下游和运河中交汇的地方，航道等级为二级。按照三级水工建设物设计的过程看，其航道里程为69.834km,实际的疏浚长度为65.426km,设计水深为4.2m，最小的弯曲半径为550m。本次航道整治的主要范围是由水上方的93.16万方和水下方的375.14万方组成，新建岸长度约为10 293米。

4.2 应用方法

（1）准备设施

可以在具体分析航道测量需求的基础上来选择真正合适的GPS技术，并准备不同类型的硬件设备和软件设备。另外，更需要通过提前准备好合适的地图、固定仪器和收放仪器以便确定不同的航道深度。在真正测量之前一定要让驾驶员将合适的仪器直接固定在船的一头，并直接将GPS接受线设置在测量仪器的上方，只有将不同的仪器和计算机有效地连接在一起才能够提高测试的效率。

（2）测量要求

整体测量要求是由如下几点不同的内容组成。

①实地勘测。可以先在实际任务区域内部进行考察，再选择真正高效的GPS点，重点要直接检测等级较高的GPS点，最终才能够更好地提高测量的精度。在选择GPS点时一定要先考虑船舶靠岸的地点，避免旁边的控制点受到破坏。

②布置GPS控制网。注意先充分考虑不同航道两岸的地形和物体，并在具体分析作业时在卫星状态的基础上来分析测量的精度，最终才能够更好地提高布置GPS控制网的效率。

③直接处理数据。可以将运用GPS观测所得的数据直接融入计算机内部，并借助相关的转换软件来直接处理合适的数据，在整理数据信息的基础上更好地提高数据自身的质量。

④计算GPS坐标和平差。可以直接计算合适的GPS坐标和平差，并直接将测量的数据传输到计算机内部，最后才能够得出较为准确的角度平差和距离平差，专业人员可以借助不同的平差来计算出合适的坐标和高程。

在实际操作时，专业人员需要在参照上述具体步骤的基础上来更好地提高测量的质量。

4.3 应用效果

在采用碎部测量方法时，可以先对整个全站仪内部的GPS测量结果进行分析，并在看出两种测量结果差值的基础上将其控制在2cm左右，注意借助较少的控制点。一个真正高效的基准站需要在全范围内覆盖较大的范围，自身的位置也显得相对固定，最终测量的效率也会变得更高。

真正需要参与GPS分析的人很少，一般只有1个人，在实际测量时这一优势则会表现得更加明显。GPS测量仪在测量河道和地貌时能发挥更大的作用，最终不仅能够减少成本，更能提高测量的质量。

5 GPS测量在航道测量中应用的优势和劣势

GPS测量在航道测量的过程中可以表现出不同的优势：第一，多数观测站之间并不需要直接通视，所观测的时间也较为短暂，操作的过程相对较为简单；第二，可以在测量时全面实现全天候的等待作业，并在提高航道测量精度的基础上减少财力、人力和物力的损耗；第三，从效益发展看，GPS可以更好地直接将地球全部覆盖起来，其中任何一个使用者都可以直接被覆盖到，最终更好地实现全面轨道测量[5]。

GPS测量在航道测量中存在的劣势表现在如下几个方面。第一，虽然其操作的效率较高，但是其自身的价格较为昂贵。在市场上，常用的GPS设备需要花费超过三十万元，但是购买一台全站仪则只需要花费10万元。第二，如果一直使用GPS设备则容易在使用的过程中被损坏，自身返修的价格也很高。

从上面两段的分析可以看出在是否使用GPS测量时需要综合考虑其运作的过程，并注意采用合适的策略来做好后期维护的工作，最终才能够更好地提高航道测量的效率。

6 结语

GPS定位技术在经济发展的过程中一直都发挥着重要的作用，目前与航道测量有关的智能化测量方法已经取代了古老的测量方式。从长远发展来看，全站仪器作为一个能够发挥较好作用的器械，确实可以在未来发挥更大的作用。只需要有效地使用航道测量方法，才能够更加完整的反应出航道内部的深度和地貌。专业的人员可以在检测数据时综合利用各类GPS技术和全站仪，最终才能够得到合适的效果。