白沙洲大桥水下断面施测专项方案.doc

武汉市白沙洲长江大桥
测绘项目实行方案

武汉光谷北斗地球空间信息产业有限公司
3月

目 录
一、概述 1
1.1 测区概况 1
1.2 测量原则及技术原则 1
1.3 平面基准和高程系统 2
1.4 拟投入设备 2
二、地形测绘 2
2.1 测量内容 2
2.2 测量技术方案 2
2.2.1 平面控制测量 2
2.2.2 高程控制测量 3
2.2.3 图根控制测量 3
2.2.4 基准站建立 3
2.2.5 测线布设 4
三、质量控制 7
5.1测量作业中质量控制 7
5.1.1 导航定位质量控制 7
5.1.2水下地形测量质量控制 7
5.2内业整顿质量控制 8
六、成果检查验收及资料提交 9
6.1 成果检查与验收 9
6.1.1 检查验收内容 9
6.1.2 检查与验收方式 9
6.2 资料提交 9
6.2.1 文字报告 9
6.2.2 控制测量成果 9
6.2.3 图形资料 9

一、概述
1.1 测区概况
测区位于湖北省武汉市内，白沙洲长江大桥，跨经白沙洲。上游为在建沌口长江大桥，下游为鹦鹉洲长江大桥。重要施测内容为白沙洲上下游两侧50米内水下断面、地形。
1.2 测量原则及技术原则
（1）《水运工程测量规范》（JTS 131-）；
（2）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-）；
（3）《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》（CH/T-）；
（4）《国家基本比例尺地图地图式第一某些：1：500、1：1000、1：地形图图式》(GB/T20257.1-)；
（5）《国家基本比例尺地形图分幅与编号》（GB/T13989-92）；
（6）《测绘作业人员安全规范》（CH 1016-）；
（7）《国家三、四等水准测量规范》（GB 12898-）。

1.3 平面基准和高程系统
本项目平面基准及高程系统将与实际项目需求统一。
1.4 拟投入设备

序号
名 称
规格型号
数量
指标
1
无人船水域测量机器人系统
Surf-M型
1套
测绘型无人船
2
GPS接受机
Trimble 5700
3套
RTK：平面10mm+1ppm；高程：20mm+1ppm
3
Trimble 5800
2套
RTK：平面10mm+1ppm；高程：20mm+1ppm
4
成图软件
CASS
2套

二、地形测绘
2.1 测量内容
本项目水下测绘为白沙洲桥两侧水下断面测量。
2.2 测量技术方案
2.2.1 平面、高程控制测量
保证测图精度及速度，本项目采用我司在白沙洲大桥上基于北斗定位实时监测系统为基站，采用RTK流动站式水下无人测量船。充分满足项目规定。
2.2.2控制测量
考虑到实际已知点状况及测量规定，本项目也许进行高程控制测量，按四等水准测量原则进行。高程控制测量重要是进行水准点联测，其重要工作流程如下：
⑴ 实地踏勘，选用测区范畴内或附近适当，并符合级别规定水准点作为已知点，并拟定合理水准观测线路；
⑵ 测量并记录数据；
⑶ 对观测数据进行平差计算，从而得出控制点高程。
2.2.3 图根控制测量
为满足水下地形测绘需求，在测区范畴内布设一定密度图根控制点。采用GPS RTK实时动态定位法测设图根控制点,每个图根点自动观测个数不少于10个，并取平均值作为定位成果。
2.2.4 基准站建立
RTK基准站点设立规定：该点采用采用白沙洲大桥实时监测系统为基准站，数据精度稳定、可靠。
2.2.5 测线布设
（1）主测线布设
主测线原则上按垂直等深线方向布设，依照测图比例尺和有关规程规范规定，主测线可以5m间隔布设断面测量或依照甲方技术规定。
（2）检测线布设
为评估水下地形测量精度，依照有关规程规范规定，需按垂直主测线方向，布设不不大于主测线长度5%检测线。
2.2.6 无验潮模式水下地形测绘
（1）重要设备简介
采用无人船水域测量机器人系统进行填海区水下地形测绘。无人船水域测量机器人系统，是以无人船为载体，集成北斗、GNSS、水深测量、陀螺仪、CCD相机等各种高精度传感设备，采用宽带无线传播方式，在岸基实时接受并分析解决无人船系统所采集数据，以遥控和自控两种方式对船体及船载传感器进行操作和控制。系统由遥控测量无人船子系统和岸基控制子系统构成。
1）遥控测量无人船子系统
该船体设有动力系统、电源系统、船上控制系统、测深仪、陀螺仪、GNSS定位模块、CCD摄像头和无线数据传播模块等。通过嵌入式编程技术，实现对船体控制，以及各传感器数据采集、融合和传播。
2）岸基控制子系统
该系统重要由交互式界面构成，通过无线传播合同，实时接受、分析、解决和显示遥测船体发送数据，控制测量船自动或手动走线测量，并实现船只自动回航，最后对采集数据进行数据解决以及图件绘制。
无人船水域测量机器人系统可以最大限度上弥补该常规水下测量领域空白并大幅度提高有关行业作业效率及精确度。系统可依照顾客需求灵活搭载水下地形测量、水流流速流量监测以及水质自动采样与在线监测设备，采用机器人智能控制技术，系统可实现全自动化水下地形测绘、流速流量监测以及水环保监测等功能。

图2 无人船水域测量机器人系统构成图

（2）实现办法
系统采用GNSS接受机和数字测深仪进行水下地形测量。GNSS接受机可支持GPS、GLONASS以及中华人民共和国北斗系统，并开通了RTK（Real Time Kinematic）功能，可支持各种格式差分数据，以实现高精度导航定位。系统采用采用RTK定位模式，在事前精确设定基准站平面和高程坐标，进入差分工作状态后，流动站GNSS接受机可测得其天线几何中心基准高程h1，再减去GNSS天线到水面高度h2，即可反算出水面基准高程。水面基准高程减去测深仪测得水深h3，就可达到水底点基准高程，故水底点基准高程可表达为：h=h1-h2-h3。采用这种办法拟定水位基准高程精度较高，并较好消除了波浪、潮汐、水位落差等因素对水底高程影响，大大提高了工作效率。
（3）常规水下地形测绘与无人船水下地形测绘比较
老式水下地形测量，普通采用改装渔船（少数单位也许会采用专业测量船），在舷侧安装测深仪、GPS接受机等设备，进行数据采集。但这种办法存在如下局限性：
1）测量船体普通体积较大、吃水较深，某些浅滩、水库和近岸区域无法达到，致使这一某些水下地形数据只能通过海图、历史资料或数据拟合等途径获得，数据可靠性较差，且船只在浅水区作业时，存在搁浅、倾覆等风险；
2）无法进入某些危险水域进行测量，使得外业数据存在空白区；
3）动力普通由汽油或柴油等发动机提供，搬运不便，且有漏油，排烟等污染环境风险；
4）以测量员操控为主，受理论水平、实际工作经验影响，外业数据难免存在一定粗差；
5）船体仪器设备安装、拆卸所需人员多且费时、费力，作业成本较高；
6）测量船普通停靠在港湾、码头等区域，有时很难在测区附近找到适当测量船，或者很难在附近找到适合船只停靠码头，测量船驶抵测区或返航费时、费力，且成本较高；
7）有关仪器必要设立在距水面0.5米以上处，水深1米如下数据无法获得，存在一定作业限制。
与老式水下地形测量模式相比，楚航无人船具备如下长处：
1）船体吃水浅，可灵活进入浅滩、近岸及其她危险区域作业，可作为老式水下地形测量模式补充，且在江河、湖、近海等测区区域内，完全取代老式作业模式。
2）测线布设方式灵活多样，可采用现场布线、坐标布线、DXF底图布线或GoogleEarth布线等各种方式进行。
3）测量过程自动化，不需要人工干预，一旦导入测线文献后，即可启动自动走线功能，无人船按照设定好测线坐标，自主走线及换线测量，测量结束后，便可自动返回事先设定好回归地点。
4）安全环保，锂铁电池供电，不存在漏油、漏烟等污染环境风险。
5）测量过程效率高，可大大节约测量成本。
（4）无人船水域测量机器人系统特点
武汉楚航测控无人船特点重要有：
1）船体稳定性好，抗风浪能力高。
当前已通过了各种水域环境下测试，并与国外知名品牌无人船进行了比测，比测成果证明，楚航无人船在稳定性和抗风浪能力上远远超过国外无人船。
2）测量过程全自动化，自主化限度高。
无人船中设计了一种无舵自动走航及精准控制系统，采用自动舵技术，实现自动按照预先设定筹划航线进行精准走线、换线及回归等功能。整个测量过程全自动化，自主化限度高，这也是国内外同类产品不具备功能。
3）无线通讯距离远。
无线通讯距离≥2km，还可以依照客户需求定制最远距离达30km无线通讯模块。
4）船载兼容多传感器平台设计，客户定制以便。
采用多传感器集成与信息融合技术，设计了一种兼容各种传感器平台，可依照客户规定，任意更换GPS接受机、测深仪、ADCP、水质采样与在线监测设备等传感器。
5）安全性能高，自动回归精准。
设计了自动回归功能，当通讯链路中断45秒以上，或者船载电池电量低于25%时，无人船自动启动自动回归功能，自动回归到事先设定好回归地点。RTK定位模式下，回归点与设定回归点偏差普通不大于0.5m。

三、质量控制
按我司质量管理体系实行严格质量控制。详细如下：
3.1测量作业中质量控制
3.1.1 导航定位质量控制
⑴ 实时差分定位时，岸台位置选取应满足如下规定：
① 选在视野开阔控制点上，视场内障碍物仰角不大于10°；
② 岸台与高压线、变电站、无线电信号发射设备距离不不大于100m，与强辐射电台、电视台、微波中转站距离不不大于500m；
③ 避开对电磁波有强烈反射影响物体。
⑵ 基准站天线对中误差不得超过3mm。
3.1.2水下地形测量质量控制
（1） 勘测数据由计算机自动记录。
（2）定期用计算机软件对水深数据进行回放，以消除噪声影响和假信号等。
（3）水深测量浮现下列状况时进行补测：
1) 测深线间距不不大于设计间距1.5倍;
2) 测深仪记录纸上回波信号中断或模糊不清，在纸上超过3mm，且水下地形复杂；
3) 测深仪零信号不正常、无法量取水深；
4) 持续漏测2个以上定位点或断面起、终点及转折点未定位；
5) GPS精度自评不合格时段；
6) 测深点号与定位点号不符，且无法纠正。
（4）水深测量浮现下列状况时进行重测：
① 深度比对超限点数超过参加比对总点数20%。

深度比对采用检测线与主测线相交处，图上1mm范畴内水深点深度比对互差应符合如下规定：
水深 H(m)
深度比对互差(m)
H≤20
≤0.4
H＞20
≤0.02H
② 确认有系统误差，但又无法消除或改正。
3.2内业整顿质量控制
水深测量内业整顿工作涉及下列内容：
① 各种外业手簿整顿和检校；
② 水位记录原始手簿检查；
③ 测深手簿、测深记录纸、记录软盘和定位手簿检查。
自动化测图内业整顿涉及如下内容：
① 检查定位点、特性点时间和编号与测深仪记录纸点位编号与否一致；
② 依照航迹图决定测深线取舍；
③ 检查和输入水位、测深仪改正数；
④ 检查特性点、助航标志、重要地形和地物与否齐全。

四、成果检查验收及资料提交
4.1 成果检查与验收
4.1.1 检查验收内容
检查验收内容涉及：水下断面数据、地形图图件、文字报告。
4.1.2 检查与验收方式
本项目成果质量实行二级检查、一级验收方式进行控制。即项目部对测绘产品进行全面过程检查,在过程检查合格基本上，由公司总工办对测绘产品进行最后检查。测绘产品经最后检查合格后,交甲方验收或由甲方委托具备资质质量检查机构进行质量验收。项目组过程检查比例为100%，公司最后检查比例为30%。各级检查工作应独立按顺序进行，不得省略、代替或颠倒顺序。
4.2 资料提交
经最后检查合格或验收合格后，对存在问题进行全面修改完善后，整顿装订资料，由我公司总工程师批准后向甲方提交所有测绘成果资料。提交成果资料内容涉及：
4.2.1 文字报告
（1）技术设计书 1 份；
（2）技术总结 1 份；
4.2.2 控制测量成果
4.2.3 图形资料
（1）1：1000地形图分幅图纸质图 1套；
（2）水下断面数据；
（3）数据汇总光盘1 套。