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摘要:過江隧道測圖包括1∶500陸上地形測量和隧道穿越的水下地形測量。陸上地形測量采用gpsrtk或全站儀全野外數據采集，水下地形測量采用GPSRTK配合測深儀進行全野外數據采集。本文以珠海市十字門過江隧道工程為背景，介紹了過江隧道1∶500地形圖成圖方法，特別是水下地形測量的方法和應用，建立了完整的技術流程，得到符合精度要求的十字門過江隧道測繪成果數據，可為GPSRTK配合測深儀的無人船在水下地形地貌測繪、航道測量、水下地質勘探等領域應用提供理論和實踐參考。

關鍵詞:GPSRTK;無人船;過江隧道;水下地形測繪

0引言

隨著經濟社會的發展，過江隧道建設越來越普遍。目前，過江隧道一般有3種施工方法:鉆爆法、沉管法和盾構法。而在過江隧道施工之前，需要取得符合設計要求的測量成果，包括1∶500陸上地形測量和隧道穿越的水下地形測量。陸上地形測量采用GPSRTK或全站儀全野外數據采集，隧道穿越的水下地形測量采用水位減水深的傳統測量方法或GPS－RTK減水深這一簡易水下地形測量方法。水下地形測量最常用的就是GPSRTK配合測深儀進行全野外數據采集，實現自動導航，按航行等距離采集三維坐標數據，內業處理采用CASS7．0成圖軟件進行編輯成圖，文件格式保存為“DWG”格式。本文以珠海市十字門過江隧道工程為背景，介紹了過江隧道1∶500地形圖成圖方法，特別是水下地形測量的方法和應用，建立了完整的技術流程，得到了符合精度要求的測繪成果數據。

1過江隧道測圖的內容

過江隧道測圖包括E級GPS控制點的布設和測量、圖根控制測量、線路測量、縱橫斷面測量、1∶500陸上地形測量和水下地形測量。在用GPSRTK進行水下地形測量時，可參照作業期間的GPS廣播星歷預報資料，以制訂詳細的GPS作業計劃。使用無人船搭載測深儀、定位系統和采集軟件進行測量具有方便、效率高、安全性能高等特點，測深儀換能器的安裝如圖1所示，無人船一體化調查系統組成如圖2所示。

2基于GPSRTK的過江隧道測量

2．1項目背景。十字門隧道工程項目位于珠海市香洲區，北接南灣大道、會展四路，穿越馬騮洲水道后接容粵路道。由于南灣大道至會展四路地下城軌正在施工，馬騮洲水道浪大船多，給測量工作的開展帶來一定的困難。為及時了解盾構推進過程中江底的變化情況，確保安全穿越，需對過江隧道進行水下地形測量。2．2E級GPS點的布設和測量均勻布設滿足本工程所需的E級GPS控制網，共布設新點9個，與測區附近上述已知GPS點組成本測區基本平面控制網，并進行基線解算、糾偏、三維無約束平差、精度評定和二維約束平差。

2．3基本高程控制測量。水準測量采用中絲讀數法，直讀距離，觀測順序為后—后—前—前。四等水準測量觀測以及各項技術要求執行《國家三、四等水準測量規范》，精度符合規范要求。

2．4圖根控制測量。在E級GPS點的基礎上，采用GPS－RTK直接進行圖根控制點測量。圖根點的密度以滿足測圖需要為原則，一整幅圖在平坦開闊地區一般要有2—3個圖根點。

3十字門隧道1∶500地形圖測繪

3．1陸上地形測繪。陸地上地形測量數據采集利用全站儀按極坐標法進行觀測，將測點的坐標及屬性存貯在全站儀內存中，或利用動態RTK直接進行測量，把數據存在手簿中。測點屬性依據數字測圖中地形圖分層分色表編制的外業代碼表進行輸入，并在測站上繪制草圖，將測點的連接關系、主要的地形、地貌表示清楚。內業采用數字測圖數據處理軟件將外業所采集的測點調入CASS軟件中進行內業編輯，然后根據草圖編輯未測繪完整的地物，相應的地物表示為相應的線型和對應的層色。

3．2水下地形測量。3．2．1測前準備工作。1)主測深線的布設作業前，根據測區作業范圍，先在CAD繪圖軟件上進行測深線布設，測深線則垂直于海岸線方向進行布設。測深線間隔距為圖上15—20mm，然后把測深線導入測深儀導航軟件內，進行水下地形測量。2)解轉換參數在開始觀測前先對已知控制點進行點校正，以求出WGS－84坐標系轉換到當地坐標系的轉換參數。校正時采樣GPSE級控制點，校正點分布于測區周圍。3)作業計劃的制定水下地形測量有別于地面測量，作業前和作業過程中收集有關測區的天氣和海面風浪預報資料，并進行GPS星歷預報，選擇氣象條件較好的天氣和GPS衛星信號較好的時段進行觀測，制訂科學、合理的作業計劃。3．2．2外業數據采集。1)GPS基準站、流動站設置及RTK測量精度的校正GPS基準站(岸臺)位置我們選在河堤的中間進行架設，要求視野開闊，避開強磁或點信號的干擾;避開對電磁波有強烈反射影響的物體。GPS流動站設在船臺上，測深儀主機通過連接線與GPS接收機及天線相連，在測深儀測量軟件中，正確輸入當地WGS84坐標系與所采用當地坐標系的轉換參數。GPS接收機天線與測深儀換能器固定安裝在同一垂線上，并保持垂直。這樣GPS天線與測深儀換能器的平面、垂直距離為一固定值，有效地解決了由于負載、航速、航向、水流、風力等影響而造成的測量船吃水變化帶來的誤差。為保證GPSRTK測量精度，每天作業前，利用已求得的測區4參數，測量2—3個已知控制點，當測量平面和高程誤差均小于5cm時，方可進行作業。2)測深儀的安裝與測深改正換能器安裝部位選擇在距測量船船首的1/3—1/2船長處，換能器放入水中的深度在連接桿長度允許的深度前提下，盡可能放的深一些，大致在0．5—1．2m范圍內。使用回聲測深儀測深時，對測深儀進行測量深度校準，測區范圍內水深為0—15m，因此，采用校對法校準，校準時水深均大于5m，深度校準限差應小于等于±0．05m。測區內水深均小于20m，聲速對測深精度影響不大。3)水下地形測量數據采集上述準備工作和儀器校正工作完成后，測深儀主機放在駕駛倉中，通過數據線與轉換器相連，利用測深儀隨機海洋測量軟件，把GPS接到測深儀后面的串口(COM1或COM2)后，正確設置好換能器吃水深度、GPS天線中心到水面距離、聲速等各類參數，進行水上測量作業，測深861測繪與空間地理信息2021年軟件獲取水深值由測量軟件直接調用，水深和定位達到了同步。測深期間船速、航向變化或船體明顯傾斜時，進行動態吃水變化的測量。3．2．3數據后處理1)動態吃水和測深儀改正準備建立動態吃水改正數和測深儀改正數表深度必須要覆蓋測區的最大和最小水深，速度表必須要覆蓋測量時的最大10節/s和3節/s。2)原始采集水深取樣執行“水深采集取樣”模塊，出現水深編輯圖，打開原始水深文件，根據測量實際情況對原始數據進行編輯，以進行各類改正并刪除粗差。3)數據綜合改正輸出運行“數據綜合改正輸出”模塊，根據需要選擇數據格式，經處理生成的文件進行改正輸出，選擇好格式和類型，生成可供CASS成圖軟件編輯的數據格式。4)水下地形圖編輯采用CASS7．0成圖軟件編輯成圖，繪制等深線，生成標準分幅圖。十字門隧道1∶500地形圖示意圖如圖3所示。

4結束語

采用GPSRTK配合測深儀的無人船進行過江隧道水下地形測繪，能夠在較短的時間內測量水下地形，并繪制等深線，生成標準分幅圖，提高了水下監測的效率，減少人員安全隱患［8－9］。本文以珠海市十字門過江隧道工程為背景，介紹了過江隧道1∶500地形圖成圖方法，特別是水下地形測量的方法和應用，建立了完整的技術流程，得到符合精度要求的十字門過江隧道測繪成果數據，可為GPSRTK配合測深儀的無人船在水下地形地貌測繪、航道測量、水下地質勘探等領域應用提供理論和實踐參考。

作者:李盈洲 陳麗佳 單位:廣東地下管網工程勘測公司