王福臣

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局第一地質(zhì)勘查院，河北 廊坊 065201）

1.工作目的和任務(wù)

受中康建設(shè)管理股份有限公司的委托，中國(guó)冶金地質(zhì)總局第一地質(zhì)勘查院承擔(dān)了三河市泃河孟各莊閘至北外環(huán)橋段清淤清污工程1∶500地形圖測(cè)繪及河道淤泥采樣化驗(yàn)任務(wù)，為泃河孟各莊閘至北外環(huán)橋段清淤清污工程施工設(shè)計(jì)提供相關(guān)依據(jù)。

共完成1∶500數(shù)字線劃圖15幅，測(cè)區(qū)總面積0.9km2，圖根控制點(diǎn)3個(gè)；完成原狀淤泥采樣點(diǎn)40個(gè)共159件樣品，化驗(yàn)淤泥樣品共159件（化驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)淤泥檢測(cè)報(bào)告），采樣總深度31.75m，平均深度0.794m；河道橫斷面測(cè)量75條共10.05km。

2.主要技術(shù)要求

2.1 坐標(biāo)系和高程系

測(cè)量平面系統(tǒng)采用1980西安坐標(biāo)系，3度帶，中央子午線117°，高程系統(tǒng)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，投影方法為高斯－克呂格投影，投影面為參考橢球面。

2.2 分幅原則

1∶500數(shù)字線劃圖按400m×400m的實(shí)地范圍分幅，取整百米坐標(biāo)線為分幅線，按現(xiàn)狀測(cè)繪圖共分15幅。

2.3 圖幅編號(hào)

取1：500地形圖圖幅的西南角坐標(biāo)元素，以縱坐標(biāo)個(gè)位整公里數(shù)和橫坐標(biāo)個(gè)位整公里數(shù)為整數(shù)的組合進(jìn)行命名。

3.工作方法及作業(yè)過(guò)程

3.1 投入的儀器及設(shè)備

3.1.1 上海華測(cè)i80型GPS接收機(jī)3臺(tái)（靜態(tài)精度：平面5mm±1ppm，高程10mm±1ppm；動(dòng)態(tài)精度：平面10mm±1ppm，高程20mm±1ppm）。

3.1.2 上海華測(cè)測(cè)深儀D380一臺(tái)，測(cè)量船一艘，4m淤泥取樣器一個(gè)。

3.2 已有控制成果情況

本項(xiàng)目利用華測(cè)i80型GPS-RTK，采用三河市GORS連續(xù)運(yùn)行參考站進(jìn)行圖根控制測(cè)量，沿河道兩側(cè)布設(shè)鋼釘圖根點(diǎn)3個(gè)。如下表：

表1 圖根控制測(cè)量

3.3 陸地地形圖測(cè)量及質(zhì)量評(píng)述

3.3.1 數(shù)據(jù)采集

在衛(wèi)星信號(hào)良好情況下，使用GPS接收機(jī)采用RTK(RTK的預(yù)置收斂精度：平面≦2cm，高程≦3cm）模式采集野外數(shù)據(jù)，同時(shí)，繪制草圖，草圖標(biāo)注的點(diǎn)號(hào)與RTK手簿中記錄的點(diǎn)號(hào)嚴(yán)格一致，并清楚地反映出地物之間的相對(duì)位置關(guān)系，同時(shí)，標(biāo)記出地形圖中需要注記的各種名稱、地物屬性等，做到無(wú)遺漏、無(wú)錯(cuò)位。野外工作結(jié)束后，將RTK手簿采集的數(shù)據(jù)及時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

每天在采集數(shù)據(jù)之前要對(duì)前一天所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，一般檢測(cè)2-3個(gè)特征點(diǎn)，以保證每天采集的數(shù)據(jù)都是正確的。經(jīng)檢查，相鄰地物點(diǎn)間平面最大相對(duì)誤差為0.064m，高程最大相對(duì)誤差為0.026m，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3.3.2 數(shù)字化成圖

數(shù)字化成圖采用CASS9.1測(cè)量繪圖軟件進(jìn)行成圖工作。成圖時(shí)，首先將野外采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為成圖所需的數(shù)據(jù)格式，再通過(guò)CASS9.1成圖系統(tǒng)將碎部點(diǎn)坐標(biāo)展繪于計(jì)算機(jī)上，接著按照地物草圖的索引進(jìn)行數(shù)字化成圖，最后形成地形圖成果，成圖后檢查電子圖，不同作業(yè)組間到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行互檢，查漏補(bǔ)缺，使用RTK進(jìn)行地物點(diǎn)抽查，整幅圖抽查了50個(gè)地物點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)中誤差值為0.046m，小于中誤差允許值0.30m；使用鋼尺進(jìn)行地物的邊長(zhǎng)檢查，整幅圖檢查了30條邊，統(tǒng)計(jì)差值中誤差為0.089m，小于中誤差允許值0.20m，符合相關(guān)規(guī)范要求。

3.4 水域地形圖測(cè)量及質(zhì)量評(píng)述

3.4.1 水深測(cè)量數(shù)據(jù)采集及淤泥采樣

按照設(shè)計(jì)的間隔50m的測(cè)線，使用RTK進(jìn)行水上定位測(cè)量，同時(shí)使用單波束測(cè)深儀進(jìn)行瞬時(shí)水深測(cè)量，換能器和GPS接收機(jī)安裝并固定在測(cè)量船側(cè)面的同一根連接桿，并盡量垂直，從而保證GPS接收機(jī)天線與換能器在一條鉛垂線上，在每次水深測(cè)量前均在換能器安裝固定后，對(duì)測(cè)深儀進(jìn)行基本參數(shù)的輸入并調(diào)試，調(diào)試完成后，按照預(yù)設(shè)測(cè)線進(jìn)行測(cè)深點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，并保證測(cè)量船盡量沿著測(cè)量線直線航行，確保測(cè)線偏離不大于測(cè)線間距1/2，在測(cè)量水深的同時(shí)，根據(jù)船的行駛速度，在岸邊使用RTK每隔10秒進(jìn)行一次水面測(cè)量，內(nèi)業(yè)計(jì)算出測(cè)量點(diǎn)位的水底高程數(shù)據(jù)，供制圖使用。淤泥深度采用重錘少擊法在淤泥中采取原狀淤泥（見(jiàn)圖1），進(jìn)行有機(jī)質(zhì)、總磷、總氮、銅鉛鋅鉻鎘鎳砷汞等金屬元素污染物的試驗(yàn)。取樣器在手持GPS放好點(diǎn)位上進(jìn)行同步取樣測(cè)量并記錄數(shù)據(jù),并根據(jù)水深和淤泥深度繪制河道橫斷面圖。

圖1 河道淤泥現(xiàn)場(chǎng)采樣

取樣點(diǎn)位密度間距為100m，詳見(jiàn)下圖《三河市泃河孟各莊閘至北外環(huán)橋段清淤清污工程取樣點(diǎn)位示意圖》。

每天測(cè)量結(jié)束后，均對(duì)當(dāng)天測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，所有數(shù)據(jù)或測(cè)線偏離均小于測(cè)線間距的1/2，符合規(guī)范要求。

3.4.2 測(cè)深檢查

為了保證測(cè)深數(shù)據(jù)質(zhì)量，外業(yè)測(cè)量過(guò)程中布設(shè)了長(zhǎng)度大于主測(cè)線總長(zhǎng)度5%的測(cè)深檢查線，測(cè)深檢查線方向垂直于主測(cè)線方向，且較均勻地分布于整個(gè)測(cè)深區(qū)域，經(jīng)檢查，重合點(diǎn)水底高程誤差均小于0.2m，完全滿足JTS131-2012《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》規(guī)定。

3.5 技術(shù)結(jié)論及建議

依據(jù)合同要求此次工程項(xiàng)目使用的儀器檢定項(xiàng)目齊全，精度符合規(guī)范要求；數(shù)據(jù)采集符合規(guī)范要求，各項(xiàng)精度指標(biāo)符合規(guī)范要求；圖根控制點(diǎn)布設(shè)合理，密度適當(dāng)，滿足測(cè)圖需要；地形圖要素齊全，表示合理；數(shù)學(xué)精度良好，高程注記點(diǎn)密度適中；地物取舍恰當(dāng)，符號(hào)運(yùn)用正確；地貌描繪真實(shí)，地理名稱注記準(zhǔn)確，能夠反映本測(cè)區(qū)的地理特征；屬性、分層、線型及顏色正確；各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求，成果成圖精度良好，能夠滿足規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)的需要；

河道橫斷面測(cè)量75條共10.05km（詳見(jiàn)河道橫斷面圖），河道最寬處位于5號(hào)剖面為46.57m，最窄處位于7號(hào)剖面為12.18m，平均寬度為26.53m；

共采集化驗(yàn)淤泥樣品159件，其中淤泥最深處為54至58號(hào)剖面之間的位置，位于距離北外環(huán)路河道上游600m處，淤泥厚度為1.0m，淤泥最淺處位于20號(hào)剖面的位置，平均淤泥厚度為0.794m；

參考《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284-84）金屬元素銅、鉛、鋅、鉻、鎘、鎳、砷、汞含量總體偏高，其中銅含量最高，未超過(guò)農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)值250mg/kg。

4.網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的原理與優(yōu)勢(shì)

4.1 網(wǎng)絡(luò)RTK的工作原理

單基準(zhǔn)站RTK測(cè)量系統(tǒng)主要存在的不足之處就是基準(zhǔn)站電臺(tái)覆蓋范圍小，一般只有幾公里，并且有大型建筑物會(huì)遮擋信號(hào)無(wú)法傳輸。再加上RTK測(cè)量是根據(jù)流動(dòng)站、基準(zhǔn)站間距的增多會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤差產(chǎn)生影響，尤其是電離層處于大范圍活躍的時(shí)期內(nèi)，通常流動(dòng)站到基準(zhǔn)站的間隔距離超過(guò)10km，應(yīng)該再次設(shè)置基準(zhǔn)站。

長(zhǎng)期運(yùn)行的參考站系統(tǒng)包含有較多的參考站裝置，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定位、通訊、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的融合應(yīng)用，形成統(tǒng)一性的系統(tǒng)形式。網(wǎng)絡(luò)RTK是CORS系統(tǒng)設(shè)置的主要目標(biāo)，其根據(jù)需要各個(gè)參考站中實(shí)施必要的差分解算，保證理論基礎(chǔ)方式相對(duì)統(tǒng)一。

4.2 網(wǎng)絡(luò)RTK在外業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)

4.2.1 外業(yè)作業(yè)范圍廣。當(dāng)前我國(guó)所創(chuàng)建的很多CORS系統(tǒng)都是省級(jí)單位行政設(shè)定的，所以可以實(shí)現(xiàn)定位服務(wù)的應(yīng)用。

4.2.2 效率高。不設(shè)置基準(zhǔn)站的方式，各個(gè)組內(nèi)僅需要應(yīng)用一套流動(dòng)站就可以完成外業(yè)操作，人力資源節(jié)約，時(shí)間也比較快。

4.2.3 抗干擾效果非常好，可以快速實(shí)現(xiàn)初始化。與單獨(dú)使用的RTK流動(dòng)站和基站進(jìn)行通信干擾影響，網(wǎng)絡(luò)RTK應(yīng)用范圍可以覆蓋比較大的范圍，實(shí)現(xiàn)GPRS或CDMA穩(wěn)定通信，操作非常便捷。

4.2.4 精度極高。GNSS接收機(jī)的標(biāo)稱精度公式為：б=a+b×d（式中：a為固定誤差，單位為mm；b為比例誤差系數(shù)，單位為mm/kin；d為流動(dòng)站至基準(zhǔn)站的距離，單位為km），在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行RTK觀測(cè)的情況下，d會(huì)接近0，可以避免距離導(dǎo)致的誤差問(wèn)題。CORS覆蓋范圍內(nèi)可以保證數(shù)據(jù)精度控制在3cm以內(nèi)，精度效果好。

4.2.5 穩(wěn)定可靠。CORS應(yīng)用的是多個(gè)參考站組合形成的穩(wěn)定誤差模型，保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。

5.結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前很多地區(qū)的設(shè)計(jì)院都承接了很多的中小河流整治項(xiàng)目地質(zhì)勘察工作任務(wù)很多，工作任務(wù)也比較嚴(yán)重，工期較短的情況之下，地質(zhì)勘察結(jié)果也會(huì)難以達(dá)到要求。要想消除這一問(wèn)題的缺陷，促進(jìn)勘察效率和水平的提升，各個(gè)專業(yè)技術(shù)人員同時(shí)參與進(jìn)來(lái)，促進(jìn)技術(shù)水平的提升。在工程建設(shè)中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，可以消除傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)精度，還能夠降低資源浪費(fèi)。在中小河流勘察設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要進(jìn)入到地質(zhì)條件下進(jìn)行，容易產(chǎn)生很多的堤防問(wèn)題，所以在未來(lái)的地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要綜合分析堤防環(huán)境影響因素，消除這些問(wèn)題的影響，促進(jìn)精度提高，滿足目前勘察工作的需要。