三峡枢纽河段航道测量控制网布设方案研究

徐云航 崔冬蕾 田弟一 王雪蓉

摘 要：测量控制网作为数字化航道的构建基础之一，为数字航道转型升级提供了精确的航道空间信息采集基准。开展三峡枢纽河段航道测量控制网布设方案研究，能够为今后航道服务数字化、智能化、信息化的转型升级工作打好基础，向实现高质量航道服务能力的现实要求更近一步。

关键词：枢纽航道;测量控制网;布设方案

中图分类号：U612        文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）04-0095-02

1引言

三峡枢纽河段航道上起长江干线西陵峡庙河，下至宜昌市中水门，全长约59公里，是衔接长江中、上游航道的关键区段，因辖区内座落着三峡大坝、葛洲坝两座举世瞩目的水利枢纽，航道被分隔成了三段具有明显不同特点的航道。为了更好地掌握河床变化趋势和河段水流特点，三峡枢纽河段每年都会开展全河段水下地形观测、三峡枢纽航道水下地形观测、葛洲坝枢纽航道水下地形观测和水文观测等测绘项目。三峡枢纽河段测量控制网普遍建于2000年至2009年之间，应用的坐标系以参心大地坐标系、地心坐标系和一些独立坐标系为主。

新形势下，日益增长的船舶过坝需求和两坝船闸及升船机通过能力不足的矛盾是当前及今后一个时期三峡枢纽河段的主要矛盾，是人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的社会主要矛盾在三峡枢纽河段的具体体现。随着建设交通强国战略和长江经济带发展战略的推进，为持续提升公共服务水平和管理能力，不断适应日益增长的船舶过坝需求，三峡枢纽河段数字航道升级改造工作如箭在弦。测量控制网作为数字化航道的构建基础之一，为数字航道转型升级提供了精确的航道空间信息采集基准。所以，开展三峡枢纽航道测量控制网布设方案研究，能够为今后航道服务数字化、智能化、信息化的转型升级工作打好基础，向实现高质量航道服务能力的现实要求更近一步。

2目的及意义

（1）统筹规划测量控制网的布设方案，有利于构建一个完整、全面、无交叉的控制网，使控制网的基准统一。

（2）建立基准统一的测量控制网是适应当今空间对地观测技术发展的必然选择，有利于推动高精度快速定位技术在航道维护的应用，是三峡枢纽河段测绘基准体系现代化建设的重要工作，是提高三峡枢纽河段航道空間基准自主性和安全性的基础。

（3）应用基准统一的测量控制网有利于提高航道测绘成果精度，更好地为三峡枢纽河段通航事业服务。能够使航道基础要素的采集更加精准，有利于航道维护人员更准确地掌握航道情况，从而制定及时有效的航道维护措施，确保航道安全畅通。

（4）建立基准统一的测量控制网有利于长航系统单位间的测绘成果共享与联动更新，促进长航系统各级基础地理信息数据的有效衔接，能够更好地为交通强国战略和长江经济带发展战略服务。

3现状分析

随着空间技术、信息技术及其应用技术的迅猛发展和广泛普及，原参心坐标系已无法满足三峡枢纽河段航道建设和发展的需求，迫切需要建立地心、三维、动态、高精度的国家大地坐标系统—地心坐标系。自2008年7月1日起，我国全面启用CGCS2000坐标系（2000国家大地坐标系），这意味着国家及各省市、行业的测绘活动必须在地心坐标系下进行，参心坐标系统将逐渐被淘汰。2018年底，长江航道局所属辖区已基本完成CGCS2000坐标系的转换和建设工作，具备CGCS2000坐标系的定位和生产技术。因此，在北斗卫星导航系统全面应用的大环境下，提前布局三峡枢纽河段航道测量控制网的布设及优化工作，将为现代化航道建设提供决策基础，提高建设效率。

4目标与重点

本研究的目标是在基于现有控制点网络的基础上，通过实地勘察和卫星定位的方式，形成可供决策参考的“选址易建设、北斗信号强、辖区全覆盖”的三峡枢纽河段测量控制网布设的优化方案。根据国家、交通部颁布的航道测绘相关标准和规范，结合北斗卫星导航系统的应用，重点研究三个方面：一是北斗卫星导航系统在三峡枢纽河段测量控制网布设中的应用;二是在通视条件、卫星信号接收条件有一定局限性的两坝间和库区航道挑选出北斗卫星信号较强且适合布设控制点的区域;三是在具有一定高程落差的三峡、葛洲坝枢纽航道和通视条件较差的两坝间航道，研究测量控制网的布设优化方法。

5关键技术路线

由于三峡枢纽河段有明显的山区及库区航道特点，航道蜿蜒狭长、两岸石壁陡峭、岸线受水利枢纽调峰影响大;同时又有葛洲坝、三峡大坝两座水利枢纽的特殊性，枢纽航道上下游高差大。因此本研究的关键技术路线重点在于以下三个方面：

（1）在行业内已经应用成熟的GPS（全球定位系统）和GNSS（全球导航卫星系统）布设控制网的方法的基础上，研究北斗卫星导航系统在三峡枢纽河段测量控制网布设中的应用。

（2）部分与整体相结合，理论与实际相结合，统筹规划 “选址易建设、北斗信号强、辖区全覆盖”的三峡枢纽河段测量控制网，克服三峡枢纽河段航道地理条件的局限，使测量控制网与CORS站互补的特性得到充分发挥。

（3）研究高差较大的枢纽航道区域内测量控制点的布设方法，选择合理的测量控制网布设线路，减小控制点之间因水准路线中测站较多而带来的高程误差累积。

6结语

利用已成型的三峡枢纽河段测量控制网布设的研究方案，能够作为航道测量控制网修复、航道工程建设项目的理论基础和实施依据，为三峡枢纽河段的航道建设做好技术支撑，为三峡枢纽河段航道高质量发展奠定坚实基础。