1、诚信 创新 超越 共赢一、项目概况一、项目概况二、技术研究背景二、技术研究背景三、测量技术难点分析三、测量技术难点分析四、四、六个自由度下测量控制技术六个自由度下测量控制技术五、成果展示五、成果展示项目概况一、项目概况项目位于海南省三亚市红塘湾，离岸距离约为3.6km，地处南海观音风景区和天涯风景区之间，西侧距南海观音约3.6km，东北距离天涯海角约6.6km，人工岛所处海域平均水深为2030m。一、项目概况项目整体效果图项目整体效果图技术研究背景二、技术研究背景海上施工测量技术是保证施工质量和安全的关键。首先，区别于陆地测量，海上测量由于施工地点离岸较远，对施工测量系统的布设和测量技术精度的2、控制要求进一步提高；其次，海上测量受到复杂海况的影响和施工作业条件的限制，例如复杂的潮流涌浪，严重影响了海上测量平台的稳定性，外海大面积水域和施工主体结构易对GPS信号的接收形成干扰等，使得外海施工测量作业难度进一步加大；此外，海上施工因其复杂的洋流和地质条件，必须定期监控海上结构主体全寿命周期内的沉降位移，保障工程在各阶段的安全稳定。因此，本项技术所涵盖的海洋工程施工测量和控制技术需确保满足海上施工的质量要求。二、技术研究背景物体在空间六个自由度示意图物体在空间六个自由度示意图测量技术难点分析三、测量技术难点分析三、测量技术难点分析1、受海洋洋流、风力等影响、船体在海洋中自身稳定情况差，难于3、建立一个相对静态的外部施工测量环境。措施思路：措施思路：在船体上布置倾斜改正器。通过岸边试验对船体倾斜晃动进行每秒200次的数据改正，得出改正系数并加入测量数据软件进行处理，建立模拟静态环境的测量体系。4、受海洋气候影响，难于按规律时间对已振沉主体构件的沉降位移进行有效跟踪监测；措施思路：措施思路：打桩设置测量平台，用于定期对主体结构进行沉降位移监测。2、鉴于施工区域离岸较远，施工区域附近无海上测量平台，用引测陆地控制点测量数据因地球曲率影响会产生高程差值，对高程精度控制产生很大影响。措施思路：措施思路：在岸边以两个最远控制点做基线进么联测，以反方向相同半经在陆地上引测控制点，再以水准测量复测4、高程，得出的差值做为一个常量修正到船体坐标系中。3、测量精度要求高，六个自由度条件下需测量数据类型多。措施思路：措施思路：通过布设RTK-GPS、扫描仪、电子水平仪等多种仪器，对所需数据（x轴、y轴、z轴坐标及分别绕轴转动的三个角度）进行实时测量。六个自由度下测量控制技术四、六个自由度下测量控制技术41、精度要求四、六个自由度下测量控制技术平面偏差：平面偏差需测量中心点的x坐标、y坐标。精度：定位15mm最终25mm铅垂度：需测量绕x，y方向的旋转角度耦合结果。精度：1.0%平面扭角：测量绕z轴方向的旋转角度，此外还需做高程控制，即z坐标的测量。精度：12、坐标系统转换四、六个自由度下测量控制5、技术在测量控制网的基础上，在施工平面控制基线（点）上，架设观测仪器，采集数据输入电脑，经软件处理得到GPS 坐标系统（WGS84）与施工坐标系统（本地坐标系）之间的转换参数，将转换参数输入GPS仪器，完成施工海域RTK-GPS系统的架设。并通过GPS仪器的船体坐标与本地坐标建立本地坐标系对船体坐标系的标定，从而计算船上任意点的本地坐标。设备安装四、六个自由度下测量控制技术测量定位船设备安装四、六个自由度下测量控制技术起重船构件振沉施工定位系统，是由GPS、自动跟踪扫描仪、全站仪、倾斜仪、高精度电子水平仪、SPS351 DGPS信标接收机、Hypack软件、台式计算机组成的定位监测系统，通过计算6、分析、反馈使构件最终能够成功定位。四、六个自由度下测量控制技术RTK GPS1RTK GPS2倾斜仪1倾斜仪2扫描仪2扫描仪1平台构件构件振沉施工定位系统振沉施工定位系统测量定位原理（1）定位船上安装2台GPS接收机，用于定位船测量定位，2台倾斜仪，用于船舶在浪涌条件下晃动角度实时确定，进而建立动态测量基线。四、六个自由度下测量控制技术（2）定位船上安装3台自动跟踪全站仪，在振沉系统的振动梁上安装6个360全反射棱镜，用于间接测量构件的平面位置及顶部高程（相对于测量基线），即测得x轴、y轴、z轴坐标及绕z轴的转动角度。四、六个自由度下测量控制技术（3）在振沉系统的振动梁上安装2个电子水平仪，用7、于检测构件横向纵向倾斜率，即构件绕x轴、y轴的转动角度。（4）在定位船设立计算机处理系统，用于实时接收和处理测量控制数据。四、六个自由度下测量控制技术振沉定位指挥系统振沉定位指挥系统四、六个自由度下测量控制技术在船体坐标系中，将2台RTK-GPS、2台扫描仪和2台倾斜仪一起进行严密标定。标定后可通过RTK-GPS实时定位数据和倾斜仪数据，可实时计算扫描仪的位置和方向，其定位原理与普通打桩系统中计算测距仪位置和测线方向的原理相同。由于扫描仪平台与导向架固定联接，所以通过GPS计算的2台扫描仪的中心位置精度一致。定位船上设备布置平面示意图定位船上设备布置平面示意图四、六个自由度下测量控制技术通过扫8、描仪采集测点数据。当构件半径已知时，可以通过数学拟合，计算构件中心位置。拟合计算时，通过数学方法对数据进行处理，获取最佳构件中心点坐标。根据上下扫描仪测定的构件中心点坐标可以计算上下测点构件中心点平面位置差，从而计算任意方向上构件轴线的倾斜度。（注：可以起到与电子水平仪相同的作用，两者相互辅助确保数据精度和准确性）倾斜仪1倾斜仪2平台扫描仪2摄像头扫描仪1两台扫描仪扫描确定构件位置两台扫描仪扫描确定构件位置四、六个自由度下测量控制技术为了使起重船上能够监视施工定位状况并兼顾构件安装过程涉及定位驳与起重船操作的协调性，故在起重船上安装起重船的定位设备，包括 2 台RTK-GPS（用于测量起重船位9、置及吊钩近似位置）、1 套无线数据传输设备、1 套无线网络设备和1 台PC 机（用于监视施工过程）。起重船与测量定位船相对位置图起重船与测量定位船相对位置图四、六个自由度下测量控制技术1、水平精度高系统经过严密的标定，可以达到满足设计要求的精度。2、自动化所有设备数据直接接入测量软件，测量设备自动跟踪实时测量，提高测量效率和准确性。3、安全稳定构件身上不安装测量设备，减少设备因构件振沉时振动损坏，也消除了设备维护时的安全隐患。技术特点四、六个自由度下测量控制技术1、受自然条件影响由于本套测量系统的设备全部设置在船舶上，施工海域又无掩护，受风浪影响大，季风和台风季时，船舶需经常性进港避风；再次施10、工时，需对船上设备重新进行标定，工作量较大，同时占用了较多时间。2、受海域船舶交叉作业影响施工现场船舶数量众多，各类型船舶交叉作业，船舶的定位依托于抛锚固定，作业时，可能出现其他船舶对测量定位船舶造成影响，而降低振沉的工效。不足之处四、六个自由度下测量控制技术在海中采用钢管桩架设测量平台用于对构件振沉测量控制，以及后期对主体结构的沉降位移观测。解决措施构件起吊后旋转构件起吊后旋转构件开始入水构件开始入水船舶驻位船舶驻位开始起吊振动锤开始起吊振动锤锤夹入位锤夹入位-夹持构件夹持构件构件粗定位构件粗定位四、六个自由度下测量控制技术振沉结束后松锤夹振沉结束后松锤夹已吹砂后的构件已吹砂后的构件构件开始自沉构件开始自沉自沉过程的追踪观测自沉过程的追踪观测自沉结束后构件振沉自沉结束后构件振沉振沉结束后构件内吹砂振沉结束后构件内吹砂四、六个自由度下测量控制技术成果展示五、成果展示5专利论文工法2017年全球纵览基础设施建设大会特别荣誉奖（BIM）科技创新成果奖科研创新示范工程省级工法3项，中建工法1项，局级工法7项已授权实用新型专利11项，发明专利2项已完成10篇，发表4篇中建股份课题一项1项省部级2项QC成果省部级奖项3项五、成果展示科技创新奖科技创新奖省级工法省级工法QCQC奖项奖项实用新型专利实用新型专利水运工程水运工程论文论文科技创新示范工程科技创新示范工程五、成果展示感谢观看