1. Цель плана: обеспечить точную геодезическую привязку, контроль и наблюдение при строительстве мостового перехода через судоходную реку с учётом морской геодезии, изменчивого уровня воды и требований навигационной безопасности.
2. Общая стратегия (шаги)
- Предварительная информация: собрать карты, гидрологические и приливно-отливные данные, навигационные карты, сведения об осадках судов, ветровых и течённых режимах.
- Создание координатной и высотной основы (земной + морской) и её привязка к государственным системам.
- Гидрографические и батиметрические съёмки в проектной зоне и подходах.
- Построение временной и постоянной нивелирной сети, установка водомерных станций/приливомеров.
- Вынос осей и контрольных меток с учётом прогнозируемых уровней воды.
- Постоянный мониторинг деформаций и уровня воды в ходе строительства.
- Мероприятия по навигационной безопасности: ограждение работ, буи, огни, уведомления, взаимодействие с портами/капитанами судов.
- Контроль качества, документация и передача в службу эксплуатации.
3. Координатная и высотная основа
- Привязка к государственному ГСК (например, WGS84/СК-63) и к судовой/приливной системе (морская система, Chart Datum).
- Использовать GNSS (статический и RTK/RTN) для пунктов береговой сети и морских пунктов (плотика/рейда).
- Преобразование высот: привести эллипсоидные высоты $h$ к ортометрическим $H$ по формуле
$$H=h-N,$$ где $N$ — геоидное отделение (значение взято из модели геоида).
- Задать связь между ортометрической вертикалью и местным судовым/приливным уровнем (Chart Datum): определить постоянную разницу ${\Delta }_{CD}$, такую что
$$H_{CD}=H-{\Delta }_{CD}.$$
4. Вертикальные наблюдения и учёт изменчивого уровня воды
- Установить минимум две опорные водомерные станции (приливомеры) в зонах подхода и под мостом; одна — постоянная контрольная точка на берегу.
- Запись уровня воды с периодом не реже 10 мин (при строительстве — 1–5 мин для критичных операций).
- Модель временной изменчивости уровня:
$$WL(t)=\overline{WL}+\sum _i{A}_i\cos ({\omega }_{i}t+{\varphi }_i)+\epsilon (t),$$ где $A_i,{\omega }_i,{\varphi }_i$ — амплитуды, частоты и фазы приливных гармоник, $\epsilon (t)$ — сложный компонент (штормовой нагон, речной сток).
- Приведение эхолотных измерений к чартовой отметке:
$$D_{chart}=D_{obs}+O_{trans}-WL(t),$$ где $D_{obs}$ — измеренная глубина, $O_{trans}$ — смещение датчика относительно ватерлинии/отметки, $WL(t)$ — текущий уровень воды относительно Chart Datum.
5. Сеть геодезических пунктов и требования по точности
- Береговая сеть опор: класс точности в зависимости от этапа:
- первичная (контроль) — горизонтальная точность ${\sigma }_h\le 5\text{мм}+1\text{ppm}$, вертикальная ${\sigma }_v\le 3\text{мм}+0.5\text{ppm}$;
- рабочая сеть — горизонтально $5\text{–}15$ мм, вертикально $5\text{–}10$ мм.
- Плавучие/мореходные пункты: учитывая качку, применять усреднение/статистическую обработку, использовать GNSS+инерциальные системы.
- Пункты под мости (опоры): установить постоянные реперы вне зоны возможного затопления, с защитой от механических повреждений и доступом для мониторинга.
6. Батиметрия и гидрографические работы
- Полосы съёмки на подходах и под мостом: шаг трасс и перекрытие зависят от глубины и требования судоходства; в зоне фарватера — плотность точек не реже чем каждые $5\text{–}10$ м по шлюзу.
- Использовать многолучевой эхолот и вспомогательные средства: сторожевые GPS, датчики движения судна (IMU), тиксельные коррекции.
- Обработка: коррекция по уровням воды, по вертикальному дрейфу и геоидным поправкам; построение ДНО-модели (DTM) и профилей осадки.
- Рекомендуемый результат: цифровая модель дна с вертикальной точностью $\le 0.1\text{м}$ в основном русле и точностью положения $\le 0.5\text{м}$ горизонтально (зависит от оборудования).
7. Вынос осей, строительные разбивочные работы
- Разбивка осей моста в мировую систему координат и передача на рабочие реперы с учётом ожидаемых уровней воды:
- координаты опор и свай выдавать в одной системе (эллипсоидной + ортометрической) и в Chart Datum.
- Для операций на плаву применять плавающие базовые станции RTK с постоянной калибровкой высоты.
- Для установки свай и пролётов учитывать поправку на уровень воды в момент работ: расчёт вертикальной привязки для оператора
$$Z_{work}=H_{ref}+WL(t)+\delta ,$$ где $\delta$ — конструктивный отступ (например, погружение копра, осадка судна).
8. Мониторинг деформаций
- Установить геодезический мониторинг (инклинометры, тахеометрические/GNSS-станции, оптические нивелиры) для контроля осадки опор, горизонтальных смещений и прогибов пролётов.
- Частота наблюдений: в строительной фазе — ежедневно/ежесменно для критичных операций, в консервации — ежемесячно/ежеквартально.
- Пороговые значения и действия: задать предупреждающие и аварийные пороги смещений; при превышении — остановка работ и анализ.
9. Навигационная безопасность
- Координация с портовыми администрациями и капитанами судов; выпуск уведомлений NAVAREA/NOTAM.
- Ограждение зоны работ: плавучие заграждения, буи, световые и сигнальные знаки в соответствии с правилами IALA.
- Организация временных судовых коридоров; назначение проводников/судов-бойцов при работах в фарватере.
- Обеспечение круглосуточной связи (VHF), AIS-отметки для плавсредств строительства.
- План спасательных работ и эвакуации, сторожевые катера.
10. Качество данных и документация
- Ведение журналов наблюдений, сырых данных GNSS/эхолот/нивелиров, протоколов обработки.
- Проверки точности: внутренняя и внешняя валидация сетей; отчёт об итоговых невязках.
- Поставляемые материалы: координатные таблицы пунктов, DTM дна, профили глубин, карты зон ограничения, отчёты по мониторингу, электронные файлы (CSV, DXF, XYZ, GeoTIFF).
- Сохранение резервных копий и метаданных (время, система отсчёта, привязка, оборудование).
11. Организация работ и график
- Этапы: подготовка и привязка (2–4 нед.), гидрографические съёмки и батиметрия (по сезону, с учётом погод), разбивка осей и свай (синхронно со строительством), постоянный мониторинг до завершения и ввода в эксплуатацию.
- Учитывать сезонность: проводить критичные съёмки в период минимальной турбулентности/устойчивых уровней (при необходимости — многократные съёмки для статистики).
12. Примеры формул (сводно)
- Эллипсоид → ортометрия: $H=h-N$.
- Редукция эхолота: $D_{chart}=D_{obs}+O_{trans}-WL(t)$.
- Прогноз уровня: $WL(t)=\overline{WL}+{\sum }_i{A}_i\cos ({\omega }_{i}t+{\varphi }_i)+\epsilon (t)$.
- Вертикальная рабочая отметка: $Z_{work}=H_{ref}+WL(t)+\delta$.
13. Риски и меры снижения
- Штормовые уровни/нагон: прогнозирование, временная остановка работ.
- Дрейф плавучих опор: использование динамической стабилизации и постоянных поправок GNSS/IMU.
- Ошибки трансформации датумов: проверка с независимыми пунктами привязки.
14. Итоговые рекомендации
- Внедрить интегрированную систему GNSS+IMU+эхолот+водомер с центральной обработкой.
- Задать и документировать все привязки к государственным системам и Chart Datum.
- Обеспечить постоянную координацию с навигационными службами и быструю реакцию на изменения уровня воды.
(По запросу могу составить детализированный график работ, спецификацию оборудования и шаблоны протоколов наблюдений.)