海上风电安装施工定位方法（下）风机和平台安装测量

上篇讲了海上安装施工定位方法的关键技术—罗经校正；中篇讲了海上风电安装施工的步骤；本篇主要讲施工中用到的测量方法。

我们先看2003年的文献1安装赵东区块ODA（钻进平台）和OPA（工作平台）所用的测量技术。赵东区块离陆地约13km。主要用到的技术方法包括：惯性导航系统、VHT粗差剔除、GNSS RTK、GNSS水准拟合等。

惯性导航系统主要也是罗经校正，因为船长100m，定位精度在1m左右，不能满足定位精度0.5m内的要求。

粗差剔除的VHT（连续跟踪法）应该是一种滤波技术，查了一下资料，GNSS时间序列剔除粗差常见方法主要有统计方法、滑动窗口方法、模型拟合方法。

GNSS RTK技术是指在陆地上架设基准站，在导管架两端架设流动站，根据导管架的设计图，实时归算导管架的中心位置。这里面说到两个技术：一是双频GNSS的相位整周模糊度的快速求解，一是北京54坐标与WGS84坐标的转换。这两个技术现在已经属于常见了。通过编制程序，在导航屏幕上实时显示导管架中心位置和方位来引导施工船进行精确定位。经实践证明，这种方法简单直观，ODA导管架定位精度为18.7cm，OPA导管架定位精度为21.3cm，满足定位误差为± 0.5m的精度要求。

采用GNSS水准拟合测量平台标高，由于本次 ODA、OPA平台标高测量位于近岸海洋区域，考虑地球重力场的影响在该区域内一致（指忽略扣除重力异常之后的重力异常残差），采用曲面拟合法来拟合似大地水准面，并编制了程序，其步骤如下：

（1）根据GNSSS观测值平差结果，求得各观测点在 WGS84椭球上的大地高hi、水准基点大地高h0，求取各点相对于水准基点的大地高高差Δhi0＝ hi－ h0；（求大地高差）

（2）根据精密水准测量资料求水准基点及各重合点的正常高高程H常a、H常i及各重合点相对于水准基点的正常高高差H常ia＝ H常a－ H常i；（求正常高差）

（3）按式ΔNG＝ΔH常ij－Δhij计算各点相对于水准基点的高程异常差。（求高程异常差）

（4）根据高程异常进行平面相关拟合：

ΔNG＝ aδx＋ bδy＋ axbyδxδy＋ c   （拟合高程异常差）

式中，δx、δy为该点至基准点南北方向和东西 方向的距离；a、b、ax、by为模型系数。该模型中各控制点的高程异常差假定独立。

对于平面相关拟合，至少需4个重合点，在拟合时将留出1～2个已知点用于校核。待定系数求出后，则可将所有GPS点的坐标差代入相应的拟合函数中，求出各GPS点上的高程异常相差值ΔNGi0。并根据下式求出GPS点上的正常高：

H常i＝ H常0＋Δhi0＋ΔNGi0

工程采用上述平面相关模型进行GNSS水准拟合解算出ODA、OPA平台标高。

为验证 RTK高程的正确性，平台管架标高测量中采用海面高程观测，在安装区域附近300m设立水尺，并同陆地的长期验潮站进行了同步观测，观测时间为 10天。通过同步验潮资料求取水尺零点高程之后，利用水尺高程对导管架ODA和OPA进行了高程测量。两种方法平均值偏差为6.5cm，完全满足海洋工程要求。

如果不编制程序如何做呢？通过EGM2008高程异常模型查询陆地基准点和平台就位处的高程异常值，由于忽略扣除重力异常之后的重力异常残差，根据基准点高程异常可校正平台就位处的高程异常值。在Hypack软件中导入平台设计图，接入流动站，引导施工船将导管架就位到设计位置。

裙桩式海上风电的导管架也是这样就位的。

裙桩式海上风电的导管架就位以后，要对钢管桩进行安装定位。

文献2的方法如下：

拟合法的具体实施方法：当钢管桩比较稳定 后，将全站仪架设在导管架平台观测点上，对中整平仪器，观测上、下两个横切面，每个横切面上选取8~10个点进行数据采集，采集的数据实时发送到定位软件进行拟合处理。利用最小二乘原理拟合该横切面，得到横切面中心的坐标及圆半径，剔除离拟合圆最远点的观测数据， 再次拟合该横切面，得到横切面中心的坐标及圆半径，通过软件能够实时计算出钢管桩倾斜度和倾斜方位。最后，将横切面圆半径与桩设计尺寸对比，如果满足要求，则认为此次测量结果有效； 否则，重复以上测量操作直到满足要求为止。必要时，需要进行多次测量，比较测量结果的差异以保证测量质量。当钢管桩出现倾斜时，将数值报给指挥人员，便于调整钢管桩的倾斜状况。

文献2是通过全站仪测点拟合钢管截面，一般使用最小二乘法拟合，不知道是否可以通过3台RTK流动站拟合钢管截面，不过因为要测管道的倾斜度，还需要3台RTK，所以使用免棱镜的全站仪更为方便，那么，使用自编程序实现圆拟合和倾斜度计算是必须的，或可找全站仪或GNSS厂商定制开发。

参考文献

1、高精度导航定位技术在海上平台安装中的应用_田春和2003

2、30_m水深裙桩式导管架海上安装关键技术研究_王芳辉2022

3、海上风电机组安装施工方法现状、研究进展与展望_张帆2025

4、海上风电机组吊装技术研究_张吉海2024

5、海上风机整机安装现状及发展趋势_王天宇2024

6、海上工程船施工定位精度提高的方法研究_李军2024

7、海上施工定位方法及精度分析_裴文斌2001

8、提高海上工程船施工定位精度的方法研究_莫振铎2023

9、https://www.doc88.com/p-9495144092777.html

10、https://www.docin.com/p-4756630638.html