人民网记者 欧阳易佳

站在港珠澳大桥珠海口岸人工岛上,轻柔的海风扑面而来。车辆正从口岸鱼贯而出,驶向香港和澳门。这座全长55公里的跨海通道,是粤港澳大湾区最繁忙的交通纽带之一。

大桥通车已有八年。很少有人知道,在40多米深的海底,33节巨型沉管是如何一节一节“严丝合缝”对接上的,最终接头的安装误差,最小处只有0.8毫米,比一枚硬币的厚度还小。

近日,记者跟随自然资源部走进港珠澳大桥,探访测绘地理信息技术如何支撑港珠澳大桥从蓝图变为现实。

港珠澳大桥跨越粤港澳三地,开工之际就遇到问题:香港、澳门、珠海,各自用着不同的坐标系统和高程基准,大桥建设该“听”谁的?

珠海市测绘院总工程师黎彬向记者介绍说,香港、澳门、珠海三地各自使用不同的坐标系统和高程基准体系,但大桥需要在同一把“标尺”下建设。解决工程测绘基准和三地坐标系统统一、跨海高程高精度传递问题,成为测绘工作的首要任务。

如何让卫星导航定位系统测出的“高度”与水准仪测出的“高差”在同一个体系里对话?为此,建设方构建了工程卫星定位A级平面控制网和一等水准控制网,同时联测港珠澳三地的地方测绘基准,精化了工程区域似大地水准面,建成了我国首个基于虚拟参考站技术的工程连续运行参考站系统HZMB-CORS,实时定位精度达到厘米级,成果达国际先进水平。

“相当于在大桥施工范围内布下了一张无形的坐标网,每一根桩、每一段梁、每一节沉管,都在这个网里迅速找到自己的准确位置。”黎彬说。

与此同时,珠海市本地的测绘力量也在同步发力。2014年,珠海市自然资源局构建了珠海市现代测绘基准体系,建成了国内首个海域面积最大、覆盖面积达8000平方公里的陆海统一似大地水准面模型,精度达8毫米,同步建成国内首个城市级的珠海北斗CORS系统,以北斗为主、兼容其他卫星导航定位系统,基准站已覆盖陆域和所有海岛。

更大的挑战来自海底。港珠澳大桥拥有世界上最长的海底沉管隧道,33节巨型沉管需要在海底逐一沉放、精准对接,该如何在40多米的海底“穿针引线”?

珠海市自然资源局测绘科温光东介绍,建设方采用沉管沉放对接技术,综合运用无线声呐测控、测量塔定位、精密陀螺定向等技术手段,构建多模式融合的动态定位系统。“声呐系统通过发射超声波穿透水体,在100多米范围内对沉管进行不间断的三维定位测控;通过建设方同步构建的信息化可视平台,在控制室里就能实时追踪沉管的姿态和位置。”

温光东说,“最终接头安装误差、对接沉管侧偏北缩小至0.8毫米,实现了‘海底穿针’级别的精准对接,隧道‘滴水不漏’。”

为什么要追求这么极致的精度?“大桥的设计使用寿命是120年,比一般大桥的100年多20年,要求特别高。”黎彬说。

人工岛建设环节,测绘技术同样功不可没。港珠澳大桥的东西两座人工岛,是用120个巨型钢圆筒围成的——每个圆筒直径22米,高约50米,重达500吨。把它们从海面上“钉”进海底,位置稍有偏差,人工岛的轮廓就会变形。

测绘人员采用GNSS、RTK、精密全站仪测量,为每一个钢圆筒精确定位,快速成岛。这项技术后来被称为“快速筑岛技术”,也是港珠澳大桥的“世界之最”之一。

作为“技术最为复杂、施工难度最大、建设体量最大”的桥梁之一,大桥主体和配套设施需要大量测绘技术支持。黎彬介绍,大桥建设至今,珠海地方测绘力量累计提供百余项测绘技术服务,包括大桥桥面铺装等级水准控制测量,口岸人工岛平面高程等级控制测量,珠澳口岸人工岛应急检测等,涵盖工程测量、用海用地、征地拆迁、规划监督、竣工验收、应急检测等环节,全流程信息化测绘和跟踪服务,极大地缩短了项目建设和审批监管周期。

大桥通车后,测绘技术并未退场。

“在运营维护阶段,测绘技术持续护航。”温光东补充,针对伶仃洋海域低纬度、电离层干扰严重的环境特点,测绘人员研发了新型北斗形变监测模型,将复杂电离层环境下的形变监测精度提升21.5%,实现了低纬度海域高精度定位突破,对大桥开展全天候沉降与变形监控。

可以看到,港珠澳大桥上多个位置布设了以北斗为主的GNSS形变监测点,实时监测大桥的位移和沉降。

温光东说,“一个GNSS接收系统,像手机定位一样,但比手机精确得多。它的位置变化,控制中心实时掌握。”这些监测点,配合其他信息化监测设备,共同构成了全天候的形变监测网络,有效应对台风、船舶撞击等风险,保障大桥长期运营安全。