【正文】 陽泉職業(yè)技術學院—畢業(yè)設計說明書太古高速公路西山隧道控制測量畢業(yè)論文目 錄第一章 項目概述 1第一節(jié) 項目介紹 1第二節(jié) 項目施測任務 1第三節(jié) 項目測量基本情況 2第二章 GPS全球定位系統(tǒng)的基本原理 3第二節(jié) GPS全球定位系統(tǒng)理論 4第三節(jié) GPS定位方法 11第三章 GPS測量作業(yè)的技術要求 15第一節(jié) 作業(yè)選點依據(jù) 15第二節(jié) 選點埋石 17第三節(jié) 觀測技術要求 20第四節(jié) 作業(yè)中的注意事項 22第五節(jié) 補測與重測 24第四章 GPS的外業(yè)組織及方案制定 24第一節(jié) 作業(yè)要求 24第二節(jié) 前期準備 25第三節(jié) 作業(yè)方案 26第四節(jié) 外業(yè)實施 26第五章 GPS測量數(shù)據(jù)處理 27第一節(jié) 數(shù)據(jù)傳輸 27第二節(jié) GPS控制網(wǎng)平差計算 28第三節(jié) 原線路控制網(wǎng)成果表 29第六章 總結 31參考文獻 34致謝 3535陽泉職業(yè)技術學院—畢業(yè)設計說明書第一章 項目概述第一節(jié) 項目介紹太古高速公路起點位于太原繞城高速公路西北環(huán)段的東社互通樞紐，途經(jīng)太原市萬柏林區(qū)化客頭街辦、王封鄉(xiāng)、古交市大南坪鄉(xiāng)，終點到達古交市河口鎮(zhèn)。全線為雙向4車道，時速80公里/小時。全線有大中橋11座、互通式立交1座、分離式隧道2座，其中，是全國在建公路中最長的隧道。同時，西山隧道還因地質結構復雜、技術難度高、施工安全風險大等特點成為全線的控制性工程。項目區(qū)東端位于汾河沖積平原，中部屬呂梁山余脈石千峰山中低山區(qū)，西端為汾河河谷。最高地面高程位于化客頭鄉(xiāng)賽莊西，最低地面高程位于袁家莊。整體地形呈東西低，中間高?；鶐r沖溝走向以南東方向為主，南北方向次之。路線自東向西跨越了三個不同類型的地貌單元，山前洪積傾斜平原區(qū)、溶蝕剝蝕侵蝕中山區(qū)及山間峽谷區(qū)。第二節(jié) 項目施測任務一、施測原因近幾年，高速不斷修建，由于其它因素周遍環(huán)境也發(fā)生了很大變化，為了對現(xiàn)在的地形有個具體全面的了解，以便能更好規(guī)劃居民土地利用和建設更加合理化，因此決定這次測量的必然性。二、具備資料由于原來該公路對此片地形有過測量，因此這次參考了原來的一些圖紙及關于GPS測量的一些資料，還有利用了原來的一些控制點。并在此基礎上做了適當?shù)恼{整和修改。三、施測目的通過測量工作，最終根據(jù)數(shù)據(jù)繪制成圖，從而對目前公路的地形及周圍情況有了最新的了解，在以后利用合理規(guī)劃方面有了可靠的依據(jù)。第三節(jié) 項目測量基本情況一、測區(qū)平面控制情況（一）平面控制資料：為了滿足測區(qū)控制需要，查閱的太古高速公路西山隧道施工控制網(wǎng)點位略圖，經(jīng)實地踏勘，點位保存完好，可以使用。根據(jù)測圖面積、測圖比例尺的要求，可采用上述三點的坐標成果作為本次平面控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)。其坐標系統(tǒng)為1954年北京坐標系。（二）高程控制資料：1985 國家高程基準，成果為二等水準精度，部分山區(qū)點為三等三角高程精度（見備注）。參考橢球： 54 橢球高程基準： 1985 國家高程基準中央子午線：112176。21′30″ 投影面： 920m (正常高)點號XX坐標(m)Y坐標(m)h 高程(m)備注TG01TG02TG03TG04TG05三角高程TG06三角高程TG07TG08TG09TG10三角高程TG11TG12TG13TG14TG15三角高程TG16TG17三角高程TG18TG19TG20三角高程TG21二、作業(yè)依據(jù)北京54 坐標，中央子午線為111176。，高程為1985 國家高程基準本。北京54 橢球，中央子午線112176。21′30″，投影面920 米（正常高），高程為1985 國家高程基準。坐標系統(tǒng)滿足投影長度變形值不大于1cm/km 的要求，成果精度為二等。次測量作業(yè)的主要技術依據(jù)包括:第二節(jié) 中華人民共和國國家標準《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T183142001）。第三節(jié) 中華人民共和國國家標準《地質礦產勘查測量規(guī)范》（GB/T1342001）。第四節(jié) 中華人民共和國行業(yè)標準《測繪產品檢查驗收規(guī)定》（CH1002—95）。第五節(jié) 中華人民共和國行業(yè)標準《測繪產品質量評定標準》（CH1003—95）?！渡轿魇箍h北村鐵礦區(qū)普查測量技術設計》。第二章 GPS全球定位系統(tǒng)的基本原理第一節(jié) GPS全球定位系統(tǒng)組成及特點GPS定位是根據(jù)測量中的距離交會定點原理實現(xiàn)的。如圖1所示，在待測點Q設置GPS接收機，在某一時刻同時接收到3顆（或3顆以上）衛(wèi)星SSS3所發(fā)出的信號。通過數(shù)據(jù)處理和計算，可求得該時刻接收機天線中心（測站點）至衛(wèi)星的距離ρρρ3。根據(jù)衛(wèi)星星歷可查到該時刻3顆衛(wèi)星的三維坐標（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，從而由下式解算出Q點的三維坐標（X，Y，Z）： 圖31 GPS定位原理 相對于常規(guī)測量來說，GPS測量主要有以下特點：一、測量精度高GPS觀測的精度明顯高于一般常規(guī)測量，在小于50 km的基線上，其相對定位精度可達110－6，在大于1 000 km的基線上可達110－8。二、測站間無需通視GPS測量不需要測站間相互通視，可根據(jù)實際需要確定點位，使得選點工作更加靈活方便。三、觀測時間短。隨著GPS測量技術的不斷完善，軟件的不斷更新，在進行GPS測量時，靜態(tài)相對定位每站僅需20 min左右，動態(tài)相對定位僅需幾秒鐘。四、儀器操作簡便目前GPS接收機自動化程度越來越高，操作智能化，觀測人員只需對中、整平、量取天線高及開機后設定參數(shù)，接收機即可進行自動觀測和記錄。五、全天候作業(yè)GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時間、任何地點連續(xù)進行觀測，一般不受天氣狀況的影響。六、提供三維坐標GPS測量可同時精確測定測站點的三維坐標，其高程精度已可滿足四等水準測量的要求。 第二節(jié) GPS全球定位系統(tǒng)理論坐標系統(tǒng)地球坐標系統(tǒng)又可進一步分為參心坐標系統(tǒng)和地心坐標系統(tǒng) 我國歷史上出現(xiàn)的參心大地坐標系，主要有BJZ54（原）、GDZ80和BJZ54等三種。建立一個參心大地坐標系，必須解決以下問題：1）確定橢球的形狀和大??；2）確定橢球中心的位置，簡稱定位；3）確定橢球中心為原點的空間直角坐標系坐標軸的方向，簡稱定向；4）確定大地原點。解決這些問題的過程，也就是建立參心大地坐標系的過程。 1954年北京坐標系（BJZ54（原））1954年總參謀部測繪局在有關方面的建議與支持下，采取先將我國一等鎖與原蘇聯(lián)遠東一等鎖相連接，然后以連接呼瑪、吉拉林、東寧基線網(wǎng)擴大邊端點的原蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標系的坐標為起算數(shù)據(jù)，平差我國東北及東部地區(qū)一等鎖。這樣傳算過來的坐標，定名為1954年北京坐標系。 1980年國家大地坐標系（GDZ80）為了進行全國天文大地網(wǎng)整體平差，采用新的橢球參數(shù)和進行新的定位與定向，來彌補因1954年北京坐標系存在的橢球參數(shù)不夠精確、參考橢球與我國大地水準面擬合不好等缺點，所以建立我國新的大地坐標是必要的、適時的。 橢球的參數(shù)在幾何大地測量學中，通常用橢球長半徑a和扁率f兩個參數(shù)表示橢球的形狀和大小，但是從幾何和物理兩個方面來研究地球，僅有兩個參數(shù)是不夠的。1967年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會（IUGG）第十四屆大會上，開始采用這四個參數(shù)全面描述地球的幾何特性和物理特性。這四個量通常稱為基本大地參數(shù)。在四個基本參數(shù)中，長半徑a通常由幾何大地測量提供，但是GM（G是地球引力常數(shù)）利用衛(wèi)星大地測量學可精確測定至千萬分之一。地球自轉角速度w由天文觀測確定，它們的精度都比較好。地球的質量M雖難測定，通過觀測人造地球衛(wèi)星，確定與a等價的二階帶諧系數(shù)j2，其精確度提高了二個數(shù)量級。這些參數(shù)，可以充分地確定地球橢球的形狀，大小及其正常重力場，從而使大地測量學與大地重力學的基本參數(shù)得到統(tǒng)一。 起始天文子午線1884年國際經(jīng)度會議決定，以通過英國格林尼治天文臺艾黎儀器中心的子午線作為全世界計算天文經(jīng)度的起始天文子午線。起始天文子午線與赤道的交點E，就是天文經(jīng)度零點。 我國1980年國家大地坐標系的建立1978年4月，我國在西安召開了全國天文大地網(wǎng)整體平差會議，在會議上決定建立我國新的國家大地坐標系。有關部門根據(jù)會議記要，開展并進行了多方面的工作，建成了1980年國家大地坐標系（GDZ80）大地坐標系的原點，設在我國中部——陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，在西安以北60km，簡稱西安原點。，起始大地子午面平行于我國起始天文子午面。大地點高程是以1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面為基準。 1954年新北京坐標系（BJZ54）盡管1980年國家大地坐標系具有先進性和嚴密性 ，但1954年原北京坐標系畢竟在我國測繪工作中潛移默化，影響深遠。40年來，數(shù)十萬個國家控制點都是在這個系統(tǒng)內完成計算的，一切測量工程和測繪成果均無例外地采用著這個系統(tǒng)。為了既體現(xiàn)1980年國家大地坐標系的嚴密性，又照顧到1954年原北京坐標系的實用性，有的部門和單位想出一種兩全其美的辦法，于是就產生了1954年新北京坐標系。1954年新北京坐標系的成果，就是將1980年國家大地坐標系的空間直角坐標經(jīng)三個平移參數(shù)平移變換至克拉索夫斯基橢球中心，就成了新北京坐標系的成果。所以說，新北京坐標系的成果實際上就是從1980年大地坐標系整體平差成果轉換而來的。 地心坐標系 建立地心坐標系的意義和方法地心坐標系中的“地心”二字意指地球的質心。在地心空間大地平直角坐標系中用XD、YD、ZD表示點的位置，地心大地坐標系中用LD、BD 、HD表示點的位置。由于前者可以通過衛(wèi)星大地測量獲得點的空間三維直角坐標，并不涉及橢球及其定位。但地心大地坐標系則要涉及橢球的大小和定位。所以地心直角坐標系是GPS定位中采用的基本坐標系。 地心坐標系的表述形式地心直角坐標系和地心大地坐標系。 WGS—84大地坐標系自60年代以來，美國國防部制圖局（DMA）為建立全球統(tǒng)一坐標系統(tǒng)，利用了大量的衛(wèi)星觀測資料以及全球地面天文、大地和重力測量資料，先后建成了WGS—60、WGS—66和WGS—7