【正文】 .... 22 GPSRTK 斷面測(cè)量的外業(yè)實(shí)施 .......................................... 23 GPSRTK 斷面測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理 ........................................ 23 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的幾種軟件 ............................................. 23 數(shù)據(jù)導(dǎo)入和預(yù)處理 ................................................... 24 公路主線線形設(shè)計(jì) ................................................... 26 數(shù)模的建立與應(yīng)用 ................................................... 30 繪制斷面圖 ......................................................... 29 小結(jié) ................................................................. 32 關(guān)于生成文件 ....................................................... 32 縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 ........................................... 33 第 5 章 結(jié)論 ............................................................ 34 GPSRTK 在斷面測(cè)量中一體化的優(yōu)勢(shì) ..................................... 34 參考文獻(xiàn) ............................................................... 35 致謝 .................................................................... 36 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒 論 GPS 是全球定位系統(tǒng) 是 （ global positioning system）的英文縮寫(xiě)，是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來(lái)的新一代精密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 論文 還 論述了 GPSRTK與常規(guī) 水準(zhǔn) 儀相結(jié)合，解決 現(xiàn)狀測(cè)區(qū)高程擬合的問(wèn)題。 本科學(xué)生畢業(yè)論文 GPSRTK 技術(shù)在道路橫斷面測(cè)量中的應(yīng)用 系部名稱： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二 ○ 一 五 年 五 月 摘 要 本論文 主要研究了 全球定位系統(tǒng) GPSRTK 技術(shù)及南方 CASS 地形圖成圖軟件和緯地公路設(shè)計(jì)軟件聯(lián)合 用于公路 斷面 測(cè)量 的 方 內(nèi)容 ， 提出了利用上述硬件和軟件結(jié)合進(jìn)行內(nèi)外業(yè)一體化的公路斷面測(cè)量方法。 關(guān)鍵詞 : GPSRTK； 公路 斷面測(cè)量； GPS控制網(wǎng) ；南方 CASS；緯地 軟件 ABSTRACT This paper is a Global Positioning System (GPS) for the measurement of the content of highway projects, the main research will be the Global Positioning System (GPS) RTK technology for the road section survey, and with latitude in the South CASS software and graphics within the industry to calculate Earthwork. An outline of the GPS system, the position of the main features and the status of highway engineering。 GPS 衛(wèi)星定位測(cè)量是利用 GPS 系統(tǒng)解決大地測(cè)量的一項(xiàng)空間技術(shù)。對(duì)于物理點(diǎn)的放樣已經(jīng)不再僅僅是采用測(cè)角和量距，而是借助 GPS 導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)來(lái)確定地面點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。此外 ,還有 4 顆有源 備份 衛(wèi)星在軌運(yùn)行。一組稱為 P 碼 (Procise Code 10123MHz),P 碼因頻率較高 ,不易受干擾 ,定位精度高 ,因此受美國(guó)軍方管制 ,并設(shè)有密碼 ,一般民間無(wú)法解讀 ,主要為美國(guó)軍方服務(wù)。監(jiān)測(cè)站將取得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù) ,包括電離層和氣象數(shù)據(jù) ,經(jīng)過(guò)初步處理后 ,傳送到主控站。如果某地面 站發(fā)生故障 ,那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間 ,但導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算 方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的 目的在于更換外電源時(shí)不中斷連續(xù)觀測(cè)。 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。 C/A碼頻率 ,重復(fù)周期一毫秒，碼間距 1 微秒，相當(dāng)于 300m； P碼頻率 ，重復(fù)周期 天，碼間距 微秒，相當(dāng)于 30m。導(dǎo)航電文每個(gè)主幀中包含 5個(gè)子幀每幀長(zhǎng) 6s。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時(shí)所處位置，用戶在 WGS84 大地 坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知 。國(guó)家 A、 B 級(jí)網(wǎng)以其特有的高精度把我國(guó)傳統(tǒng)大地網(wǎng)進(jìn)行了全面改善和加強(qiáng)，從而克服了傳統(tǒng)大地網(wǎng)的精度不均勻，系統(tǒng)誤差較大等傳統(tǒng)測(cè)量手段不可避免缺點(diǎn)，這一高精度三維空 間大地坐標(biāo)系的建成將為我國(guó) 21 世紀(jì)前 10年的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)測(cè)繪保障。常規(guī)方法通常是先布設(shè)或加密控制點(diǎn)，然后依據(jù)這些點(diǎn)，測(cè)定地物點(diǎn)和地形點(diǎn)在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號(hào)繪制成平面圖。 ? 在工程變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用： 我國(guó)正處在全面基礎(chǔ)建設(shè)中，尤其是西部大開(kāi)發(fā)，大型、特大型工程不斷涌現(xiàn)，為了這些工程的正常、安全地運(yùn)行，必須對(duì)它進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)和安全預(yù)報(bào)，工程變形監(jiān)測(cè)通常要達(dá)到毫米或亞毫米級(jí)的精度， 武漢測(cè)繪科技大學(xué)做了這方面的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證明 GPS 定位技術(shù)用于各種工程變形監(jiān)測(cè)是可行的。這樣做不但工作量大，浪費(fèi)大量的人力、物力，且測(cè)量結(jié)果精度還較低。 GPS 技術(shù)建立廣域增強(qiáng)系統(tǒng) (WAAS)逐步代替原先的微波著陸 /儀表著陸系統(tǒng)，美國(guó)的 WAAS 系統(tǒng)計(jì)劃在 2020 年下半年運(yùn)營(yíng)，地面改正數(shù)據(jù)可以通過(guò)靜地衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給飛機(jī)。 ? 其他方面 ： 衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)可與無(wú)線電通信機(jī)結(jié)合，這種融合產(chǎn)生的意義是非常深 遠(yuǎn)的。 GPS 系 統(tǒng) 的前身為美軍研制的一種 子午儀 衛(wèi)星定位系統(tǒng) (Transit）， 1958 年研制， 64年正式投入使用。美國(guó)海陸空三軍及民用部門(mén)都感到迫切需要一種新的 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 。自 1992 年起，國(guó)際 GPS大地測(cè)量和地球動(dòng)力學(xué)服務(wù) IGS，已在全球建立了多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理中心和百余個(gè)常年觀測(cè)的臺(tái)站?？梢?jiàn)， GPS 定位技術(shù)已經(jīng)使測(cè)量技術(shù)經(jīng)歷了一場(chǎng)深刻的變革，從而 進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。 RTK技術(shù)在道路測(cè)量中的應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn) RTK 技術(shù)在道路測(cè)量中的應(yīng)用 ? 繪制大比例地形圖 ： 高等級(jí)公路選線多是在大比例尺 （ 通常是 1:2020或 1:1000)帶狀地形圖上進(jìn)行 ，用傳統(tǒng)方法測(cè)圖 , 先要建立控制網(wǎng) , 然后進(jìn)行碎部測(cè)量 , 繪制成大比例尺地形圖 ,其工作量大速度慢 , 花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)大型建筑物 ， 如特大橋 、隧道、互通式立交等進(jìn)行控制 ， 宜用靜態(tài)測(cè) 量 。由于點(diǎn)與點(diǎn)之間不要求通視 ， 使得測(cè)量更簡(jiǎn)便易行。 ? 道路的中線測(cè)設(shè) ： 設(shè)計(jì)人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后 ， 需將公路在地面標(biāo)定出來(lái)。由于所用數(shù)據(jù)都是測(cè)繪地形圖時(shí)采集來(lái)的 ， 因此不需要再到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量。 ? 施工測(cè)量 ： 動(dòng)態(tài) GPS系統(tǒng)既有良好的硬件 ， 也有極其豐富的軟件可選擇。在一般的地形地勢(shì)下 , 高質(zhì)量的 RTK 設(shè)站一次即可測(cè)量完 4km 半徑的測(cè)區(qū) , 大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的設(shè)站次數(shù) , 移動(dòng)站一人操作即可 , 勞動(dòng)強(qiáng)度底 , 作業(yè)速度快 , 提高了工作效率。 RTK 測(cè)量不要求基準(zhǔn)站、移動(dòng)站間光學(xué)通視 , 只要求滿足 “電磁波 ”通視 , 因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比 , RTK 測(cè)量受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制小 , 在傳統(tǒng)測(cè)量看來(lái)難于開(kāi)展作業(yè)的地區(qū) , 只要能滿足 RTK 的基本工作條件 , 它也能進(jìn)行快速高精度定位 , 使測(cè)量工作變得更容易更輕松。 ? 缺點(diǎn)： ①受衛(wèi)星狀況限制。同時(shí)注意選擇作業(yè)時(shí)間。在山區(qū)、林區(qū)或城鎮(zhèn)密樓區(qū)作業(yè)時(shí) ,GPS 衛(wèi)星信號(hào)被阻擋機(jī)會(huì)較多 ,容易造成失鎖 ,需要經(jīng)常地重新初始化 ,這樣測(cè)量的精度和效率就受到影響。 基準(zhǔn)站點(diǎn)位精度平均在 3cm 之內(nèi) 。 展望 與我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) GPS 是 近年來(lái)開(kāi)發(fā)的最具有開(kāi)創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全能性、全天候性的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速優(yōu)勢(shì)必然會(huì)在諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用 [7]。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段包括 5 顆靜止軌道衛(wèi)星和 30 顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若 干個(gè)地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 9 第 2章 GPSRTK測(cè)量相關(guān)概念 RTK測(cè)量技術(shù)是經(jīng)載波相位測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測(cè)量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分 GPS測(cè)量技術(shù)。 RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈及移動(dòng)接收機(jī)三部分組成。修正法是將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給移動(dòng)站，改正移動(dòng)站的接收載波相位，再求解三維坐標(biāo)；差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給移動(dòng)站，進(jìn)行求差解 算三維坐標(biāo) 。 GPS 測(cè)量規(guī)范是指國(guó)家測(cè)繪管理部門(mén)或行業(yè)部門(mén)制定的技術(shù)法規(guī)，包括： ? 2020 年國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢疫總局和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的《全球定位系統(tǒng)（ GPS）測(cè)量規(guī)范》，簡(jiǎn)稱《規(guī)范》。 中線測(cè)量，測(cè)量時(shí)選路線前進(jìn)方向進(jìn)行變化位置放置流動(dòng)站，每一個(gè)里程為一段分隔距離，由已知控制點(diǎn)，流動(dòng)站手簿軟件即可顯示此點(diǎn)距離中樁偏移距離及實(shí)際高程，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，移動(dòng)流動(dòng)站至地形變化點(diǎn)的中樁位置，偏值精度到正負(fù) 5cm，即可打樁并記錄樁號(hào)、高程。 坐標(biāo)系和我國(guó)常用坐標(biāo)系 測(cè)量常用 坐標(biāo)系 一、 WGS－ 84世界大地坐標(biāo)系 WGS－ 84 坐標(biāo)系的定義是 :原點(diǎn)位于地球質(zhì)心 O， Z 軸指向 定義的協(xié)議地球極 (CTP)方向 ,X軸指向 CTP赤道的交點(diǎn) ,Y軸與 X軸、Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 二、 1954 年北京坐標(biāo)系 1954年北京坐標(biāo)系是前蘇聯(lián) 1942年坐標(biāo)系 的延伸 ,其大地原點(diǎn)在前蘇聯(lián)的普爾黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 11 科沃 ,與之相應(yīng)的橢球?yàn)榭死鞣蛩够鶛E球。 2020 國(guó)家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)如下： 長(zhǎng)半軸 a=6378137m； 扁率 f=1/ 五 、地方獨(dú)立坐標(biāo)系 在我國(guó)的一些城市或礦區(qū)基于實(shí)用和方便的目的 ,建立了地方獨(dú)立坐標(biāo)系 ,與之對(duì)應(yīng)的是 “ 地方參考橢球 ”( 例如：高程投影面選為當(dāng)?shù)氐钠骄０蚊?,進(jìn)行高斯投影時(shí)中央子午線通常選擇在當(dāng)?shù)刂醒胛恢酶浇?)。?? ?????LLaNdNdadaaa黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 12 GPS 定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 利用重合點(diǎn)坐標(biāo)將 GPS 點(diǎn)在 WGS－ 84 坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為某國(guó)家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo) 所有 GPS網(wǎng)點(diǎn)于 WGS－ 84 坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)： ? ? ? ? GG ZYXHLB , ? 網(wǎng)中的重合點(diǎn)同時(shí)也有在某國(guó)家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo) : ? ? ? ? ? ? DDD ZYXHLByx , ?? 其中 : ? ?ZYX ??? , 為平移三參數(shù)； ),( ZYX ??? 為旋轉(zhuǎn)三參數(shù)； k 為尺度比參數(shù)。:。 6)、對(duì)于一個(gè) GPS網(wǎng)所求出的七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù) ,其具有時(shí)間性和區(qū)域性。s i nc o s0 ?? ??????? KyKxxx GiGiDi。GD ZYXZYXZY