【正文】 衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行路線控制測(cè)量 , GPS接收機(jī)是完成任務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備 , 用于測(cè)量工作的 GPS接收機(jī)稱測(cè)地型接收機(jī) , 使用時(shí)必須對(duì)其性能與可靠性進(jìn)行檢驗(yàn) , 檢驗(yàn)內(nèi)容包括一般性檢驗(yàn)、通電檢驗(yàn)和實(shí)測(cè)檢驗(yàn)。 測(cè)區(qū)在 1954 年北京坐標(biāo)系中高程異常為 + 米，平均曲率半徑 R=6363331 米。35′（線路最南端）～ 23186。路線所經(jīng)地區(qū)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，橋梁、隧道等大型構(gòu)造物較多 測(cè)區(qū)位置及概況 測(cè)區(qū)從云南與廣西交界的羅村口起經(jīng)富寧縣和廣南縣到硯山縣止，主線全長(zhǎng)約225Km。 如果已有多個(gè) GPS 水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)，則可用最小二乘法求得擬合系數(shù) i? 為： 1()T TA A A???? 工路工程在縱向有時(shí)可達(dá)到幾百公里，在橫向上卻一般只有幾十米，在 GPS高程轉(zhuǎn)換過程中若是利用所有點(diǎn)建立統(tǒng)一的擬合公式于整個(gè)測(cè)區(qū)，由于線路在某個(gè)方向上伸展的范圍較大，其高程異常的變化也就復(fù)雜得多，因此無論采用何種擬合算法其整體擬合的精度都不會(huì)很高 。無論線路坐標(biāo)系采用的是國(guó)家坐標(biāo)、 城市坐標(biāo)或工程獨(dú)立坐標(biāo)，該模型均適用。11iiy y y? ? ? ，其相應(yīng)的線路坐標(biāo) ( ,iixy)的計(jì)算如下： 39。 39。x x xy y y??? ??? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? （ 8） 若對(duì)任一點(diǎn) i， GPS測(cè)得的 WGS— 84 坐標(biāo)為（ Xi,Yi,Zi），投影后的平面坐標(biāo)為（ 39。y? / 39。y? ，距離 2239。 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 從 RTK定位原理知，要想流動(dòng)站得到 精確的國(guó)家或地方坐標(biāo)和高程，一要在基準(zhǔn)站輸入 WGS— 84系坐標(biāo)，二要在流動(dòng)站輸入 WGS— 84 系與國(guó)家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。而且必要時(shí) ,可用動(dòng)態(tài) GPS 到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)復(fù)合 ,這與傳統(tǒng)方法相比 ,既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用 ,前景又廣闊。橫斷放樣 時(shí) ,先確定出橫斷面形式 (填、 挖、 半填半挖 ) ,然后把橫斷面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入到 電子手簿中 (如邊坡坡度、 路肩寬度、 路幅寬度、 超高、 加寬、 設(shè)計(jì)高 ) ,生成一個(gè)施工測(cè)設(shè)放樣點(diǎn)文件 ,儲(chǔ)存起來 ,并隨時(shí)可以到現(xiàn)場(chǎng)放樣測(cè)設(shè)。放樣時(shí) ,我們只要先輸入各主控點(diǎn)樁號(hào) ,然后輸 入起終點(diǎn)的方位角 a a2 ,直線段距離 D D2 ,緩和曲線距離 LS LS2 ,圓曲線半徑 R ,這樣就可以很輕松放樣了 ,而且一切工作均由 GPS電子手簿來完成。由于只需要采集碎部點(diǎn)的坐標(biāo)和輸入其屬性信息 ,而且采集速度快 ,因此大大降低了測(cè)圖難度 ,既省時(shí)又省力 ,非常實(shí)用。用傳統(tǒng)方法測(cè)圖 ,先要建立控制點(diǎn) ,然后進(jìn)行碎部測(cè)量 ,繪制成大比例尺地形圖。 5． 能夠接收到 GPS信號(hào)的任何地點(diǎn) ,全天 24小時(shí)均可進(jìn)行實(shí)時(shí) RTK測(cè)量放樣。在 RTK測(cè)量中 ,盡管初始化時(shí)間和長(zhǎng)短受到跟蹤觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù)、幾何圖形強(qiáng)度、多路徑效應(yīng)、電離層干擾等諸多因素影響 ,但已可在數(shù)分鐘之內(nèi)完成。 2． 經(jīng)典的 GPS測(cè)量因不具備實(shí)時(shí)性 ,而不能有用來放樣 ,放樣工作還得配備傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器 , RTK測(cè)量技術(shù)彌補(bǔ)了這一缺陷。 4． 2 RTK測(cè)量的特點(diǎn) 1． RTK測(cè)量技術(shù)保留了所有經(jīng)典的 GPS功能。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)基準(zhǔn)站將自身信息與觀測(cè)數(shù)據(jù) ,通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)揭苿?dòng) 站 ,移動(dòng)站將從基準(zhǔn)站接收到的信息與自身采集到的觀測(cè)數(shù)據(jù)組成差分觀測(cè)值。 2． 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng) RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) ,RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn) 站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù) （ 偽距觀測(cè)值、相位觀測(cè)值 ） 及已知數(shù)據(jù)傳輸給移動(dòng)站接收機(jī) ,為把基準(zhǔn)站的信息及觀測(cè)數(shù)據(jù)一并同時(shí)傳輸?shù)揭苿?dòng)站 ,并與移動(dòng)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理 ,必 須配置高質(zhì)量的無線通訊設(shè)備 無線信號(hào)調(diào)制解調(diào)器 。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) (RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種測(cè)量 模式 ,兩種定位模式相結(jié)合 ,在公路工程中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測(cè)、 施工放樣、 監(jiān)理和 GIS(地理信息系統(tǒng) )前端數(shù)據(jù)采集。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位 (RTK)系 統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成 ,建立無線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的保證。 第四章 RTK 在高速公路測(cè)量中的應(yīng)用 4． 1 概述 RTK是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) (Real Time Kinematic) 測(cè)量技術(shù)的縮寫 , 它是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分測(cè)量技術(shù) , 是 GPS 測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破， 在公路工程中有廣闊的應(yīng)用前景。 3)觀測(cè)記錄 外業(yè)觀測(cè)過程中，所有的觀測(cè) 數(shù)據(jù)和資料部應(yīng)妥善記錄。 ⑨觀測(cè)期間，不 得在天線附近 50m 以內(nèi)使用電臺(tái)，不得在天線附近 l0m 以內(nèi)使用對(duì)講機(jī)。 ⑥每時(shí)段觀測(cè)開始時(shí)與結(jié)束前各記錄一次觀測(cè)衛(wèi)星號(hào)、天氣狀況、實(shí)時(shí)定位經(jīng)緯度和大地高、 PDOP 值等。 ②檢查接收機(jī)電源電纜和天線等各項(xiàng)連接無誤后，方可開機(jī)。方向上分別量取的天線高．二次量取結(jié)果差須小于 3mm，取其平均值記入測(cè)量手簿，并在各時(shí)段前后分別量取一次。 ⑤天線 集成體上的圓水準(zhǔn)氣泡必須居中，沒有圓水準(zhǔn)氣泡的天線可調(diào)整天線基座腳 螺旋，使在天線互為 120176。 ②需要在視標(biāo)的基板上安置天線時(shí)，應(yīng)先卸去砧標(biāo)頂部，將標(biāo)志中心投影到基板上，然后 以投影點(diǎn)安置天線，投影點(diǎn)示誤三角形的最長(zhǎng)邊或示誤四邊形的長(zhǎng)對(duì)角線不得大于5mm。各種標(biāo)石的規(guī)格應(yīng)符合《全球定位系統(tǒng) (GPS)測(cè)量規(guī)范》。； (3)測(cè)站點(diǎn)應(yīng)選在交通方便的地方，并且便于用其它測(cè)量手段聯(lián)測(cè)和擴(kuò)展； (4)點(diǎn)位選定后，應(yīng)按規(guī)定繪制點(diǎn)之記。 GPS 在高速公路 測(cè)量 中的 外業(yè)實(shí)施 GPS 在高速公路 測(cè)量 中 的外業(yè)實(shí)施主要包括 GPS 點(diǎn)位選埋、觀測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)預(yù)處 理等工作。各等級(jí)控制網(wǎng)相鄰點(diǎn)間的弦長(zhǎng)精度用下式表示： σ = [ a2+ ( bd)2]1/ 2 式中 , σ — — — GPS 基線向量的弦長(zhǎng)中誤差 。 應(yīng)用 GPS 技術(shù)進(jìn)行路線測(cè)量首先應(yīng)根據(jù)工程需要確定 GPS 控制網(wǎng)的等級(jí) , 路線 GPS 控制測(cè)量分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)共 4個(gè)等級(jí)。作為閉合環(huán)的特例，在公路導(dǎo)線測(cè)量中還可采用所謂的附合線路。為滿足用戶的要求， GPS 網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則是 : (1) GPS 網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與原有地面控制點(diǎn)相重合，重合點(diǎn)一般不應(yīng)少于 3 個(gè)，以便可靠地確定 GPS 網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)； (2) GPS 網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點(diǎn)相重合，而非重合點(diǎn)一般應(yīng)根據(jù)要求以水準(zhǔn)測(cè)量方法聯(lián)測(cè)； (3) GPS 網(wǎng)一般應(yīng)通過獨(dú)立邊構(gòu)成閉合圖形，如三角形、多邊形或附合路線，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性； (4)為了便于觀測(cè)和水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)， GPS 網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在視野開闊和容易到達(dá)的地方； (5)為了便于公路導(dǎo)線點(diǎn)加密， GPS 網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量靠近公路走向。 GPS 網(wǎng)的精度要求，主要取決于公路等級(jí)對(duì)控制網(wǎng)的要求 GPS 測(cè)量按其精度劃分為 A, B, C, D, E 五級(jí)，工程測(cè)量中一般采用 C, D, E 三級(jí)，其精度指標(biāo)應(yīng)符合表 規(guī)定。由于通視的原因，這一條件難以滿足，甚至在大范圍密林、密灌 及青紗帳地區(qū)，根本無法實(shí)施常規(guī)控制測(cè)量。在這些地區(qū)進(jìn)行路線測(cè)量作業(yè)，往往在 50km 以上均找不到導(dǎo)線的聯(lián)測(cè)點(diǎn)。這種要求一般在實(shí)際作業(yè)中難以達(dá)到，往往出現(xiàn)超規(guī)范作業(yè)。其平面控制測(cè) 量往往采用導(dǎo)線形式，這包括附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線等導(dǎo)線網(wǎng)形式。并可通過坐標(biāo)交換將其轉(zhuǎn)換到工程所需要的空間或平面直角坐標(biāo)系中。 (2)動(dòng)態(tài)定位 若待定點(diǎn)相對(duì)于地固坐標(biāo)系有顯著的運(yùn)動(dòng)，則這樣的點(diǎn)的定位稱為動(dòng)態(tài)定位。 動(dòng)態(tài)定位與靜態(tài)定位 按待定點(diǎn)相對(duì)于地固坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來區(qū)分， GPS 定位可以分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩類。 (2)相對(duì)定位 在兩個(gè)或若干個(gè)測(cè)量站上，設(shè)置 GPS 接收機(jī)，同步跟蹤觀測(cè)相同的 GPS 衛(wèi)星，測(cè)定它們之間相對(duì)位置，稱為相對(duì)定位。 GPS 采用的坐標(biāo)系為 WGS84 坐標(biāo)系 )中的位置，稱為絕對(duì)定位。 3)實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位 利用 GPS 進(jìn)行導(dǎo)航定位， 1秒即可完成一次定位，這對(duì) 高動(dòng)態(tài)用戶尤為重要。 GPS 系統(tǒng)的特點(diǎn) ： GPS 系統(tǒng)最基本的特點(diǎn)是以“多星、高軌、高頻、測(cè)量 — 測(cè)距”為體制，以高精度的原子鐘為核心，由此產(chǎn)生以下特點(diǎn)： 1)全球覆蓋連續(xù)導(dǎo)航定位 由于 GPS 有 24 顆衛(wèi)星，而且分布合理，軌道高達(dá) 20200km，所以在地球上和近地空間上任何一點(diǎn)，均可同步地觀測(cè) 4 顆以上衛(wèi)星，可以實(shí)現(xiàn)全球、全天候連續(xù)導(dǎo)航定位。 (3)注入站 注入站有三個(gè)，它們的任務(wù)是 :在衛(wèi)星通過其上空時(shí)，把導(dǎo)航信息注入給衛(wèi)星。 (5)接收地面主控站通過注入站送給衛(wèi)星的調(diào)度命令。 GPS 衛(wèi)星的主要功能為 : (1)接收和存儲(chǔ)由地面監(jiān)控站發(fā)來的導(dǎo)航信號(hào)；接收并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令。 1)空間部分 整個(gè) GPS 系統(tǒng)包括 24 顆衛(wèi)星，其中有 21 顆工作衛(wèi)星和 3顆在軌備用衛(wèi)星。圖 5218 為經(jīng)橫斷面設(shè)計(jì)后，在地面線上、下繪有標(biāo)準(zhǔn)路基橫斷面的圖形。 （ 3)經(jīng)緯儀或全站儀法： 在地形復(fù)雜、橫坡較陡的地段，可利用經(jīng)緯儀或全站儀，直接定出橫斷面的方向和橫斷面上各變坡點(diǎn)與中樁點(diǎn)之間的水平距離和高差。高差為正號(hào)表示升坡，負(fù)號(hào) 表示降坡。除每個(gè)中樁均應(yīng)施測(cè)外，在大、中橋頭，隧道口，擋土 墻等重點(diǎn)工程地段，可根據(jù)需要加密。為了明顯地表示地面起伏，一般取高程比例尺比里程比例尺大 10 倍或 20 倍。橫斷面圖 則反映了各種因素，用語確定橫斷面的形式、各部分位置和尺寸，并為路基土石方量的計(jì)算提供依據(jù)。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，將水準(zhǔn)儀置于測(cè)站上，首先讀取后、前兩轉(zhuǎn)點(diǎn)（ TP）的尺上讀數(shù)，再讀取兩轉(zhuǎn)點(diǎn)間所有中 樁地面點(diǎn)的尺上讀數(shù)，這些中樁點(diǎn)稱為中間點(diǎn)，中間點(diǎn)的立尺由后視點(diǎn)立尺人員來完成。 中平測(cè)量的任務(wù)時(shí)測(cè)出定測(cè)時(shí)設(shè)置的各中樁高程，為繪制縱斷面圖提供依據(jù)。 3．水準(zhǔn)測(cè)量 定測(cè)階段的水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)方法及精度要求同初測(cè)階段，其基平測(cè)量應(yīng)盡量采用初測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)。在釘樁時(shí)，對(duì)于交點(diǎn)樁、轉(zhuǎn)點(diǎn)樁、距路線起點(diǎn)每隔 500m 處的整樁、重要地物加樁（如橋、隧道位置樁），以及曲線主點(diǎn) 樁，都要打下方樁樁頂露出地面約 20 ㎝，在其旁邊釘一指示樁），指示樁為板樁。地物加樁，是指沿中線有人工構(gòu)筑物的地方，如橋梁、涵洞處，路線與其它公路、鐵路、渠道、高壓線等交叉處，拆遷建筑物處，以及土壤地質(zhì)變化處加設(shè)的里程樁。根據(jù)不同的線路， 整樁之間的距離也不一樣，一般為 20m、 30m、 50m 等（曲線上根據(jù)不同半徑 R，每隔 20m、 10m、 5m）。 2．中樁測(cè)量 公路中樁也稱為里程樁，從線路的起點(diǎn)開始，需沿線路方向在地面上設(shè)置整樁和加樁，這項(xiàng)工作稱為中樁測(cè)設(shè)。 GPS RTK 時(shí)一種全天候、全方位的新型測(cè)量系統(tǒng)，時(shí)目前實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地確定待測(cè)點(diǎn)位置的最佳方式。全站儀極坐標(biāo)法放樣簡(jiǎn)單靈活，適用于中線通視差的測(cè)區(qū)，但放樣工作量大，放樣到實(shí)地上的中線相對(duì)精度不高，并且由于用初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)直接定測(cè)各放樣的位置。 （ 2） 支距放線法。 定 設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)， 正倒鏡的點(diǎn)位橫向誤差每 100m距離不應(yīng)大于 5mm；當(dāng)點(diǎn)間距離大于 400m時(shí)，最大點(diǎn)位橫向誤差不應(yīng)大于 20mm，在限差范圍內(nèi)分中定點(diǎn)。 根據(jù)放線資料，首先置鏡于初測(cè)導(dǎo) 線點(diǎn)，撥出計(jì)算出的轉(zhuǎn)向角，定出放樣點(diǎn)到鏡點(diǎn)的距離。 （ 1）撥角放線法。 中線測(cè)量是把在帶狀地形圖上設(shè)計(jì)好的線路中線測(cè)設(shè)到地面上，并用木樁標(biāo)定出來。 表 21 帶狀地形圖測(cè)規(guī)規(guī)定 測(cè)圖比例尺 導(dǎo)線每側(cè)的測(cè)繪寬度 /m 等高線間距 /m 最大視線長(zhǎng)度 /m 一般 地段 困難 地段 垂直角 12176。中平測(cè)量允許閉合差為 ? 50 L mm（ L為符合水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位 Km）。應(yīng)不遠(yuǎn)于 30Km 聯(lián)測(cè)一次 ，構(gòu)成符合水準(zhǔn)線路，其高程允許閉合差為 ? 30 L mm（ L 為符合水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位 Km）。 基平測(cè)量應(yīng)采用 DS3 級(jí)以上的水準(zhǔn)儀，按一組往返或兩組單程的水準(zhǔn)測(cè)量方法施測(cè)。 3．高程測(cè)量 初測(cè)高程測(cè)量主要有基平測(cè)量和中平測(cè)量，基平測(cè)量是沿線路布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，作為線路高程控制網(wǎng)；中平測(cè)量是測(cè)定沿線各導(dǎo)線點(diǎn)、百米樁及加樁點(diǎn)的高程，用以繪制線路縱斷面圖和專業(yè)調(diào)查。邊長(zhǎng)測(cè)量的相對(duì)中誤差不應(yīng)大于 1/2020。初測(cè)導(dǎo)線水平角可用 DJ2 及 DJ6 經(jīng)緯儀以測(cè)回法測(cè)量，觀測(cè)一測(cè)回。 （ 3）點(diǎn)位應(yīng)選在地勢(shì)較高、視野開闊、易于保存的地方，以保證前后通視及方便地形″測(cè)量。 根據(jù)方案研究中在小比例尺地形圖上所選線路位置，在野外用“紅白旗”標(biāo)出其走向和大概位置，并在擬定的線路轉(zhuǎn)向點(diǎn)和長(zhǎng)直線的轉(zhuǎn)向處插上標(biāo)旗，為導(dǎo)線測(cè)量及各專業(yè)調(diào)查指明方向。 n 為測(cè)站數(shù)。 20 L 177。 15 L 177。 3 177。當(dāng)水準(zhǔn)測(cè)量困難的地段，四五等水準(zhǔn)測(cè)量可以采用三角高程測(cè)量，當(dāng)采用三角高程測(cè)量時(shí)，起訖點(diǎn)應(yīng)為高一個(gè)等級(jí)的控制點(diǎn)