【正文】 測(cè)量中的應(yīng)用： 由于 GPS 系統(tǒng)具有精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)今建立大地及工程控制網(wǎng)基本上是采取 GPS 定位技術(shù)，取代了常規(guī)手段。據(jù)報(bào)道在三峽二期工程施工中采用 GPS 定位技術(shù)建立施工控制網(wǎng)，取得很好的效果，可以滿足其相應(yīng)的精度要求；在青藏鐵路的建設(shè)中，從勘測(cè)到施工均采用了 GPS 定位技術(shù)，都取得了很好的效果。而利用 GPS 定位技術(shù)，特別是采用 RTK 技術(shù)替代常規(guī)方法測(cè)繪地籍及房產(chǎn)成為可能。隔河巖水電站大壩外觀變形 GPS 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)全自動(dòng)，應(yīng)用廣播星歷 1~2 小時(shí) GPS 觀測(cè)資料解算的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，水平精度優(yōu)于 ，垂直精度優(yōu)于 ， 6小時(shí)的 GPS觀測(cè)資料解算，水平精度、垂直精度均優(yōu)于 1mm。時(shí)間周期也長(zhǎng)，不能及時(shí)反映礦產(chǎn)資源的實(shí)際現(xiàn)狀。衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)廣泛地用于海上行駛的各類船只， DGPS 則廣泛地用于沿岸與進(jìn)港，以及內(nèi)河行駛的船只，精度可達(dá)到 23m。實(shí)際上，這是移動(dòng)計(jì)算機(jī) (PDA)、蜂窩電話和 GPS 接收機(jī)的系統(tǒng)集成和完美整合。該系統(tǒng)用 5到 6 顆衛(wèi)星組成的星網(wǎng)工作，每天最多繞過(guò)地球 13 次，并且無(wú)法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。 全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System 簡(jiǎn)稱 GPS）是美國(guó)從上世紀(jì) 70年代開(kāi)始研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。我國(guó)也于 1995 年開(kāi)始分步建設(shè)北京、上海、武漢、拉薩、烏魯木齊、西安、西寧、昆明、海口、哈爾濱等 GPS 永久性跟蹤站，這些跟蹤站的觀測(cè)數(shù)據(jù)每天通過(guò)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)傳向美國(guó)的數(shù)據(jù)處理中心。 由于 GPS 技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測(cè)量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域 隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，美國(guó)政府宣布 2020 年至 2020 年期間，在保證美國(guó)國(guó)家安全不受威脅的前提下，取消 SA 政策， GPS 民用信號(hào)精度在全球范圍內(nèi)得到改善，利用 C/A 碼進(jìn)行單點(diǎn)定位的精度由 100米提高到 20米，這將進(jìn)一步推動(dòng) GPS 技術(shù)的應(yīng)用，提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量，刺激 GPS 市場(chǎng)的增長(zhǎng)。用實(shí)時(shí) GPS 動(dòng)態(tài)測(cè)量 , 構(gòu)成碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)。 而一般公路工程的控制測(cè)量 ， 則可采 用 RTK 動(dòng)態(tài)測(cè)量。 ? 線路勘測(cè) ： 在公路選線過(guò)程中 ， 我們往往要按照勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范 ， 本著盡量減少占用農(nóng)田、少拆遷房屋并盡量利用舊路路基這樣一個(gè)原則 ， 為了準(zhǔn)確設(shè)計(jì)好道路中線路使其符合設(shè)計(jì)要求 , 我們可以利用 GPSRTK 技術(shù) , 用車載 GPSRTK 接收機(jī)做流動(dòng)站 ，沿原路中線按一定間隔采集數(shù)據(jù) ， 選擇另一已知點(diǎn)為參考站 ， 遇到重要地物 ， 準(zhǔn)確定位 ， 最后將數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī) ， 利用 AutoCAD 軟件可以方便在計(jì)算機(jī)上選線。采用動(dòng)態(tài) GPS 測(cè)量 ， 只需將中線主點(diǎn)的坐標(biāo)輸入 GPS 接收機(jī)中 ， 系統(tǒng)就會(huì)定出放 樣的點(diǎn)位。從而大大減少了外業(yè)工作。施工中對(duì)點(diǎn)、線、面以及坡度等放樣均很方便 、快捷 ， 精度可達(dá)到厘米級(jí)。 ② 定位精度高。 ④ RTK測(cè)量自動(dòng)化、集成化程度高 , 數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對(duì)美國(guó)是最佳時(shí)段 ,但世界上有些國(guó)家在某一確定的時(shí)間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋 ,容易產(chǎn)生假值。 ②電量不足問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題的方法主要是選用初始化能力強(qiáng)、所需時(shí)間短的 RTK 機(jī)型 ,如擁有先進(jìn)技術(shù)的 ASHTECH ZX 雙頻 RTK 測(cè)量系統(tǒng)。 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度 , 對(duì)于 10km 基線亦在 3cm以內(nèi) , 動(dòng)態(tài)作業(yè)由于測(cè)距偏心 , 天線高誤差等 , 一般也在 3cm 以內(nèi) , 至于正常高擬合與內(nèi)插精度取決于連測(cè)點(diǎn)數(shù)目與分布、擬合模型等 , 一般在 5cm～ 10cm 內(nèi)是能夠做到的。黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 8 在發(fā)達(dá)國(guó)家， GPS 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于交通運(yùn)輸和道路工程之中。 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。特別是在 2020 年北京奧運(yùn)會(huì)、汶川抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。 GPS測(cè)量模式可分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量 ， 而靜態(tài)測(cè)量又分為常 規(guī)靜態(tài)測(cè)量模式和快速測(cè)量模式 。通常是利用 2臺(tái)以上的 GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中一臺(tái)安置在已知點(diǎn)上作為基準(zhǔn)點(diǎn)，另一臺(tái)用 來(lái)未知點(diǎn)坐標(biāo)，稱移動(dòng)站。 RTK系統(tǒng)正常工作必須具備三個(gè)條件：第一，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收 5顆以上的 GPS衛(wèi)星信號(hào)；第二，基準(zhǔn)站與 移動(dòng)站同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站臺(tái)發(fā)出的差分信號(hào)；第三，移動(dòng)站要連續(xù)接收 GPS衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)，也就是說(shuō)移動(dòng)站在移動(dòng)過(guò)程中不關(guān)機(jī)，不能失鎖，否則 RTK 必須重 新初始化。 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 10 ? 1998 年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量規(guī)程》，簡(jiǎn)稱《規(guī)程》。由此可繼續(xù)進(jìn)行下一里程的中線測(cè)量，每 20公里進(jìn)行中樁記錄，由此可實(shí)時(shí)測(cè)得所有里程全部中 樁點(diǎn)的三維坐標(biāo)。與 WGS－ 84 坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的橢球是 “WGS － 84橢球 ” 。 其對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)參數(shù)為 : 長(zhǎng)半軸 : a = 6378245m； 扁 率：α = 1/ = ； 三、 1980 年國(guó)家大地坐標(biāo)系 1980 年國(guó)家大地坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)在陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn) ,與之相應(yīng)的橢球?yàn)?975 年國(guó)際橢球 ,橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向我國(guó)地極原點(diǎn) 方向。 “ 地方參考橢球 ” 與國(guó)家參考橢球相比其數(shù)學(xué)參數(shù)可表示為 : ? ?。 此坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型亦稱為相似變換模型，或稱為布爾薩 （ Bursa）模型。?????????????????????????GiGiGiGiDiDiDiDiiGiDiZYXXZYXXRCXX其中??????????????010000100001GiGiGiGiGiGiGiGiGiiXYZXZYYZXC黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 13 針對(duì)布爾薩（ Bursa）模型說(shuō)明： 1)、如何利用此模型進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 ? 2)、若需要轉(zhuǎn)換的是坐標(biāo)差 ? ?ZYX ??? , ,則應(yīng)該沒(méi)有三個(gè)平移參數(shù) ,此時(shí)僅有旋轉(zhuǎn)三參數(shù)和尺度參數(shù)。 7)、所求出七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度取決于重合點(diǎn)所具有的雙重坐標(biāo)的精度和重合點(diǎn)在 GPS 網(wǎng)中的分布情況。c o ss i n0 ?? ??????? KyKxyy GiGiDi黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 14 k 為尺度比參數(shù)； ? 為旋轉(zhuǎn)參數(shù)。???????????????????????????????????ZYXZYXZYXGiiiDiii黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 15 當(dāng)只有一個(gè)重合點(diǎn)和一個(gè)已知大地方位角時(shí)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 首先利用一個(gè)重合點(diǎn)將 GPS 網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)平移變換到某國(guó)家坐標(biāo)系的坐標(biāo) ,再將之轉(zhuǎn)換成大地坐標(biāo) : ? ? ? ? DD HLBZYX , ? 但現(xiàn)在 GPS 網(wǎng)與地面測(cè)量控制網(wǎng)在起始方位上還不一致 ,現(xiàn)利用赫里斯托夫第一微分公式使之一致。/2s in?????iiiiLd daMBBd ?? ?3222)s in1(1ii BeeaM???黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 16 式中各符號(hào)的意義 ! 可得 GPS網(wǎng)點(diǎn)在地方參考橢球上的大地經(jīng)緯度為 : 然后利用高斯投影正算公式 ,計(jì)算各點(diǎn)的平面坐標(biāo) : 此處應(yīng)注意 :在計(jì)算過(guò)程中 ,橢球參數(shù)應(yīng)使用地方獨(dú)立坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的地方參考橢球的參數(shù)。 隨著公路設(shè)計(jì)行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展，建立勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、后期管理一體化是現(xiàn)代公路勘測(cè)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)。野外施工周期較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)成本居高不下。由于其定位精度可達(dá)厘米級(jí)，因此能夠用于線路控制網(wǎng)的加密。采用傳統(tǒng)方法測(cè)圖，先要布設(shè)大量的圖根加密控制點(diǎn)，然后在圖根控制點(diǎn)上安置儀器用圖解法測(cè)繪地形圖。再通過(guò)內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸和格式轉(zhuǎn)換，至專用繪圖軟件編輯成圖。為了快速而準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)好道路中線，我們可以利用 GPSRTK 技術(shù)，選擇公路 GPS 網(wǎng)中某一個(gè)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)站，用車載 GPSRTK 接收機(jī)作為流動(dòng)站，沿原路中線按一定間隔采集數(shù)據(jù)，遇到重要地物，準(zhǔn)確定位，最后將數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，利用 Auto CAD 軟件可以方便在計(jì)算機(jī)上選線。第二種是利用 RTK 系統(tǒng)中自帶的道路放樣模塊進(jìn)行操作。同時(shí)軟件可以黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 18 幫助你自動(dòng)與地面線銜接，并利用 “ 斷面法 ” 進(jìn)行土方量計(jì)算。 ? 實(shí)施 “ 靜態(tài) +動(dòng)態(tài) ” 的一體化作業(yè)方式 ： 該作業(yè)方式是將公路勘測(cè)工作分為靜 態(tài)作業(yè)和動(dòng)態(tài)作業(yè)兩大環(huán)節(jié)。數(shù)量越多，勘測(cè)效率越高。放樣作業(yè)仍然是利用 GPSRTK 技術(shù)，此時(shí)是在國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)下，根據(jù)定位作業(yè)提供的轉(zhuǎn)換參數(shù)和公路線形點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，調(diào)用 RTK 系統(tǒng)的放樣功能，完成所有放樣工作。接下來(lái)就可以進(jìn)入 GPS 引導(dǎo)下的線路施工放樣、里程樁測(cè)設(shè)及其它工作。隨著 GPSRTK 的應(yīng)用越來(lái)越廣泛 ,某些單位已經(jīng)使用 GPSRTK 進(jìn)黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 19 行中樁放樣。利用這些高等級(jí)控制點(diǎn)獲取中樁的高程 ,用來(lái)進(jìn)行線路縱斷面的設(shè)計(jì)。操作過(guò)程一般為 :在釘有木樁的點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀 ,量出儀器高 ,鏡頭指向線路方向 ,撥轉(zhuǎn) 90176。隨著 GPSRTK 平面定位的精度被人們認(rèn)可 ,大多數(shù)的工程測(cè)量單位都采用 GPSRTK 放樣替代全站儀放樣 ,因此放樣速度得到了較大的提高。 現(xiàn)公路斷面測(cè)量方法與流程 通過(guò)實(shí)驗(yàn) ,GPSRTK 的高程精度完全可以滿足公路中樁放樣和縱橫斷面測(cè)量的要求 ,在此介紹利用 GPSRTK 全面承擔(dān)測(cè)量任務(wù)的作業(yè)過(guò)程 ： ? 在已知點(diǎn)上安置基準(zhǔn)點(diǎn)由于已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)不一定是 WGS84坐標(biāo) ,因此需進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。為了保證轉(zhuǎn)換的正確性 ,可以到第四個(gè)已知點(diǎn)上進(jìn)行檢核。 ? 將野外數(shù)據(jù)傳入電腦 ,經(jīng)過(guò)整理變成電子版 ,這樣即可以進(jìn)行公路設(shè)計(jì)。 GPSRTK 要求實(shí)時(shí)提供流動(dòng)站相對(duì)于參考站的3 維定位成果，并完成相應(yīng)的坐標(biāo)變換和投影計(jì)算，這必須有一個(gè)強(qiáng)有力的軟件系統(tǒng)來(lái)支持上述任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。 由于地面測(cè)量時(shí)通訊的作用距離受發(fā)射臺(tái)與接收臺(tái)之問(wèn)的地形與地物的影響，其理想模式往往難以實(shí)現(xiàn)。因此必須采取相應(yīng)的措施消弱長(zhǎng)度變形。求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。 ④ 選擇作業(yè)時(shí)段：根據(jù)衛(wèi)星可見(jiàn)預(yù)報(bào)和天氣預(yù)報(bào)選擇最佳觀測(cè)時(shí)段。以供中線測(cè)量調(diào)用。流動(dòng)站接收機(jī)開(kāi)機(jī)后首先進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，輸人轉(zhuǎn)換參數(shù)，再進(jìn)行流動(dòng)站的設(shè)置和儀器初始化，完成測(cè)量前的準(zhǔn)備工作。 ④ 在困難地區(qū)尤其是采用常規(guī)全站儀放測(cè)極不方便且難以保證精度的地區(qū) .使用該法是非常有利的。 RTK 定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到 cm 級(jí)精度。這種方法直接測(cè)定斷黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 23 面點(diǎn)三維坐標(biāo)，定位快捷（幾秒鐘即可采集一斷面點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)）、不存在誤差積累，可多臺(tái)移動(dòng)站同步作業(yè)，一臺(tái)參考站作業(yè)范圍為電臺(tái)覆蓋范圍，因此比常規(guī)經(jīng)緯儀測(cè)量方法具有很大優(yōu)勢(shì)。 橫斷面點(diǎn)測(cè)量，在已知中樁的垂直方向上，移動(dòng)流動(dòng)站依次至此樁的橫斷面方向地形變化點(diǎn)處，在距中線左右各 20m范圍內(nèi)測(cè)出中線垂直方向上點(diǎn)的三維坐標(biāo)，為繪 制橫斷面需求，保持左右方向上的點(diǎn)大致在一個(gè)方向上，并根據(jù)實(shí)際地形的變化走勢(shì)，在地形復(fù)雜的溝、渠、坎、土堆、坑、塘等加密測(cè)量特征點(diǎn) ,特征點(diǎn)最好高低、上下對(duì)應(yīng)。 施測(cè)時(shí) ,用 GPSRTK測(cè)量中線上的地形特征點(diǎn)、放樣中樁。 在丘陵地區(qū) ,由于山丘、密林或建筑物遮擋 ,常有 GPSRTK 信號(hào)失鎖或精度差的情況 ,對(duì) GPSRTK 測(cè)量縱斷面造成不利影響。常需要進(jìn)行地形圖和斷面圖的測(cè)繪。該軟件全面面向 GIS,徹底打通數(shù)字化成圖系統(tǒng)與 GIS 的接口 ,使用骨架線實(shí)時(shí)編輯、簡(jiǎn)碼用戶化、 GIS 無(wú)縫接口等先進(jìn)技術(shù)。 ③對(duì)于橫斷面內(nèi)插時(shí)，緯地軟件能夠根據(jù)地形變化點(diǎn)批量繪出橫斷面圖。 對(duì)所測(cè)得的高程點(diǎn)進(jìn)行處理之后，建立 DTM，對(duì)照底圖繪制等高線 [5]。 公路主線線形設(shè)計(jì) ? 新建項(xiàng)目 ： ① 用 AUTOCAD 打開(kāi)電子地形圖 ② 開(kāi)始設(shè)計(jì)任務(wù)，即新建 (或打開(kāi) )項(xiàng)目 圖 45 CASS 新建項(xiàng)目圖 ? 公路平面線形的組成要素 ： 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 27 ① 高速公路，一、二、三級(jí)公路：直線、圓曲線、緩和曲線（回旋線） ② 四級(jí)公路：直線、圓曲線 ? 公路平面線形的常用形式： 直 —緩 —圓 —緩 —直 … 圖 46 公路平面線形圖 ? 設(shè)計(jì) —— 主線平面設(shè)計(jì) ： “ 交點(diǎn)設(shè)計(jì)法 ” 主對(duì)話框 ： 圖