【正文】 測量中的應用： 由于 GPS 系統(tǒng)具有精度高、速度快、費用省、操作簡便，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，取代了常規(guī)手段。據(jù)報道在三峽二期工程施工中采用 GPS 定位技術建立施工控制網(wǎng)，取得很好的效果，可以滿足其相應的精度要求；在青藏鐵路的建設中，從勘測到施工均采用了 GPS 定位技術，都取得了很好的效果。而利用 GPS 定位技術，特別是采用 RTK 技術替代常規(guī)方法測繪地籍及房產(chǎn)成為可能。隔河巖水電站大壩外觀變形 GPS 自動化監(jiān)測系統(tǒng)，整個系統(tǒng)全自動，應用廣播星歷 1~2 小時 GPS 觀測資料解算的監(jiān)測點位，水平精度優(yōu)于 ，垂直精度優(yōu)于 ， 6小時的 GPS觀測資料解算，水平精度、垂直精度均優(yōu)于 1mm。時間周期也長，不能及時反映礦產(chǎn)資源的實際現(xiàn)狀。衛(wèi)星導航接收機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港，以及內(nèi)河行駛的船只，精度可達到 23m。實際上，這是移動計算機 (PDA)、蜂窩電話和 GPS 接收機的系統(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，每天最多繞過地球 13 次，并且無法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。 全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System 簡稱 GPS）是美國從上世紀 70年代開始研制的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。我國也于 1995 年開始分步建設北京、上海、武漢、拉薩、烏魯木齊、西安、西寧、昆明、?？凇⒐枮I等 GPS 永久性跟蹤站，這些跟蹤站的觀測數(shù)據(jù)每天通過國際互聯(lián)網(wǎng)傳向美國的數(shù)據(jù)處理中心。 由于 GPS 技術所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設、國防建設和社會發(fā)展的各個應用領域 隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，美國政府宣布 2020 年至 2020 年期間，在保證美國國家安全不受威脅的前提下，取消 SA 政策， GPS 民用信號精度在全球范圍內(nèi)得到改善，利用 C/A 碼進行單點定位的精度由 100米提高到 20米，這將進一步推動 GPS 技術的應用，提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學水平以及人們的生活質(zhì)量，刺激 GPS 市場的增長。用實時 GPS 動態(tài)測量 , 構(gòu)成碎部點的數(shù)據(jù)。 而一般公路工程的控制測量 ， 則可采 用 RTK 動態(tài)測量。 ? 線路勘測 ： 在公路選線過程中 ， 我們往往要按照勘測設計規(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原則 ， 為了準確設計好道路中線路使其符合設計要求 , 我們可以利用 GPSRTK 技術 , 用車載 GPSRTK 接收機做流動站 ，沿原路中線按一定間隔采集數(shù)據(jù) ， 選擇另一已知點為參考站 ， 遇到重要地物 ， 準確定位 ， 最后將數(shù)據(jù)傳入計算機 ， 利用 AutoCAD 軟件可以方便在計算機上選線。采用動態(tài) GPS 測量 ， 只需將中線主點的坐標輸入 GPS 接收機中 ， 系統(tǒng)就會定出放 樣的點位。從而大大減少了外業(yè)工作。施工中對點、線、面以及坡度等放樣均很方便 、快捷 ， 精度可達到厘米級。 ② 定位精度高。 ④ RTK測量自動化、集成化程度高 , 數(shù)據(jù)處理能力強。當衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是最佳時段 ,但世界上有些國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋 ,容易產(chǎn)生假值。 ②電量不足問題。解決這個問題的方法主要是選用初始化能力強、所需時間短的 RTK 機型 ,如擁有先進技術的 ASHTECH ZX 雙頻 RTK 測量系統(tǒng)。 坐標系轉(zhuǎn)換精度 , 對于 10km 基線亦在 3cm以內(nèi) , 動態(tài)作業(yè)由于測距偏心 , 天線高誤差等 , 一般也在 3cm 以內(nèi) , 至于正常高擬合與內(nèi)插精度取決于連測點數(shù)目與分布、擬合模型等 , 一般在 5cm～ 10cm 內(nèi)是能夠做到的。黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 8 在發(fā)達國家， GPS 技術已經(jīng)應用于交通運輸和道路工程之中。 衛(wèi)星導航系統(tǒng)是重要的空間信息基礎設施。特別是在 2020 年北京奧運會、汶川抗震救災中發(fā)揮了重要作用。 GPS測量模式可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量 ， 而靜態(tài)測量又分為常 規(guī)靜態(tài)測量模式和快速測量模式 。通常是利用 2臺以上的 GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知點上作為基準點，另一臺用 來未知點坐標，稱移動站。 RTK系統(tǒng)正常工作必須具備三個條件：第一，基準站和移動站同時接收 5顆以上的 GPS衛(wèi)星信號；第二，基準站與 移動站同時接收衛(wèi)星信號和基準站臺發(fā)出的差分信號；第三，移動站要連續(xù)接收 GPS衛(wèi)星信號和基準站發(fā)出的差分信號，也就是說移動站在移動過程中不關機，不能失鎖，否則 RTK 必須重 新初始化。 黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 10 ? 1998 年建設部發(fā)布的行業(yè)標準《全球定位系統(tǒng)城市測量規(guī)程》，簡稱《規(guī)程》。由此可繼續(xù)進行下一里程的中線測量，每 20公里進行中樁記錄，由此可實時測得所有里程全部中 樁點的三維坐標。與 WGS－ 84 坐標系對應的橢球是 “WGS － 84橢球 ” 。 其對應的數(shù)學參數(shù)為 : 長半軸 : a = 6378245m； 扁 率：α = 1/ = ； 三、 1980 年國家大地坐標系 1980 年國家大地坐標系的大地原點在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn) ,與之相應的橢球為1975 年國際橢球 ,橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向我國地極原點 方向。 “ 地方參考橢球 ” 與國家參考橢球相比其數(shù)學參數(shù)可表示為 : ? ?。 此坐標轉(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黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 13 針對布爾薩（ Bursa）模型說明： 1)、如何利用此模型進行坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 ? 2)、若需要轉(zhuǎn)換的是坐標差 ? ?ZYX ??? , ,則應該沒有三個平移參數(shù) ,此時僅有旋轉(zhuǎn)三參數(shù)和尺度參數(shù)。 7)、所求出七個轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度取決于重合點所具有的雙重坐標的精度和重合點在 GPS 網(wǎng)中的分布情況。c o ss i n0 ?? ??????? KyKxyy GiGiDi黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 14 k 為尺度比參數(shù)； ? 為旋轉(zhuǎn)參數(shù)。???????????????????????????????????ZYXZYXZYXGiiiDiii黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 15 當只有一個重合點和一個已知大地方位角時的坐標轉(zhuǎn)換 首先利用一個重合點將 GPS 網(wǎng)點的坐標平移變換到某國家坐標系的坐標 ,再將之轉(zhuǎn)換成大地坐標 : ? ? ? ? DD HLBZYX , ? 但現(xiàn)在 GPS 網(wǎng)與地面測量控制網(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???黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 16 式中各符號的意義 ! 可得 GPS網(wǎng)點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 ,計算各點的平面坐標 : 此處應注意 :在計算過程中 ,橢球參數(shù)應使用地方獨立坐標系對應的地方參考橢球的參數(shù)。 隨著公路設計行業(yè)軟件技術和硬件設備的發(fā)展，建立勘測、設計、施工、后期管理一體化是現(xiàn)代公路勘測設計的總體目標。野外施工周期較長，勞動強度較大，生產(chǎn)成本居高不下。由于其定位精度可達厘米級，因此能夠用于線路控制網(wǎng)的加密。采用傳統(tǒng)方法測圖，先要布設大量的圖根加密控制點，然后在圖根控制點上安置儀器用圖解法測繪地形圖。再通過內(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。為了快速而準確地設計好道路中線，我們可以利用 GPSRTK 技術，選擇公路 GPS 網(wǎng)中某一個控制點作為基準站，用車載 GPSRTK 接收機作為流動站，沿原路中線按一定間隔采集數(shù)據(jù)，遇到重要地物，準確定位，最后將數(shù)據(jù)傳入計算機，利用 Auto CAD 軟件可以方便在計算機上選線。第二種是利用 RTK 系統(tǒng)中自帶的道路放樣模塊進行操作。同時軟件可以黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 18 幫助你自動與地面線銜接，并利用 “ 斷面法 ” 進行土方量計算。 ? 實施 “ 靜態(tài) +動態(tài) ” 的一體化作業(yè)方式 ： 該作業(yè)方式是將公路勘測工作分為靜 態(tài)作業(yè)和動態(tài)作業(yè)兩大環(huán)節(jié)。數(shù)量越多，勘測效率越高。放樣作業(yè)仍然是利用 GPSRTK 技術，此時是在國家坐標系統(tǒng)下，根據(jù)定位作業(yè)提供的轉(zhuǎn)換參數(shù)和公路線形點的設計坐標，調(diào)用 RTK 系統(tǒng)的放樣功能，完成所有放樣工作。接下來就可以進入 GPS 引導下的線路施工放樣、里程樁測設及其它工作。隨著 GPSRTK 的應用越來越廣泛 ,某些單位已經(jīng)使用 GPSRTK 進黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 19 行中樁放樣。利用這些高等級控制點獲取中樁的高程 ,用來進行線路縱斷面的設計。操作過程一般為 :在釘有木樁的點上安置經(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可 ,大多數(shù)的工程測量單位都采用 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)公路斷面測量方法與流程 通過實驗 ,GPSRTK 的高程精度完全可以滿足公路中樁放樣和縱橫斷面測量的要求 ,在此介紹利用 GPSRTK 全面承擔測量任務的作業(yè)過程 ： ? 在已知點上安置基準點由于已知控制點的坐標不一定是 WGS84坐標 ,因此需進行坐標轉(zhuǎn)換。為了保證轉(zhuǎn)換的正確性 ,可以到第四個已知點上進行檢核。 ? 將野外數(shù)據(jù)傳入電腦 ,經(jīng)過整理變成電子版 ,這樣即可以進行公路設計。 GPSRTK 要求實時提供流動站相對于參考站的3 維定位成果，并完成相應的坐標變換和投影計算，這必須有一個強有力的軟件系統(tǒng)來支持上述任務的實現(xiàn)。 由于地面測量時通訊的作用距離受發(fā)射臺與接收臺之問的地形與地物的影響，其理想模式往往難以實現(xiàn)。因此必須采取相應的措施消弱長度變形。求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。 ④ 選擇作業(yè)時段：根據(jù)衛(wèi)星可見預報和天氣預報選擇最佳觀測時段。以供中線測量調(diào)用。流動站接收機開機后首先進行系統(tǒng)設置，輸人轉(zhuǎn)換參數(shù)，再進行流動站的設置和儀器初始化，完成測量前的準備工作。 ④ 在困難地區(qū)尤其是采用常規(guī)全站儀放測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 定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并達到 cm 級精度。這種方法直接測定斷黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 23 面點三維坐標，定位快捷（幾秒鐘即可采集一斷面點坐標數(shù)據(jù)）、不存在誤差積累，可多臺移動站同步作業(yè)，一臺參考站作業(yè)范圍為電臺覆蓋范圍，因此比常規(guī)經(jīng)緯儀測量方法具有很大優(yōu)勢。 橫斷面點測量，在已知中樁的垂直方向上，移動流動站依次至此樁的橫斷面方向地形變化點處，在距中線左右各 20m范圍內(nèi)測出中線垂直方向上點的三維坐標，為繪 制橫斷面需求，保持左右方向上的點大致在一個方向上，并根據(jù)實際地形的變化走勢，在地形復雜的溝、渠、坎、土堆、坑、塘等加密測量特征點 ,特征點最好高低、上下對應。 施測時 ,用 GPSRTK測量中線上的地形特征點、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 信號失鎖或精度差的情況 ,對 GPSRTK 測量縱斷面造成不利影響。常需要進行地形圖和斷面圖的測繪。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 ,使用骨架線實時編輯、簡碼用戶化、 GIS 無縫接口等先進技術。 ③對于橫斷面內(nèi)插時，緯地軟件能夠根據(jù)地形變化點批量繪出橫斷面圖。 對所測得的高程點進行處理之后，建立 DTM，對照底圖繪制等高線 [5]。 公路主線線形設計 ? 新建項目 ： ① 用 AUTOCAD 打開電子地形圖 ② 開始設計任務，即新建 (或打開 )項目 圖 45 CASS 新建項目圖 ? 公路平面線形的組成要素 ： 黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 27 ① 高速公路，一、二、三級公路：直線、圓曲線、緩和曲線（回旋線） ② 四級公路：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 ? 設計 —— 主線平面設計 ： “ 交點設計法 ” 主對話框 ： 圖