【正文】 ...................................................29 繪制斷面圖 .........................................................29 小結(jié) .................................................................31 關(guān)于生成文件 .......................................................32 縱斷面設(shè)計時應(yīng)注意的問題 ...........................................32第 5 章 結(jié)論 ............................................................34 GPSRTK 在斷面測量中一體化的優(yōu)勢 .....................................34參考文獻 ...............................................................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，是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代精密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 此 外 ,還 有 4 顆 有 源 備 份 衛(wèi) 星 在 軌 運 行 。 監(jiān) 測 站 將 取得 的 衛(wèi) 星 觀 測 數(shù) 據(jù) ,包 括 電 離 層 和 氣 象 數(shù) 據(jù) ,經(jīng) 過 初 步 處 理 后 ,傳 送 到 主 控 站 。 根 據(jù) 這 些 數(shù) 據(jù) ， 接 收 機 中 的 微 處 理 計 算 機 就 可 按 定 位 解 算 方 法進 行 定 位 計 算 ， 計 算 出 用 戶 所 在 地 理 位 置 的 經(jīng) 緯 度 、 高 度 、 速 度 、 時 間 等 信 息 。GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機的具體位置。導(dǎo)航電文每個主幀中包含 5 個子幀每幀長 6s。國家 A、B 級網(wǎng)以其特有的高精度把我國傳統(tǒng)大地網(wǎng)進行了全面改善和加強，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)測量手段不可避免缺點，這一高精度三維空間大地坐標系的建成將為我國 21 世紀前 10 年的經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)測繪保障。⑶在工程變形監(jiān)測中的應(yīng)用： 我國正處在全面基礎(chǔ)建設(shè)中，尤其是西部大開發(fā)，大型、特大型工程不斷涌現(xiàn)，為了這些工程的正常、安全地運行，必須對它進行變形監(jiān)測和安全預(yù)報，工程變形監(jiān)測通常要達到毫米或亞毫米級的精度，武漢測繪科技大學(xué)做了這方面的試驗，試驗結(jié)果證明 GPS 定位技術(shù)用于各種工程變形監(jiān)測是可行的。GPS 技術(shù)建立廣域增強系統(tǒng)(WAAS )逐步代替原先的微波著陸 /儀表著陸系統(tǒng)，美國的 WAAS 系統(tǒng)計劃在 2022 年下半年運營，地面改正數(shù)據(jù)可以通過靜地衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給飛機。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 。自 1992 年起，國際 GPS 大地測量和地球動力學(xué)服務(wù) IGS，已在全球建立了多個數(shù)據(jù)存儲及處理中心和百余個常年觀測的臺站。 RTK技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用及優(yōu)缺點 RTK 技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用⑴繪制大比例地形圖：高等級公路選線多是在大比例尺（通常是 1:2022 或 1:1000)帶狀地形圖上進行，用傳統(tǒng)方法測圖, 先要建立控制網(wǎng), 然后進行碎部測量, 繪制成大比例尺地形圖,其工作量大速度慢, 花費時間長。由于點與點之間不要求通視，使得測量更簡便易行。由于所用數(shù)據(jù)都是測繪地形圖時采集來的，因此不需要再到現(xiàn)場進行縱、橫斷面測量。在一般的地形地勢下, 高質(zhì)量的RTK 設(shè)站一次即可測量完4km 半徑的測區(qū), 大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的設(shè)站次數(shù), 移動站一人操作即可, 勞動強度底 , 作業(yè)速度快, 提高了工作效率。⑵缺點：①受衛(wèi)星狀況限制。在山區(qū)、林區(qū)或城鎮(zhèn)密樓區(qū)作業(yè)時,GPS 衛(wèi)星信號被阻擋機會較多,容易造成失鎖,需要經(jīng)常地重新初始化,這樣測量的精度和效率就受到影響。黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文8 展望與我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS 是近年來開發(fā)的最具有開創(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、測速優(yōu)勢必然會在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用 [7]。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運輸、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)濟效益和社會效益。RTK系統(tǒng)主要由基準站接收機、數(shù)據(jù)鏈及移動接收機三部分組成。GPS 測量規(guī)范是指國家測繪管理部門或行業(yè)部門制定的技術(shù)法規(guī)，包括：⑴2022 年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢疫總局和中國國家標準化管理委員會發(fā)布的《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》 ，簡稱《規(guī)范》 。 坐標系和我國常用坐標系 測量常用坐標系一、WGS－84 世界大地坐標系WGS－84 坐標系的定義是:原點位于地球質(zhì)心 O，Z 軸指向 定義的協(xié)議地球極(CTP)方向,X 軸指向 的零子午面和 CTP 赤道的交點,Y 軸與 X 軸、Z 軸構(gòu)成右手坐標系。2022 國家大地坐標系采用的地球橢球參數(shù)如下：長半軸 a=6378137m；扁率　f=1/五、地方獨立坐標系在我國的一些城市或礦區(qū)基于實用和方便的目的,建立了地方獨立坐標系,與之對應(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?進行高斯投黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文12影時中央子午線通常選擇在當(dāng)?shù)刂醒胛恢酶浇?。3)、若由 則可仍然利用此模型 ,但必須將七個轉(zhuǎn)??GDZYX,?換參數(shù)反號。 當(dāng)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: ????DDHLBZYX,?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。全站儀存在的弱點，正好是 GPS 定位技術(shù)的長處隨著 GPSRTK 系統(tǒng)的問世，使得作業(yè)員可以現(xiàn)場獲取測點厘米級精度的三維坐標，這就為測量方式一體化的實現(xiàn)提供了可能。進入新世紀以來，GPSRTK 技術(shù)逐漸趨于成熟，它所具有的高精度、快速度和強可靠性為公路勘測一體化的實現(xiàn)提供了強有力的保障。采用 RTK 技術(shù)進行地形圖測繪，不需要點間通視，減少測量層次。利用 RTK 測量進行公路中線放樣，可以有兩種作業(yè)方式。因為所用數(shù)據(jù)都是測繪帶狀圖時采集而來的，不需要到現(xiàn)場進行縱、橫斷面測量，大大減少了外業(yè)工作。定位作業(yè)是利用 GPSRTK 技術(shù)，在 WGS84 坐標系統(tǒng)下，流動站分工進行靜態(tài)測量和實時定位。作業(yè)步驟如下：⑴根據(jù)設(shè)計的線路坐標進行中樁放樣。橫斷面的設(shè)計需要了解線路兩側(cè)的地形起伏狀況,即兩側(cè)的地面高程。而且如果后兩組落后太多,放樣的中樁有可能被人毀掉,不利于整個工作的順利完成。⑵測量時可以使用 1+3 的形式,即 1 個基準站、3 個流動站。并且這個軟件應(yīng)是開放的，即不但可隨時由用戶自行進行版本升級，而且應(yīng)與其它測量儀器進行數(shù)據(jù)共享。而高程擬合的精度高低取決于參與擬合的水準點的個數(shù)及分布的均勻程度。⑤ 測量數(shù)據(jù)的準備：根據(jù)外業(yè)測量的需要。② 該法應(yīng)用于高等級公路放樣測量，其定位精度可達到厘米級，完全能夠滿足規(guī)范要求。GPSRTK 技術(shù)為斷面測量提供了便利，斷面測量前，在手簿上可采用直線放樣的方法設(shè)定理論斷面線。在GPS測量控制點上安置基準站,各個測量小組在基準站作用范圍內(nèi)不同路段測量。當(dāng)關(guān)聯(lián)點不易測得時,可用 GPSRTK 在信號好的區(qū)域布設(shè)圖根點,用全站儀施測放樣點。⑵緯地軟件：①對于海量數(shù)據(jù)處理時，相較于其他軟件上，緯地通過構(gòu)建 DTM 內(nèi)插出斷面，不需要人工輸入測量數(shù)據(jù)，獲得斷面。利用 CASS 軟件標題欄中的“等高線”中的各個命令來繪制等高線,可以根據(jù)展繪出的高程自動生成等高線,這種方法在地貌不復(fù)雜、地物不多的情況下比較實用,繪制的速度快,測區(qū)的范圍越大,其準確度越高,但局部需要手工修改,修改后的等高線可以符合實際地形地貌的要求。⑧ “實時修改 ”按鈕可以動態(tài)拖動修改任意一個交點的位置和參數(shù)。⑸選線原則：①應(yīng)針對線路所經(jīng)地域的生態(tài)環(huán)境、地形、地質(zhì)的特性與差異，按擬定的各控制點由面到帶、由帶到線，由淺入深、由輪廓到具體，進行比較、優(yōu)化與論證。⑦ 高速公路、具干線功能的一級路線同作為路線控制點的城鎮(zhèn)想銜接時，以接城市環(huán)線或以支線連接為宜，并與城市規(guī)劃發(fā)展相協(xié)調(diào)。⑺路基設(shè)計計算：作用：讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，確定樁號區(qū)間內(nèi)的每一樁號的超高橫坡、設(shè)計標高、地面標高，以及路幅參數(shù)的變化，計算路幅各相對位置的設(shè)計高差，并將以上所有數(shù)據(jù)按照一定格式寫入路基設(shè)計中間數(shù)據(jù)文件，以備打印路基設(shè)計表和計算、繪制橫。⑤ 國家文物是不可再生的文化資源，路線應(yīng)盡可能避讓不可移動文物。對于已有項目， “主線平面設(shè)計”啟動后，自動打開并讀入當(dāng)前項目中所指定的平面交點數(shù)據(jù)。⑥ “S1”、 “A1”、 “RO”分別控制當(dāng)前交點的前部緩和曲線的長度，緩和曲線參數(shù)值及其起點曲率半徑；“Rc”、 “Sc”分別控制曲線組合中部圓曲線的半徑和長度；“S2”、 “A2”、 “RD”分別控制當(dāng)前交點的后部緩和曲線的長度、緩和曲線參數(shù)值及其終點曲率半徑；“T1”、 “T2”、 “Ly”分別控制本交點設(shè)置曲線組合后第一切線長度、第二切線長度、曲線組合的曲線總長度 。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]。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(shù)。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。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(fù)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(yīng)。RTK 定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，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。流動站接收機開機后首先進行系統(tǒng)設(shè)置，輸人轉(zhuǎn)換參數(shù)，再進行流動站的設(shè)置和儀器初始化，完成測量前的準備工作。④ 選擇作業(yè)時段：根據(jù)衛(wèi)星可見預(yù)報和天氣預(yù)報選擇最佳觀測時段。因此必須采取相黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文21應(yīng)的措施消弱長度變形。 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(yīng)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(wù)的實現(xiàn)。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。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。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(shè)計。接下來就可以進入 GPS 引導(dǎo)下的線路施工放樣、里程樁測設(shè)及其它工作。數(shù)量越多，勘測效率越高。同時軟件可以幫助你自動與地面線銜接，并利用“斷面法”進行土方量計算。為了快速而準確地設(shè)計好道路中線，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。采用傳統(tǒng)方法測圖，先要布設(shè)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。野外施工周期較長，勞動強度較大，生產(chǎn)成本居高不下。第 3 章 公路斷面測量 公路斷面測量的現(xiàn)狀實現(xiàn)測量方式的自動化、一體化、一直是測繪工作者追求的目標。?坐標轉(zhuǎn)換中協(xié)因數(shù)陣的轉(zhuǎn)換(1)、將空間直角坐標的協(xié)因數(shù)陣 轉(zhuǎn)化為大地坐標的協(xié)因數(shù)陣XQBQ因有: ????TTdZYAdHLB,??則有： TXB(2)、將大地坐標的協(xié)因數(shù)陣 轉(zhuǎn)化為高斯平面直角坐標的協(xié)因數(shù)陣B G因有： ????TTdLdY,??則有： BGQ??(3)、直接由空間直角坐標的協(xié)因數(shù)陣 計算高斯平面直角坐標的協(xié)因數(shù)陣XQ GQTGC??式中， 簡化之有：ABC??當(dāng)只有一個重合點時的坐標轉(zhuǎn)換在 GPS 網(wǎng)中只具有一個重合點時,可以僅設(shè)三個平移參數(shù),并利用重合點的雙重坐標,即重合點在 WGS－84 坐標系的坐標:????GGZYXHLB,?重合點在某國家坐標系(或地方獨立坐標系)的坐標: DDDyx ,。????????????????GiiiiDiiiiiGiDi ZYXZYXRCX其 中??。其對應(yīng)的數(shù)學(xué)參數(shù)為:長半軸：a = 6378140m；扁率：α = 1/=四、202