【正文】 .................................... 16 公路斷面測量的現(xiàn)狀 ................................................... 16 傳統(tǒng)公路斷面測量方法與現(xiàn)測量方法的比較及實際應用 ..................... 18 傳統(tǒng)公路斷面測量方法與流程 ......................................... 18 現(xiàn)公路斷面測量方法與流程 ........................................... 19 傳統(tǒng)公路斷面測量方法與現(xiàn)測量方法的比較 ............................. 19 GPSRTK 在公路斷面測量中的實際應用 ................................ 20 第 4 章 GPSRTK 在公路斷面測量中的應用 ............................ 22 GPSRTK 技術(shù)測量斷面的原理 .......................................... 22 GPSRTK 斷面測量的外業(yè)實施 .......................................... 23 GPSRTK 斷面測量內(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)導入和預處理 ................................................... 24 公路主線線形設(shè)計 ................................................... 26 數(shù)模的建立與應用 ................................................... 30 繪制斷面圖 ......................................................... 29 小結(jié) ................................................................. 32 關(guān)于生成文件 ....................................................... 32 縱斷面設(shè)計時應注意的問題 ........................................... 33 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 黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(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)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代精密衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。 本科學生畢業(yè)論文 GPSRTK 技術(shù)在道路橫斷面測量中的應用 系部名稱： 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師： 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)計軟件聯(lián)合 用于公路 斷面 測量 的 方 內(nèi)容 ， 提出了利用上述硬件和軟件結(jié)合進行內(nèi)外業(yè)一體化的公路斷面測量方法。 GPS 衛(wèi)星定位測量是利用 GPS 系統(tǒng)解決大地測量的一項空間技術(shù)。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。 ? 在工程變形監(jiān)測中的應用： 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 2020 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服務 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)在道路測量中的應用及優(yōu)缺點 RTK 技術(shù)在道路測量中的應用 ? 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 1:2020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。 ? 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。 展望 與我國的北斗衛(wèi)星導航系統(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用 [7]。該系統(tǒng)已成功應用于測繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運輸、森林防火、減災救災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： ? 2020 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 CTP赤道的交點 ,Y軸與 X軸、Z軸構(gòu)成右手坐標系。 2020 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 ,與之對應的是 “ 地方參考橢球 ”( 例如：高程投影面選為當?shù)氐钠骄０蚊?,進行高斯投影時中央子午線通常選擇在當?shù)刂醒胛恢酶浇?)。:。s i nc o s0 ?? ??????? KyKxxx GiGiDi。 然后再利用高斯投影正算公式 ,計算各點的平面坐標 : GPS 網(wǎng)投影變換至地方獨立坐標系 地方 獨立坐標系對應的地方參考橢球與國家參考橢球存在著長半徑上 的差異 da,根據(jù)橢球變換的投影公式有 : 其中 : 0404 dAQdL dAPdBii ??iiiiiidLLLdBBB????? ? ? ?iiii yxLB , ?? ?0。 由以上作業(yè)步驟可知，測量工作在公路勘測設(shè)計的各個階段都不可缺少，而且同一測站要重復工作五六次，甚至十來次。 大比例尺帶狀地形圖測繪：高等級公路選線多是在大比例尺帶狀地形圖上進行。公路選線一般采用圖紙上定線和現(xiàn)場勘察選線兩種方式。橫斷面放樣時，先確定出橫斷面形式，然后把橫斷面設(shè)計數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中，生成一個施工 測設(shè)放樣點文件，儲存起來，并隨時可以到現(xiàn)場放樣測設(shè)。其實質(zhì)在于擴大 RTK 技術(shù)的應用范圍，其關(guān)鍵在于實時GPS 系統(tǒng)的數(shù)量。因此，整個測區(qū)所有點位的 WGS84 測量成果是一個精度均勻 ，絕對可靠的，無需進行任何內(nèi)業(yè)后處理，只要根據(jù)同平面及高程的已知點位匹配情況進行坐標轉(zhuǎn)換與高程擬合，輸出測區(qū)的點位成果表，根據(jù)轉(zhuǎn)換后的坐標與高程系統(tǒng)輸出相應的數(shù)字化地形圖，用于輸出修正后的線路模型，并推算出工程的土石方工作量。在線路附近埋設(shè)有高等級控制點 ,這些高等級控制點高程已知且精度能滿足規(guī)范要求。 ,進行同樣操作 ,就可計算出兩側(cè)特殊點的高程 ,用來進行橫斷面的設(shè)計。這樣就可以將 WGS84 坐標系轉(zhuǎn)換成當?shù)刈鴺讼怠? ② GPSRTK 作業(yè)的軟件環(huán)境 。公路工程在縱向有時可達到幾百公里，在橫向上卻一般只有幾十米，跨越范圍廣，線路走向、地形情況千差萬別，長度變形各不相同。要想流動站得到精確的國家或地方坐標和高程，一要在基準站輸人 WGS84 系坐標，二要在流動站輸人 WGS84 坐標系與國家坐標系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。開機后進行必要的系統(tǒng)設(shè)置、無線電設(shè)置及天線高等輸人工作。移動站通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù) ,然后利用 GPS 控制器內(nèi)置的隨機實時數(shù)據(jù)處理軟件與本機采集的 GPS 觀測數(shù)據(jù)組成差分觀測值進行實時處理 ,實時給出待測點的坐標、高程及實測精度 ,并將實測精度與預設(shè)精度指標進行比較 ,一旦實測精度符合要求 ,手薄將提 示測量人員紀錄該點的三維坐標及其精度。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。持棱鏡者根據(jù) GPSRTK指示的斷面方向采集斷面特征點。 CASS 地形地籍成圖軟件系統(tǒng)是基于 AutoCAD 平臺技術(shù)的數(shù)字化測繪數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng) ,目前在地形地籍成圖、工程測量、房產(chǎn)測繪、空間數(shù)據(jù)建庫等領(lǐng)域已得到廣泛地應用 ,同時還可以利用此軟件進行土方量的計算、公路設(shè)計、面積量算等工作。同時 對超限數(shù)據(jù)及在外業(yè)采集時誤操作記錄的數(shù)據(jù)進行刪除 ,對點位不能滿足計算要求的區(qū)域進行補測。 黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 25 圖 41 將 GPS 導出 CASS 格式文件 圖 42 導入 CASS 并保存為 DWG 格式 圖 43 建立 DTM 三角網(wǎng) 黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 26 圖 44 繪制等高線 自動生成等高線。該軟件的推出 ,大大簡化了地形圖和斷面圖的繪制工作 ,被廣大用戶接受和認可 ,其用戶量、升級速度及售后服務在同等功能的軟件中均名列前茅 ,目前已成為我國測繪行業(yè)繪制地形圖所使用的一種主流軟件。此時可用全站儀自由設(shè)站法或極坐標法與 GPSRTK 結(jié)合測量縱斷面的地形特征點。相對的地勢平坦區(qū)，只采集必要的主要邊界點即可，并在現(xiàn)場繪制草圖 ,以便內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。實時動態(tài)差分GPSRTK 由基準站、流動站和實時動態(tài)差分軟件系統(tǒng)三部分組成，在 RTK 作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站，流動站不僅要通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要采集 GPS 觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，只要能跟蹤并保持接收到四顆以上衛(wèi)星的相位觀測值和必要的幾何圖形，流動站則可以實時給出 cm級定位結(jié)果。 ? 總結(jié) ： ① 研究表明由于載波相位測量、差分處理技 術(shù)、整周未知數(shù)、快速求解技術(shù)以及移動數(shù)據(jù)通信技術(shù)的融合，使 RTK 在精度、速度、實時性上達到了完滿的結(jié)合，并使得 RTK 定位技術(shù)大大擴展了它的應用范圍。衛(wèi)星的幾何分越好，定位精度就越高，根據(jù)預測結(jié)果合理安排工作計劃。 ②