【正文】 .............................................. 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)。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。 B級網(wǎng)由 800 個點組成，其精度也分別好于 410 － 7 和 810 － 7。 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 4 ? 航海、航空方面 ： 歐洲的 Galileo 便是新建的全球?qū)Ш叫亲?，它與 GPS 配合起來，可以大大提高導(dǎo)航衛(wèi)星的可用性，使單一的 GPS 市區(qū)可用性從 55%提高到 GPS/Galileo 共用時的95%。它是當(dāng)今世界上最實用，也是應(yīng)用最廣泛的全球精密導(dǎo)航、指揮和調(diào)度系統(tǒng)。當(dāng)達到要求的點位精度 ， 即可停止觀測 ， 大大提高了作業(yè)效率。 RTK技術(shù)在道路測量中的優(yōu)缺點 ? 優(yōu)點： ① 工作效率高。 ③初始化能力和所需時間問 題。 2020 年，首先建成北斗導(dǎo)航試驗系統(tǒng)，使我國成為繼美、俄之后的世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。 GPS 測量的方案設(shè)計依據(jù)國家有關(guān)規(guī)范（規(guī)程）、 GPS 網(wǎng)的用途、用戶要求等對網(wǎng)形、精度和基準等進行具體設(shè)計。 Z軸指向 定義的協(xié)議極地方向（ BIH國際時間局）， X 軸指向 定義的零子午面 與協(xié)議赤道的交點， Y軸按右手坐標(biāo)系確定。 利用重合點的二維高斯平面坐標(biāo)將 GPS 點在 WGS－ 84 坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為某國家坐標(biāo)系或地方獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo) GPS 網(wǎng)點于 WGS－ 84 坐標(biāo) 系的坐標(biāo) : ? ? ? ? ? ?GGG yxLBHLB , ?? 重合點同時也有在某國家坐標(biāo)系或地方獨立坐標(biāo)系的高斯平面坐標(biāo)? ?Dyx, ，則有： 式中： 00, yx 為平移參數(shù)； 。傳統(tǒng)的公路勘測設(shè)計需要經(jīng)過以下一系列施工作業(yè)步驟：利用航片或公路沿線的舊地形圖進行踏勘，選出公路走向的初步方案，并尋找沿線兩側(cè)幾公里范圍內(nèi)已有的國家控制點；用全站儀進行沿線帶狀控制和加密圖根測量；根據(jù)初步方案確定的線路，用全站儀按一定寬度進行帶狀地形圖測量；利用地形圖進行選線設(shè)計；借助于各級控制點進行中線、邊線放樣，然后計算各個樁位的填挖工作量 ；線路土石方、橋涵工程施工測量；路面鋪裝施工測量；里程樁標(biāo)定和公路竣工驗收測量。 公路選線與中線放樣：在公路設(shè)計與施工中 ,公路選線和定線測量是一項十分重要的工作 ,既要滿足勘測設(shè)計規(guī)范要求的精度 ,又要本著盡量少占用農(nóng)田和少拆遷房屋 并盡量利用舊路路基這樣一個原則。要求流動站分工明確，如有的負責(zé)測圖，有的負責(zé)放樣。中樁放樣完成以后 ,用水準儀測出中樁的水準高程。也可以先不輸入?yún)?shù) ,而是在測區(qū)附近找到 3 個已知控制點輸入已知的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo) ,測出 WGS84 坐標(biāo)進行強制轉(zhuǎn)換。求出各控制點平面坐標(biāo)，同時需考慮投影變形。 ⑥ 外業(yè)操作：基準站設(shè)置在測區(qū)附近的基準點上。 中線測量，測量時選路線前進方向進行變化位置放置流動站，每一個里程為一段分隔距離，由已知控制點，流動站手簿軟件即可顯示此點距離中樁偏移距離及實際高程，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，移動流動站至地形變化點的中樁位置，偏值精度到正負 5cm，即可打樁并記錄樁號、高程。數(shù)字化成圖軟件以其制圖簡化、明了的優(yōu)點 ,在繪制地形圖和斷面圖等工作中顯得越來越重要 ,其中以南方測繪公司出品的 CASS 地形地籍成圖軟件的應(yīng)用最為廣泛。利用 CASS 軟件標(biāo)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 。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 。 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。 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 21 ⑤ 測量數(shù)據(jù)的準備：根據(jù)外業(yè)測量的需要。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。作業(yè)步驟如下 ： ? 根據(jù)設(shè)計的線路坐標(biāo)進行中樁放樣。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。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 。全站儀功能的不斷完善，已使測量朝著自動化、一體化方向邁進了一大步，但全站儀 的觀測誤差的積累大大降低了觀測質(zhì)量。 4)、所求得的七個轉(zhuǎn)換參數(shù)應(yīng)該一起 (整套 )使用 ! 5)、對于同一 GPS 網(wǎng) ,如果重合點數(shù)目不同或重合點在 GPS 網(wǎng)中的位置不同 ,則所求出的七個轉(zhuǎn)換參數(shù)的數(shù)值將是不一樣。 2m； 扁 率 :α = 1/ = ； ※ WGS－ 84 坐標(biāo)系統(tǒng)從 1987 年 1 月 10 日開始使用。 RTK 技術(shù)根據(jù)差分方法的不同分為修正法和差分法。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是：建成獨立自主、開放兼容、技術(shù)先進、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，促進衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動衛(wèi)星導(dǎo)航在國民經(jīng)濟社會各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。產(chǎn)生假值問題可采用 RTK 測量成果的質(zhì)量控制方法來發(fā)現(xiàn)。與傳統(tǒng)方法相比 ， 在精度、經(jīng)濟、實用各方面都有明顯的優(yōu)勢。 ? 控制測量 ： 用 GPS 建立控制網(wǎng) ， 最精密的方法當(dāng)屬靜態(tài)測量。由于衛(wèi)星定位顯示出在導(dǎo)航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對潛艇和艦船導(dǎo)航方面的巨 大缺陷。以往的地質(zhì)測量工作主利用傳統(tǒng)手段如經(jīng)緯儀、全站儀等測量儀器進行人工測量，然后在室內(nèi)整理計算得到最終 結(jié)果。 導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測碼、轉(zhuǎn)換碼、第 3數(shù)據(jù)塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。接收機一般采用機內(nèi)和機外兩種直流電源。 GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼 ,一組稱為 C/A 碼(Coarse/Acquisition Code11023MHz)。 論文 還 論述了 GPSRTK與常規(guī) 水準 儀相結(jié)合，解決 現(xiàn)狀測區(qū)高程擬合的問題。對于物理點的放樣已經(jīng)不再僅僅是采用測角和量距，而是借助 GPS 導(dǎo)航衛(wèi)星信號來確定地面點的準確位置。如果某地面 站發(fā)生故障 ,那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時間 ,但導(dǎo)航精度會逐漸降低。 C/A碼頻率 ,重復(fù)周期一毫秒，碼間距 1 微秒，相當(dāng)于 300m； P碼頻率 ，重復(fù)周期 天，碼間距 微秒，相當(dāng)于 30m。常規(guī)方法通常是先布設(shè)或加密控制點，然后依據(jù)這些點，測定地物點和地形點在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。 ? 其他方面 ： 衛(wèi)星導(dǎo)航接收機可與無線電通信機結(jié)合，這種融合產(chǎn)生的意義是非常深 遠的?？梢?， GPS 定位技術(shù)已經(jīng)使測量技術(shù)經(jīng)歷了一場深刻的變革，從而 進入了一個嶄新的時代。 ? 道路的中線測設(shè) ： 設(shè)計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后 ， 需將公路在地面標(biāo)定出來。 RTK 測量不要求基準站、移動站間光學(xué)通視 , 只要求滿足 “電磁波 ”通視 , 因此和傳統(tǒng)測量相比 , RTK 測量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制小 , 在傳統(tǒng)測量看來難于開展作業(yè)的地區(qū) , 只要能滿足 RTK 的基本工作條件 , 它也能進行快速高精度定位 , 使測量工作變得更容易更輕松。 基準站點位精度平均在 3cm 之內(nèi) 。 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 9 第 2章 GPSRTK測量相關(guān)概念 RTK測量技術(shù)是經(jīng)載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測量為依據(jù)的實時差分 GPS測量技術(shù)。 中線測量，測量時選路線前進方向進行變化位置放置流動站，每一個里程為一段分隔距離，由已知控制點，流動站手簿軟件即可顯示此點距離中樁偏移距離及實際高程，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，移動流動站至地形變化點的中樁位置，偏值精度到正負 5cm，即可打樁并記錄樁號、高程。?? ?????LLaNdNdadaaa黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 12 GPS 定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 利用重合點坐標(biāo)將 GPS 點在 WGS－ 84 坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為某國家坐標(biāo)系或地方獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo) 所有 GPS網(wǎng)點于 WGS－ 84 坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)： ? ? ? ? GG ZYXHLB , ? 網(wǎng)中的重合點同時也有在某國家坐標(biāo)系或地方獨立坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo) : ? ? ? ? ? ? DDD ZYXHLByx , ?? 其中 : ? ?ZYX ??? , 為平移三參數(shù)； ),( ZYX ??? 為旋轉(zhuǎn)三參數(shù)； k 為尺度比參數(shù)。GD ZYXZYXZYX???????????????????????????????????。 GPSRTK 技術(shù)在公路勘測方面主要用于低等級控制點的加密、數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)采集、中線放樣、縱橫斷面測量等方面。第一種是根據(jù)現(xiàn)有的各種線形中 樁坐標(biāo)計算公式或?qū)Ｓ霉酚嬎丬浖?，計算出公路中線上的各樁點的坐標(biāo) [3]，然后將中樁點坐標(biāo)傳輸?shù)?GPS 控制手簿中，建立以點號為標(biāo)識符的公路放樣文件，個別加樁點的坐標(biāo)以手工輸入法輸入手簿。如此分段推進，完成全線 外業(yè)數(shù)據(jù)采集，再通過內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，輸出測區(qū)的所有待定點的成果表，并輸出相應(yīng)的數(shù)字化地形圖。測量使用的是經(jīng)緯儀結(jié)合水準尺的方法。其中 1 個流動站用于放樣中樁 ,并進行定測 ,另兩個流動站置于兩邊測橫斷面的坐標(biāo)和高程。 ③ 轉(zhuǎn)換參數(shù)的設(shè)置：選擇控制網(wǎng)中已知的 WGS84 和地方獨立網(wǎng)格坐標(biāo)以及高程的公共點。 ③ 該法在施測過程中，能實時檢驗質(zhì)量控制指標(biāo)，因而能實時提供經(jīng)檢驗的成果資料，大大提高了生產(chǎn)效率。每個小組由 4到 5個人組成 ,分別負責(zé) GPSRTK測量、全站儀測量和放樁、持棱鏡、插旗的工作。 ②在道路線形設(shè)計中，緯地軟件能夠設(shè)計出各種復(fù)合曲線，同時能很好的處理線路的斷鏈問題。 ④對于繪制公路設(shè)計線時，緯地也是批量繪出 ⑤緯地軟件斷面內(nèi)插數(shù)據(jù)格式（文本格式）能夠和很多軟件數(shù)據(jù)格式兼容或者轉(zhuǎn)化，通用性強大。放樁者在實地用木樁標(biāo)定中樁位置 ,用紅漆寫上里 程樁號和點的特征 (如 K1+ ZY),并做好記錄。 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 22 第 4章 GPSRTK在公路斷面測量中的應(yīng) 用 技術(shù)測量斷面的原理 RTK 系統(tǒng)由基準站和流動站組成。從 RTK 定位原理可知。 傳統(tǒng)公路斷面測量方法與現(xiàn)測量方法的比較 為了體現(xiàn) GPSRTK 一次性測量過程的優(yōu)勢 ,將 GPSRTK 一次性測量與傳統(tǒng) 測量進行了比較 ,結(jié)果見下表 ： 表 31 比較結(jié)果 比較內(nèi)容 GPSRTK 測量 傳統(tǒng) 測量 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 20 技術(shù)人員 8人 15人 工作進度 5~7(km/d) 2~3(km/d) 工作環(huán)境 白天和夜晚皆可 ,上方應(yīng)無遮擋物 白天且可見度較好 作業(yè)模式 中樁放樣和縱橫斷面測量同步完成 ,便于調(diào)度 中樁放樣和縱橫斷面測量各自分步完成 ,不利于調(diào)度 作業(yè)精度 滿足縱橫斷面設(shè)計精度要求 滿足縱橫斷面設(shè)計精度要求 在公路斷面測量中的實際應(yīng)用 ? GPSRTK 的技術(shù)條件 ： ① GPSRTK 作業(yè)的硬件條件 。 ,在此方向上地形變化的地方立水準尺 ,記錄和讀數(shù) 。該作業(yè)方式的效率同樣在于實時GPS 系統(tǒng)的數(shù)量。我們知道，道路路線主要是由直線、緩和曲線、圓曲線構(gòu)成。 RTK 測量包含有三維信息，可用于數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)采集、中線放樣以及縱橫斷面測量。式中各符號的意義 ! 此處 : 0,0 00 ?? dLdB ；同時可設(shè) : 0/ ?sds 而 : 000 AAdA ?? 其中 : 0A 為地面網(wǎng)原點至起始方位點的大地方角 , 0A 為 GPS 網(wǎng)在相應(yīng)方位上的大地方位角。 布爾薩（ Bursa）模型亦可寫成如下形式： ? ?TZYXKZYXR ??????? ? ? 。 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 20