【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(xiě)，是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來(lái)的新一代精密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測(cè)量到所有可見(jiàn)衛(wèi)星的接受機(jī)。目前各種類型的接受機(jī)體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野外觀測(cè)使用。 B級(jí)網(wǎng)由 800 個(gè)點(diǎn)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c GPS 配合起來(lái)，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(shí)的95%。它是當(dāng)今世界上最實(shí)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(dá)到要求的點(diǎn)位精度 ， 即可停止觀測(cè) ， 大大提高了作業(yè)效率。 RTK技術(shù)在道路測(cè)量中的優(yōu)缺點(diǎn) ? 優(yōu)點(diǎn)： ① 工作效率高。 ③初始化能力和所需時(shí)間問(wèn) 題。 2020 年，首先建成北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，使我國(guó)成為繼美、俄之后的世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。 GPS 測(cè)量的方案設(shè)計(jì)依據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)范（規(guī)程）、 GPS 網(wǎng)的用途、用戶要求等對(duì)網(wǎng)形、精度和基準(zhǔn)等進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 Z軸指向 定義的協(xié)議極地方向（ BIH國(guó)際時(shí)間局）， X 軸指向 定義的零子午面 與協(xié)議赤道的交點(diǎn)， Y軸按右手坐標(biāo)系確定。 利用重合點(diǎn)的二維高斯平面坐標(biāo)將 GPS 點(diǎn)在 WGS－ 84 坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為某國(guó)家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo) GPS 網(wǎng)點(diǎn)于 WGS－ 84 坐標(biāo) 系的坐標(biāo) : ? ? ? ? ? ?GGG yxLBHLB , ?? 重合點(diǎn)同時(shí)也有在某國(guó)家坐標(biāo)系或地方獨(dú)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(cè)設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)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(jìn)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(guó)家控制點(diǎn)；用全站儀進(jìn)行沿線帶狀控制和加密圖根測(cè)量；根據(jù)初步方案確定的線路，用全站儀按一定寬度進(jìn)行帶狀地形圖測(cè)量；利用地形圖進(jìn)行選線設(shè)計(jì)；借助于各級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行中線、邊線放樣，然后計(jì)算各個(gè)樁位的填挖工作量 ；線路土石方、橋涵工程施工測(cè)量；路面鋪裝施工測(cè)量；里程樁標(biāo)定和公路竣工驗(yàn)收測(cè)量。 公路選線與中線放樣：在公路設(shè)計(jì)與施工中 ,公路選線和定線測(cè)量是一項(xiàng)十分重要的工作 ,既要滿足勘測(cè)設(shè)計(jì)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(gè)原則。要求流動(dòng)站分工明確，如有的負(fù)責(zé)測(cè)圖，有的負(fù)責(zé)放樣。中樁放樣完成以后 ,用水準(zhǔn)儀測(cè)出中樁的水準(zhǔn)高程。也可以先不輸入?yún)?shù) ,而是在測(cè)區(qū)附近找到 3 個(gè)已知控制點(diǎn)輸入已知的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo) ,測(cè)出 WGS84 坐標(biāo)進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。求出各控制點(diǎn)平面坐標(biāo)，同時(shí)需考慮投影變形。 ⑥ 外業(yè)操作：基準(zhǔn)站設(shè)置在測(cè)區(qū)附近的基準(zhǔn)點(diǎn)上。 中線測(cè)量，測(cè)量時(shí)選路線前進(jìn)方向進(jìn)行變化位置放置流動(dòng)站，每一個(gè)里程為一段分隔距離，由已知控制點(diǎn)，流動(dòng)站手簿軟件即可顯示此點(diǎn)距離中樁偏移距離及實(shí)際高程，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，移動(dòng)流動(dòng)站至地形變化點(diǎn)的中樁位置，偏值精度到正負(fù) 5cm，即可打樁并記錄樁號(hào)、高程。數(shù)字化成圖軟件以其制圖簡(jiǎn)化、明了的優(yōu)點(diǎn) ,在繪制地形圖和斷面圖等工作中顯得越來(lái)越重要 ,其中以南方測(cè)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(gè)命令來(lái)繪制等高線 ,可以根據(jù)展繪出的高程自動(dòng)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(shí)用 ,繪制的速度快 ,測(cè)區(qū)的范圍越大 ,其準(zhǔn)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(shí)際地形地貌的要求 。當(dāng)關(guān)聯(lián)點(diǎn)不易測(cè)得時(shí) ,可用 GPSRTK在信號(hào)好的區(qū)域布設(shè)圖根點(diǎn) ,用全站儀施測(cè)放樣點(diǎn) 。 GPSRTK 技術(shù)為斷面測(cè)量提供了便利，斷面測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備：根據(jù)外業(yè)測(cè)量的需要。并且這個(gè)軟件應(yīng)是開(kāi)放的，即不但可隨時(shí)由用戶自行進(jìn)行版本升級(jí)，而且應(yīng)與其它測(cè)量?jī)x器進(jìn)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(gè)工作的順利完成。作業(yè)步驟如下 ： ? 根據(jù)設(shè)計(jì)的線路坐標(biāo)進(jìn)行中樁放樣。因?yàn)樗脭?shù)據(jù)都是測(cè)繪帶狀圖時(shí)采集而來(lái)的，不需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量，大大減少了外業(yè)工作。采用 RTK 技 術(shù)進(jìn)行地形圖測(cè)繪，不需要點(diǎn)間通視，減少測(cè)量 層次 。全站儀功能的不斷完善，已使測(cè)量朝著自動(dòng)化、一體化方向邁進(jìn)了一大步，但全站儀 的觀測(cè)誤差的積累大大降低了觀測(cè)質(zhì)量。 4)、所求得的七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)應(yīng)該一起 (整套 )使用 ! 5)、對(duì)于同一 GPS 網(wǎng) ,如果重合點(diǎn)數(shù)目不同或重合點(diǎn)在 GPS 網(wǎng)中的位置不同 ,則所求出的七個(gè)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(kāi)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(dú)立自主、開(kāi)放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國(guó)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(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航在國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。產(chǎn)生假值問(wèn)題可采用 RTK 測(cè)量成果的質(zhì)量控制方法來(lái)發(fā)現(xiàn)。與傳統(tǒng)方法相比 ， 在精度、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用各方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。 ? 控制測(cè)量 ： 用 GPS 建立控制網(wǎng) ， 最精密的方法當(dāng)屬靜態(tài)測(cè)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(duì)潛艇和艦船導(dǎo)航方面的巨 大缺陷。以往的地質(zhì)測(cè)量工作主利用傳統(tǒng)手段如經(jīng)緯儀、全站儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行人工測(cè)量，然后在室內(nèi)整理計(jì)算得到最終 結(jié)果。 導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測(cè)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(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)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(zhǔn) 儀相結(jié)合，解決 現(xiàn)狀測(cè)區(qū)高程擬合的問(wèn)題。對(duì)于物理點(diǎn)的放樣已經(jīng)不再僅僅是采用測(cè)角和量距，而是借助 GPS 導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)來(lái)確定地面點(diǎn)的準(zhǔn)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(shí)間 ,但導(dǎo)航精度會(huì)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(diǎn)，然后依據(jù)這些點(diǎn)，測(cè)定地物點(diǎn)和地形點(diǎn)在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號(hào)繪制成平面圖。 ? 其他方面 ： 衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)可與無(wú)線電通信機(jī)結(jié)合，這種融合產(chǎn)生的意義是非常深 遠(yuǎn)的?？梢?jiàn)， GPS 定位技術(shù)已經(jīng)使測(cè)量技術(shù)經(jīng)歷了一場(chǎng)深刻的變革，從而 進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。 ? 道路的中線測(cè)設(shè) ： 設(shè)計(jì)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(lái)。 RTK 測(cè)量不要求基準(zhǔn)站、移動(dòng)站間光學(xué)通視 , 只要求滿足 “電磁波 ”通視 , 因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比 , RTK 測(cè)量受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制小 , 在傳統(tǒng)測(cè)量看來(lái)難于開(kāi)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(jìn)行快速高精度定位 , 使測(cè)量工作變得更容易更輕松。 基準(zhǔn)站點(diǎn)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(cè)量相關(guān)概念 RTK測(cè)量技術(shù)是經(jīng)載波相位測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測(cè)量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分 GPS測(cè)量技術(shù)。 中線測(cè)量，測(cè)量時(shí)選路線前進(jìn)方向進(jìn)行變化位置放置流動(dòng)站，每一個(gè)里程為一段分隔距離，由已知控制點(diǎn)，流動(dòng)站手簿軟件即可顯示此點(diǎn)距離中樁偏移距離及實(shí)際高程，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，移動(dòng)流動(dòng)站至地形變化點(diǎn)的中樁位置，偏值精度到正負(fù) 5cm，即可打樁并記錄樁號(hào)、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(diǎn)坐標(biāo)將 GPS 點(diǎn)在 WGS－ 84 坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為某國(guó)家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo) 所有 GPS網(wǎng)點(diǎn)于 WGS－ 84 坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)： ? ? ? ? GG ZYXHLB , ? 網(wǎng)中的重合點(diǎn)同時(shí)也有在某國(guó)家坐標(biāo)系或地方獨(dú)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(cè)方面主要用于低等級(jí)控制點(diǎn)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(cè)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(jì)算公式或?qū)Ｓ霉酚?jì)算軟件，計(jì)算出公路中線上的各樁點(diǎn)的坐標(biāo) [3]，然后將中樁點(diǎn)坐標(biāo)傳輸?shù)?GPS 控制手簿中，建立以點(diǎn)號(hào)為標(biāo)識(shí)符的公路放樣文件，個(gè)別加樁點(diǎn)的坐標(biāo)以手工輸入法輸入手簿。如此分段推進(jìn)，完成全線 外業(yè)數(shù)據(jù)采集，再通過(guò)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，輸出測(cè)區(qū)的所有待定點(diǎn)的成果表，并輸出相應(yīng)的數(shù)字化地形圖。測(cè)量使用的是經(jīng)緯儀結(jié)合水準(zhǔn)尺的方法。其中 1 個(gè)流動(dòng)站用于放樣中樁 ,并進(jìn)行定測(cè) ,另兩個(gè)流動(dòng)站置于兩邊測(cè)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(dú)立網(wǎng)格坐標(biāo)以及高程的公共點(diǎn)。 ③ 該法在施測(cè)過(guò)程中，能實(shí)時(shí)檢驗(yàn)質(zhì)量控制指標(biāo)，因而能實(shí)時(shí)提供經(jīng)檢驗(yàn)的成果資料，大大提高了生產(chǎn)效率。每個(gè)小組由 4到 5個(gè)人組成 ,分別負(fù)責(zé) GPSRTK測(cè)量、全站儀測(cè)量和放樁、持棱鏡、插旗的工作。 ②在道路線形設(shè)計(jì)中，緯地軟件能夠設(shè)計(jì)出各種復(fù)合曲線，同時(shí)能很好的處理線路的斷鏈問(wèn)題。 ④對(duì)于繪制公路設(shè)計(jì)線時(shí)，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(qiáng)大。放樁者在實(shí)地用木樁標(biāo)定中樁位置 ,用紅漆寫(xiě)上里 程樁號(hào)和點(diǎn)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(cè)量中的應(yīng) 用 技術(shù)測(cè)量斷面的原理 RTK 系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成。從 RTK 定位原理可知。 傳統(tǒng)公路斷面測(cè)量方法與現(xiàn)測(cè)量方法的比較 為了體現(xiàn) GPSRTK 一次性測(cè)量過(guò)程的優(yōu)勢(shì) ,將 GPSRTK 一次性測(cè)量與傳統(tǒng) 測(cè)量進(jìn)行了比較 ,結(jié)果見(jiàn)下表 ： 表 31 比較結(jié)果 比較內(nèi)容 GPSRTK 測(cè)量 傳統(tǒng) 測(cè)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(jìn)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(wú)遮擋物 白天且可見(jiàn)度較好 作業(yè)模式 中樁放樣和縱橫斷面測(cè)量同步完成 ,便于調(diào)度 中樁放樣和縱橫斷面測(cè)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(jì)精度要求 滿足縱橫斷面設(shè)計(jì)精度要求 在公路斷面測(cè)量中的實(shí)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(zhǔn)尺 ,記錄和讀數(shù) 。該作業(yè)方式的效率同樣在于實(shí)時(shí)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(cè)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(cè)量。式中各符號(hào)的意義 ! 此處 : 0,0 00 ?? dLdB ；同時(shí)可設(shè) : 0/ ?sds 而 : 000 AAdA ?? 其中 : 0A 為地面網(wǎng)原點(diǎn)至起始方位點(diǎn)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(xiě)成如下形式： ? ?TZYXKZYXR ??????? ? ? 。 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 20