【導讀】內(nèi)外業(yè)一體化的公路斷面測量方法。論文簡要介紹了GPS系統(tǒng)的組成、主要工作特點以及在公路工程中的應用現(xiàn)狀；公路設計軟件的線路設計和數(shù)模建立以及斷面圖繪制的方法。斷面測量和地面土方計算提供了解決方案。論文還論述了GPS-RTK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。Keywords：GPS-RTK；Roadsectionsurvey；GPSControlNetwork；SouthCASS；Latitude

　　

【正文】 輸人到 GPS 的道路編輯軟件中進行編輯，這 樣在 GPS 內(nèi)部生成沈陽建筑大學城市建設學院畢業(yè)設計（論文） 20 路線線位后，就可以利用 GPS 內(nèi)的道路放樣軟件進行放樣，外業(yè)過程中 GPS 可以實時顯示出測點樁號或偏差。 ⑥ 外業(yè)操作：基準站設置在測區(qū)附近的基準點上。開機后進行必要的系統(tǒng)設置、無線電設置及天線高等輸人工作。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。 ? 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。 ② 該法應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。 ③ 該法在施測過程中，能實時檢驗質(zhì)量控制指標，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。 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。 沈陽建筑大學城市建設學院畢業(yè)設計（論文） 21 第四章 GPSRTK在公路斷面測量中的應用 技術(shù)測量斷面的原理 RTK 系統(tǒng)由基準站和流動站組成?；鶞收就ㄟ^數(shù)據(jù)鏈實時將采集的載波相位觀測量及測站坐標改正信息一同發(fā)送給流動站 ,基準站在接收 GPS 信號并進行載波相位測量的同時 ,通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和測站坐標信息一起傳送給移動站 。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。 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。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。 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定理論斷面線。數(shù)據(jù)采集時，測點將實時顯示在手簿屏幕上，并 提示偏離斷面線的方向和距離，以便操作員糾正斷面點位到斷面線上。這種方法直接測定斷面點三維坐標，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。 斷面測量的外業(yè)實施 測量開始前，要進行對點的校核，找準控制點（至少三個），即開始進行中線測量工作 [4]。 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。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，由沈陽建筑大學城市建設學院畢業(yè)設計（論文） 22 此可實時測得所有里程全部中樁點的三維坐標。 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 。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。 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。每個小組由 4到 5個人組成 ,分別負責 GPSRTK測量、全站儀測量和放樁、持棱鏡、插旗的工作。 施測時 ,用 GPSRTK測量中線上的地形特征點、放樣中樁。放樁者在實地用木樁標定中樁位置 ,用紅漆寫上里程樁號和點的特征 (如 K1+ ZY),并做好記錄。橫斷面既可以用 GPSRTK放樣的模式直接測量 ,也可以用全站儀自由設站與 GPSRTK同步進行 數(shù)據(jù)采集。持棱鏡者根據(jù) GPSRTK指示的斷面方向采集斷面特征點。 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。此時可用全站儀自由設站法或極坐標法與GPSRTK 結(jié)合測量縱斷面的地形特征點。當關聯(lián)點不易測得時 ,可用 GPSRTK 在信號好的區(qū)域布設圖根點 ,用全站儀施測放樣點 。 GPSRTK 斷面測量內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的幾種軟件 ? 南方 CASS 軟件 ： 為了滿足項目規(guī)劃、工程建設的需求和區(qū)域地形控制的需要。常需 要進行地形圖和斷面圖的測繪。我國建設發(fā)展的需求 ,也帶動了我國測繪行業(yè)和測繪技術(shù)的不斷發(fā)展 ,數(shù)字化測繪技術(shù)在測繪行業(yè)中的應用越來越廣泛。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用最為廣泛。 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、公路設計、面積量算等工作。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)。該軟件的推出 ,沈陽建筑大學城市建設學院畢業(yè)設計（論文） 23 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。 ? 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。 ②在道路線形設計中，緯地軟件能夠設計出各種復合曲線，同時能很好的處理線路的斷鏈問題。 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。 ④對于繪制公路設計線時，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。 數(shù)據(jù)導入和預處理 將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)傳入計算機 ,對不同里程的多組作業(yè)的數(shù)據(jù)進行合并 ,檢查數(shù)據(jù) ,對每次采集回的數(shù)據(jù)都要進行檢核，以免漏點，給后期的斷面繪制造成影響。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。 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]。 圖 41 將 GPS 導出 CASS 格式文件 沈陽建筑大學城市建設學院畢業(yè)設計（論文） 24 圖 42 導入 CASS 并保存為 DWG 格式 圖 43 建立 DTM 三角網(wǎng) 圖 44 繪制等高線 自動生成等 高線。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雜、地物不多的情況下沈陽建筑大學城市建設學院畢業(yè)設計（論文） 25 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 。 在這個過程中充分運用南方 CASS 軟件自動生成等高線的功能， 在大幅提高工作效率的同時 ,還降低了作業(yè)員的勞動強度 ,提高了地形圖的成圖精度 ,為地形圖的繪制工作帶來了極大的便利 ,從而使經(jīng)濟效益和社會效益得到顯著提高。 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 ： 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 沈陽建筑大學城市建設學院畢業(yè)設計（論文） 26 ? 設計 —— 主線平面設計 ： “ 交點設計法 ” 主對話框 ： 圖 47 CASS 主線平面設計模版 點 擊 “ 存盤 ” 和 “ 另存 ” 按鈕 ， 用于將平面交點數(shù)據(jù)保存到指定的文件中。 “ 交點序號 ”: 起點為 0號，依次排列下去。 ① “交點名稱 :”編輯框中輸入顯示當前對話框所顯示交點的人為編號； ② “X(N):”、 “Y(E):”編輯框分別輸入顯示當前交點的坐標數(shù)值； ③ “拾取 ”、 “拖動 ”按鈕分別完成交點坐標的直接點取和交點的實時 移 動功能。 ④ 橫向滾動條控制向前和向后翻動交點數(shù)據(jù)； ⑤ “插入 ”、 “刪除 ”按鈕分別控制在任意位置插入和刪除一個交點。 ⑥ “S1”、 “A1”、 “RO”分別控制當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 。 ⑦ “拖動 R”按鈕用于實時拖動中部圓曲線半徑的變化。 沈陽建筑大學城市建設學院畢業(yè)設計（論文） 27 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)。 ⑨ “控制 …” 按鈕用于控制平面線形的起始樁號和繪制平面圖時的標注位置、字體高度等； 注意：在使 用交點設計法進行路線平面設計及拖動時，將 “控制 …” 對話框中的 “繪交點線 ”按鈕點亮。 ⑩ “試算 ”按鈕用于計算包括本交點在內(nèi)的所有交點的曲線組合，并將本交點數(shù)據(jù)顯示于主對話框。 “ 計算繪圖 ” 按鈕用于計算和在當前圖形屏幕顯示本交點曲線線形。 “ 確定 ” 按鈕用于關閉對話框，并記憶當前輸入數(shù)據(jù)和各種計算狀態(tài)，但是所有的記憶都在計算機內(nèi)存中進行，如果需要將數(shù)據(jù)永久保存到數(shù)據(jù)文件，必須點擊 “ 另存 ”或 “ 存盤 ” 按鈕。 “ 取消 ” 按鈕可以關閉此對話框，同時當前對話框中的數(shù)據(jù)改動也被取消。 對于已有項目， “ 主線平面設計 ” 啟動后，自 動打開并讀入當前項目中所指定的平面交點數(shù)據(jù)。點按 “ 計算繪圖 ” 后便可在當前屏幕瀏覽路線平面圖形。 ? 選線原則 ： ①應針對線路所經(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。同一起點、終點的路段內(nèi)有多個可行路線方案時，應對各設計方案進行同等深度的比較。 ② 影響選擇控制點的因素多且相互關聯(lián)又相互制約，應根據(jù)公路功能和使用任務，全面權(quán)衡、分清主次，處理好全局和局部的關系，并注意由于局部難點的突破而引起的關系轉(zhuǎn)換給全局帶來的影響 ③ 應對 線路所經(jīng)區(qū)域、走廊帶及其沿線的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行深入調(diào)查、勘察，查清其對公路的影響程度。遇有滑坡、崩塌、巖堆、泥石流、巖溶、軟土、泥沼等不良工程地質(zhì)的地段應慎重對待，視其對線路的影響程度，分別對繞、避、穿等方案進行論證比選。當必須穿過時，應選擇合適的位置，縮小穿越范圍，并采取切實可行的工程措施。 ④ 應充分利用建設用地，嚴格保護農(nóng)用耕地。 ⑤ 國家文物是不可再生的文化資源，路線應盡可能避讓不可移動文物。 ⑥ 保護生態(tài)環(huán)境，并同當?shù)刈匀痪坝^相協(xié)調(diào)。 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，以接城沈陽建筑大學城市建設學院畢業(yè)設計（論文） 28 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)。 新建的二級公路、三級公路應結(jié)合城鎮(zhèn)周邊路網(wǎng)布設，避免穿越城鎮(zhèn)。 ⑧ 路線設計是立體線形設計，在選線時，應考慮平、縱、橫面得相互組合與合理配合。 ? 設計向?qū)c項目管理 ： ① 項目 —— 設計向?qū)? 作用：引導用戶完成整個項目諸多標準和參數(shù)的確定和取用。 注意：應在平面線形設計完成的基礎上進行。 ② 項目 —— 項目管理 作用：管理某一工程設計項目的所有數(shù)據(jù)文件及與項目相關的其他屬性（如項目名稱、公路等級、超高加寬方式、斷鏈設置等）。 ? 路基設計計算 ： 作 用：讀取相關數(shù)據(jù)，確定樁號區(qū)間內(nèi)的每一樁號的超高橫坡、設計標高、地面標高，以及路幅參數(shù)的變化，計算路幅各相