【正文】 線路坐標進行中樁放樣。傳統(tǒng)的中樁放樣是采用全站儀(測距儀配合經緯儀)進 行放樣。隨著 GPSRTK 的應用越來越廣泛,某些單位已經使用 GPSRTK 進行中樁放樣。⑵用水準儀進行抄平工作,測線路縱斷面。中樁放樣完成以后,用水準儀測出中樁的水準高程。在線路附近埋設有高等級控制點,這些高等級控制點高程已知且精度能滿足規(guī)范要求。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計。 ⑶用經緯儀結合水準尺測線路橫斷面。橫斷面的設計需要了解線路兩側的地形起伏狀況,即兩側的地面高程。測量使用的是經緯儀結合水準尺的方法。操作過程一般為:在釘有木樁的點上安置經緯儀,量出儀器高,鏡頭指向線路方向,撥轉 90176。,在此方向上地形變化的地方立水準尺,記錄和讀數(shù)。倒轉 180176。,進行同樣操作,就可計算出兩側特殊點的高程,用來進行橫斷面的設計。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。但是如果抄平組和橫斷面組速度跟不上,會導致 3 個流程脫節(jié),不利于統(tǒng)一指揮和調度。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。為了解決這些問題,可以利用 GPSRTK 的高程數(shù)據(jù)來代替水準測量數(shù)據(jù),從而完成整個水準測量工作。 現(xiàn)公路斷面測量方法與流程通過實驗,GPSRTK 的高程精度完全可以 滿足公路中樁放樣和縱橫斷面測量的要求,在此介紹利用 GPSRTK 全面承擔測量任務的作 業(yè)過程：⑴在已知點上安置基準點由于已知控制點的坐標不一定是 WGS84 坐標,因此需進行坐標轉換。坐標轉換的一般步驟是先選定橢球,設定轉換參數(shù)和投影參數(shù),然后輸入控制點坐標進行轉換。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?shù)刈鴺?測出 WGS84 坐標進行強制轉換。 這樣就可以將 WGS84 坐標系轉換成當?shù)刈鴺讼怠榱吮ＷC轉換的正確性,可以到第四個已知點上進行檢核。檢核正確后即可進行。⑵測量時可以使用 1+3 的形式,即 1 個基準站、3 個流動站。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和高程。⑶將野外數(shù)據(jù)傳入電腦,經過整理變成電子版,這樣即可以進行公路設計。 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,結果見下表：表 31 比較結果比較內容 GPSRTK 測量 傳統(tǒng)測量技術人員 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,便于調度中樁放樣和縱橫斷面測量各自分步完成,不利于調度作業(yè)精度 滿足縱橫斷面設計精度要求 滿足縱橫斷面設計精度要求 在公路斷面 測量中的實際應用⑴GPSRTK 的技術條件：① GPSRTK 作業(yè)的硬件條件。GPSRTK 作業(yè)的最低配置為一對可用于 RTK作業(yè)的 GPS 接收機，一對數(shù)據(jù)鏈，電源設備。② GPSRTK 作業(yè)的軟 件環(huán)境。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)來支持上述任務的實現(xiàn)。同時， 這個軟件還應繼續(xù) 支持原有的各種靜態(tài)、 動態(tài)及 GPSRTD 作業(yè)模式。并且這個軟件應是開放的，即不但可隨時由用戶自行進行版本升級，而且應與其它測量 儀器進行數(shù)據(jù)共享。③ 調制解調器的配置（電臺或數(shù)據(jù)鏈）。由于地面測量時通訊的作用距離受發(fā)射臺與接收臺之問的地形與地物的影響，其理想模式往往難以實現(xiàn)。⑵RTK 在公路中線測量中的作業(yè)流程：① 建立測區(qū)平面控制網：根據(jù) 測區(qū)范圍，用 GPS 靜態(tài)測量方法建立測區(qū)控制 網，相鄰點間間距 3~5 公里，并與國家點聯(lián)測。求出各控制點平面坐標，同 時需考慮投影變形。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。因此必須采取相應的措施消弱長度變形。② 高程控制側量：GPS 測得的大地高屬于 WGS84 系統(tǒng)，因此必須采用高程擬合的方法，來求得正常高。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。③ 轉換參數(shù)的設置：選擇控制網中已知的 WGS84 和地方獨立網格坐標以及高程的公共點。求解轉換參數(shù)。從 RTK 定位原理可知。GPS 定位結果是點在 WGS84 坐標系的幾何位置。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換參數(shù)。④ 選擇作業(yè)時段：根據(jù)衛(wèi)星可見預報和天氣預報選擇最佳觀測時段。衛(wèi)星的幾何分越好，定位精度就越高，根據(jù)預測結果合理安排工作計劃。⑤ 測量數(shù)據(jù)的準備：根據(jù)外業(yè)測量的需要。可將內業(yè)計算出的路線逐樁坐標按相應的數(shù)據(jù)格式導出并輸人到 GPS 內。以供中線測量調用。也可將路線直曲要素中的起訖樁號、半徑、A 值等 輸人到 GPS 的道路編輯軟 件中進行編輯，這樣在 GPS 內部生成路線線位后，就可以利用 GPS 內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。 ⑶總結：① 研究表明由于載波相位測量、差分處理技術、整周未知數(shù)、快速求解技 術以及移動數(shù)據(jù)通信技術的融合，使 RTK 在精度、速度、 實時性上達到了完滿的結合，并使得 RTK 定位技術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，能實時檢驗質量控制指標，因而能實時提供經檢驗的成果資料，大大提高了生產效率。④ 用該法是非常有利的。 第4章 GPSRTK在公路斷面測量中的應用 技術測量斷面的原理RTK 系統(tǒng)由基準站和流動站組成。基準站通過數(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 定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，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 級定位結果。GPSRTK 技 術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 斷面測量內業(yè)數(shù)據(jù)處理 內業(yè)數(shù)據(jù)處理的幾種軟件⑴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)和測繪技術的不斷發(fā)展,數(shù)字化測繪技術在測繪行業(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。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。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，緯地通過構建 DTM 內插出斷面，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 格式文件圖 42 導入 CASS 并保存為 DWG 格式圖 43 建立 DTM 三角網 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,從而使經濟效益和社會效益得到顯著提高。 公路主線線形設計⑴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⑵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⑶公路平面線形的常用形式：直—緩—圓—緩—直