【正文】 基準(zhǔn)站點(diǎn)測量步驟： 1．選取已有的國家二、三等三角點(diǎn)中 5～ 10 個(gè)點(diǎn)作為公路四級(jí) GPS 測量的起算點(diǎn)。近幾年國內(nèi)引進(jìn)了許多種 GPS 接收機(jī) ,就頻率而言 , 大致分為單頻和雙頻兩類 , 其中 , 雙頻接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是點(diǎn)間距離不受限制 , 邊長大于 20km時(shí)可基本上消除電離層誤差對(duì)點(diǎn)位坐標(biāo)的影響。 測區(qū)為東西走向，地勢(shì)呈西高東低走勢(shì)，線路基本在硯山縣至羅村口的 323 國道附近，海拔黃海高程由最西邊的 1550m 到最東邊的 240m，相對(duì)高差約為 1310m。55′（線路最北端）； 測區(qū)在 高斯六度投影帶的第 18 帶（中央子午線經(jīng)度為 105176。 測區(qū)概略地理位置 東經(jīng) 104186。若是采用分段擬合，即把整個(gè)測區(qū)人為劃分為幾個(gè)區(qū)域，利用各個(gè)區(qū)域內(nèi)的重合點(diǎn)建立擬合模型，進(jìn)而計(jì)算該區(qū)域內(nèi) GPS點(diǎn)的正常高程，顯然在各區(qū)之間的接合部GPS點(diǎn)高程的轉(zhuǎn)換只利用一側(cè)的重合點(diǎn)，具有一定的缺陷，且采用人為分區(qū)具有一定的盲目性。 高程系統(tǒng)與高程轉(zhuǎn)換 GPS 定位結(jié)果是點(diǎn)在 WGS— 84 坐標(biāo)系的幾何位置，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，其中的高程仍為大地高，而大部分工程網(wǎng)要求采用正常高系統(tǒng)，二者的差異是高程異常 ? ，即： HH ???正 或： HH ???正 要將 大地高 H轉(zhuǎn)換成正常高 H正 ，關(guān)鍵是求得精確的高程異常 ? 。1 139。11iix x x? ? ? , 39。39。x? ） .由線路坐標(biāo)求得的坐標(biāo)差 x? =x2x1， y? =y2y1,距離 22s x y? ? ? ? 方位角? (tan? = y? / x? )。 39。 設(shè)已有 2點(diǎn)線路坐標(biāo)為（ x1,y1）、 (x2,y2),該 2點(diǎn)的 WGS— 84坐標(biāo)為 (X1,Y1,Z1)、（ X2,Y2,Z2） ,將 WGS— 84 坐標(biāo)以與線路坐標(biāo)相同的中央子午線和投影面進(jìn)行高斯投影。 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與高程計(jì)算 中線上各點(diǎn)的坐標(biāo)都是在線路坐標(biāo)系下的數(shù)值，而 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采用的是 WGS84 坐標(biāo)系 ,因此要把 GPS測量結(jié)果實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換到線路坐標(biāo)系中才能使兩者進(jìn)行比較。同時(shí)軟件可以自動(dòng)與地面線銜接進(jìn)行” 戴帽” 工作 ,并利用” 斷面法” 進(jìn)行土方量計(jì)算。這種方法簡單實(shí)用 ,比起傳統(tǒng)的弦線撥角法要快速得多。 4． 3． 2 道路中線放樣 設(shè)計(jì)人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后 ,需將公路中線在地面上標(biāo)定出 GPS電子手簿中 ,系統(tǒng)軟件就會(huì)自動(dòng)定出放樣點(diǎn)的點(diǎn)位。這種方法工作量大 ,速度慢 ,花費(fèi)時(shí)間長。 6． 完成基準(zhǔn)站的設(shè)置后 ,整 個(gè)系統(tǒng)只需一人持移動(dòng)站接收杉躁作。如借助快速動(dòng)態(tài) 定位 ,約需 3分鐘 ； 如采用動(dòng)態(tài)環(huán)境下的初始化 ,約需 1分鐘 ； 如在已知點(diǎn)上進(jìn)行初始化 ,僅有幾秒鐘足夠。放樣精度可達(dá)到厘米級(jí)。如靜態(tài)測量、快速靜態(tài)測量等 ,觀測數(shù)據(jù)亦可采用后處理的方式。在整周未知數(shù)解算出以后 ,即可進(jìn)行每歷元的實(shí)時(shí)處理。由于數(shù)據(jù)信息量大 ,必須采用較高的傳輸速度 ,波特率通常要在 9600以上 ,這在無線電 技 術(shù)上不難實(shí)現(xiàn)。 RTK 測量系統(tǒng)的 組成 ： 1． GPS信號(hào)接收系統(tǒng) 從理論上講 ,雙頻接收機(jī)與單頻接收機(jī)均可用于實(shí)時(shí) GPS測量。其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn) ,安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站 ,對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測。眾所周知 ,無論靜態(tài)定位 ,還是準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位等定位模式 ,由于數(shù)據(jù)處理滯后 ,所以無法實(shí)時(shí)解算出定位結(jié)果 ,而且也無法對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核 ,這就難以保證觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。 GPS 測量的觀測記錄與常規(guī)測量有所不同，它包括兩部分：由接收機(jī)完成的觀測記錄與由人工完成的記錄手薄。 ⑩ 天氣太冷時(shí)，接收機(jī)應(yīng)適當(dāng)保暖，天氣太熱，接收機(jī)應(yīng)避免陽光直接照曬，確保接收機(jī)正常工作。須觀測記錄氣象元素的高等級(jí) GPS 網(wǎng)點(diǎn)，每時(shí)段氣象觀測應(yīng)不少于 2 次．一次在時(shí)段開始時(shí)，一次在對(duì)段結(jié)束時(shí)。 ③開機(jī)后經(jīng)檢驗(yàn)有關(guān)指示燈與儀表顯示正常后，方可進(jìn)行測試并輸入測站采樣間隔等控制信息。 2)觀測作業(yè) 通過觀測作業(yè)，采集 GPS 衛(wèi)星信號(hào)，以獲取定位所需的數(shù)據(jù)。方向上量取的天線高互差小于 3mm 。 ③當(dāng)控制點(diǎn)上建有尋常標(biāo)時(shí)，應(yīng)在安置天線前放倒視標(biāo)或采取其它措施 (當(dāng)邊長小于 10km 時(shí)，可在其下安置天線，但應(yīng)適當(dāng)延長觀測時(shí)間 )。 外業(yè)觀測 1. GPS 觀測的過程 GPS 觀測的過程包括天線安置、觀測作業(yè)、觀測記錄、觀測成果的外業(yè)檢核等四個(gè)過程。 選點(diǎn)結(jié)束后應(yīng)整理的資料有 :點(diǎn)之記及點(diǎn)的環(huán)視圖； GPS 選點(diǎn)圖；選點(diǎn)工作總結(jié)。 路線 GPS 網(wǎng)的布網(wǎng)選點(diǎn)原則 GPS 測量測站之間不要求相互通視，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)比較靈活，因而選點(diǎn)工作比較簡便。 a — — — GPS 接收機(jī)標(biāo)稱精度的固定誤差 。對(duì)大型橋梁和隧道工程的控制網(wǎng)應(yīng)采用一、二級(jí)精度等級(jí) , 三級(jí)可作為高速公路的首級(jí)控制網(wǎng)。 GPS 網(wǎng)的基準(zhǔn)包括網(wǎng)的位置基準(zhǔn)、方向基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。 GPS 網(wǎng)的獨(dú)立 觀測邊應(yīng)構(gòu)成三角形網(wǎng)、四邊形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)或星形網(wǎng)。 GPS 網(wǎng)精度指標(biāo) GPS 網(wǎng)的級(jí)別 a b 適用范圍 C ≤ 5 ≤ 10 橋梁、隧道、大型樞紐、立交控制 D ≤ 10 ≤ 10 線路首級(jí)控制 E ≤ 10 ≤ 20 初測控制 精度指標(biāo)是 GPS 網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要量，它的大小將直接影響 GPS 網(wǎng)的布設(shè)方案、觀測計(jì)劃及觀測數(shù)據(jù)的處理方法。 利用 GPS 測量能克服上述列舉的缺陷，并提高作業(yè)的效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了高等級(jí)公路測設(shè)質(zhì)量。這樣路線控制測量的質(zhì)量得不到保證。 (2)搜集到的用于路線測量控制的起算點(diǎn)間一般很難保證為同一測量系統(tǒng)，往往國測、軍測、城市控制點(diǎn)混雜一起，這就存在系統(tǒng)間的兼容性問題，如果用不兼容的起算點(diǎn)，勢(shì)必影響測量質(zhì)量。對(duì)于重要構(gòu)造物如大橋、特大橋、長大隧道等，也有布設(shè)成三角網(wǎng)、線形鎖等形式。因此， GPS 技術(shù)在工程測量、精密定位中得到廣泛地應(yīng)用。動(dòng)態(tài)定位可以分為兩種情況 :一是導(dǎo)航動(dòng)態(tài)定位，它要求在用戶運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)的確定用戶的位置和速度，并根據(jù)預(yù)先選定的終點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)路線，引導(dǎo)用戶沿預(yù)定航線到達(dá)目的地。 (1)靜態(tài)定位 若待定點(diǎn)相對(duì)于地固坐標(biāo)系，沒有 可以察覺的運(yùn)動(dòng)，或者有微小的運(yùn)動(dòng)，但是在一次觀測期間 (數(shù)小時(shí)或若干天 )無法覺察到，確定這樣的待定點(diǎn)的位置，成為靜態(tài)定位。在相對(duì)定位中，至少有一個(gè)點(diǎn)的位置是已知的，稱之為基準(zhǔn)點(diǎn)。絕對(duì)定位的優(yōu)點(diǎn)是，只需一臺(tái)接收機(jī)好可獨(dú)立定位，觀測的組織與實(shí)施簡便，數(shù)據(jù)處理簡單。 4)被動(dòng)式全天候?qū)Ш蕉ㄎ? 用 GPS 導(dǎo)航定位時(shí)，用戶設(shè)備只需接收 GPS 信號(hào)就可進(jìn)行導(dǎo)航定位，而不需用戶發(fā)射任何信號(hào)，這種被動(dòng)式導(dǎo)航定位不僅隱蔽性好，而且可以容納無數(shù)多個(gè)用戶。 2)高精度三維定位 GPS 能連續(xù)的為各類用戶提供三維位置、三維速度和精確時(shí)間信息。 3)用戶設(shè)備部分 用戶設(shè)備部分的核心是 GPS 接收機(jī)。 2)地面控制部分 地面控制部分包括監(jiān)測站、主控站和注入站。 (2)衛(wèi)星上設(shè)有微處理機(jī)，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理。 24 顆衛(wèi)星基本上均勻分布在 6 個(gè)軌道平面內(nèi)，相對(duì)于赤道平面的傾角為 55 度，各軌道平面升交點(diǎn)的赤經(jīng)各相差 60 度，在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距角相差 30 度。 第三章 GPS 在 高速公路 測量中的應(yīng)用 GPS 全球定位系統(tǒng)概述 GPS 是英文 Global Positioning System 的縮寫，即全球定位系統(tǒng)。 2） 橫斷面圖的繪制 根據(jù)橫斷面測量成果，對(duì)距離和高程取統(tǒng)一比例尺（通常取 1： 100 或 1： 200），在毫米方格紙上繪制橫斷面圖，如圖 5218 所示。 (2)水準(zhǔn)儀法： 當(dāng)橫斷面精度要求較高，橫斷面方向高差變化不大時(shí)，多采用此法。橫斷面測量的限差一般為：高差容許誤差 ，式中： 為測點(diǎn)至中樁間的高差；水平距離的相對(duì)誤差為 1/50。高程按比例尺注記，但要參考其它中線樁的地面高程確定原點(diǎn)高程在 圖上的位置，使繪出的地面線處在圖上適當(dāng)位置。 1． 縱斷面圖繪制 縱斷面圖中，橫向?yàn)榫€路里程，比例尺 1： 1000 – 1： 5000；縱向?yàn)楦叱?，比例尺?1： 100 – 1： 500。由于轉(zhuǎn)點(diǎn)起到傳遞高程的作用，因此轉(zhuǎn)點(diǎn)尺應(yīng)立在尺墊、穩(wěn)固的樁頂或堅(jiān)石上，尺上的讀數(shù)毫米，視線長一般不應(yīng)超過 120m。中平測量一般采用水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行，以相鄰量水準(zhǔn)點(diǎn)為一測段，其與基本水準(zhǔn)點(diǎn)符合的精度要求為 ? 50 L mm。對(duì)于被破壞或?qū)⑹苁┕び绊懙狞c(diǎn)位以及離定測線路較遠(yuǎn)的點(diǎn)位應(yīng)重新埋設(shè)，對(duì)于水準(zhǔn)點(diǎn)不能滿足工程要求的地段要增設(shè)新的水準(zhǔn)點(diǎn)，組成新的水準(zhǔn)路線進(jìn)行水準(zhǔn)測量。交點(diǎn)樁的指示樁應(yīng)釘在曲線圓心和交點(diǎn)連線外距 20 ㎝的位置，字面朝向交點(diǎn)。曲線加樁，是指曲線上設(shè)置 的主點(diǎn)樁，如圓曲線起點(diǎn)（簡稱直圓點(diǎn) ZY）、圓曲線中點(diǎn)（簡稱曲中點(diǎn) QZ）、圓曲線終點(diǎn)（簡稱圓直點(diǎn) YZ）等，分別以漢語拼音縮寫為代號(hào)。在相鄰整樁之間線路穿過的重要地物處（如鐵路、公路、管道、溝、河等）及地面坡度變化處要增設(shè)加樁。在中線交點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)及轉(zhuǎn)角測定之后，即可進(jìn)行實(shí)地量距、設(shè)置里程樁、標(biāo)定中心線位置。它需要一臺(tái)基準(zhǔn)站接收機(jī)和一臺(tái)或多臺(tái) 流動(dòng)站接收機(jī)以及用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娕_(tái)。 （ 4） GPS RTK 法。這種方法適用于地形不太復(fù)雜且初測導(dǎo)線與設(shè)計(jì)的 線路中線相距較近的地區(qū)。在測設(shè)距離的同時(shí)，可 以定出直線上的中線樁（公里樁、百米樁、加樁）和曲線主點(diǎn)樁。焦點(diǎn)水平角在使用全站儀是，采用正倒鏡測設(shè)，在限差范圍內(nèi)，分中取平均位置，距離采用往返觀測。 撥角放線法是根據(jù)紙上定線交點(diǎn)的坐標(biāo)，預(yù)先在內(nèi)業(yè)計(jì)算出兩交點(diǎn)間的距離及直線的轉(zhuǎn)向角，然后根據(jù)計(jì)算資料在現(xiàn)場放出各個(gè)交點(diǎn)，定出中線位置 。中線測量包括放線和中樁測設(shè)兩部分工作。 垂直角 ≥ 12176。 （ 3）帶狀地形圖測繪。 基平測量也可用電磁波測距三角高程施測，可用導(dǎo)線點(diǎn)兼做水準(zhǔn)點(diǎn)。在跨越河流和溝壑時(shí)視線場可放寬至 200m，但應(yīng)盡量保持前后視距相等。 （ 1）基平測量。 （ 3）導(dǎo)線的聯(lián)測。兩個(gè)半測回間變換度盤位置，兩個(gè)半測回間角值較差在 ? 20″（ DJ2）或 ? 30″（ DJ6）以內(nèi)時(shí)取平均值。 （ 4）導(dǎo)線點(diǎn)間距應(yīng)取用 400m 左右，以避免變長過短而降低精度。 在插旗的同時(shí)應(yīng)進(jìn)行初測導(dǎo)線的點(diǎn)位選擇。 Li 為檢測測段長度（ km）。 60 n 或 177。 20 Li 四等 177。 6 177。 水準(zhǔn)路線應(yīng)沿公路路線布設(shè)，水準(zhǔn)點(diǎn)宜設(shè)于公路中心線兩側(cè) 50～ 300m 范圍之內(nèi)。 高程控制測量 公路高程系統(tǒng)，宜采用 1985 國家高程基準(zhǔn)。設(shè)計(jì) GPS 控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)由一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立觀測環(huán)組成，并包含較多的閉和條件。選點(diǎn)時(shí)，通常為了便于使用光電測距儀測距， 做二級(jí)導(dǎo)線加密， 應(yīng)使兩 GPS 點(diǎn)問可通視。四級(jí)控制網(wǎng)可作為高速公路的施工控制網(wǎng)，控制點(diǎn)間的平均距離以 500m 較為適宜。 平面 控制 測量 高等級(jí)公路初測階段控制測量的主要任務(wù)是根據(jù)路線的基本走向布設(shè)控制點(diǎn)，進(jìn)行平面控制測量和高程控制測量，作為測繪路線地形圖、定線測設(shè)和施工放樣的重要基礎(chǔ)。 第二是初測，它是在前面工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步安排路線，落實(shí)路線布局方案。 第二章 高速公路測量的主要內(nèi)容 隨著我國公路建設(shè)的深入發(fā)展 ,探討公路工程施工測量中的技術(shù)難題和技術(shù)優(yōu)化 ,對(duì)于加快公路建設(shè)的步伐 ,提高公路施工質(zhì)量 ,節(jié)約建設(shè)資金具有重要的意義。應(yīng)用 GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)即 RTK技術(shù)測繪各種比例尺地形圖和用于工程建設(shè)中的施工放樣。當(dāng)初設(shè)計(jì) GPS 系統(tǒng)的主要目的是用于導(dǎo)航、收集情報(bào)等軍事目的。 與諸多工程一樣 測量 工作作為貫穿始終的重要環(huán)節(jié)，是 工程質(zhì)量 的重要保證。高速公路具有重要的政治、經(jīng)濟(jì)意義，專供汽車分車道高速行駛，全部立體交叉和全部控制進(jìn)出口的公路，年平均晝夜汽車交通量在 25 000 輛以上。 論文題目 ： GPS RTK 技術(shù)在高速公路外業(yè)測量中的應(yīng)用研究 本 科 生 ：朱威宇 指導(dǎo)教師：楊永崇 摘 要 根據(jù)高等級(jí)公路勘測的特點(diǎn)與要求 , 論述應(yīng)用 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行公路初測控制測量的方法 , 主要對(duì)高等級(jí)公 路外業(yè)測量中平面控制測量、高程控制測量、地形測量、路線定線與放樣 、中樁測量及斷面測量的內(nèi)容、要求及測量方法進(jìn)行介紹。 公路是由線形和結(jié)構(gòu)物兩部分組成的，由于受自然條件和地物的限制，公路在平面和縱面上均由直線和曲線組成。建設(shè)單位必須給予充分重視 。但是后來的應(yīng)用開發(fā)表明， GPS 系統(tǒng)不僅能達(dá)到上述目的，而且用 GPS 衛(wèi)星發(fā)來的導(dǎo)航定位信號(hào)能夠進(jìn)行厘米級(jí)甚至毫米級(jí)精度的靜態(tài)相對(duì)定位。 對(duì)于 高等級(jí)公路而言，由于其線型標(biāo)準(zhǔn)高，隨著設(shè)計(jì)控制點(diǎn)的日益標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，為確保實(shí)地放樣具有較高的質(zhì)量，滿足高等級(jí)公路的精度要求，所以 GPS在高速公路外業(yè)測量的技術(shù)設(shè)計(jì)與方案值得研究。公路工程測量在公路建設(shè)中是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)性工作 ,它貫穿整個(gè)