【正文】 目前，GPS技術(shù)在中國(guó)道路工程和交通管理中的應(yīng)用還剛剛起步，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 34 等級(jí)公路的快速修建和 GPS技術(shù)的應(yīng)用研究的逐步深入，其在道路工 程中的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛和深入，并發(fā)揮更大的作用。特別是在當(dāng)前高等級(jí)公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢(shì)下，往往由于這些地區(qū)地形條件的限制，實(shí)施常規(guī)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量有困難， GPS 高程測(cè)量無(wú)疑是一種有效的手段 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS是 近 年以來(lái)開(kāi)發(fā)的最具有開(kāi)創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全能性、全天侯性的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速優(yōu)勢(shì)必然會(huì)在諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 第三 GPS 測(cè)量可以極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率一般 GPS測(cè)量作業(yè)效率為常規(guī)測(cè)量方法的 3倍以上。它不受人為因素的 影響。它的作業(yè)不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等。 GPS 觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。 GPS 測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。而其它觀測(cè)工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)等均由 儀 器自動(dòng)完成。 GPS 測(cè)量的自動(dòng)化程度很高。 第三 觀 測(cè)時(shí)間短。一般雙頻 GPS 接收機(jī)基線解精度為 5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為 5mm+5ppm， GPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長(zhǎng)， GPS 測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 33 突出。但測(cè)站上空必須開(kāi)闊，以使接收 GPS 衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題。實(shí)踐證明，在幾十公里范圍內(nèi)的點(diǎn)位誤差只有 2 厘米左右，達(dá)到了常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的精度，同時(shí)也大大提前 了工期。隨著高等級(jí)公路的迅速發(fā)展，對(duì)勘測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，由于線路長(zhǎng)，以知點(diǎn)少，因此，用常規(guī)測(cè)量手段 不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。經(jīng)過(guò)多次的復(fù)測(cè)驗(yàn)證， GPS 技術(shù)定線測(cè)量的精度可以完全滿足公路勘察設(shè)計(jì) 和公路建設(shè)的精度要求。靜態(tài)功能是通過(guò)接收到的衛(wèi)星信息，確定地面某點(diǎn)的三維坐標(biāo)；動(dòng)態(tài)功能是通過(guò)衛(wèi)星系統(tǒng)，把已知的三維坐標(biāo)點(diǎn)位，實(shí)地放樣地面上。 控制點(diǎn)網(wǎng)圖，比例尺可為 1： 1萬(wàn)或 1： 2萬(wàn)。 控制點(diǎn)點(diǎn)之記。 控制點(diǎn)成果表。 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 31 第六章 總結(jié) GPS 測(cè)量的全部工作結(jié)束后， 應(yīng)及時(shí)寫出技術(shù)總結(jié)報(bào)告，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)及時(shí)向甲方提供測(cè)量成果，成果的內(nèi)容應(yīng)包括： 本工程委托方提供的資料 技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū) GPS 導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)之記 GPS 外業(yè)觀測(cè)手薄 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 32 平差計(jì)算資料 GPS 控制網(wǎng)平面圖 項(xiàng)目技術(shù)總結(jié)報(bào)告 資料的移交歸檔是控制測(cè)量工作的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最重要的部分，根據(jù)有關(guān)技術(shù)要求，移交以下內(nèi)容： GPS 控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)。它是在最小范數(shù)條件下，基線網(wǎng)的位置基準(zhǔn)由網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)近似值的平均值（稱為重心坐標(biāo)）所規(guī)定。經(jīng)典自由網(wǎng)平差是僅具有必要起始數(shù)據(jù)的平差方法，例如取 GPS 網(wǎng)中任一點(diǎn)的偽距定位坐標(biāo)，作為 GPS 網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)的起算數(shù)據(jù)。基線向量本身已經(jīng)確定了方向和尺度基準(zhǔn)，與網(wǎng)的平差方法無(wú)關(guān)，而網(wǎng)的位置基準(zhǔn)則與平差的方法密切相關(guān)。成果整理包括對(duì)平差計(jì)算手簿、成果表、 GPS 構(gòu)網(wǎng)圖、點(diǎn)之記、技術(shù)總結(jié)等相關(guān)資料進(jìn)行打印裝訂，刻錄數(shù)據(jù)光盤并標(biāo)注內(nèi)容。 第三節(jié) 原線路控制網(wǎng)成果表 1954 北京坐標(biāo)系 (中央子午線： 111176。約束點(diǎn)的已知點(diǎn)坐標(biāo)，已知距離，已知方位可作為強(qiáng)制約束的固定值，平差結(jié)果應(yīng)輸出陽(yáng)泉市礦區(qū)獨(dú)立坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。 1） 觀測(cè)時(shí)段均首先進(jìn)行一個(gè)起算點(diǎn)的三維無(wú)約束平差，基線向量的改正數(shù)（）的絕對(duì)值均≤ 42 2） 在三維無(wú)約束平差確定的有效觀測(cè)量基礎(chǔ)上，應(yīng)在陽(yáng)泉市礦區(qū)獨(dú)立坐標(biāo)系下進(jìn)行約束平差。在約束平差計(jì)算中，基線分量的改正數(shù)與經(jīng)過(guò)粗差剔除后無(wú)約束平差結(jié)果的同一基線其相應(yīng)改正數(shù)的絕對(duì)差值應(yīng)滿足下式： 否則，認(rèn)為作為約束的已知坐標(biāo)、已知距離、已知方位中可能存在一些誤差較大的值，因此，需要采用自動(dòng)或人工的方法剔除這些誤差較大的約束值，直至上式滿足為止。在約束平差計(jì)算中，可以對(duì)已知點(diǎn)坐標(biāo)、已知距離和已知方位進(jìn)行強(qiáng)制約束或加權(quán)約束?；€分量的改正數(shù)絕對(duì)值應(yīng)滿足下式： 否則，認(rèn)為該基線或其附近的基線存在粗差，應(yīng)在平差中采用軟件提供的自動(dòng)方法或人工方法剔除，或者重新解算不合格的基線，直至上式滿足為止。在基線向量檢核符合要求后，以三維基線向量及其相應(yīng)方差 —— 協(xié)方差陣作為觀測(cè)信息，以一個(gè)點(diǎn)的 WGS84 系下三維坐標(biāo)作為起算依據(jù)，進(jìn)行 GPS 控制網(wǎng)三維無(wú)約束平差。同時(shí)應(yīng)輸出基線向量改正數(shù)，基線邊長(zhǎng)，及成果的精度信息。在基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無(wú)約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差均≤ 28。平差時(shí)應(yīng)遵循以下規(guī)定。目前，最常用的格式是RINEX 格式，對(duì)于按此種格式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，大部分的數(shù)據(jù)處理軟件都能直接進(jìn)行處理。觀測(cè)要求應(yīng)按照下表進(jìn)行測(cè)量 GPS 測(cè)量作業(yè)基本技術(shù)要求表 項(xiàng)目 觀測(cè)方法 技術(shù)要求 衛(wèi)星高度角 靜態(tài) 15度 有效衛(wèi)星數(shù) 靜態(tài) 4顆 平均重復(fù)測(cè)站數(shù) 靜態(tài) 時(shí)段長(zhǎng)度 靜態(tài) 45分鐘 歷元間隔 靜態(tài) 10秒 圖形強(qiáng)度因子 靜態(tài) 6 補(bǔ)測(cè)和重測(cè) 為了滿足成果的精度和統(tǒng)一性，當(dāng)一個(gè)控制點(diǎn)不能與兩條合格獨(dú)立基線相連接時(shí)，則必須在該點(diǎn)上補(bǔ)測(cè)或重測(cè)不少于一條獨(dú)立基線 第五章 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)處理 第一節(jié) 數(shù)據(jù)傳輸 在進(jìn)行基線解算時(shí)，首先需要讀取原始的 GPS 觀測(cè)值數(shù)據(jù)。根據(jù) GPS 網(wǎng)形設(shè)計(jì)編制作業(yè)調(diào)度表，作好人員和交通工具的配備。進(jìn)行同步觀測(cè)。埋石的規(guī)格和埋設(shè)方式見(jiàn)附圖。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況 ，采用埋預(yù)制標(biāo)石和現(xiàn)澆混凝土兩種形式，不管采用哪種形式，標(biāo)石及標(biāo)志規(guī)格應(yīng)符合規(guī)范要求。 各項(xiàng)成果精度指標(biāo)均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，可提供用戶使用?？赏ㄟ^(guò)提交 的軟件，進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算。 ③ 高程 1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)，成果為二等水準(zhǔn)精度，部分山區(qū)點(diǎn)為三等三角高程 精度。 21′ 30″，投影面 920 米（正常高）， 高程為 1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)。成果 精度為二等。 測(cè)量?jī)x器設(shè)備 采用儀器和設(shè)備情況 表 序號(hào) 儀器工具名 型號(hào) 數(shù)量 精度指標(biāo) 1 GPS 接收機(jī) NGS9600 4 臺(tái)套 5mm+2ppm 2 鐵撬 鐵揪 根 五 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 3 車輛 輛 三 第三節(jié) 作業(yè)方案 項(xiàng)目?jī)?nèi)業(yè)設(shè)計(jì)： 太原西山特長(zhǎng)隧道施工控制網(wǎng)內(nèi)容有： ① 原線路坐標(biāo) 北京 54 坐標(biāo)，中央子午線為 111176。 首先是控制點(diǎn)資料的收集，收集的主要內(nèi)容有： 1） 收集測(cè)區(qū)內(nèi)所有四等以上控制點(diǎn)為本次地籍戡丈的首級(jí)起始點(diǎn)； 2） 進(jìn)行精度指標(biāo)分析，要求符合四等網(wǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)，并要進(jìn)行實(shí)地的控制點(diǎn)調(diào)查與檢查。 3）觀測(cè)結(jié)束后，及時(shí)整理手薄，一級(jí)一級(jí)檢查簽名后用于內(nèi)業(yè)計(jì)算。要求每一觀測(cè)時(shí)間段的首末頁(yè)各記事項(xiàng)目必須記載清楚，填寫齊全。 記錄項(xiàng)要求 測(cè)量工作來(lái)不得半點(diǎn)馬虎，本次測(cè)量特別強(qiáng)調(diào)了以下幾點(diǎn)。 2）進(jìn)入綠化帶測(cè)量時(shí)，注意綠化帶植被的保護(hù)，不要人為踐踏和采摘、折枝。 為了保證上述流程的順利實(shí)施，無(wú)論是內(nèi)業(yè)組還是外業(yè)組都必須做 到：當(dāng)天的工作當(dāng)天完成，早碰頭晚聯(lián)系，由負(fù)責(zé)人總結(jié)一天的工作，作出第二天的工作安排。 測(cè)量工期工期安排 以合同簽定的日期為準(zhǔn)，進(jìn)行工期安排，保證按時(shí)或提前完成。 2） 強(qiáng)調(diào)內(nèi)外業(yè)人員的自檢互檢工作，切實(shí)做到不把問(wèn)題帶到下一個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)，為自己的成果負(fù)責(zé)。 第四章 GPS 的外業(yè)組織及方案制定 第一節(jié) 作業(yè)要求 質(zhì)量目標(biāo)及要求 質(zhì)量目標(biāo) 測(cè)繪產(chǎn)品合格率 100%，良等品率 95%，優(yōu)等品率 90% 技術(shù)交底到位率 100% 杜絕重大質(zhì)量、安全事故。 同時(shí)還應(yīng)滿足 第五節(jié) 補(bǔ)測(cè)與重 測(cè) 凡不符合規(guī)范及要求的成果，超差超限的成果須進(jìn)行重測(cè)；凡缺測(cè)、漏測(cè)或經(jīng)質(zhì)量檢查和數(shù)據(jù)處理后，觀測(cè)數(shù)據(jù)不足時(shí)，有關(guān)成果則應(yīng)補(bǔ)測(cè)。 2)環(huán)閉合差的檢驗(yàn)當(dāng)測(cè)區(qū)內(nèi)務(wù)同步邊也組成一個(gè)封閉環(huán)時(shí)，各坐標(biāo)差之和應(yīng)為零，由于各種誤差存在，三個(gè)坐標(biāo)差分量 (m 為環(huán)中邊數(shù) )。 相關(guān)成果檢驗(yàn) 1)重復(fù)邊成果互差，同一條邊若先后觀測(cè)多于一個(gè)時(shí)段，得到兩個(gè)以上的邊長(zhǎng)成果，其互差的絕對(duì)值應(yīng)小于 0． 14m，相對(duì) ，誤差的上限為本級(jí)精度指標(biāo)的 2 倍。 成果精度檢驗(yàn) 同步邊平差值的相對(duì)中誤差應(yīng)小于相應(yīng)等級(jí)的限差。 同步邊觀測(cè)質(zhì)量分析檢驗(yàn) 同步邊又稱基線或直接邊，它的檢驗(yàn)項(xiàng)目： 觀測(cè)值質(zhì)量檢查 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 1） 剔除比平差中由于整周間斷或誤差超限剔除的觀測(cè)值比例就小于 10％25％。 測(cè)站成果檢驗(yàn) 機(jī)組人員評(píng)定在各種主客觀條件制約下，觀測(cè)成果的質(zhì)量如何，大致分為：良好、一般、存疑、報(bào)廢四種。′″） 緯度（176。磁盤應(yīng)貼好標(biāo)簽，并妥善保存。 8）在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按規(guī)定作業(yè)順序填寫觀測(cè)手簿，不得事后補(bǔ)記。 7）接收機(jī)開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)隨時(shí)注意衛(wèi)星信號(hào)和信息存儲(chǔ)情況。兩次天線高之差應(yīng)不大于 3mm,并取平均值作為天線高。如標(biāo)頂部對(duì)信號(hào)有干擾，則應(yīng)卸去。 3）天線安置在腳架 上直接對(duì)中整平時(shí)，對(duì)中精度為 1mm.。 作業(yè)要求 1）觀測(cè)組必須執(zhí)行調(diào)度計(jì)劃，按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行同步觀測(cè)作業(yè)。在實(shí)施中，應(yīng)該照實(shí)際情況，及時(shí)作出調(diào)整。預(yù)報(bào)表應(yīng)包括可見(jiàn)衛(wèi)星號(hào)、衛(wèi)星高度角、方位角、最佳觀測(cè)時(shí)間、點(diǎn)位圖形強(qiáng)度因子、概略位置坐標(biāo)、預(yù)報(bào)歷元、星歷齡期等。 第三節(jié) 觀測(cè)技術(shù)要求 技術(shù)指標(biāo) GPS 控制網(wǎng)觀測(cè)基本 技術(shù)指標(biāo)規(guī)定見(jiàn)表 1 表 1 GPS 控制網(wǎng)觀測(cè)基本技術(shù)指標(biāo) 一級(jí) 二級(jí) 三級(jí) 四級(jí) 衛(wèi)星高度角 (176。 8）為特殊構(gòu)造物而設(shè)計(jì)的一、二級(jí) GPS 控制網(wǎng)可視需要埋設(shè)有強(qiáng)制對(duì)中裝置的陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 觀測(cè)墩。 6）當(dāng)有牢固永久性建筑物可用以設(shè)置標(biāo)石時(shí)，可在建筑物上鑿孔埋入中心標(biāo)志并澆灌混凝土，其頂端外形尺寸應(yīng)符合附錄 2的規(guī)定。對(duì)冰凍地區(qū)，其埋設(shè)深度應(yīng)大于該地區(qū)的冰凍深度。標(biāo)石頂端外形尺寸應(yīng)符合附錄 2的規(guī)定。埋設(shè)的 GPS點(diǎn)應(yīng)待沉降穩(wěn)定后方可使用。 2） GPS 點(diǎn)的標(biāo)石可按附錄 2 預(yù)制，亦可現(xiàn)場(chǎng)澆制。中心標(biāo)志用直徑不小于 14mm 的鋼筋制作，并用清晰、精細(xì)的十字絲刻成 直徑小于 1mm 的中心點(diǎn)。 地類 荒山 所在圖幅 J4981(24) 凍土深度 點(diǎn) 位 交 通 概 述 由太原市至東社，沿東社到棗尖梁的鄉(xiāng)村 路穿過(guò)鐵路可到本點(diǎn)。同一個(gè) GPS控制網(wǎng)中嚴(yán)禁有相同的點(diǎn)名。 7） GPS 控制網(wǎng)的點(diǎn)名應(yīng)沿公路前進(jìn)方向順序編號(hào)，并在編號(hào)前冠以“ GPS”和等級(jí)。 5）點(diǎn)位應(yīng)利與公路勘測(cè)防線與施工放樣，且距路線中心線不宜小于 50m，并不大于 300m，對(duì)于大型橋梁、互通式立交、隧道等還應(yīng)考慮加密布設(shè)控制網(wǎng)的要求。 4）點(diǎn)位附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào) 接收的物體。 3）點(diǎn)位應(yīng)便于安裝接收設(shè)備和操作，視野開(kāi)闊，視場(chǎng)內(nèi)不應(yīng)有高度達(dá)于 15176。對(duì)需作水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)的點(diǎn)位還應(yīng)踏勘水準(zhǔn)路線。 選點(diǎn) 1）選點(diǎn)員應(yīng)按技術(shù)要求進(jìn)行踏勘，并實(shí)地核對(duì)、調(diào)整、確定點(diǎn)位。 第二節(jié) 選點(diǎn)埋石 準(zhǔn)備 在編制技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)（或大綱）應(yīng)搜集與工程有關(guān)的以下資料： —— 測(cè)區(qū) 1： 10000~1： 50000 地形圖； —— 既有各類控制測(cè)量資料，包括控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)、高程、坐標(biāo)系統(tǒng)、技術(shù)總結(jié)等； —— 測(cè)區(qū)的氣象、 地質(zhì)、地形、地貌、交通、通信及供電等資料； —— 路線走向、線位布設(shè)、路線設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及大型構(gòu)造物位置等資料。因此，在 GPS 測(cè)量中必須確定地區(qū)性坐標(biāo)系與全球坐標(biāo)系的大地測(cè)量基準(zhǔn)之差，并進(jìn)行兩坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。而我國(guó)的國(guó)家大地坐標(biāo)系采用的是 1954 年北京坐標(biāo)系及 1980 年西安坐標(biāo)系。所以，為了確定接陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 收機(jī)的位置， GPS 衛(wèi)星的瞬時(shí)位置，通常歸化到統(tǒng)一的地球坐標(biāo)系統(tǒng)。為精確求定轉(zhuǎn)換參數(shù)， (GPS網(wǎng)要盡可能多地聯(lián)測(cè)高等級(jí)的大地控制點(diǎn)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)和重合點(diǎn)的個(gè)數(shù)不得少于 3個(gè)，特殊情況下也不得少于 2個(gè) GPS 網(wǎng)的精度、密度設(shè)計(jì) 。一等以上 GPS 網(wǎng)中至少包含三個(gè)閉合環(huán)且彼此線性無(wú)關(guān)；二、三、四等也應(yīng)有兩個(gè)以上的閉合環(huán)；五等網(wǎng)也至少有一個(gè)閉合環(huán)。 2） GPS 點(diǎn)間距離應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)計(jì)，可考慮靈活變動(dòng)，以便于低等級(jí)控制