【正文】 YZXC黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 13 針對(duì)布爾薩（ Bursa）模型說(shuō)明： 1)、如何利用此模型進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 ? 2)、若需要轉(zhuǎn)換的是坐標(biāo)差 ? ?ZYX ??? , ,則應(yīng)該沒(méi)有三個(gè)平移參數(shù) ,此時(shí)僅有旋轉(zhuǎn)三參數(shù)和尺度參數(shù)。 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。 7)、所求出七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度取決于重合點(diǎn)所具有的雙重坐標(biāo)的精度和重合點(diǎn)在 GPS 網(wǎng)中的分布情況。 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)； 。c o ss i n0 ?? ??????? KyKxyy GiGiDi黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 14 k 為尺度比參數(shù)； ? 為旋轉(zhuǎn)參數(shù)。 ? ? ? ? ?????? ?????? ??????? lBBLlLBLlLB BlLLBlLLBC c oss i nc oss i n2s i ns i nc os2s i n c osc oss i ns i ns i nc oss i n。???????????????????????????????????ZYXZYXZYXGiiiDiii黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 15 當(dāng)只有一個(gè)重合點(diǎn)和一個(gè)已知大地方位角時(shí)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 首先利用一個(gè)重合點(diǎn)將 GPS 網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)平移變換到某國(guó)家坐標(biāo)系的坐標(biāo) ,再將之轉(zhuǎn)換成大地坐標(biāo) : ? ? ? ? DD HLBZYX , ? 但現(xiàn)在 GPS 網(wǎng)與地面測(cè)量控制網(wǎng)在起始方位上還不一致 ,現(xiàn)利用赫里斯托夫第一微分公式使之一致。 經(jīng)過(guò)上面的變換便使 GPS 網(wǎng)各點(diǎn)與某國(guó)家坐標(biāo)系內(nèi)的地面控制網(wǎng)在原點(diǎn)和起始方位上都達(dá)到一致。/2s in?????iiiiLd daMBBd ?? ?3222)s in1(1ii BeeaM???黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 16 式中各符號(hào)的意義 ! 可得 GPS網(wǎng)點(diǎn)在地方參考橢球上的大地經(jīng)緯度為 : 然后利用高斯投影正算公式 ,計(jì)算各點(diǎn)的平面坐標(biāo) : 此處應(yīng)注意 :在計(jì)算過(guò)程中 ,橢球參數(shù)應(yīng)使用地方獨(dú)立坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的地方參考橢球的參數(shù)。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。 隨著公路設(shè)計(jì)行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展，建立勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、后期管理一體化是現(xiàn)代公路勘測(cè)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)。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。野外施工周期較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)成本居高不下。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)， GPSRTK 技術(shù)逐漸趨于成熟，它所具有的高精度、快速度和強(qiáng)可靠性為公路勘測(cè)一體化的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的保障 。由于其定位精度可達(dá)厘米級(jí)，因此能夠用于線路控制網(wǎng)的加密。在中線平面位置放樣的同時(shí)，可獲得縱斷面。采用傳統(tǒng)方法測(cè)圖，先要布設(shè)大量的圖根加密控制點(diǎn)，然后在圖根控制點(diǎn)上安置儀器用圖解法測(cè)繪地形圖。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 。再通過(guò)內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸和格式轉(zhuǎn)換，至專用繪圖軟件編輯成圖。 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。為了快速而準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)好道路中線，我們可以利用 GPSRTK 技術(shù)，選擇公路 GPS 網(wǎng)中某一個(gè)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)站，用車(chē)載 GPSRTK 接收機(jī)作為流動(dòng)站，沿原路中線按一定間隔采集數(shù)據(jù)，遇到重要地物，準(zhǔn)確定位，最后將數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，利用 Auto CAD 軟件可以方便在計(jì)算機(jī)上選線。利用 RTK 測(cè)量進(jìn)行公路中線放樣，可以有兩種作業(yè)方式。第二種是利用 RTK 系統(tǒng)中自帶的道路放樣模塊進(jìn)行操作。 道路的縱、橫斷面放樣：縱斷面放樣時(shí)，先把需要放樣的數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中，生成一個(gè)施工測(cè)設(shè)放樣點(diǎn)文件，并儲(chǔ)存起來(lái)，隨時(shí)可以到現(xiàn)場(chǎng)放樣測(cè)設(shè)。同時(shí)軟件可以黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 18 幫助你自動(dòng)與地面線銜接，并利用 “ 斷面法 ” 進(jìn)行土方量計(jì)算。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。 ? 實(shí)施 “ 靜態(tài) +動(dòng)態(tài) ” 的一體化作業(yè)方式 ： 該作業(yè)方式是將公路勘測(cè)工作分為靜 態(tài)作業(yè)和動(dòng)態(tài)作業(yè)兩大環(huán)節(jié)。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。數(shù)量越多，勘測(cè)效率越高。定位作業(yè)是利用 GPSRTK 技術(shù)，在 WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)下，流動(dòng)站分工進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量和實(shí)時(shí)定位。放樣作業(yè)仍然是利用 GPSRTK 技術(shù)，此時(shí)是在國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)下，根據(jù)定位作業(yè)提供的轉(zhuǎn)換參數(shù)和公路線形點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，調(diào)用 RTK 系統(tǒng)的放樣功能，完成所有放樣工作。由于每個(gè)點(diǎn)都有兩個(gè)不同已知點(diǎn)的實(shí)時(shí)檢核平差成果，各項(xiàng)精度指標(biāo)均在預(yù)先設(shè)定的范圍之內(nèi)，加上參考站坐標(biāo)傳遞如果存在問(wèn)題，那么在成批解算流動(dòng)點(diǎn)位的坐標(biāo)差中必然會(huì)暴露出來(lái)。接下來(lái)就可以進(jìn)入 GPS 引導(dǎo)下的線路施工放樣、里程樁測(cè)設(shè)及其它工作。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。隨著 GPSRTK 的應(yīng)用越來(lái)越廣泛 ,某些單位已經(jīng)使用 GPSRTK 進(jìn)黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 19 行中樁放樣。中樁放樣完成以后 ,用水準(zhǔn)儀測(cè)出中樁的水準(zhǔn)高程。利用這些高等級(jí)控制點(diǎn)獲取中樁的高程 ,用來(lái)進(jìn)行線路縱斷面的設(shè)計(jì)。橫斷面的設(shè)計(jì)需要了解線路兩側(cè)的地形起伏狀況 ,即兩側(cè)的地面高程。操作過(guò)程一般為 :在釘有木樁的點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀 ,量出儀器高 ,鏡頭指向線路方向 ,撥轉(zhuǎn) 90176。倒轉(zhuǎn) 180176。隨著 GPSRTK 平面定位的精度被人們認(rèn)可 ,大多數(shù)的工程測(cè)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。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。 現(xiàn)公路斷面測(cè)量方法與流程 通過(guò)實(shí)驗(yàn) ,GPSRTK 的高程精度完全可以滿足公路中樁放樣和縱橫斷面測(cè)量的要求 ,在此介紹利用 GPSRTK 全面承擔(dān)測(cè)量任務(wù)的作業(yè)過(guò)程 ： ? 在已知點(diǎn)上安置基準(zhǔn)點(diǎn)由于已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)不一定是 WGS84坐標(biāo) ,因此需進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。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。為了保證轉(zhuǎn)換的正確性 ,可以到第四個(gè)已知點(diǎn)上進(jìn)行檢核。 ? 測(cè)量時(shí)可以使用 1+3 的形式 ,即 1 個(gè)基準(zhǔn)站、 3 個(gè)流動(dòng)站。 ? 將野外數(shù)據(jù)傳入電腦 ,經(jīng)過(guò)整理變成電子版 ,這樣即可以進(jìn)行公路設(shè)計(jì)。 GPSRTK 作業(yè)的最低配置為一對(duì)可用于 RTK作業(yè)的 GPS 接 收機(jī)，一對(duì)數(shù)據(jù)鏈，電源設(shè)備。 GPSRTK 要求實(shí)時(shí)提供流動(dòng)站相對(duì)于參考站的3 維定位成果，并完成相應(yīng)的坐標(biāo)變換和投影計(jì)算，這必須有一個(gè)強(qiáng)有力的軟件系統(tǒng)來(lái)支持上述任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。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。 由于地面測(cè)量時(shí)通訊的作用距離受發(fā)射臺(tái)與接收臺(tái)之問(wèn)的地形與地物的影響，其理想模式往往難以實(shí)現(xiàn)。求出各控制點(diǎn)平面坐標(biāo)，同時(shí)需考慮投影變形。因此必須采取相應(yīng)的措施消弱長(zhǎng)度變形。而高程擬合的精度高低取決于參與擬合的水準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)及分布的均勻程度。求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。 GPS 定位結(jié)果是點(diǎn)在 WGS84坐標(biāo)系的幾何位置。 ④ 選擇作業(yè)時(shí)段：根據(jù)衛(wèi)星可見(jiàn)預(yù)報(bào)和天氣預(yù)報(bào)選擇最佳觀測(cè)時(shí)段。 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。以供中線測(cè)量調(diào)用。 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。流動(dòng)站接收機(jī)開(kāi)機(jī)后首先進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，輸人轉(zhuǎn)換參數(shù)，再進(jìn)行流動(dòng)站的設(shè)置和儀器初始化，完成測(cè)量前的準(zhǔn)備工作。 ② 該法應(yīng)用于高等級(jí)公路放樣測(cè)量，其定位精度可達(dá)到厘米級(jí)，完全能夠滿足規(guī)范要求。 ④ 在困難地區(qū)尤其是采用常規(guī)全站儀放測(cè)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?；鶞?zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)將采集的載波相位觀測(cè)量及測(cè)站坐標(biāo)改正信息一同發(fā)送給流動(dòng)站 ,基準(zhǔn)站在接收 GPS 信號(hào)并進(jìn)行載波相位測(cè)量的同時(shí) ,通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給移動(dòng)站 。 RTK 定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到 cm 級(jí)精度。 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。這種方法直接測(cè)定斷黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 23 面點(diǎn)三維坐標(biāo)，定位快捷（幾秒鐘即可采集一斷面點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)）、不存在誤差積累，可多臺(tái)移動(dòng)站同步作業(yè)，一臺(tái)參考站作業(yè)范圍為電臺(tái)覆蓋范圍，因此比常規(guī)經(jīng)緯儀測(cè)量方法具有很大優(yōu)勢(shì)。 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。 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 20m范圍內(nèi)測(cè)出中線垂直方向上點(diǎn)的三維坐標(biāo)，為繪 制橫斷面需求，保持左右方向上的點(diǎn)大致在一個(gè)方向上，并根據(jù)實(shí)際地形的變化走勢(shì)，在地形復(fù)雜的溝、渠、坎、土堆、坑、塘等加密測(cè)量特征點(diǎn) ,特征點(diǎn)最好高低、上下對(duì)應(yīng)。 在 GPS測(cè)量控制點(diǎn)上安置基準(zhǔn)站 ,各個(gè)測(cè)量小組在基準(zhǔn)站作用范圍內(nèi)不同路段測(cè)量。 施測(cè)時(shí) ,用 GPSRTK測(cè)量中線上的地形特征點(diǎn)、放樣中樁。橫斷面既可以用 GPSRTK放樣的模式直接測(cè)量 ,也可以用全站儀自由設(shè)站與 GPSRTK同步進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 在丘陵地區(qū) ,由于山丘、密林或建筑物遮擋 ,常有 GPSRTK 信號(hào)失鎖或精度差的情況 ,對(duì) GPSRTK 測(cè)量縱斷面造成不利影響。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) 。常需要進(jìn)行地形圖和斷面圖的測(cè)繪。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。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(shí)時(shí)編輯、簡(jiǎn)碼用戶化、 GIS 無(wú)縫接口等先進(jìn)技術(shù)。 ? 緯地軟件 ： ①對(duì)于海量數(shù)據(jù)處理時(shí)，相較于其他軟件上，緯地通過(guò) 構(gòu)建 DTM 內(nèi)插出斷面，不需要人工輸入測(cè)量數(shù)據(jù)，獲得斷面。 ③對(duì)于橫斷面內(nèi)插時(shí)，緯地軟件能夠根據(jù)地形變化點(diǎn)批量繪出橫斷面圖。 數(shù)據(jù)導(dǎo)入和預(yù)處理 將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī) ,對(duì)不同里程的多組作業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并 ,檢查數(shù)據(jù) ,對(duì)每次采集回的數(shù)據(jù)都要進(jìn)行檢核，以免漏點(diǎn)，給后期的斷面繪制造成影響。 對(duì)所測(cè)得的高程點(diǎn)進(jìn)行處理之后，建立 DTM，對(duì)照底圖繪制等高線 [5]。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 。 公路主線線形設(shè)計(jì) ? 新建項(xiàng)目 ： ① 用 AUTOCAD 打開(kāi)電子地形圖 ② 開(kāi)始設(shè)計(jì)任務(wù)，即新建 (或打開(kāi) )項(xiàng)目 圖 45 CASS 新建項(xiàng)目圖 ? 公路平面線形的組成要素 ： 黑龍江工程學(xué)院成人教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文 27 ① 高速公路，一、二、三級(jí)公路：直線、圓曲線、緩和曲線（回旋線） ② 四級(jí)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 ? 設(shè)計(jì) —— 主線平面設(shè)計(jì) ： “ 交點(diǎn)設(shè)計(jì)法 ” 主對(duì)話框 ： 圖