1、本科學(xué)生畢業(yè)論文 GPS-RTKGPS-RTK 技術(shù)在道路橫斷面測量中技術(shù)在道路橫斷面測量中 的應(yīng)用的應(yīng)用 系部名稱： 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二一五年五月 摘摘 要要 本論文主要研究了全球定位系統(tǒng) GPS-RTK 技術(shù)及南方 CASS 地形圖成圖軟件和緯 地公路設(shè)計軟件聯(lián)合用于公路斷面測量的方內(nèi)容，提出了利用上述硬件和軟件結(jié)合進(jìn) 行內(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(yīng)用現(xiàn)狀； 論述了 GPS-RTK 的工作原理、外業(yè)測量的過程、以及在公路工程斷面測量中應(yīng)用的優(yōu) 勢；論文介紹了南方 CASS 地形圖成圖軟件

2、地表模型的建立和等高線的繪制方法、緯 地公路設(shè)計軟件的線路設(shè)計和數(shù)模建立以及斷面圖繪制的方法。 論文通過莊蓋高速公路2標(biāo)段的斷面測量實例，驗證了文中提出的利用GPS-RTK及 南方CASS軟件和緯地軟件相結(jié)合的一體化公路斷面測量的方法，實踐證明，該方法是 可行的，達(dá)到了提高效率和自動化程度的目的，斷面數(shù)據(jù)精度也得到了提高，為快速進(jìn) 行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(zhǔn)儀相 結(jié)合，解決現(xiàn)狀測區(qū)高程擬合的問題。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: GPS-RTK；公路斷面測量；GPS控制網(wǎng)；南方CASS；緯地軟件 ABSTRACT This paper is a Global

3、Positioning System (GPS) for the measurement of the content of highway projects, the main research will be the Global Positioning System (GPS) RTK technology for the road section survey, and with latitude in the South CASS software and graphics within the industry to calculate Earthwork. An outline

4、of the GPS system, the composition of the main features and the status of highway engineering; discusses the GPS-RTK cross-section measurement in the application of highway engineering advantages; from the basic principle of GPS positioning, detailed analysis of the GPS- RTK surveying outside the pr

5、ocess: systematic study of latitude in the South CASS with software use. Papers with CASS and latitude to the south of software use, comprehensive study of the road GPS RTK operation mode of the characteristics of measurement and the application of GPS RTK technology road measurements (including roa

6、d surface, profile, cross section) the entire process, and highlights South CASS combining with the latitude to the process of drawing cross-section and earthwork calculations. GPS RTK paper discusses the combination with conventional water level to solve specific engineering problems, CASS and the

7、latitude of the South proposed to combine the concept drawing, saving time. Key words：GPS-RTK；Road section survey；GPS Control Network；South CASS；Hintsoft 目目 錄錄 第 1 章 緒論.1 1.1GPS 原理及其應(yīng)用 .1 1.2GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展 .4 1.3 RTK 技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用及優(yōu)缺點 .5 1.3.1 RTK 技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用.5 1.3.2RTK 技術(shù)在道路測量中的優(yōu)缺點 .6 1.4 影響 RTK 成果精度的

8、因素 .7 1.5 GPS 展望與我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) .8 第 2 章 GPS-RTK 測量相關(guān)概念.9 2.1RTK 技術(shù)的基本原理 .9 2.2RTK 線路測量的設(shè)計與實施 .9 2.2.1 方案設(shè)計 .9 2.2.2 外業(yè)實施 .10 2.3 WGS-84 坐標(biāo)系和我國常用坐標(biāo)系 .10 2.3.1 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) .10 2.3.2 GPS 定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換.11 第 3 章 公路斷面測量.16 3.1 公路斷面測量的現(xiàn)狀 .16 3.2 傳統(tǒng)公路斷面測量方法與現(xiàn)測量方法的比較及實際應(yīng)用 .18 3.2.1 傳統(tǒng)公路斷面測量方法與流程 .18 3.2.2 現(xiàn)公路斷面測量方法與

9、流程 .19 3.2.3 傳統(tǒng)公路斷面測量方法與現(xiàn)測量方法的比較 .19 3.2.4 GPS-RTK 在公路斷面測量中的實際應(yīng)用 .20 第 4 章 GPS-RTK 在公路斷面測量中的應(yīng)用.22 4.1 GPS-RTK 技術(shù)測量斷面的原理 .22 4.2 GPS-RTK 斷面測量的外業(yè)實施 .22 4.3 GPS-RTK 斷面測量內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理.23 4.3.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的幾種軟件 .23 4.3.2 數(shù)據(jù)導(dǎo)入和預(yù)處理 .24 4.3.3 公路主線線形設(shè)計 .26 4.3.4 數(shù)模的建立與應(yīng)用 .29 4.3.5 繪制斷面圖 .29 4.4 小結(jié) .31 4.4.1 關(guān)于生成文件 .32 4

10、.4.2 縱斷面設(shè)計時應(yīng)注意的問題 .32 第 5 章 結(jié)論.34 5.1 GPS-RTK 在斷面測量中一體化的優(yōu)勢.34 參考文獻(xiàn).35 致謝.36 第 1 章 緒 論 1.1GPS原理及其應(yīng)用 GPS 是全球定位系統(tǒng)是（global positioning system）的英文縮寫，是隨著現(xiàn)代 科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代精密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS 衛(wèi)星定位測 量是利用 GPS 系統(tǒng)解決大地測量的一項空間技術(shù)。它的含義是：利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行 測時和測距，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)。GPS 具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和 實時性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。

11、因此， GPS 技術(shù)在大地測量、工程測量、航空攝影測量、海洋測量、城市測量等測繪領(lǐng)域 得到了廣泛的應(yīng)用，在物探測量工作中廣泛普及及應(yīng)用。對于物理點的放樣已經(jīng)不 再僅僅是采用測角和量距，而是借助 GPS 導(dǎo)航衛(wèi)星信號來確定地面點的準(zhǔn)確位置。 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)由 3 部分組成：空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收設(shè)備部 分。其中 GPS 的空間部分是由 24 顆工作衛(wèi)星組成 ,它位于距地表 20200km 的 上空,均勻分布在 6 個軌道面上(每個軌道面 4 顆) ,軌道傾角為 55。此外, 還有 4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間 都可觀測到 4 顆以上的衛(wèi)星 ,

12、并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提 供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼 ,一組稱為 C/A 碼(Coarse/Acquisition Code11023MHz);一組稱為 P 碼(Procise Code 10123MHz), P 碼因頻率較高 ,不易受干擾,定位精度高 ,因此受美國軍方管制 ,并設(shè)有密碼 , 一般民間無法解讀 ,主要為美國軍方服務(wù)。 C/A 碼人為采取措施而刻意降低精度 后,主要開放給民間使用。 地面控制部分由一個主控站 ,5 個全球監(jiān)測站和 3 個地面控制站組成。監(jiān)測 站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測站將取 得的

13、衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù) ,包括電離層和氣象數(shù)據(jù) ,經(jīng)過初步處理后 ,傳送到主控站。 主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù) ,計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù) ,然后將結(jié)果送 到 3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時,把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及 主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS 衛(wèi)星每天一次 ,并在衛(wèi)星離開注 入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星中預(yù) 存的導(dǎo)航信息還可用一段時間 ,但導(dǎo)航精度會逐漸降低。 用戶設(shè)備部分即 GPS 信號接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截 止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星 信號后，即可測量出接收天線至衛(wèi)星的

14、偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌 道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計算機(jī)就可按定位解算方法 進(jìn)行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。 接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi) 軟件以及 GPS 數(shù)據(jù)的后處理 軟件包構(gòu)成完整的 GPS 用戶 設(shè)備。GPS 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機(jī)一般采用機(jī) 內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源。設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀 測。在用機(jī)外電源時機(jī)內(nèi)電池自動充電。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池為RAM 存儲器供 電，以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類型的接受機(jī)體積越來越小，重量越來越輕， 便于野外觀測使用。 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測量出

15、已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離， 然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位 置可以根據(jù)星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過 紀(jì)錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經(jīng)歷的時間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層 的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當(dāng) GPS 衛(wèi)星正常工作時，會不斷地用 1 和 0 二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡稱偽碼）發(fā)射 導(dǎo)航電文。GPS 系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的 C/A 碼和軍用的 P(Y)碼。 C/A 碼頻率 1.023MHz,重復(fù)周期一毫秒，碼間距 1 微秒，相當(dāng)于 300m；

16、P 碼頻率 10.23MHz，重復(fù)周期 266.4 天，碼間距 0.1 微秒，相當(dāng)于 30m。而 Y 碼是在 P 碼的 基礎(chǔ)上形成的，保密性能更佳。導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時鐘改正、電 離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號中解調(diào)制出來，以 50b/s 調(diào) 制在載頻上發(fā)射的。導(dǎo)航電文每個主幀中包含 5 個子幀每幀長 6s。前三幀各 10 個 字碼；每三十秒重復(fù)一次，每小時更新一次。后兩幀共 15000b。 導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測碼、轉(zhuǎn)換碼、第 1、2、3 數(shù)據(jù)塊，其中最重要的 則為星歷數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)航電文時，提取出衛(wèi)星時間并將其與自己的時鐘做 對比便可得知衛(wèi)星與用戶

17、的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā) 射電文時所處位置，用戶在 WGS-84 大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知。 其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要有以下幾點1： 在大地測量、工程測量中的應(yīng)用： 由于 GPS 系統(tǒng)具有精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡便，現(xiàn)今建立大地及工 程控制網(wǎng)基本上是采取 GPS 定位技術(shù)，取代了常規(guī)手段。國家 A 級和 B 級 GPS 大 地控制網(wǎng)分別于 1996 年和 1997 年建成并交付使用，A 級網(wǎng)，30 個點組成，其水平 方向的重復(fù)精度達(dá) 2108，垂直方向不低于 7108。B 級網(wǎng)由 800 個點組 成，其精度也分別好于 4107 和 8107。國家 A、B

18、 級網(wǎng)以其特有的高精度 把我國傳統(tǒng)大地網(wǎng)進(jìn)行了全面改善和加強(qiáng)，從而克服了傳統(tǒng)大地網(wǎng)的精度不均勻， 系統(tǒng)誤差較大等傳統(tǒng)測量手段不可避免缺點，這一高精度三維空間大地坐標(biāo)系的建 成將為我國 21 世紀(jì)前 10 年的經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)測繪保障。據(jù)報道在三 峽二期工程施工中采用 GPS 定位技術(shù)建立施工控制網(wǎng)，取得很好的效果，可以滿 足其相應(yīng)的精度要求；在青藏鐵路的建設(shè)中，從勘測到施工均采用了 GPS 定位技 術(shù)，都取得了很好的效果。為了在測繪領(lǐng)域充分利用這一新技術(shù)，國家測繪局專門 頒布了全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范。 在地籍和房產(chǎn)測繪中的應(yīng)用： 地籍及房地產(chǎn)測量是精確測定土地權(quán)屬界址點位置，

19、同時測繪大比例尺地籍平 面圖和房產(chǎn)圖并量算土地和房屋面積，供土地和房產(chǎn)管理部門使用。常規(guī)方法通常 是先布設(shè)或加密控制點，然后依據(jù)這些點，測定地物點和地形點在圖上的位置并按 照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。而利用 GPS 定位技術(shù)，特別是采用 RTK 技術(shù) 替代常規(guī)方法測繪地籍及房產(chǎn)成為可能。由于它不需要逐級布網(wǎng)加密，在測區(qū)只需 少量的控制點即可。因此，它具有速度快，精度高且分布均勻等特點。 在工程變形監(jiān)測中的應(yīng)用： 我國正處在全面基礎(chǔ)建設(shè)中，尤其是西部大開發(fā)，大型、特大型工程不斷涌現(xiàn)， 為了這些工程的正常、安全地運(yùn)行，必須對它進(jìn)行變形監(jiān)測和安全預(yù)報，工程變形 監(jiān)測通常要達(dá)到毫米或亞毫米級的精度

20、，武漢測繪科技大學(xué)做了這方面的試驗，試 驗結(jié)果證明 GPS 定位技術(shù)用于各種工程變形監(jiān)測是可行的。隔河巖水電站大壩外觀 變形 GPS 自動化監(jiān)測系統(tǒng)，整個系統(tǒng)全自動，應(yīng)用廣播星歷 12 小時 GPS 觀測資料 解算的監(jiān)測點位，水平精度優(yōu)于 1.5mm，垂直精度優(yōu)于 1.5mm，6 小時的 GPS 觀測 資料解算，水平精度、垂直精度均優(yōu)于 1mm。 在資源勘察方面的應(yīng)用： 礦產(chǎn)資源勘查、礦區(qū)范圍的劃定、礦體規(guī)模的測定等都需要進(jìn)行定點測量。以 往的地質(zhì)測量工作主利用傳統(tǒng)手段如經(jīng)緯儀、全站儀等測量儀器進(jìn)行人工測量，然 后在室內(nèi)整理計算得到最終結(jié)果。這樣做不但工作量大，浪費(fèi)大量的人力、物力， 且測量結(jié)

21、果精度還較低。時間周期也長，不能及時反映礦產(chǎn)資源的實際現(xiàn)狀。黑龍 江省國土資源廳在哈爾濱市、大慶市、佳木斯市進(jìn)行了試驗性工作，建立和使用 GPS2000 系統(tǒng)，開展各市的礦產(chǎn)資源勘察動態(tài)管理工作，減少礦區(qū)范圍界限定位誤 差，提高對地礦資源的有效管理，取得了較好的成果。 航海、航空方面： 歐洲的 Galileo 便是新建的全球?qū)Ш叫亲?，它與 GPS 配合起來，可以大大提高 導(dǎo)航衛(wèi)星的可用性，使單一的 GPS 市區(qū)可用性從 55%提高到 GPS/Galileo 共用時的 95%。GPS 技術(shù)建立廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(WAAS)逐步代替原先的微波著陸/儀表著陸系統(tǒng)， 美國的 WAAS 系統(tǒng)計劃在 2003

22、年下半年運(yùn)營，地面改正數(shù)據(jù)可以通過靜地衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā) 給飛機(jī)。衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)廣泛地用于海上行駛的各類船只，DGPS 則廣泛地用于沿 岸與進(jìn)港，以及內(nèi)河行駛的船只，精度可達(dá)到 2-3m。在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)與無線通 信手段集成后，該系統(tǒng)便成為一個位置報告系統(tǒng)和緊急救援系統(tǒng)。許多漁船將 GPS 與雷達(dá)和魚探器結(jié)合在一起，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 其他方面： 衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)可與無線電通信機(jī)結(jié)合，這種融合產(chǎn)生的意義是非常深遠(yuǎn)的。 實際上，這是移動計算機(jī)(PDA)、蜂窩電話和 GPS 接收機(jī)的系統(tǒng)集成和完美整合。 消費(fèi)娛樂 徒步旅行者、獵人、越野滑雪者，野外工作人員和戶外活動者現(xiàn)在常應(yīng) 用袋式 GPS 定位器，配上電

23、子地圖，可以在草原、大漠、鄉(xiāng)間、山野或無人區(qū)內(nèi) 找到自己的目的地。還有在車輛監(jiān)控管理、汽車導(dǎo)航與信息服務(wù)等也有廣泛的應(yīng)用。 1.2GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展 GPS 系統(tǒng)的前身為美軍研制的一種 子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng) (Transit） ，1958 年 研制，64 年正式投入使用。該系統(tǒng)用 5 到 6 顆衛(wèi)星組成的星網(wǎng)工作，每天最多 繞過地球 13 次，并且無法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。然而， 子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門對衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗，并驗證了由衛(wèi)星系統(tǒng) 進(jìn)行定位的可行性，為 GPS 系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導(dǎo) 航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對潛艇和艦船

24、導(dǎo)航方面的巨大缺陷。美 國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 。 全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System 簡稱 GPS）是美國從上世紀(jì) 70 年代 開始研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時和測距，具 有在海、陸、空進(jìn)行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力。它是當(dāng)今世界上最實用，也 是應(yīng)用最廣泛的全球精密導(dǎo)航、指揮和調(diào)度系統(tǒng)。自 1992 年起，國際 GPS 大地測 量和地球動力學(xué)服務(wù) IGS，已在全球建立了多個數(shù)據(jù)存儲及處理中心和百余個常年 觀測的臺站。我國也于 1995 年開始分步建設(shè)北京、上海、武漢、拉薩、烏魯木齊、 西安、西寧

25、、昆明、?？凇⒐枮I等 GPS 永久性跟蹤站，這些跟蹤站的觀測數(shù)據(jù) 每天通過國際互聯(lián)網(wǎng)傳向美國的數(shù)據(jù)處理中心。用戶可以免費(fèi)從 INTERNET 網(wǎng)上 取得 IGS 發(fā)布的觀測數(shù)據(jù)和精密星歷等產(chǎn)品。目前，GPS 技術(shù)已普遍應(yīng)用于大地 測量、工程測量、地殼形變監(jiān)測、航空攝影測量以及海洋測繪等諸多測量領(lǐng)域?？?見，GPS 定位技術(shù)已經(jīng)使測量技術(shù)經(jīng)歷了一場深刻的變革，從而進(jìn)入了一個嶄新的 時代。 由于 GPS 技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進(jìn)的測 量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個 應(yīng)用領(lǐng)域 隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，美國政府宣布2000

26、年至 2006 年期 間，在保證美國國家安全不受威脅的前提下，取消SA 政策，GPS 民用信號精 度在全球范圍內(nèi)得到改善，利用 C/A 碼進(jìn)行單點定位的精度由 100 米提高到 20 米，這將進(jìn)一步推動 GPS 技術(shù)的應(yīng)用，提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以 及人們的生活質(zhì)量，刺激 GPS 市場的增長。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，在美國，單單是 汽車 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)，2000 年后的市場將達(dá)到 30 億美元，而在我國， 汽車導(dǎo)航 的市場也將達(dá)到 50 億元人民幣?？梢姡?GPS 技術(shù)市場的應(yīng)用前景非?？捎^。 1.3 RTK技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用及優(yōu)缺點 1.3.1 RTK 技術(shù)在道路測量中的應(yīng)用 繪制大比

27、例地形圖： 高等級公路選線多是在大比例尺（通常是 1:2000 或 1:1000)帶狀地形圖上進(jìn) 行，用傳統(tǒng)方法測圖, 先要建立控制網(wǎng), 然后進(jìn)行碎部測量, 繪制成大比例尺地形 圖,其工作量大速度慢, 花費(fèi)時間長。用實時 GPS 動態(tài)測量, 構(gòu)成碎部點的數(shù)據(jù)。 在室內(nèi)即可由繪圖軟件成圖, 由于只需要采集碎部點的坐標(biāo)和輸入其屬性信息, 而 且采集速度快, 大大降低了測圖的難度, 既省時又省力。 控制測量： 用 GPS 建立控制網(wǎng)，最精密的方法當(dāng)屬靜態(tài)測量。對大型建筑物，如特大橋、 隧道、互通式立交等進(jìn)行控制，宜用靜態(tài)測量。而一般公路工程的控制測量，則可 采用 RTK 動態(tài)測量。這種方法在測量過程

28、中能實時獲得定位精度。當(dāng)達(dá)到要求的點 位精度，即可停止觀測，大大提高了作業(yè)效率。由于點與點之間不要求通視，使得 測量更簡便易行。 線路勘測： 在公路選線過程中，我們往往要按照勘測設(shè)計規(guī)范，本著盡量減少占用農(nóng)田、 少拆遷房屋并盡量利用舊路路基這樣一個原則，為了準(zhǔn)確設(shè)計好道路中線路使其符 合設(shè)計要求, 我們可以利用 GPS-RTK 技術(shù), 用車載 GPS-RTK 接收機(jī)做流動站， 沿原路中線按一定間隔采集數(shù)據(jù)，選擇另一已知點為參考站，遇到重要地物，準(zhǔn)確 定位，最后將數(shù)據(jù)傳入計算機(jī)，利用 AutoCAD 軟件可以方便在計算機(jī)上選線。設(shè) 計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)定出來

29、，并得到 中樁點坐標(biāo)及坐標(biāo)文件。采用實時 GPS 測量，只需將中樁點坐標(biāo)或坐標(biāo)文件輸入 到 GPS 電子手簿中，系統(tǒng)軟件就會自動定出放樣點的點位由于每個點的測量都是 獨立完成的，所以不會產(chǎn)生累計誤差, 各點放樣精度趨于一致。 道路的中線測設(shè)： 設(shè)計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路在地面標(biāo)定出來。采用動 態(tài) GPS 測量，只需將中線主點的坐標(biāo)輸入 GPS 接收機(jī)中，系統(tǒng)就會定出放樣的點 位。由于每個點位的測量都是獨立完成的，不會產(chǎn)生累積誤差，各點放樣精度趨于 一致。 公路縱、橫斷面放樣： 公路中線確定，利用中線樁點坐標(biāo)，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各 樁點的橫斷面。由于所用數(shù)據(jù)都

30、是測繪地形圖時采集來的，因此不需要再到現(xiàn)場進(jìn) 行縱、橫斷面測量。從而大大減少了外業(yè)工作。如果需要進(jìn)行現(xiàn)場斷面測量時，也 可采用動態(tài) GPS 測量。與傳統(tǒng)方法相比，在精度、經(jīng)濟(jì)、實用各方面都有明顯的 優(yōu)勢。 施工測量： 動態(tài)GPS系統(tǒng)既有良好的硬件，也有極其豐富的軟件可選擇。施工中對點、線、 面以及坡度等放樣均很方便、快捷，精度可達(dá)到厘米級。隨著動態(tài)GPS 測量技術(shù)的 不斷發(fā)展、完善，將更加充分的顯示出這一技術(shù)的高精度和高效益，它會為公路工 程建設(shè)的發(fā)展和進(jìn)步發(fā)揮更大的作用。 1.3.2 RTK技術(shù)在道路測量中的優(yōu)缺點 優(yōu)點： 工作效率高。在一般的地形地勢下, 高質(zhì)量的RTK 設(shè)站一次即可測量完

31、 4km 半徑的測區(qū), 大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的設(shè)站次數(shù), 移動站一人操作即可, 勞動強(qiáng)度底, 作業(yè)速度快, 提高了工作效率。 定位精度高。只要滿足RTK 的基本工作條件, 在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)( 一 般為4km) , RTK 的平面精度和高程精度都能達(dá)到cm級。 全天候作業(yè)。RTK 測量不要求基準(zhǔn)站、移動站間光學(xué)通視, 只要求滿足“電 磁波”通視, 因此和傳統(tǒng)測量相比, RTK 測量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等 因素的影響和限制小, 在傳統(tǒng)測量看來難于開展作業(yè)的地區(qū), 只要能滿足RTK 的基 本工作條件, 它也能進(jìn)行快速高精度定位, 使測量工作變得更容易更輕松。

32、RTK測量自動化、集成化程度高, 數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。RTK 可進(jìn)行多種測量內(nèi)、 外業(yè)工作。移動站利用軟件控制系統(tǒng), 無需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)多種測繪功能, 減少了輔助測量工作和人為誤差, 保證了作業(yè)精度。 缺點： 受衛(wèi)星狀況限制。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是最佳時段,但世界上有些國家在 某一確定的時間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋,容易產(chǎn)生假值。另外在高山峽谷 及密集森林區(qū)域、城市高樓密布區(qū)域,衛(wèi)星信號被遮擋時間較長,使一天中可作業(yè)時 間受限制。產(chǎn)生假值問題可采用 RTK 測量成果的質(zhì)量控制方法來發(fā)現(xiàn)。同時注意 選擇作業(yè)時間。 電量不足問題。RTK 耗電量較大,需要多個大容量電池、電瓶才能保證連續(xù) 作業(yè)

33、,在電力供應(yīng)缺乏的偏遠(yuǎn)地區(qū)作業(yè)受到限制。 初始化能力和所需時間問題。在山區(qū)、林區(qū)或城鎮(zhèn)密樓區(qū)作業(yè)時,GPS 衛(wèi)星 信號被阻擋機(jī)會較多,容易造成失鎖,需要經(jīng)常地重新初始化,這樣測量的精度和效 率就受到影響。解決這個問題的方法主要是選用初始化能力強(qiáng)、所需時間短的 RTK 機(jī)型,如擁有先進(jìn)技術(shù)的 ASHTECH Z-X 雙頻 RTK 測量系統(tǒng)。 隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步,RTK技術(shù)將得到越來越廣泛的應(yīng)用,在未來也將會有更加 先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到測量行業(yè)中。 1.4影響RTK成果精度的因素 一般來說, 影響 RTK 成果精度的因素主要是 GPS 觀測其有誤差源, 除此之外, 還有受基線解算精度、基準(zhǔn)站點位精度、

34、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度的影響, 但是在 RTK 作 業(yè)中, 基線解算精度可以達(dá)到 10cm+1mD; 基準(zhǔn)站點位精度平均在 3cm 之內(nèi); 坐 標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度, 對于 10km 基線亦在 3cm 以內(nèi), 動態(tài)作業(yè)由于測距偏心, 天線高誤 差等, 一般也在 3cm 以內(nèi), 至于正常高擬合與內(nèi)插精度取決于連測點數(shù)目與分布、 擬合模型等, 一般在 5cm10cm 內(nèi)是能夠做到的。 RTK 技術(shù)是GPS 定位技術(shù)的一個新的里程牌,它不僅具有GPS技術(shù)的所有優(yōu)點,而 且可以實時獲得觀測結(jié)果及精度,大大提高了作業(yè)效率并開拓了GPS 新的應(yīng)用領(lǐng)域。 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)

35、通信 技術(shù)的融合,使RTK在精度、速度、實時性上達(dá)到了完滿的結(jié)合,并使得RTK定位技 術(shù)大大擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍。 1.5GPS 展望與我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) GPS 是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全能性、全 天候性的導(dǎo)航定位、定時、測速優(yōu)勢必然會在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用7。 在發(fā)達(dá)國家，GPS 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于交通運(yùn)輸和道路工程之中。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System是中 國正在實施的自主發(fā)展、獨立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是：建成獨 立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗

36、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)衛(wèi) 星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推 動衛(wèi)星導(dǎo)航在國民經(jīng)濟(jì)社會各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段包括 5 顆靜 止軌道衛(wèi)星和 30 顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干 個地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。中國高度重視衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)， 一直在努力探索和發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2000 年，首先建成北 斗導(dǎo)航試驗系統(tǒng)，使我國成為繼美、俄之后的世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 的國家。該系統(tǒng)已

37、成功應(yīng)用于測繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減 災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。特別是在 2008 年北京奧運(yùn)會、汶川抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。為更好地服務(wù)于國家建設(shè)與發(fā)展， 滿足全球應(yīng)用需求，我國啟動實施了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。 我們相信我國北斗系統(tǒng)也會隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在高等級公路的快速修建和 其在道路工程中的應(yīng)用也會更加廣泛和深入，并發(fā)揮更大的作用。 第2章 GPS-RTK測量相關(guān)概念 2.1RTK技術(shù)的基本原理 RTK測量技術(shù)是經(jīng)載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測量為依 據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)。GPS測量模式可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量

38、，而靜態(tài)測 量又分為常規(guī)靜態(tài)測量模式和快速測量模式。動態(tài)測量模式分為準(zhǔn)動態(tài)測量模式和 實時動態(tài)測量模式，而實時動態(tài)測量模式又分為DGPS和RTK方式。RTK技術(shù)與其 他測量模式相比，具有定位精度高、測量自動化、集成化程度高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、 操作簡單、使用方便的等特點。 RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈及移動接收機(jī)三部分組成。通常是利用 2臺以上的GPS接收機(jī)同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知點上作為基準(zhǔn)點，另 一臺用 來未知點坐標(biāo)，稱移動站?；鶞?zhǔn)站根據(jù)該點的準(zhǔn)確坐標(biāo)可求出其他衛(wèi)星的 距離改正數(shù)，并將這一改正數(shù)發(fā)送給移動站；移動站根據(jù)距離改正數(shù)來改正其定位 結(jié)果，大大提高了定位精度，從而

39、使實時提供測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié) 果達(dá)到厘米級精度。RTK 技術(shù)根據(jù)差分方法的不同分為修正法和差分法。修正法 是將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給移動站，改正移動站的接收載波相位，再求解 三維坐標(biāo)；差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給移動站，進(jìn)行求差解算三維 坐標(biāo)。RTK系統(tǒng)正常工作必須具備三個條件：第一，基準(zhǔn)站和移動站同時接收5顆 以上的GPS衛(wèi)星信號；第二，基準(zhǔn)站與 移動站同時接收衛(wèi)星信號和基準(zhǔn)站臺發(fā)出的 差分信號；第三，移動站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號，也就 是說移動站在移動過程中不關(guān)機(jī)，不能失鎖，否則 RTK 必須重新初始化。 2.2RTK線路測量的設(shè)計與實

40、施 2.2.1方案設(shè)計 實際工作中的 GPS 測量可劃分為方案設(shè)計、外業(yè)實施及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三個階 段。 GPS 測量的方案設(shè)計依據(jù)國家有關(guān)規(guī)范（規(guī)程） 、GPS 網(wǎng)的用途、用戶要求等 對網(wǎng)形、精度和基準(zhǔn)等進(jìn)行具體設(shè)計。 GPS 測量規(guī)范是指國家測繪管理部門或行業(yè)部門制定的技術(shù)法規(guī)，包括： 2009 年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢疫總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布的全球 定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范 ，簡稱規(guī)范 。 1998 年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全球定位系統(tǒng)城市測量規(guī)程 ，簡稱規(guī)程 。 各部委根據(jù)本部門GPS測量實際情況制定的其他GPS測量規(guī)程和細(xì)則。 2.2.2外業(yè)實施 外業(yè)測量開始前，要進(jìn)行對點的校

41、核，找準(zhǔn)控制點（至少三個），即開始進(jìn)行 中線測量工作2。 中線測量，測量時選路線前進(jìn)方向進(jìn)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(fù) 5cm，即可打樁并記錄樁號、高程。由此可繼續(xù)進(jìn)行下一里程的中線測量，每20公 里進(jìn)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(biāo)。 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20范圍內(nèi)測出中線垂直方向上點的三維坐標(biāo)，為 繪制橫斷面需求，保持左右方向上的點大致在

42、一個方向上，并根據(jù)實際地形的變化 走勢，在地形復(fù)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(yīng)。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。 2.3WGS-84 坐標(biāo)系和我國常用坐標(biāo)系 2.3.1 測量常用坐標(biāo)系 一、WGS84 世界大地坐標(biāo)系 WGS84 坐標(biāo)系的定義是:原點位于地球質(zhì)心 O，Z 軸指向 BIH1984.0 定義的協(xié) 議地球極(CTP)方向,X 軸指向 BIH1984.0 的零子午面和 CTP 赤道的交點,Y 軸與 X 軸、 Z 軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。與 WGS84 坐標(biāo)系對應(yīng)的橢球是“WGS84 橢球” 。其數(shù)學(xué)

43、參 數(shù)為: 長半軸:a = 2m； 扁 率: = 1/298. = 0.474； WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)從 1987 年 1 月 10 日開始使用。 二、1954 年北京坐標(biāo)系 1954 年北京坐標(biāo)系是前蘇聯(lián) 1942 年坐標(biāo)系的延伸,其大地原點在前蘇聯(lián)的普 爾科沃,與之相應(yīng)的橢球為克拉索夫斯基橢球。 其對應(yīng)的數(shù)學(xué)參數(shù)為: 長半軸: a = m； 扁 率： = 1/298.3 = 0.9259； 三、1980 年國家大地坐標(biāo)系 1980 年國家大地坐標(biāo)系的大地原點在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn),與之相應(yīng)的橢球為 1975 年國際橢球,橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向我國地極原點 JYD1968.0 方向。其 對

44、應(yīng)的數(shù)學(xué)參數(shù)為: 長半軸：a = m； 扁率： = 1/298.257=0.7897 四、2000 國家大地坐標(biāo)系 2000 國家大地坐標(biāo)系是全球地心坐標(biāo)系在我國的具體體現(xiàn)，其原點為包括海 洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心。Z 軸指向 BIH1984.0 定義的協(xié)議極地方向（BIH 國際時間局） ，X 軸指向 BIH1984.0 定義的零子午面與協(xié)議赤道的交點，Y 軸按右手 坐標(biāo)系確定。2000 國家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)如下： 長半軸 a=m； 扁率f=1/298. 五、地方獨立坐標(biāo)系 在我國的一些城市或礦區(qū)基于實用和方便的目的,建立了地方獨立坐標(biāo)系,與之 對應(yīng)的是“地方參考橢球”(例如：

45、高程投影面選為當(dāng)?shù)氐钠骄０蚊?進(jìn)行高斯投 影時中央子午線通常選擇在當(dāng)?shù)刂醒胛恢酶浇?。 “地方參考橢球”與國家參考橢球 相比其數(shù)學(xué)參數(shù)可表示為: 2.3.2 GPS 定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 1、利用重合點坐標(biāo)將 GPS 點在 WGS84 坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為某國家坐標(biāo)系或 地方獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo) 所有 GPS 網(wǎng)點于 WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)： GG ZYXHLB, 網(wǎng)中的重合點同時也有在某國家坐標(biāo)系或地方獨立坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo): D DD ZYXHLByx, 其中: 為平移三參數(shù)；ZYX, 為旋轉(zhuǎn)三參數(shù)；),( ZYX 為尺度比參數(shù)。 k 此坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型亦稱為相似變換模型，或稱為布爾薩（Bursa

46、）模型。 布爾薩（Bursa）模型亦可寫成如下形式： ; 0 0 0 1 Gi Gi Gi XY XZ YZ Gi Gi Gi Di Di Di Z Y X Z Y X k Z Y X Z Y X ;: ; Gi Gi Gi Gi Di Di Di Di iGiDi Z Y X X Z Y X X RCXX 其中 ; ;/ ; L L aNdNda daaa T ZYX KZYXR 針對布爾薩（Bursa）模型說明： 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,則應(yīng)該沒有三個平移參數(shù),此時僅ZYX, 有旋轉(zhuǎn)三參數(shù)和尺度參數(shù)。 3)、若由則可仍然利用此模型,但必須將七個

47、轉(zhuǎn)G D ZYXZYX, 換參數(shù)反號。 4)、所求得的七個轉(zhuǎn)換參數(shù)應(yīng)該一起(整套)使用! 5)、對于同一 GPS 網(wǎng),如果重合點數(shù)目不同或重合點在 GPS 網(wǎng)中的位置不同,則 所求出的七個轉(zhuǎn)換參數(shù)的數(shù)值將是不一樣。 6)、對于一個 GPS 網(wǎng)所求出的七個轉(zhuǎn)換參數(shù),其具有時間性和區(qū)域性。 7)、所求出七個轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度取決于重合點所具有的雙重坐標(biāo)的精度和重合 點在 GPS 網(wǎng)中的分布情況。 8)、坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換也可在 GPS 網(wǎng)進(jìn)行約束平差時或聯(lián)合平差時一起進(jìn)行,平 差計算的同時也實現(xiàn)了坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。 2、利用重合點的二維高斯平面坐標(biāo)將 GPS 點在 WGS84 坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為 某國家坐標(biāo)

48、系或地方獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo) GPS 網(wǎng)點于 WGS84 坐標(biāo)系的坐標(biāo): GGG yxLBHLB, 重合點同時也有在某國家坐標(biāo)系或地方獨立坐標(biāo)系的高斯平面坐標(biāo) 0100 0010 0001 GiGiGi GiGiGi GiGiGi i XYZ XZY YZX C ，則有：Dyx, 式中：為平移參數(shù)； 00, y x 為尺度比參數(shù)；k 為旋轉(zhuǎn)參數(shù)。 3、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中協(xié)因數(shù)陣的轉(zhuǎn)換 (1)、將空間直角坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣轉(zhuǎn)化為大地坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣 X Q B Q 因有: TT dZdYdXAdHdLdB, 則有： T XB AQAQ (2)、將大地坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣轉(zhuǎn)化為高斯平面直角坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣 B Q G Q

49、因有： TT dLdBBdYdX, 則有： T BG BQBQ (3)、直接由空間直角坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣計算高斯平面直角坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣 X Q G Q T XG CQCQ 式中， 簡化之有：ABC 4、當(dāng)只有一個重合點時的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 在 GPS 網(wǎng)中只具有一個重合點時,可以僅設(shè)三個平移參數(shù),并利用重合點的雙重 坐標(biāo),即重合點在 WGS84 坐標(biāo)系的坐標(biāo): G G ZYXHLB, 重合點在某國家坐標(biāo)系(或地方獨立坐標(biāo)系)的坐標(biāo): D DD ZYXHLByx, ;sincos 0 KyKxxx GiGiDi ;cossin 0 KyKxyy GiGiDi lBBLlLBLlLB BlLLBlLLB C

50、cossincossin2sinsincos2sin coscossinsinsincossin 首先利用下式求解三個平移參數(shù):利用下式將其它點在 WGS84 坐標(biāo)系的坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換成某國家坐標(biāo)系(或地方獨立坐標(biāo)系)的坐標(biāo)。 5、當(dāng)只有一個重合點和一個已知大地方位角時的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 首先利用一個重合點將 GPS 網(wǎng)點的坐標(biāo)平移變換到某國家坐標(biāo)系的坐標(biāo),再將 之轉(zhuǎn)換成大地坐標(biāo): D D HLBZYX, 但現(xiàn)在 GPS 網(wǎng)與地面測量控制網(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。式中各符號的意義! 此處: ；同時可設(shè):0, 0 00 dLdB0/sds 而: 0 00 AAdA 其中:

51、 為地面網(wǎng)原點至起始方位點的大地方角, 0 A 為 GPS 網(wǎng)在相應(yīng)方位上的大地方位角。 0 A 經(jīng)過上面的變換便使 GPS 網(wǎng)各點與某國家坐標(biāo)系內(nèi)的地面控制網(wǎng)在原點和起始 方位上都達(dá)到一致。 然后再利用高斯投影正算公式,計算各點的平面坐標(biāo): 1、GPS 網(wǎng)投影變換至地方獨立坐標(biāo)系 地方獨立坐標(biāo)系對應(yīng)的地方參考橢球與國家參考橢球存在著長半徑上 的差異 da,根據(jù)橢球變換的投影公式有: ; GD Z Y X Z Y X Z Y X ; Z Y X Z Y X Z Y X G i i i D i i i 04 04 dAQdL dAPdB i i i i i i i i dLLL dBBB iii

52、i yxLB, 其中: 式中各符號的意義! 可得 GPS 網(wǎng)點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,計算各點的平面坐標(biāo): 此處應(yīng)注意:在計算過程中,橢球參數(shù)應(yīng)使用地方獨立坐標(biāo)系對應(yīng)的地方參考橢 球的參數(shù)。 第 3 章 公路斷面測量 3.1 公路斷面測量的現(xiàn)狀 實現(xiàn)測量方式的自動化、一體化、一直是測繪工作者追求的目標(biāo)。全站儀功能 的不斷完善，已使測量朝著自動化、一體化方向邁進(jìn)了一大步，但全站儀的觀測誤 差的積累大大降低了觀測質(zhì)量。全站儀存在的弱點，正好是 GPS 定位技術(shù)的長處 隨著 GPS-RTK 系統(tǒng)的問世，使得作業(yè)員可以現(xiàn)場獲取測點厘米級精度的三維坐標(biāo)， 這就為測量方

53、式一體化的實現(xiàn)提供了可能。 隨著公路設(shè)計行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展，建立勘測、設(shè)計、施工、后期 管理一體化是現(xiàn)代公路勘測設(shè)計的總體目標(biāo)。要實現(xiàn)這一總體目標(biāo)，關(guān)鍵還在于要 首先實現(xiàn)公路勘測的一體化。傳統(tǒng)的公路勘測設(shè)計需要經(jīng)過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)已有的國家控制點；用全站儀進(jìn)行沿線帶狀控制和加密圖根 測量；根據(jù)初步方案確定的線路，用全站儀按一定寬度進(jìn)行帶狀地形圖測量；利用 地形圖進(jìn)行選線設(shè)計；借助于各級控制點進(jìn)行中線、邊線放樣，然后計算各個樁位 0 ;/2sin i iii Ld daMBBd 322 2 )sin1( 1 i i Be ea M ii iii LL BdBB iiii yxLB, 的填挖工作量；線路土石方、橋涵工程施工測量；路面鋪裝施工測量；里程樁標(biāo)定 和公路竣工驗收測量。 由以上作業(yè)步驟可知，測量工作在公路勘測設(shè)計的各個階段都不可缺少，而且 同一測站要重復(fù)工作五六次，甚至十來次。野外施工周期較長，勞動強(qiáng)度較大，生