GPS RTK技術(shù)在高速公路外業(yè)測(cè)量中的應(yīng)用研究

1、論文題目：GPS RTK技術(shù)在高速公路外業(yè)測(cè)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(cè)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(cè)控制測(cè)量的方法 , 主要對(duì)高等級(jí)公路外業(yè)測(cè)量中平面控制測(cè)量、高程控制測(cè)量、地形測(cè)量、路線定線與放樣、中樁測(cè)量及斷面測(cè)量的內(nèi)容、要求及測(cè)量方法進(jìn)行介紹。探討GPS RTK技術(shù)在公路測(cè)量中使用的技術(shù)水平和發(fā)展現(xiàn)狀, 不僅可以提高路線勘測(cè)速度 , 而且對(duì)高速公路外業(yè)測(cè)量技術(shù)具有一定指導(dǎo)作用。關(guān)鍵字：GPS RTK，布網(wǎng)，放樣，地形圖測(cè)繪，縱橫斷面測(cè)量Subject : the application research of G

2、PS RTK technology in the highway field measurementName : Zhu WeiyuInstructor : Yang YongchongABSTRACT High-grade highways in accordance with the characteristics and requirements of the investigation, on the application of GPS satellite positioning technology for the early road test of the method of

3、control measurements, the main highway outside the industry for measuring the control-plane measurement, measurement of height control, topographic survey, route alignment and lofting, in the pile cross-section measurement and measurement of the content, requirements and measurement methods are intr

4、oduced. Discussion on GPS RTK technology in the use of road measuring the technological level and the development of the status quo, not only can improve the speed of route survey and field measurement of the highway has a guiding role in technology.Keyword: GPS RTK, cloth net, lofting, topographic

5、mapping, vertical and horizontal cross-section measurement目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc231630551 第一章 緒論 PAGEREF _Toc231630551 h 4 HYPERLINK l _Toc231630552 研究背景 PAGEREF _Toc231630552 h 4 HYPERLINK l _Toc231630553 研究的目的與意義 PAGEREF _Toc231630553 h 4 HYPERLINK l _Toc231630554 第二章 高速公路測(cè)量的主要內(nèi)容 PAG

6、EREF _Toc231630554 h 6 HYPERLINK l _Toc231630555 2.1 高速公路工程的測(cè)量?jī)?nèi)容 PAGEREF _Toc231630555 h 6 HYPERLINK l _Toc231630556 2.2 平面控制測(cè)量 PAGEREF _Toc231630556 h 6 HYPERLINK l _Toc231630557 2.3 高程控制測(cè)量 PAGEREF _Toc231630557 h 7 HYPERLINK l _Toc231630558 2.4 線路的初測(cè) PAGEREF _Toc231630558 h 9 HYPERLINK l _Toc23163

7、0559 2.5 線路的定測(cè) PAGEREF _Toc231630559 h 11 HYPERLINK l _Toc231630560 第三章GPS在高速公路測(cè)量中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc231630560 h 16 HYPERLINK l _Toc231630561 3.1 GPS全球定位系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc231630561 h 16 HYPERLINK l _Toc231630562 3.1.1 GPS系統(tǒng)的組成及特點(diǎn) PAGEREF _Toc231630562 h 16 HYPERLINK l _Toc231630563 3.1.2 絕對(duì)定位與相對(duì)定位 PAGER

8、EF _Toc231630563 h 18 HYPERLINK l _Toc231630564 3.1.3 動(dòng)態(tài)定位與靜態(tài)定位 PAGEREF _Toc231630564 h 18 HYPERLINK l _Toc231630565 3.2 GPS的控制測(cè)量 PAGEREF _Toc231630565 h 19 HYPERLINK l _Toc231630566 3.2.1 常規(guī)測(cè)量方法的缺陷 PAGEREF _Toc231630566 h 19 HYPERLINK l _Toc231630567 3.2.2 高速公路GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc231630567 h 20 H

9、YPERLINK l _Toc231630568 3.3 GPS在高速公路測(cè)量中的外業(yè)實(shí)施 PAGEREF _Toc231630568 h 21 HYPERLINK l _Toc231630569 3.3.1 路線GPS網(wǎng)的布網(wǎng)選點(diǎn)原則 PAGEREF _Toc231630569 h 21 HYPERLINK l _Toc231630570 3.3.2 外業(yè)觀測(cè) PAGEREF _Toc231630570 h 22 HYPERLINK l _Toc231630571 第四章RTK在高速公路測(cè)量中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc231630571 h 25 HYPERLINK l _Toc231

10、630572 41 概述 PAGEREF _Toc231630572 h 25 HYPERLINK l _Toc231630573 42 RTK測(cè)量的特點(diǎn) PAGEREF _Toc231630573 h 26 HYPERLINK l _Toc231630574 43 RTK在高速公路測(cè)量中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc231630574 h 27 HYPERLINK l _Toc231630575 431 繪制大比例尺地形圖 PAGEREF _Toc231630575 h 27 HYPERLINK l _Toc231630576 432 道路中線放樣 PAGEREF _Toc23163057

11、6 h 27 HYPERLINK l _Toc231630577 433 道路的橫、 縱斷放樣和土石方量計(jì)算 PAGEREF _Toc231630577 h 27 HYPERLINK l _Toc231630578 4.4 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與高程計(jì)算 PAGEREF _Toc231630578 h 28 HYPERLINK l _Toc231630579 4.4.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 PAGEREF _Toc231630579 h 28 HYPERLINK l _Toc231630580 4.4.2 高程系統(tǒng)與高程轉(zhuǎn)換 PAGEREF _Toc231630580 h 29 HYPERLINK l _Toc23

12、1630581 第五章 工程實(shí)例應(yīng)用 PAGEREF _Toc231630581 h 30 HYPERLINK l _Toc231630582 5.1 測(cè)區(qū)位置及概況 PAGEREF _Toc231630582 h 30 HYPERLINK l _Toc231630583 5.2 首級(jí)GPS平面控制網(wǎng)的布設(shè) PAGEREF _Toc231630583 h 30 HYPERLINK l _Toc231630584 5.3 RTK施工測(cè)量 PAGEREF _Toc231630584 h 32 HYPERLINK l _Toc231630585 第六章 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc23163

13、0585 h 35 HYPERLINK l _Toc231630586 致 謝 PAGEREF _Toc231630586 h 36 HYPERLINK l _Toc231630587 參考文獻(xiàn)： PAGEREF _Toc231630587 h 37第一章 緒論研究背景按1997年我國(guó)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTJ001-97，把公路劃分為高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路五個(gè)等級(jí)。高速公路具有重要的政治、經(jīng)濟(jì)意義，專(zhuān)供汽車(chē)分車(chē)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(chē)交通量在25 000輛以上。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

14、和縱面上均由直線和曲線組成。公路結(jié)構(gòu)組成主要由路基、路面、排水結(jié)構(gòu)物、橋梁、隧道、擋土墻、防護(hù)工程等組成。公路勘測(cè)屬于線路勘測(cè)，其勘測(cè)程序踏勘（初測(cè)）和定測(cè)兩個(gè)階段，就是對(duì)線路進(jìn)行踏勘測(cè)量和詳細(xì)測(cè)量。與諸多工程一樣測(cè)量工作作為貫穿始終的重要環(huán)節(jié)，是 HYPERLINK :/wiki.zhulong /baike/detail.asp?t=工程質(zhì)量 t _blank 工程質(zhì)量的重要保證。建設(shè)單位必須給予充分重視。 在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展與進(jìn)步的今天，GPS及其RTK技術(shù)的不斷完善已經(jīng)在測(cè)繪工程中使用的越來(lái)越廣泛，就高速公路的勘測(cè)設(shè)計(jì)而言，從控制測(cè)量到大比例尺地形圖測(cè)繪、路線中樁放洋、斷面測(cè)量、土石方

15、計(jì)算無(wú)不可以通過(guò)GPS技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而與傳統(tǒng)的測(cè)量方法來(lái)比較無(wú)論從人力、物力、精力的投入，還是工作周期的長(zhǎng)短、工程質(zhì)量與精度要求都體現(xiàn)出了其優(yōu)勢(shì)所在。1.2研究的目的與意義GPS導(dǎo)航定位以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)著稱。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。但是后來(lái)的應(yīng)用開(kāi)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(lái)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。因此GPS系統(tǒng)展現(xiàn)了極其廣闊的應(yīng)用前景。在工程測(cè)量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降檢測(cè)、大壩變形監(jiān)測(cè)、高層建

16、筑變形監(jiān)測(cè)、隧道貫通測(cè)量等精密工程。應(yīng)用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)即RTK技術(shù)測(cè)繪各種比例尺地形圖和用于工程建設(shè)中的施工放樣。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(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)與方案值得研究。針對(duì)高等級(jí)公路外業(yè)測(cè)量中平面控制測(cè)量、高程控制測(cè)量、地形測(cè)量、路線定線與放樣、中樁測(cè)量及斷面測(cè)量的內(nèi)容、要求及測(cè)量方法，GPS RTK技術(shù)在公路測(cè)量中使用的技術(shù)水平和發(fā)展現(xiàn)狀值得探討，對(duì)高速公路外業(yè)測(cè)量技術(shù)具有一定指導(dǎo)作用。同時(shí)，對(duì)于我也是一種思考與學(xué)習(xí)，更加深入與深刻的理解測(cè)繪工作在高速公路

17、建設(shè)中的方法內(nèi)容與重要意義，為以后的工作奠定了理論基礎(chǔ)，做好了準(zhǔn)備。第二章 高速公路測(cè)量的主要內(nèi)容隨著我國(guó)公路建設(shè)的深入發(fā)展 ,探討公路工程施工測(cè)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。公路工程測(cè)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)公路建設(shè)的全過(guò)程,這項(xiàng)工作若有閃失 ,給整個(gè)工程造成的負(fù)面影響是顯著的 ,重則工程報(bào)廢 ,少則部分返工。對(duì)于測(cè)量工作者來(lái)說(shuō) ,為工程提供一系列可靠的各項(xiàng)工程測(cè)量數(shù)據(jù) ,是嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范和圖紙的要求施工、 保障公路工程優(yōu)質(zhì)的重要保證。2.1 高速公路工程的測(cè)量?jī)?nèi)容第一是初步方案，它根據(jù)有關(guān)

18、政治、經(jīng)濟(jì)、交通和自然條件進(jìn)行室內(nèi)選線和野外勘察，全面分析、比較、論證道路建設(shè)的意義以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的合理性和可行性，提出路線的初步方案。第二是初測(cè)，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。第三是定測(cè)，它是在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將紙上定線的路線方案進(jìn)行實(shí)地放線。第四是再建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行施工檢查。第五是竣工測(cè)量。2.2 平面控制測(cè)量高等級(jí)公路初測(cè)階段控制測(cè)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(cè)量和高程控制測(cè)量，作為測(cè)繪路線地形圖、定線測(cè)設(shè)和施工放樣的重要基礎(chǔ)。利用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)線法進(jìn)行路線控制測(cè)量，并具有布網(wǎng)靈活、外業(yè)觀測(cè)速度快、全天候作業(yè)、定

19、位精度高等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)內(nèi)業(yè)處理可在統(tǒng)一坐標(biāo)系下提供控制點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)信息。應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行路線測(cè)量首先應(yīng)根據(jù)工程需要確定GPS控制網(wǎng)的等級(jí)，路線GPS控制測(cè)量分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)共4個(gè)等級(jí)。三級(jí)可作為高速公路的首級(jí)控制網(wǎng)。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。具體技術(shù)指標(biāo)如下表：表2.1 GPS 控制網(wǎng)主要技術(shù)指標(biāo)級(jí)別固定誤差(mm)比例誤差(ppm)相鄰點(diǎn)距離(km)一1024二1052三10101四1020GPS控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。路線過(guò)長(zhǎng)時(shí)，可視需要分為多個(gè)投影帶。在各分帶交界處，應(yīng)布設(shè)一對(duì)通視的GPS點(diǎn)。選點(diǎn)時(shí)，通常為了便于使用光電測(cè)距儀

20、測(cè)距，做二級(jí)導(dǎo)線加密，應(yīng)使兩GPS點(diǎn)問(wèn)可通視。為了使GPS控制網(wǎng)投影長(zhǎng)度變形值小cmkm，必要時(shí)可采用公路抵償坐標(biāo)系。在平差時(shí)，應(yīng)先以一個(gè)點(diǎn)的WGS8 4系坐標(biāo)作為起算邊，進(jìn)行無(wú)約束平差。檢查該網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度，基線向量間有無(wú)明顯的系統(tǒng)誤差，剔除含有粗差的基線邊。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(cè)環(huán)組成，并包含較多的閉和條件。GPS控制網(wǎng)由非同步GPS觀測(cè)邊構(gòu)成多邊形閉合環(huán)或附和路線時(shí)，其邊數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：一級(jí)GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過(guò)5條；二級(jí)GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過(guò)6條； 三級(jí)GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過(guò) 7條；四級(jí)GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過(guò)8條。三級(jí)GPS網(wǎng)應(yīng)采用絞鏈導(dǎo)線式、點(diǎn)連式布網(wǎng)，且GPS控制

21、網(wǎng)中不應(yīng)出現(xiàn)自由基線。在測(cè)設(shè)GPS控制網(wǎng)時(shí)，GPS控制網(wǎng)應(yīng)同附近等級(jí)高的國(guó)家平面控制網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于3個(gè)，并力求分布均勻，且能控制本控制網(wǎng)。 高程控制測(cè)量公路高程系統(tǒng)，宜采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。同一條公路應(yīng)采用同一個(gè)高程系統(tǒng)，不能采用同一系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)給定高程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。高速公路、一級(jí)公路采用四等水準(zhǔn)測(cè)量，水準(zhǔn)測(cè)量路線最大長(zhǎng)度不能超過(guò)16km。當(dāng)水準(zhǔn)測(cè)量困難的地段，四五等水準(zhǔn)測(cè)量可以采用三角高程測(cè)量，當(dāng)采用三角高程測(cè)量時(shí)，起訖點(diǎn)應(yīng)為高一個(gè)等級(jí)的控制點(diǎn)。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)50300m范圍之內(nèi)。水準(zhǔn)點(diǎn)間距宜為11.5km；山嶺重丘區(qū)可根據(jù)需要適當(dāng)加密；

22、大橋、隧道口及其它大型構(gòu)造物兩端，應(yīng)增設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)。技術(shù)指標(biāo)如下：表2.2 公路及構(gòu)造物水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)測(cè) 量 項(xiàng) 目等 級(jí)水準(zhǔn)路線最大長(zhǎng)度（ km）4000m以上特長(zhǎng)隧道、2000m以上特大橋 三等50高速公路、一級(jí)公路、 10002000m特大橋、 20004000m長(zhǎng)隧道 四等16二級(jí)及二級(jí)以下公路、 1000m以下橋梁、 2000m以下隧道五等10表2.3 水準(zhǔn)測(cè)量的精度等 級(jí)每公里高差中數(shù)誤差 （ mm） 往返較差、附合或環(huán)線閉合差 （ mm）檢測(cè)已測(cè)測(cè)段高差之差（ mm）偶然中誤差 M全中誤差 M W平原微丘區(qū)山嶺重丘區(qū)三等361235或1520四等5102060或2530注：計(jì)算往返較差

23、時(shí)，L為水準(zhǔn)點(diǎn)間的路線長(zhǎng)度（km）L計(jì)算附合或環(huán)線閉合差時(shí)，L為附合或環(huán)線的路線長(zhǎng)度（km）。n為測(cè)站數(shù)。Li為檢測(cè)測(cè)段長(zhǎng)度（km）。表2.4 水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)方法等級(jí)儀器類(lèi)型水準(zhǔn)尺類(lèi)型水準(zhǔn)尺類(lèi)型觀測(cè)方法三等DS1因瓦光學(xué)觀測(cè)法往后前前后DS3雙面中絲讀數(shù)法往返后前前后四等DS3雙面中絲讀數(shù)法往返、往后后前前水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求等級(jí)儀器型號(hào)視線長(zhǎng)度（m）前后視較差（m）前后視累積差（m）視線離地面最低高度（m）紅黑面讀數(shù)差（mm）紅黑面高差較差（mm）三等DS110036DS375四等DS3100510 線路的初測(cè)初測(cè)工作包括：插大旗、導(dǎo)線測(cè)量、高程測(cè)量、地形測(cè)量。初測(cè)在線路的全部勘測(cè)工作中占重要

24、的位置，它決定著線路的基本方向。根據(jù)方案研究中在小比例尺地形圖上所選線路位置，在野外用“紅白旗”標(biāo)出其走向和大概位置，并在擬定的線路轉(zhuǎn)向點(diǎn)和長(zhǎng)直線的轉(zhuǎn)向處插上標(biāo)旗，為導(dǎo)線測(cè)量及各專(zhuān)業(yè)調(diào)查指明方向。在插旗的同時(shí)應(yīng)進(jìn)行初測(cè)導(dǎo)線的點(diǎn)位選擇。導(dǎo)線點(diǎn)選擇應(yīng)滿足以下幾項(xiàng)要求：（1）點(diǎn)位應(yīng)靠近大旗線路的位置，以便于實(shí)測(cè)之用。（2）橋梁及隧道兩端附近，嚴(yán)重地質(zhì)不良地段以及越嶺埡口處均應(yīng)設(shè)點(diǎn)。（3）點(diǎn)位應(yīng)選在地勢(shì)較高、視野開(kāi)闊、易于保存的地方，以保證前后通視及方便地形測(cè)量。（4）導(dǎo)線點(diǎn)間距應(yīng)取用400m左右，以避免變長(zhǎng)過(guò)短而降低精度。使用全站儀時(shí)邊長(zhǎng)可增至1Km。（1）水平角觀測(cè)。初測(cè)導(dǎo)線水平角可用DJ2及DJ

25、6經(jīng)緯儀以測(cè)回法測(cè)量，觀測(cè)一測(cè)回。兩個(gè)半測(cè)回間變換度盤(pán)位置，兩個(gè)半測(cè)回間角值較差在20（DJ2）或30（DJ6）以內(nèi)時(shí)取平均值。（2）邊長(zhǎng)丈量。導(dǎo)線邊長(zhǎng)采用全站儀測(cè)量。邊長(zhǎng)測(cè)量的相對(duì)中誤差不應(yīng)大于1/2000。（3）導(dǎo)線的聯(lián)測(cè)。在利用國(guó)家控制點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)線檢核時(shí)，導(dǎo)線所用的起算點(diǎn)與檢核用的控制點(diǎn)應(yīng)在同一高斯投影帶內(nèi)，若不在同帶時(shí)進(jìn)行換帶計(jì)算。需要指出的是，隨著GPS技術(shù)應(yīng)用的日益普及，GPS定位（快速靜態(tài)或RTK）施測(cè)線路導(dǎo)線成為今后的一個(gè)重要發(fā)展方向。3高程測(cè)量初測(cè)高程測(cè)量主要有基平測(cè)量和中平測(cè)量，基平測(cè)量是沿線路布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，作為線路高程控制網(wǎng)；中平測(cè)量是測(cè)定沿線各導(dǎo)線點(diǎn)、百米樁及加樁點(diǎn)的高程，

26、用以繪制線路縱斷面圖和專(zhuān)業(yè)調(diào)查。（1）基平測(cè)量。水準(zhǔn)點(diǎn)的密度一般沿線路每隔2Km左右設(shè)立一個(gè)，在地形復(fù)雜地段可適當(dāng)縮短水準(zhǔn)點(diǎn)間距；另外在300m以上的大橋和隧道兩端及車(chē)站附近應(yīng)加設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)位置應(yīng)離開(kāi)線路中線一定距離，以50-100m為宜，以免線路施工時(shí)被破壞。基平測(cè)量應(yīng)采用DS3級(jí)以上的水準(zhǔn)儀，按一組往返或兩組單程的水準(zhǔn)測(cè)量方法施測(cè)。在跨越河流和溝壑時(shí)視線場(chǎng)可放寬至200m，但應(yīng)盡量保持前后視距相等。當(dāng)視線超過(guò)200m時(shí)，應(yīng)按跨河水準(zhǔn)測(cè)量的要求進(jìn)行?；綔y(cè)量應(yīng)與國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)或等級(jí)相當(dāng)?shù)钠渌疁?zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。應(yīng)不遠(yuǎn)于30Km聯(lián)測(cè)一次，構(gòu)成符合水準(zhǔn)線路，其高程允許閉合差為30mm（L為符合水準(zhǔn)路

27、線長(zhǎng)度，單位Km）?；綔y(cè)量也可用電磁波測(cè)距三角高程施測(cè)，可用導(dǎo)線點(diǎn)兼做水準(zhǔn)點(diǎn)。（2）中平測(cè)量。中平測(cè)量可采用單程水準(zhǔn)測(cè)量，以及基平所測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn)布設(shè)成符合水準(zhǔn)線路。中平測(cè)量允許閉合差為50mm（L為符合水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位Km）。（3）帶狀地形圖測(cè)繪。高速公路屬線狀地物，所需地形圖為帶狀其測(cè)圖帶的寬度與測(cè)圖比例尺、地形的復(fù)雜程度有關(guān)?！皽y(cè)規(guī)”對(duì)此做了如表2-1的規(guī)定。表2-1 帶狀地形圖測(cè)規(guī)規(guī)定測(cè)圖比例尺導(dǎo)線每側(cè)的測(cè)繪寬度/m等高線間距/m最大視線長(zhǎng)度/m一般地段困難地段垂直角12垂直角121：10000250 - 5005106006001：5000200 - 300254503501：2

28、000100 - 150124003001：1000按需要112501501：500按需要115080帶狀地形圖的比例尺選擇可參照一般平坦地區(qū)為1：2000 1:5000,困難地區(qū)為1：2000進(jìn)行。 線路的定測(cè)新線定測(cè)階段的測(cè)量工作主要有：中線測(cè)量、線路縱橫斷面測(cè)量。中線測(cè)量是把在帶狀地形圖上設(shè)計(jì)好的線路中線測(cè)設(shè)到地面上，并用木樁標(biāo)定出來(lái)。中線測(cè)量包括放線和中樁測(cè)設(shè)兩部分工作。放線是把紙上各交點(diǎn)間的直線段測(cè)設(shè)于地面上；中樁測(cè)設(shè)是沿著直線和曲線詳細(xì)測(cè)設(shè)中線樁。放線常用方法有撥角法、支距法、極坐標(biāo)法和GPS RTK法。（1）撥角放線法。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

29、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(chǎng)放出各個(gè)交點(diǎn)，定出中線位置。撥角放線法在放養(yǎng)工作中可循序漸進(jìn)，較其他方法放樣導(dǎo)線工作量小，效率高，并且放線點(diǎn)間的距離和方向均采用實(shí)測(cè)值，放樣中線的相對(duì)精度不受初值的影響，可減少初測(cè)導(dǎo)線的工作量和提高放樣中線的質(zhì)量。通過(guò)與初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)或國(guó)家平面控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，這種方法適用于無(wú)初測(cè)導(dǎo)線的任何測(cè)區(qū)。根據(jù)放線資料，首先置鏡于初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)，撥出計(jì)算出的轉(zhuǎn)向角，定出放樣點(diǎn)到鏡點(diǎn)的距離。焦點(diǎn)水平角在使用全站儀是，采用正倒鏡測(cè)設(shè)，在限差范圍內(nèi)，分中取平均位置，距離采用往返觀測(cè)。交點(diǎn)至轉(zhuǎn)點(diǎn)或轉(zhuǎn)點(diǎn)之間的距離不宜長(zhǎng)于1000m；兩點(diǎn)間的最短距離不得少

30、于50m。當(dāng)小于50m時(shí)，應(yīng)設(shè)置遠(yuǎn)視點(diǎn)。定設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，正倒鏡的點(diǎn)位橫向誤差每100m距離不應(yīng)大于5mm；當(dāng)點(diǎn)間距離大于400m時(shí)，最大點(diǎn)位橫向誤差不應(yīng)大于20mm，在限差范圍內(nèi)分中定點(diǎn)。在測(cè)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。撥角法放線雖然速度快，但其缺點(diǎn)是放線誤差累計(jì)。為了保證測(cè)設(shè)的中線位置不致偏離理論位置過(guò)大，“測(cè)規(guī)”規(guī)定中線每5 10km，應(yīng)與初測(cè)導(dǎo)線（或航測(cè)外控點(diǎn)、GPS點(diǎn)）聯(lián)測(cè)一次。（2）支距放線法。這種方法適用于地形不太復(fù)雜且初測(cè)導(dǎo)線與設(shè)計(jì)的 線路中線相距較近的地區(qū)。該方法的基本原理是在設(shè)計(jì)圖上量出初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)和線路中心線點(diǎn)的支距，然后根據(jù)支距和實(shí)

31、地的初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行實(shí)地放樣。（3）全站儀極坐標(biāo)法。全站儀極坐標(biāo)法放樣簡(jiǎn)單靈活，適用于中線通視差的測(cè)區(qū)，但放樣工作量大，放樣到實(shí)地上的中線相對(duì)精度不高，并且由于用初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)直接定測(cè)各放樣的位置。（4）GPS RTK法。在公路測(cè)量領(lǐng)域里，測(cè)量工作者已不滿足于只將GPS用于控制測(cè)量。特別是近幾年來(lái)高精度DPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)RTK的快速發(fā)展，由于它能夠?qū)崟r(shí)提供在任意坐標(biāo)系內(nèi)的三維坐標(biāo)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)于公路中線測(cè)量利用GPS RTK直接坐標(biāo)放樣已經(jīng)很普遍。GPS RTK時(shí)一種全天候、全方位的新型測(cè)量系統(tǒng)，時(shí)目前實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地確定待測(cè)點(diǎn)位置的最佳方式。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)

32、據(jù)傳輸?shù)碾娕_(tái)。RTK定位技術(shù)時(shí)將基準(zhǔn)站的相位觀測(cè)數(shù)據(jù)及坐標(biāo)信息通過(guò)數(shù)據(jù)鏈方式即使傳誦給動(dòng)態(tài)用戶，動(dòng)態(tài)用戶將收到的數(shù)據(jù)鏈連同自采集的相位觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分處理，從而獲得動(dòng)態(tài)用戶的實(shí)時(shí)三維位置。動(dòng)態(tài)用戶再將實(shí)時(shí)位置與設(shè)計(jì)值相比較，進(jìn)而指導(dǎo)放樣。2中樁測(cè)量公路中樁也稱為里程樁，從線路的起點(diǎn)開(kāi)始，需沿線路方向在地面上設(shè)置整樁和加樁，這項(xiàng)工作稱為中樁測(cè)設(shè)。在中線交點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)及轉(zhuǎn)角測(cè)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。設(shè)置里程樁有兩重作用，既標(biāo)定了路線中心線的位置和長(zhǎng)度，又是實(shí)測(cè)線路縱、橫斷面的依據(jù)。中樁測(cè)設(shè)是在中線丈量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它是從起點(diǎn)開(kāi)始，按規(guī)定每隔一整數(shù)距離設(shè)一樁，此為整樁

33、。根據(jù)不同的線路，整樁之間的距離也不一樣，一般為20m、30m、50m等（曲線上根據(jù)不同半徑R，每隔20m、10m、5m）。在相鄰整樁之間線路穿過(guò)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。因此，加樁又分為地形加樁、地物加樁、曲線加樁和關(guān)系加樁等。地形加樁，是指沿中線在地面起伏突變處、橫向坡度變化處以及天然河溝處等所設(shè)置的里程樁。地物加樁，是指沿中線有人工構(gòu)筑物的地方，如橋梁、涵洞處，路線與其它公路、鐵路、渠道、高壓線等交叉處，拆遷建筑物處，以及土壤地質(zhì)變化處加設(shè)的里程樁。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(jiǎn)稱直圓點(diǎn)ZY）、圓曲線中點(diǎn)（簡(jiǎn)稱曲中點(diǎn)QZ）

34、、圓曲線終點(diǎn)（簡(jiǎn)稱圓直點(diǎn)YZ）等，分別以漢語(yǔ)拼音縮寫(xiě)為代號(hào)。為了便于計(jì)算，線路中樁均按起點(diǎn)到該樁的里程進(jìn)行編號(hào)，并用紅油漆寫(xiě)在木樁側(cè)面，如樁號(hào)為0100，即此樁距起點(diǎn)100m（“”號(hào)前的數(shù)為公里數(shù)）。整樁和加樁統(tǒng)稱為里程樁提高中樁測(cè)設(shè)的精度，一般用測(cè)距儀或全站儀測(cè)量距離，當(dāng)用鋼尺量距時(shí)一般要丈量?jī)纱?，其精度?yīng)滿足1/1000。在釘樁時(shí)，對(duì)于交點(diǎn)樁、轉(zhuǎn)點(diǎn)樁、距路線起點(diǎn)每隔500m處的整樁、重要地物加樁（如橋、隧道位置樁），以及曲線主點(diǎn)樁，都要打下方樁樁頂露出地面約20，在其旁邊釘一指示樁），指示樁為板樁。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)。曲線主點(diǎn)的指示樁字面朝向

35、圓心。其余的里程樁一般使用板樁，一半露出地面，以便于書(shū)寫(xiě)樁號(hào)，樁號(hào)字面一律要面向線路起點(diǎn)。3水準(zhǔn)測(cè)量定測(cè)階段的水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)方法及精度要求同初測(cè)階段，其基平測(cè)量應(yīng)盡量采用初測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)。對(duì)于被破壞或?qū)⑹苁┕び绊懙狞c(diǎn)位以及離定測(cè)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(cè)量。對(duì)路線中初測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的檢測(cè)，其限差不應(yīng)超過(guò)30mm（L為相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)間的線路長(zhǎng)度，單位Km）。若符合限差則采用初測(cè)成果，否則應(yīng)查明原因，重新測(cè)算。中平測(cè)量的任務(wù)時(shí)測(cè)出定測(cè)時(shí)設(shè)置的各中樁高程，為繪制縱斷面圖提供依據(jù)。中平測(cè)量一般采用水準(zhǔn)測(cè)量的方法進(jìn)行，以相鄰量水準(zhǔn)點(diǎn)為一

36、測(cè)段，其與基本水準(zhǔn)點(diǎn)符合的精度要求為50mm。中平測(cè)量也就是線路縱斷面測(cè)量或叫中樁測(cè)量，是以相鄰的兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)為一測(cè)段，從一水準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始，逐點(diǎn)側(cè)定各中樁的地面高程，閉合于下一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)上。中平水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求，一般將測(cè)段高差 與兩端水準(zhǔn)點(diǎn)高差 之差的限差定為 。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，將水準(zhǔn)儀置于測(cè)站上，首先讀取后、前兩轉(zhuǎn)點(diǎn)（TP）的尺上讀數(shù)，再讀取兩轉(zhuǎn)點(diǎn)間所有中樁地面點(diǎn)的尺上讀數(shù)，這些中樁點(diǎn)稱為中間點(diǎn)，中間點(diǎn)的立尺由后視點(diǎn)立尺人員來(lái)完成。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(zhǎng)一般不應(yīng)超過(guò)120m。4縱橫斷面圖測(cè)繪在各樁點(diǎn)高程數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上繪制縱橫斷面圖時(shí)

37、定測(cè)階段的一項(xiàng)重要任務(wù)。縱斷面圖表示了沿中線方向的地勢(shì)起伏，設(shè)計(jì)中用于研究線路空間線形的起伏布置。橫斷面圖則反映了各種因素，用語(yǔ)確定橫斷面的形式、各部分位置和尺寸，并為路基土石方量的計(jì)算提供依據(jù)。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?：100 1：500。縱斷面圖既可表示中線方向的地面起伏，又可在其上進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)，是線路設(shè)計(jì)和施工的重要資料?？v斷面圖是以中線樁的里程為橫坐標(biāo)、以其高程為縱坐標(biāo)建立的直角坐標(biāo)系中繪制的。為了明顯地表示地面起伏，一般取高程比例尺比里程比例尺大10倍或20倍。高程按比例尺注記，但要參考其它中線樁的地面高程確

38、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。2 橫斷面圖測(cè)繪橫斷面測(cè)量，就是測(cè)定中樁兩側(cè)垂直于中線方向地面變坡點(diǎn)間的距離和高差，并繪制成橫斷面圖，供路基、邊坡、特殊構(gòu)造物的設(shè)計(jì)、土石方計(jì)算和施工放樣之用。橫斷面測(cè)量的寬度，應(yīng)根據(jù)中樁填挖高度、邊坡大小以及有關(guān)工程的特殊要求而定，一般自中線兩側(cè)各測(cè)1050m。除每個(gè)中樁均應(yīng)施測(cè)外，在大、中橋頭，隧道口，擋土墻等重點(diǎn)工程地段，可根據(jù)需要加密。橫斷面測(cè)量的限差一般為：高差容許誤差 ，式中： 為測(cè)點(diǎn)至中樁間的高差；水平距離的相對(duì)誤差為1/50。1）橫斷面的測(cè)量方法：（1）標(biāo)桿皮尺法：將標(biāo)桿依次立于橫斷面方向上所選定的變坡點(diǎn)處，皮尺挨中樁地面

39、拉平量出至各變坡點(diǎn)的距離，皮尺截于標(biāo)桿的高度即為兩點(diǎn)間的高差。按路線前進(jìn)的方向分左側(cè)和右側(cè)，分?jǐn)?shù)中分母表示測(cè)段水平距離，分子表示測(cè)段兩端點(diǎn)的高差。高差為正號(hào)表示升坡，負(fù)號(hào)表示降坡。(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。施測(cè)時(shí)用鋼尺量距（或皮尺）量距，用水準(zhǔn)儀后視中樁標(biāo)尺，求得視線高程后，再前視橫斷面方向上坡度變化點(diǎn)上的標(biāo)尺。視線高程減去諸前視點(diǎn)讀數(shù)即得各測(cè)點(diǎn)高程。（3)經(jīng)緯儀或全站儀法：在地形復(fù)雜、橫坡較陡的地段，可利用經(jīng)緯儀或全站儀，直接定出橫斷面的方向和橫斷面上各變坡點(diǎn)與中樁點(diǎn)之間的水平距離和高差。2）橫斷面圖的繪制根據(jù)橫斷面測(cè)量成果，對(duì)距離和高程取統(tǒng)

40、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5-2-18所示。目前公路測(cè)量中，一般都是在野外邊測(cè)邊繪，便于及時(shí)對(duì)橫斷面圖進(jìn)行檢核，也可按表5-2-3、表5-2-4形式在野外記錄、室內(nèi)繪制。繪圖時(shí)，先在圖紙上定好中樁位置，由中樁開(kāi)始，分左、右兩側(cè)逐一按各測(cè)點(diǎn)間的距離和高程點(diǎn)繪于圖紙上，并用直線連接相鄰各點(diǎn)即得橫斷面地面線。圖5-2-18為經(jīng)橫斷面設(shè)計(jì)后，在地面線上、下繪有標(biāo)準(zhǔn)路基橫斷面的圖形。第三章GPS在高速公路測(cè)量中的應(yīng)用3.1 GPS全球定位系統(tǒng)概述GPS是英文Global Positioning System的縮寫(xiě)，即全球定位系統(tǒng)。它是美國(guó)國(guó)防部為陸、海、空

41、三軍研制的、利用衛(wèi)星發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位的系統(tǒng)，具有全球、全天候、實(shí)時(shí)的導(dǎo)航定位功能，能為用戶提供高精度的七維信息(三維位置、三維速度、一維時(shí)間)。3 GPS系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)GPS系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分和用戶設(shè)備三部分組成。 1)空間部分 整個(gè)GPS系統(tǒng)包括24顆衛(wèi)星，其中有21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星。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。軌道為近圓形，最大偏心率是0. 01，半長(zhǎng)軸26560km，軌道平均高度為20200km，衛(wèi)星運(yùn)行周期為12小時(shí)。這樣的布局，保

42、證了在地球上和近地空間內(nèi)任一點(diǎn)、任何時(shí)刻均可至少同時(shí)觀測(cè)4顆GPS衛(wèi)星，便于進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。 GPS衛(wèi)星的主要功能為: (1)接收和存儲(chǔ)由地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信號(hào)；接收并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令。 (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。 (3)通過(guò)星載高精度原子鐘產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)，提供精確的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。 (4)向用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)。 (5)接收地面主控站通過(guò)注入站送給衛(wèi)星的調(diào)度命令。 2)地面控制部分 地面控制部分包括監(jiān)測(cè)站、主控站和注入站。 (1)監(jiān)測(cè)站 監(jiān)測(cè)站有五個(gè)，它們的任務(wù)是在衛(wèi)星過(guò)頂時(shí)收集衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航信息，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，收集當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送往主控站。 (2)主

43、控站 主控站只有一個(gè)，其主要任務(wù)是:提供GPS系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)，并控制整個(gè)地面站組的工作；處理由各個(gè)監(jiān)測(cè)站送來(lái)的數(shù)據(jù)，編制各衛(wèi)星的星歷，計(jì)算各衛(wèi)星的鐘差和電離層校正參數(shù)等，并把這些導(dǎo)航信息送到注入站；當(dāng)衛(wèi)星偏離預(yù)定的軌道太遠(yuǎn)時(shí)，控制其軌道；工作衛(wèi)星失效時(shí)，調(diào)用備用衛(wèi)星。 (3)注入站 注入站有三個(gè)，它們的任務(wù)是:在衛(wèi)星通過(guò)其上空時(shí)，把導(dǎo)航信息注入給衛(wèi)星。 3)用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備部分的核心是GPS接收機(jī)。這是由主機(jī)、天線、電源和數(shù)據(jù)處理軟件等部分組成。其主要功能是:接收衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)，獲取定位的觀測(cè)值，提取導(dǎo)航電文中的廣播星歷、衛(wèi)星鐘改正等參數(shù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后完成導(dǎo)航定位工作。GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)：G

44、PS系統(tǒng)最基本的特點(diǎn)是以“多星、高軌、高頻、測(cè)量測(cè)距”為體制，以高精度的原子鐘為核心，由此產(chǎn)生以下特點(diǎn)： 1)全球覆蓋連續(xù)導(dǎo)航定位 由于GPS有24顆衛(wèi)星，而且分布合理，軌道高達(dá)20200km，所以在地球上和近地空間上任何一點(diǎn)，均可同步地觀測(cè)4顆以上衛(wèi)星，可以實(shí)現(xiàn)全球、全天候連續(xù)導(dǎo)航定位。 2)高精度三維定位GPS能連續(xù)的為各類(lèi)用戶提供三維位置、三維速度和精確時(shí)間信息。GPS提供的測(cè)量信息較多，既可通過(guò)偽碼測(cè)定偽距，又可測(cè)定載波多普勒頻移、載波相位。偽距觀測(cè)的單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度，P碼為20m, C/A碼為 40m，事后處理精度可達(dá)3-5m。 3)實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位利用GPS進(jìn)行導(dǎo)航定位，1秒即可完成一

45、次定位，這對(duì)高動(dòng)態(tài)用戶尤為重要。 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(wú)數(shù)多個(gè)用戶。 5)抗干擾性好、保密性強(qiáng)GPS采用數(shù)字通訊的特殊編碼技術(shù)，即偽噪聲碼技術(shù)，因而具有良好的抗干擾性和保密性。3. 絕對(duì)定位與相對(duì)定位(1)絕對(duì)定位 在一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上，利用GPS接收機(jī)觀測(cè)4顆以上的GPS衛(wèi)星，獨(dú)立確定特定點(diǎn)在地固坐標(biāo)系(坐標(biāo)系固定在地球上，隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)。GPS采用的坐標(biāo)系為WGS-84坐標(biāo)系)中的位置，稱為絕對(duì)定位。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(cè)的組織與實(shí)

46、施簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單。其主要問(wèn)題是，受衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星信號(hào)在傳播過(guò)程中的大氣延遲誤差的影響顯著，定位精度較低。特別是美國(guó)實(shí)施SA政策以后，GPS(標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù))的定位精度將降至100 m 。 (2)相對(duì)定位 在兩個(gè)或若干個(gè)測(cè)量站上，設(shè)置GPS接收機(jī)，同步跟蹤觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，測(cè)定它們之間相對(duì)位置，稱為相對(duì)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)。由于相對(duì)定位是在幾點(diǎn)同步觀測(cè)GPS衛(wèi)星的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，因此可以有效地消除或減弱許多相同的或基本相同的誤差，如衛(wèi)星鐘的誤差、衛(wèi)星星歷誤差、信號(hào)的傳播延遲誤差和SA的影響等，從而可以獲得很高的相對(duì)定位精度。但相對(duì)定位要求各站接收機(jī)必須

47、同步跟蹤觀測(cè)相同的衛(wèi)星，因而作業(yè)組織和實(shí)施比較復(fù)雜，而且兩點(diǎn)的距離受到限制，一般在1000km以內(nèi)。3. 動(dòng)態(tài)定位與靜態(tài)定位按待定點(diǎn)相對(duì)于地固坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)區(qū)分，GPS定位可以分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩類(lèi)。 (1)靜態(tài)定位 若待定點(diǎn)相對(duì)于地固坐標(biāo)系，沒(méi)有可以察覺(jué)的運(yùn)動(dòng)，或者有微小的運(yùn)動(dòng)，但是在一次觀測(cè)期間(數(shù)小時(shí)或若干天)無(wú)法覺(jué)察到，確定這樣的待定點(diǎn)的位置，成為靜態(tài)定位。其基本特點(diǎn)是，在GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)處理中，待定點(diǎn)的坐標(biāo)是個(gè)常量，沒(méi)有速度分量。在靜態(tài)定位中，可以進(jìn)行大量的重復(fù)觀測(cè)，以提高定位精度。 (2)動(dòng)態(tài)定位若待定點(diǎn)相對(duì)于地固坐標(biāo)系有顯著的運(yùn)動(dòng)，則這樣的點(diǎn)的定位稱為動(dòng)態(tài)定位。動(dòng)態(tài)定位可以

48、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。另一種是精密動(dòng)態(tài)定位，其主要目的不是導(dǎo)航，而是精確確定用戶各個(gè)時(shí)刻的位置和速度。3.2 GPS的控制測(cè)量GPS技術(shù)比常規(guī)地面測(cè)量技術(shù)，除具有對(duì)測(cè)站選擇有更大的靈活性，更適應(yīng)不利氣候條件，全天候、連續(xù)作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)；還具有提供數(shù)據(jù)更多、精度更高的數(shù)據(jù)信息地面點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)及其方差。并可通過(guò)坐標(biāo)交換將其轉(zhuǎn)換到工程所需要的空間或平面直角坐標(biāo)系中。因此，GPS技術(shù)在工程測(cè)量、精密定位中得到廣泛地應(yīng)用。近幾年在公路控制測(cè)量中逐漸采用GPS控制網(wǎng)。以下是GPS測(cè)量在公

49、路測(cè)量中的應(yīng)用：公路路線一般處在一條帶狀走廊內(nèi)。其平面控制測(cè)量往往采用導(dǎo)線形式，這包括附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線等導(dǎo)線網(wǎng)形式。對(duì)于重要構(gòu)造物如大橋、特大橋、長(zhǎng)大隧道等，也有布設(shè)成三角網(wǎng)、線形鎖等形式。 常規(guī)測(cè)量方法的缺陷(1)規(guī)范對(duì)附合導(dǎo)線長(zhǎng)、閉合導(dǎo)線長(zhǎng)及結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線間長(zhǎng)度等有嚴(yán)格規(guī)定，一般對(duì)于高等級(jí)公路均要求達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線要求。這樣，導(dǎo)線附合或閉合長(zhǎng)度最長(zhǎng)不得超過(guò)10km，結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)間距不能超過(guò)附合導(dǎo)線長(zhǎng)度的0.7倍。這種要求一般在實(shí)際作業(yè)中難以達(dá)到，往往出現(xiàn)超規(guī)范作業(yè)。(2)搜集到的用于路線測(cè)量控制的起算點(diǎn)間一般很難保證為同一測(cè)量系統(tǒng)，往往國(guó)測(cè)、軍測(cè)、城市控制點(diǎn)混雜一起，這就存在系統(tǒng)間的兼容

50、性問(wèn)題，如果用不兼容的起算點(diǎn)，勢(shì)必影響測(cè)量質(zhì)量。(3)國(guó)家大地點(diǎn)破壞嚴(yán)重影響測(cè)量作業(yè)。由于國(guó)家基礎(chǔ)控制點(diǎn)，大多為50、60年代完成，經(jīng)過(guò)30多年，有些點(diǎn)由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要被破壞，有些點(diǎn)則由于人們?nèi)狈χR(shí)遭人為破壞。在這些地區(qū)進(jìn)行路線測(cè)量作業(yè)，往往在50km以上均找不到導(dǎo)線的聯(lián)測(cè)點(diǎn)。這樣路線控制測(cè)量的質(zhì)量得不到保證。(4)地面通視困難往往影響常規(guī)測(cè)量的實(shí)施。一般路線的控制點(diǎn)要求布設(shè)在距路線的300m范圍內(nèi)。由于通視的原因，這一條件難以滿足，甚至在大范圍密林、密灌及青紗帳地區(qū)，根本無(wú)法實(shí)施常規(guī)控制測(cè)量。利用GPS測(cè)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(cè)設(shè)質(zhì)量。3

51、.2.2 高速公路GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì) GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)是GPS測(cè)量工作實(shí)施的第一步，這項(xiàng)工作應(yīng)根據(jù)網(wǎng)的用途和用戶的要求來(lái)進(jìn)行。其主要內(nèi)容包括精度指標(biāo)的確定、網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)和網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。 GPS網(wǎng)的精度要求，主要取決于公路等級(jí)對(duì)控制網(wǎng)的要求GPS測(cè)量按其精度劃分為A, B, C, D, E五級(jí)，工程測(cè)量中一般采用C, D, E三級(jí)，其精度指標(biāo)應(yīng)符合表規(guī)定。 GPS網(wǎng)精度指標(biāo)GPS網(wǎng)的級(jí)別ab適用范圍C510橋梁、隧道、大型樞紐、立交控制D1010線路首級(jí)控制 E1020初測(cè)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(cè)計(jì)劃及觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法。所以，設(shè)計(jì)

52、中要根據(jù)用戶的要求和可能慎重確定。 GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)主要取決于用戶的要求，同時(shí)還與接收機(jī)的類(lèi)型和數(shù)量、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間等條件有關(guān)。為滿足用戶的要求，GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則是: (1) GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與原有地面控制點(diǎn)相重合，重合點(diǎn)一般不應(yīng)少于3個(gè)，以便可靠地確定GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)； (2) GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點(diǎn)相重合，而非重合點(diǎn)一般應(yīng)根據(jù)要求以水準(zhǔn)測(cè)量方法聯(lián)測(cè)； (3) GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過(guò)獨(dú)立邊構(gòu)成閉合圖形，如三角形、多邊形或附合路線，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性； (4)為了便于觀測(cè)和水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)，GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在視野開(kāi)闊和容易到達(dá)的地方； (5)為了便于公路導(dǎo)線點(diǎn)加密，GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡

53、量靠近公路走向。 GPS網(wǎng)的獨(dú)立觀測(cè)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)。在公路路線控制測(cè)量中，布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)多采用環(huán)形網(wǎng)，即由若干個(gè)含有多條獨(dú)立觀測(cè)邊的閉合環(huán)所組成的網(wǎng)。這種網(wǎng)與經(jīng)典大地測(cè)量中的導(dǎo)線網(wǎng)相似。作為閉合環(huán)的特例，在公路導(dǎo)線測(cè)量中還可采用所謂的附合線路。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)。而網(wǎng)的基準(zhǔn)的確定是通過(guò)網(wǎng)的整體平差計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的。GPS網(wǎng)的整體平差中，可能含有兩類(lèi)觀測(cè)量，即相對(duì)觀測(cè)量(如基線向量)和絕對(duì)觀測(cè)量(如點(diǎn)在WGS84中的坐標(biāo)值)。應(yīng)用 GPS技術(shù)進(jìn)行路線測(cè)量首先應(yīng)根據(jù)工程需要確定 GPS控制網(wǎng)的等級(jí) , 路線 GPS控制測(cè)量分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)

54、、四級(jí)共4個(gè)等級(jí)。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)。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。在具體的布設(shè)中可以分級(jí)布設(shè) , 也可以越級(jí)布設(shè)或布設(shè)同級(jí)的全面網(wǎng)。各等級(jí)控制網(wǎng)相鄰點(diǎn)間的弦長(zhǎng)精度用下式表示：= a2+ ( bd)21/ 2式中 , GPS基線向量的弦長(zhǎng)中誤差;a GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度的固定誤差;b GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度的比例誤差;d 相鄰點(diǎn)間的距離。3.3 GPS在高速公路測(cè)量中的外業(yè)實(shí)施 GPS在高速公路測(cè)量中的外業(yè)實(shí)施主要包括GPS點(diǎn)位選埋、觀測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)預(yù)處理等工作。3.3.1

55、 路線GPS網(wǎng)的布網(wǎng)選點(diǎn)原則 GPS測(cè)量測(cè)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(jiǎn)便。但由于點(diǎn)位的選擇對(duì)保證觀測(cè)工作的順利進(jìn)行、可靠地保證測(cè)量結(jié)果及后期對(duì)工程應(yīng)用的方便具有重要意義，所以，在選點(diǎn)工作開(kāi)始之前，應(yīng)收集和了解測(cè)區(qū)的地形情況以及原有測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的分布及保存情況，以便確定合理的測(cè)點(diǎn)位置。選點(diǎn)應(yīng)遵守的原則是； (1)測(cè)站點(diǎn)應(yīng)選在遠(yuǎn)離大功率的無(wú)線電發(fā)射臺(tái)和高壓電線外，以避免其周?chē)艌?chǎng)對(duì)GPS信號(hào)的干擾； (2)測(cè)站點(diǎn)應(yīng)選在易于安置接收機(jī)的地方，且視野開(kāi)闊，其周?chē)系K物的高度角一般應(yīng)大于10； (3)測(cè)站點(diǎn)應(yīng)選在交通方便的地方，并且便于用其它測(cè)量手段聯(lián)測(cè)和擴(kuò)展； (4

56、)點(diǎn)位選定后，應(yīng)按規(guī)定繪制點(diǎn)之記。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)。GPS網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)置具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，標(biāo)石的類(lèi)型分為基巖標(biāo)石、基本標(biāo)石和普通標(biāo)石三種。公路導(dǎo)線測(cè)量中有宜采用普通標(biāo)石。各種標(biāo)石的規(guī)格應(yīng)符合全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范。3.3.2 外業(yè)觀測(cè) 1. GPS觀測(cè)的過(guò)程 GPS觀測(cè)的過(guò)程包括天線安置、觀測(cè)作業(yè)、觀測(cè)記錄、觀測(cè)成果的外業(yè)檢核等四個(gè)過(guò)程。天線安置 天線的正確安置是獲取點(diǎn)位精確成果的前提，天線安置需滿足下列要求： 對(duì)于控制測(cè)量，天線一般應(yīng)盡可能利用三腳架直接安置在標(biāo)志中心的垂直方向上，對(duì)中誤差不大于3mm，特殊情況下可進(jìn)行偏心觀測(cè)

57、，必須精密測(cè)定歸心元素。對(duì)于A級(jí)以上網(wǎng)不允許在高標(biāo)上安置天線。 需要在視標(biāo)的基板上安置天線時(shí)，應(yīng)先卸去砧標(biāo)頂部，將標(biāo)志中心投影到基板上，然后 以投影點(diǎn)安置天線，投影點(diǎn)示誤三角形的最長(zhǎng)邊或示誤四邊形的長(zhǎng)對(duì)角線不得大于5mm。 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(zhǎng)小于 10km時(shí)，可在其下安置天線，但應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間)。 為消除相位中心偏差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，安置天線時(shí)用羅盤(pán)定向使天線指北線嚴(yán)格指向北方，定向誤差根據(jù)定位的精度不同而異，一般不超過(guò)3-5。 天線集成體上的圓水準(zhǔn)氣泡必須居中，沒(méi)有圓水準(zhǔn)氣泡的天線可調(diào)整天線基座腳螺旋，使在天線互為120。方向上量取的天線

58、高互差小于3mm 。 架設(shè)天線不宜過(guò)低，一般應(yīng)距地面以上。天線架設(shè)好后，在圓盤(pán)天線間隔120方向上分別量取的天線高二次量取結(jié)果差須小于3mm，取其平均值記入測(cè)量手簿，并在各時(shí)段前后分別量取一次。 2)觀測(cè)作業(yè) 通過(guò)觀測(cè)作業(yè)，采集GPS衛(wèi)星信號(hào)，以獲取定位所需的數(shù)據(jù)。對(duì)于具體的操作方法因接收機(jī)的型號(hào)不同而異，GPS收機(jī)都隨機(jī)帶有操作手冊(cè)，具體操作按操作手冊(cè)執(zhí)行。作業(yè)時(shí)應(yīng)滿足以下作業(yè)要求： 觀測(cè)小組必須嚴(yán)格遵守調(diào)度命令，按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行作業(yè)。 檢查接收機(jī)電源電纜和天線等各項(xiàng)連接無(wú)誤后，方可開(kāi)機(jī)。 開(kāi)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(cè)試并輸入測(cè)站采樣間隔等控制信息。 接收機(jī)啟動(dòng)前與作業(yè)

59、過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)填寫(xiě)測(cè)量手簿中的記錄項(xiàng)目，GPS測(cè)量手簿記錄格式、內(nèi)容可參考GPS規(guī)范。 接收機(jī)開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)后，觀測(cè)員可通過(guò)專(zhuān)用功能鍵和選擇菜單，查看測(cè)站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號(hào)、衛(wèi)星健康狀況、信噪比、相位測(cè)量殘差、實(shí)時(shí)定位的結(jié)果及其變化、存儲(chǔ)介質(zhì)記錄和電源情況，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)作記錄并及時(shí)報(bào)告調(diào)度者。 每時(shí)段觀測(cè)開(kāi)始時(shí)與結(jié)束前各記錄一次觀測(cè)衛(wèi)星號(hào)、天氣狀況、實(shí)時(shí)定位經(jīng)緯度和大地高、PDOP值等。須觀測(cè)記錄氣象元素的高等級(jí)GPS網(wǎng)點(diǎn)，每時(shí)段氣象觀測(cè)應(yīng)不少于2次一次在時(shí)段開(kāi)始時(shí)，一次在對(duì)段結(jié)束時(shí)。 每時(shí)段觀測(cè)前后應(yīng)各量取天線高一次，兩次量高之差不應(yīng)大于3mm，取平均值作為最后天線高。 觀測(cè)員要細(xì)心操

60、作，觀測(cè)期間防止接收設(shè)備震動(dòng)更不得移動(dòng)，要防止人員和其它物體碰動(dòng)天線或阻擋信號(hào)。 觀測(cè)期間，不得在天線附近50m以內(nèi)使用電臺(tái)，不得在天線附近l0m以內(nèi)使用對(duì)講機(jī)。 = 10 * GB3 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(yáng)光直接照曬，確保接收機(jī)正常工作。在一個(gè)時(shí)段觀測(cè)過(guò)程中不允許進(jìn)行以下操作：接收機(jī)關(guān)閉又重新啟動(dòng)、進(jìn)行自測(cè)試、改變衛(wèi)星高度角、改變數(shù)據(jù)采樣間隔、改變天線位置、按動(dòng)關(guān)閉文件和刪除文件等功能鍵。在GPS快速靜態(tài)定位測(cè)量中的同一觀測(cè)單元期間，參考站觀測(cè)不能中斷，參考站和流動(dòng)站采樣間隔要相同，不能變更。 3)觀測(cè)記錄 外業(yè)觀測(cè)過(guò)程中，所有的觀測(cè)數(shù)據(jù)和資料部應(yīng)妥善記錄。G