gps技術在高速鐵路竣工測量中的應用

1、<p><b>　　龍巖學院</b></p><p>　　資源工程學院畢業(yè)論文</p><p>　　題 目： GPS技術在高速鐵路竣工測量中的應用 </p><p><b>　　資源工程學院</b></p><p>　　畢業(yè)論文（設計）開題報告</p><p>

2、　　2012年　4月　6日</p><p>　　GPS技術在高速鐵路竣工測量中的應用</p><p>　　【摘要】竣工圖是高速鐵路建設的重要資料，隨著當今時代的發(fā)展，越來越多的高速鐵路正在建設中，而竣工圖作為高速鐵路營運管理的重要依據(jù)，其重要性不言而喻。本文通過對向莆高速鐵路竣工圖的施工測量，重點探討GPS技術在高速鐵路竣工測量中GPS控制網(wǎng)布網(wǎng)、GPS控制網(wǎng)觀測以及GPS控制網(wǎng)的后期數(shù)據(jù)

3、處理和平差的過程。</p><p>　　【關鍵詞】GPS；高速鐵路；竣工測量；控制網(wǎng)</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 引言......................................................................2</p><p>　

4、　1.1 高速鐵路施工中的精度要求..............................................2</p><p>　　1.2 高速鐵路竣工測量的必要性..............................................2</p><p>　　1.3 課題背景及意義....................................

5、....................2</p><p>　　2 工程概況....................................................................2</p><p>　　2.1 向莆鐵路沿線工程概況..................................................2</p>&

6、lt;p>　　2.2 GPS系統(tǒng)的組成及其定位原理.............................................2</p><p>　　2.3 已有資料及其利用......................................................3</p><p>　　2.4 已有資料數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換..................

7、..............................3</p><p>　　3 E級GPS控制測量............................................................4</p><p>　　3.1 E級GPS控制布網(wǎng).......................................................4&l

8、t;/p><p>　　3.2 GPS點位選點、埋石、編號...............................................4</p><p>　　3.2.1 選點............................................................4</p><p>　　3.2.2 埋石...........

9、.................................................5</p><p>　　3.2.3 GPS編號.........................................................5</p><p>　　3.3 GPS網(wǎng)觀測.............................................

10、................6</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)處理及平差........................................................7 </p><p>　　3.4.1 基線解算及檢核..................................................7</p><p>　　3

11、.4.2 平差處理........................................................8</p><p>　　4 GPS-RTK技術與全站儀相結(jié)合下的地形測量......................................10</p><p>　　4.1 圖根GPS-RTK測量.............................

12、........................10</p><p>　　4.2 RTK碎部點測量........................................................11</p><p>　　4.3 全站儀碎部點測量.....................................................12</p>

13、<p>　　4.4 RTK與全站儀數(shù)據(jù)結(jié)合處理..............................................13</p><p>　　5 結(jié)束語.....................................................................15</p><p>　　6 致謝語................

14、.....................................................16</p><p>　　參考文獻.....................................................................17 </p><p><b>　　1 引言</b></p><p&g

15、t;　　1.1 高速鐵路施工中的精度要求</p><p>　　高速鐵路的實現(xiàn)為城市之間的快速交通來往和為旅客出行提供了極大方便，同時也對鐵路選線與設計提出了更高的要求。在時速高達h200km/h～350km/h的客運專線鐵路中，為滿足高速條件行駛下，旅客列車的安全性和舒適性，必須嚴格按照設計的線型施工，即保持精確的幾何線性參數(shù)，同時也必須具有非常高的平順性，精度要保持在毫米級的范圍以內(nèi)[1]。而利用GPS衛(wèi)星信號

16、能夠進行毫米級精度的靜態(tài)相對定位，厘米級精度的動態(tài)相對定位，厘米級精度的速度測量及毫微妙級精度的時間測量，所以利用GPS技術完全能達到高速鐵路測量的精度要求。</p><p>　　1.2 高速鐵路竣工測量的必要性</p><p>　　按照《鐵路技術管理規(guī)程》要求“新建、改建工程竣工后，應按規(guī)定進行驗收?！睘榱?lt;/p><p>　　滿足高速鐵路竣工驗收的要求，高速鐵路

17、竣工驗收前應進行竣工測量?？⒐y量的目的：一是對高速鐵路的線下工程空間位置、幾何形態(tài)、軌道平順性進行客觀的評定，為工程驗收提供必要的基礎資料；二是為高速鐵路交付運營后，竣工測量的成果將作為運營維護管理基礎資料。工程竣工測量是真實反映施工后建（構）筑物實際位置的最終表現(xiàn)，也是后續(xù)階段設計和管理的重要依據(jù)。高速鐵路竣工測量關系著鐵路建成投產(chǎn)后進行生產(chǎn)管理和變形觀測的需要，同時也可以進一步檢測鐵路施工是否達到高速鐵路所需的精度及平順性的要求[

18、2]。</p><p>　　1.3 課題背景及意義</p><p>　　本文以向莆（向塘至莆田）（福建段）1:1000竣工圖測量為例，講述GPS技術在高速鐵路竣工測量中的應用，以及該技術在工程測量中發(fā)揮得重要作用。文章主要分為三個部分，第一部分主要陳述向莆鐵路工程概況；第二部分主要陳述GPS控制網(wǎng)的布設、選點、埋石、編號、觀測以及數(shù)據(jù)處理及平差；第三部分主要陳述GPS-RTK技術與全站儀相

19、結(jié)合下得地形測量。</p><p>　　高速鐵路以其載客量高、輸送能力大、速度快、安全性好、正點率高、舒適方便、能源消耗低、經(jīng)濟效益好等優(yōu)點，縮短了旅客旅行時間，產(chǎn)生了巨大的社會效益；對沿線地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展起到了推進和均衡作用；促進了沿線城市經(jīng)濟發(fā)展和國土開發(fā)；沿線企業(yè)數(shù)量增加使國稅和地稅相應增加；節(jié)約能源和減少環(huán)境污染。</p><p><b>　　2 工程概況</b>

20、</p><p>　　2.1 向莆鐵路沿線工程概況 </p><p>　　向塘至莆田（福州）鐵路由南昌樞紐樂化東站引出，并行西環(huán)線至新建縣生米鎮(zhèn)設南昌西客站；跨贛江、溫厚高速公路、滬昆鐵路，至京九鐵路的三江鎮(zhèn)站。從三江鎮(zhèn)站引出樞紐后折向東南，經(jīng)江西豐城、撫州、南城、南豐，穿武夷山脈進入福建境內(nèi)，經(jīng)福建建寧、泰寧、將樂、沙縣、尤溪，穿戴云山脈至永泰，在永泰縣城附近分岔，同時引入福廈鐵路莆田站

21、和峰福鐵路福州站，正線長度共計635.861km（福建段）。為滿足向莆鐵路（福建段）的竣工驗收及運營管理的需要，本次測量項目為向莆鐵路（福建段）用地范圍及線路用地紅線外側(cè)2厘米范圍內(nèi)的數(shù)字地形測繪，用地界樁及里程樁測繪。</p><p>　　2.2 GPS系統(tǒng)的組成及其定位原理</p><p>　　GPS系統(tǒng)主要由三大部分組成，即空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設備部分（如下圖）</

22、p><p>　　圖2-1 GPS系統(tǒng)的組成</p><p>　　定位原理：分布在地球上空的多顆導航衛(wèi)星，不停的發(fā)射無線電信號，空間定位系統(tǒng)接收這些信號，導航儀根據(jù)星歷表信息求得每顆衛(wèi)星發(fā)射信號時在太空中的位置，計算衛(wèi)星發(fā)射信號的精確時間，然后根據(jù)已知的空間定位衛(wèi)星的瞬時坐標和信號到達該點的時間，通過計算，求得衛(wèi)星至空間定位系統(tǒng)接收機之間的幾何距離。在此基礎上，計算出用戶接收機天線所對應的點位，

23、即觀測站的位置。</p><p>　　從理論上講，知道三顆衛(wèi)星至觀測站的幾何距離，并利用GPS接收機收到的這三顆衛(wèi)星的導航信號推算出的衛(wèi)星瞬時坐標，就可以計算出觀測站的位置，方法是分別以三顆衛(wèi)星的瞬時坐標為球心，衛(wèi)星至觀測站之間的距離為半徑，作出三個球面，三個球面的交點就是觀測站在空間中的位置。由于一般GPS接收機安裝的是非精密鐘，接收到的時間存在誤差，故計算出衛(wèi)星與用戶之間的距離有誤差，因此需要利用第四顆衛(wèi)星進

24、行時間上的糾正，以保證時間上的同步[3]。</p><p>　　2.3 已有資料及其利用</p><p>　　由施測竣工圖時需考慮的原則，因此可以充分利用向莆鐵路已有的測量和設計的資料。</p><p>　?。?）向莆鐵路原施工控制網(wǎng)提供的CPⅠ、CPⅡGPS控制點，可用于本測區(qū)平面控制測量起算依據(jù)。該成果屬1954北京坐標系，高斯平面直角坐標系，中央子午線為117

25、°。</p><p>　?。?）測區(qū)內(nèi)外原有的控制點成果，其點位標石完整的，要盡量利用原標石進行觀測，方便建立1980西安坐標系統(tǒng)與1954年北京坐標系統(tǒng)的坐標轉(zhuǎn)換。</p><p>　?。?）測區(qū)附近有國家一等、二等及三等水準點，可作為本測區(qū)控制點高程聯(lián)測的起算依據(jù)，該成果屬1985國家高程基準。</p><p>　?。?）省測繪局2004年出版的1：1

26、萬單色地形圖，可供設計及工作布置使用。</p><p>　?。?）甲方提供的施工圖及地范圍及線路用地及站場紅線、界樁坐標及施工里程等數(shù)據(jù)資料等，可作為本測區(qū)竣工測量的參考依據(jù)。</p><p>　　2.4．已有資料數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換</p><p>　　由竣工圖施測時需保持控制測量系統(tǒng)與原有系統(tǒng)保持一致的原則[4]，因此需在原有的CPⅠ、CPⅡGPS控制點和施工圖及各種

27、紅線圖、界樁坐標數(shù)據(jù)資料的基礎上，進行坐標的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　（1）CPⅠGPS控制點的坐標轉(zhuǎn)換，以國家A級GPS控制點A031、A035、A038、A041、A050、A080為重合點，進行1980西安坐標系統(tǒng)與1954年北京坐標系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換參數(shù)求解，求取CPⅠGPS控制點的1980西安坐標系統(tǒng)的坐標。</p><p>　　（2）CPⅡGPS控制點的坐標轉(zhuǎn)換，以國家A級GPS控制

28、點及CPⅠGPS控制點為重合點，進行1980西安坐標系統(tǒng)與1954年北京坐標系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換參數(shù)求解，求取CPⅡGPS控制點的1980西安坐標系統(tǒng)的坐標。</p><p>　　（3）施工圖及各種紅線圖、界樁坐標數(shù)據(jù)資料的坐標轉(zhuǎn)換，先利用CPⅠGPS、CPⅡGPS控制點的1954年北京坐標系統(tǒng)與施工坐標系統(tǒng)兩套成果進行轉(zhuǎn)換參數(shù)求取，把施工圖及各種紅線圖、界樁坐標、施工里程等數(shù)據(jù)資料轉(zhuǎn)換到1954年北京坐標系統(tǒng)，再利用CP

29、ⅠGPS、CPⅡGPS控制點的1954年北京坐標系統(tǒng)與1980西安坐標系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，求取1980西安坐標系統(tǒng)下的各種紅線圖、界樁坐標數(shù)據(jù)資料。</p><p>　　3 E級GPS控制測量</p><p>　　3．1 E級GPS控制布網(wǎng)</p><p>　　本測區(qū)E級GPS控制網(wǎng)采用中海達GPS進行測量，以上述CPⅠGPS、CPⅡGPS控制點為基礎進行布設，平

30、均邊長約為0.5km，采取以邊點混連方式布網(wǎng)。其主要技術要求如下：</p><p>　　表3-1 E級GPS網(wǎng)的主要技術要求[5]</p><p>　　注：1、當邊長小于200m時，邊長中誤差應小于20mm。</p><p>　　2、(mm)為固定誤差；(ppm)為比例誤差系數(shù)。</p><p>　　為保證GPS測量精度，本次作業(yè)采用載波相位

31、靜態(tài)相對定位作業(yè)模式，其基本技術要求如下：</p><p>　　表3-2 E級GPS網(wǎng)測量作業(yè)的基本技術要求</p><p>　　注：1、觀測時段長度應視點位周圍障礙物情況、基線長短而作調(diào)整，</p><p>　　2、可不觀測氣象要素，但應記錄雨、晴、陰、云等天氣狀況。</p><p>　　3．2 GPS點位選點、埋石、編號</p&

32、gt;<p><b>　　3.2.1 選點</b></p><p>　　（1）GPS待定點至少應保證有一點與其他點兩兩互相通視，以滿足圖根導線布設的要求。點位應選在基礎穩(wěn)定，土質(zhì)堅實的地面上或高大穩(wěn)固的建筑物上，以便長期保存利用，點位目標要顯著突出。由于向莆鐵路已經(jīng)完工，由鐵路的平順性，因此視野比較開闊，兩點之間通視比較容易，但鐵路中間大部分都是碎石，因此選點時應選位于鐵路兩旁

33、且土質(zhì)比較堅硬的地方，這樣便于埋石與點號的保存。</p><p>　?。?）應遠離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、微波站等)，其距離不得小于200m；遠離高壓輸電線其距離不得小于50m，以避免電磁場對GPS信號的干擾。</p><p>　?。?）附近不應有強干擾衛(wèi)星信號接收的物體，并盡量避開大面積水域，以減弱多路徑效應的影響。</p><p>　?。?）點位應選在交通

34、方便，有利于其它觀測手段擴展與聯(lián)測的地方。</p><p>　?。?）網(wǎng)形應有利于同步觀測邊、點聯(lián)結(jié)。</p><p>　?。?）當所選點位需要進行水準聯(lián)測時，選點人員應實地踏勘水準路線，提出有關建議。</p><p>　?。?）GPS點位選定后，應繪制點之記。</p><p>　　3.2.2 埋石</p><p>

35、;<b>　　E級GPS點的埋設</b></p><p>　?。?）E級GPS點的標石按下圖要求制作埋設，中心標志采用不銹鋼標志如下圖：（單位:cm）</p><p>　　圖3-1 E級GPS點的標石埋設</p><p>　　（2）控制點中心標志要求：</p><p>　　GPS點中心標志均為：Φ5cm×0.5

36、 cm的不銹鋼頂蓋，中間焊接10cm長Φ0.8cm的實心不銹鋼螺絲，底部有螺絲帽。不銹鋼頂蓋中間有球面隆起，并刻有“＋”字，不銹鋼標志面上部刻有“福建省地質(zhì)測繪院”，下部刻有“GPS”字樣。</p><p>　　（3）GPS點的埋設要求:</p><p>　　a、在水泥路面上埋設時，用切割機切割成20cm×20cm的正方形邊框，邊槽深0.5 cm，寬0.5 cm，中心用沖擊鉆鉆孔

37、，埋入標志，并用混凝土固緊，標石面與地面高度保持一致。</p><p>　　b、在瀝青路面上埋設時，先將瀝青面鑿成20cm×20cm的正方形，深度以鑿到路基碎石為準，清去雜土，灌入混凝土并埋入標志，標石面與地面高度保持一致。 c、在巖石面上可采用澆灌巖標辦法，標石規(guī)格為20cm×30cm×15cm的混凝土標石，標石面與巖石表面高度保持一致。 d、在房頂表面澆灌房標時

38、，標石規(guī)格為20cm×30cm×15cm的混凝土標石，澆筑前應將與屋頂?shù)慕佑|面打毛，再打入3-4顆水泥釘并清洗干凈，使標石底面與房頂接觸牢固，房標禁止?jié)补嘣诟魺釋由希?lt;/p><p>　　e、在土質(zhì)地面埋設標石時，標石規(guī)格為20cm×40cm×40cm的混凝土標石（可以是預制的混凝土標石，也可以現(xiàn)場澆注），標石面高出地面1～2cm，便于找點和利用。 f、控制點埋設時

39、，不銹鋼標志面與標石面高度保持一致，以利于水準聯(lián)測時標尺的自由轉(zhuǎn)動。標石面上應同時刻注點號和年月。</p><p>　　3.2.3 GPS編號</p><p>　　向莆鐵路測區(qū)E級GPS點的點名以XPE加流水編號應以XPE1、XPE2、……XPEnn命名，當與舊點重合時，盡量利用舊點標石，并在點之記中加以備注說明。由于施工時的破壞，因此能保存下來的舊點不多，保存完好的控制點，加以并入導線網(wǎng)

40、中。</p><p>　　3.3 GPS網(wǎng)觀測</p><p>　　本次觀測采用中海達接收機同步觀測一組衛(wèi)星，觀測采用靜態(tài)定位模式。在已做好的控制點擺好流動站，對中、整平、量取天線高，把定向標志指向正北方向，打開GPS接收機，切換成靜態(tài)模式，并記錄下開機時間，一次接收差不多45分鐘就可以，測完后再量取一次天線高，然后關機，去下一個控制點觀測。觀測時，應注意以下幾點：</p>

41、<p>　?。?）作業(yè)時有效觀測衛(wèi)星數(shù)應大于4顆，衛(wèi)星高度角應大于15°，時段長度應大于45-120分鐘，圖形強度因子PDOP小于6。</p><p>　　（2）觀測前應編制GPS衛(wèi)星可見性預報表，研究所要觀測點的最佳時間段，并制定工作計劃。</p><p>　?。?）出發(fā)前應檢查電池電量、接收機內(nèi)存或磁盤容量是否充足；</p><p>　?。?/p>

42、4）接收機在觀測期間應防止震動、移動，防止人和物體靠近天線；</p><p>　?。?）測量手簿按作業(yè)程序認真逐項填寫，要清晰、整潔，不允許事后補記或追記；</p><p>　?。?）接收機在觀測期間，不應在旁邊使用對講機；雷雨過境時應關機停測，并卸下天線以防雷擊；</p><p>　?。?）觀測中應保證接收機工作正常，數(shù)據(jù)記錄正確，每日觀測結(jié)束后，應及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存

43、至計算機硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。接收機內(nèi)存數(shù)據(jù)文件在卸到外存介質(zhì)時，不得進行任何剔除或刪改，不得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實施重新加工組合的操作指令。</p><p>　　向莆鐵路古鏞鎮(zhèn)玉華村HY+661.59至洋坊大橋DK283+873.68段GPS控制網(wǎng)如下圖所示：</p><p>　　圖3-2 GPS控制網(wǎng)示意圖</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)處理及平差<

44、;/p><p>　　內(nèi)業(yè)基線數(shù)據(jù)預處理采用Trimble公司的Trimble Geomatics Office 1.62版本隨機軟件，平差計算采用武漢大學測繪科學技術學院的CosaGPS平差軟件包進行。平差計算以三維基線向量及相應方差陣作為觀測信息，先進行WGS-84無約束平差；以無約束平差確定的有效測量為基礎, 采用上述CPⅠGPS、CPⅡGPS控制點作為起算坐標，進行二維約束平差。各項精度指標以及成果取位應滿足

45、《GPS規(guī)程》相關規(guī)定要求。當發(fā)現(xiàn)需補測或重測的邊，應盡量安排一起同步觀測。</p><p>　　下表是向莆鐵路古鏞鎮(zhèn)玉華村HY+661.59至洋坊大橋DK283+873.68段GPS控制網(wǎng)坐標數(shù)據(jù)：</p><p>　　表3-3 GPS控制網(wǎng)坐標數(shù)據(jù)</p><p>　　3.4.1 基線解算及檢核</p><p>　　基線解算處理時，打開T

46、rimble Geomatics Office 1.62版本隨機軟件，首先新建一個坐標圖，單擊投影（如圖3-3所示），然后新建一個投影，由于我國采用的是高斯投影坐標系統(tǒng)，因此在新建的投影中，名字框里面應輸入：GAOSI-9，投影類型為TM，輸入東向坐標為500km，輸入中央子午線和帶寬，然后點擊確定，這樣就新建成了一個投影。投影建好后新建一個項目，用來儲存數(shù)據(jù)坐標，點擊坐標，將剛才新建好的投影坐標賦予這個項目。項目建好后輸入坐標數(shù)據(jù)（

47、如圖3-4所示），然后進行投影轉(zhuǎn)換，接著進行匹配，匹配結(jié)束后可以查看結(jié)果，如果殘差符合要求，就可以進行儲存。</p><p>　　3-3 數(shù)據(jù)處理 3-4 數(shù)據(jù)處理</p><p>　　基線解算數(shù)據(jù)處理時，應注意以下幾點：</p><p>　　(1) 采用雙差相位觀測值進行基線解算，采用雙差固定解作為最終

48、結(jié)果。雙差固定解的可靠性由以下兩項指標來判別，即固定解的單位權中誤差（Rms）和整周模糊度檢驗倍率（Ratio），其檢驗值見下表。根據(jù)下表判別時，Rms必須首先符合要求，而Ratio值越大表示固定值越可靠。</p><p>　　表3-4 靜態(tài)GPS基線固定解可靠性判別表</p><p>　?。?）同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標分量閉合差Wx≤σ/5,Wy≤σ/5 ,Wz≤σ/5。對于采用同

49、一種數(shù)學模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標分量相對閉合差和全長相對閉合差不宜超過下表的規(guī)定。對于采用不同數(shù)學模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標分量閉合差和全長相對閉合差按獨立環(huán)閉合差要求檢核。同步時段中的多邊形同步環(huán)，可不重復檢核。</p><p>　　表3-5 同步環(huán)坐標分量及環(huán)線全長相對閉合差的規(guī)定（1×10-6）</p><p>　　(3) 復測基

50、線的長度d的較差ds應滿足下式：</p><p>　　ds≤2σ   (σ= （3-1）</p><p>　　其中，a為固定誤差,以mm為單位；b為比例誤差系數(shù)；d為相鄰點距離，以mm為單位 </p><p>　　(4) 若干個獨立基線構成獨立閉合環(huán)，各獨立環(huán)的坐標分量閉合差和全長閉合差應符合下式的規(guī)定：<

51、;/p><p>　　wx≤3σ           wy≤3σ           wz≤3σ （3-2）</p><p>　　ws= ≤3σ 

52、 （3-3）</p><p>　　其中，n為閉合環(huán)中的邊數(shù)。          </p><p>　　可以舍棄在復測基線邊長較差、同步環(huán)閉合差、獨立環(huán)閉合差檢驗中超限的基線，但應保證舍棄基線后的獨立環(huán)所含基線數(shù)≤10，否則應重測該基線或有關同步圖形

53、。</p><p>　　3.4.2 平差處理</p><p>　　打開LEICA Geo Office 軟件，首先新建項目，單擊項目，在工作區(qū)單擊右鍵，選擇線，輸入項目名稱為TXT，點擊確定。此時這個項目為空項目，輸入原始數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)時應注意選擇文件類型為系統(tǒng)1200的原始數(shù)據(jù)。點擊TXT,講原始數(shù)據(jù)分配到項目中，分配完畢后關閉，然后輸入下一塊卡中的數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)輸入完畢后，回到編輯欄，

54、對點進行審視，當確認點數(shù)不會缺失后，就可以進行GPS數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理時一般選擇自動處理（如圖3-5所示）。處理結(jié)束后，需要對基線進行存儲，當模糊度狀態(tài)為4時，可以進行存儲，</p><p>　　基線解算完畢后可以進行平差處理。平差全部為自動處理，并采用無約束平差，用來檢核GPS網(wǎng)的內(nèi)符合精度和可靠度。平差結(jié)束后所有的點變成平差點，可以查看平差報告，在平差報告中，需要注意F-檢驗，當F-檢驗拒絕時，表示網(wǎng)中有一個

55、或一個以上的錯誤。平差結(jié)束后，可以直接輸出WGS-84系三維坐標（如圖3-6所示）。 </p><p>　　圖3-5 基線解算 圖3-6 平差</p><p>　　當進行無約束平差時，應注意以下幾點：</p><p>　　(1) 當各項質(zhì)量檢驗符合要求時，以所有獨立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及

56、其相應方差協(xié)方差陣作為觀測信息，以一個點的WGS-84系三維坐標作為起算依據(jù)，進行GPS網(wǎng)的無約束平差。</p><p>　　(2) 無約束平差中，基線向量的改正數(shù)絕對值(V△x ，V△y ，V△z)應滿足下式要求，否則應找出粗差并予以剔除，重新進行無約束平差。</p><p>　　V△x≤3σ         

57、; V△y≤3σ           V△z≤3σ                     （3-4）</p>

58、<p>　　平差完成后，進行總結(jié)與精度評定，如表3-6所示：</p><p>　　表3-6 平差總結(jié)及精度評定</p><p>　　4 GPS-RTK技術與全站儀相結(jié)合下的地形測量</p><p>　　由于GPS衛(wèi)星信號的局限性，在一些地方必須使用全站儀進行測量，如隧道竣工測量橋梁竣工測量、以及GPS衛(wèi)星信號不好的地方等。由GPS技術施測時的高精度，可

59、以利用GPS-RTK先進行圖根點的控制測量，再利用這些圖根點的數(shù)據(jù)，進行全站儀碎部點的測量，同時RTK也可以進行碎部點的測量。RTK與全站儀相配合使用，能大大加快測量的速度，提高工作效率。</p><p>　　4.1圖根GPS-RTK測量</p><p>　　（1）基準站的安置應滿足的條件</p><p>　　a 基準站應有正確的坐標（含1980西安坐標和WGS-8

60、4坐標）。</p><p>　　b 基準站應選在地勢較高、交通方便，天空較為開闊，周圍無高度角超過10°的障礙物，有利于衛(wèi)星信號的接收和數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的位置。</p><p>　　c 為防止數(shù)據(jù)鏈丟失以及多路經(jīng)效應的影響，周圍無GPS 信號反射物（大面積水域，大型建筑物等），無高壓線、電視臺、無線電發(fā)射站、微波站等干擾源。</p><p>　　（2）流動站距基

61、準站的距離不得超過5km。流動站應使用三腳架，在對中、整平、開機后30秒開始觀測，每次觀測歷元數(shù)應大于20個，采樣間隔2s～5s，各次測量的平面坐標較差應不大于4cm。</p><p>　?。?） WGS-84坐標系與1980西安坐標系求轉(zhuǎn)換參數(shù)的參考點應采用3點以上的兩套坐標系成果，所選參考點應分布均勻，七參數(shù)求解范圍應大于GPS RTK待定點測量范圍，RTK圖根點測量平面坐標轉(zhuǎn)換殘差不應大于±2cm

62、。RTK圖根點測量高程擬合殘差不應大于1/12等高距。</p><p>　　（4）觀測待定點之前，按隨機控制點存儲設置機內(nèi)的精度指標，點位中誤差±2.0cm，高程中誤差±2.5cm，觀測時注意點位幾何圖形強度因子PDOP應不大于6。</p><p>　?。?）采用CPⅠ、CPⅡ及E級GPS控制點作為基站，開始前聯(lián)測測區(qū)內(nèi)任意GPS控制點進行檢核，當與原成果比較，點位誤差

63、≤±5.0cm，高程誤差≤±5.0cm，方可對圖根控制點進行采集，測段結(jié)束前聯(lián)測測區(qū)內(nèi)任意GPS控制點進行檢核，讀數(shù)與原成果比較，點位誤差≤±5.0cm，高程誤差≤±5.0cm，本站數(shù)據(jù)方可作為有效數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）RTK圖根點測量平面測量兩次測量點位較差不應大于圖上±0.1mm，高程測量各次測量高程較差不應大于1/10基本等高距，各次結(jié)果取中數(shù)作

64、為最后成果。</p><p>　?。?）用RTK技術施測的圖根點平面成果應進行100％的內(nèi)業(yè)檢查和不少于總點數(shù)10％的外業(yè)檢測，外業(yè)檢測采用相應等級的全站儀測量邊長和角度等方法進行，其檢測點應均勻分布測區(qū)。檢測結(jié)果應滿足下表的要求。</p><p>　　4-1 RTK圖根點平面檢測精度要求 </p><p>　　（8）用RTK技術施測

65、的圖根點高程成果應進行100％的內(nèi)業(yè)檢查和不少于總點數(shù)10％的外業(yè)檢測，外業(yè)檢測采用相應等級的三角高程、幾何水準測量等方法進行，其檢測點應均勻分布測區(qū)。檢測結(jié)果應滿足下表的要求。</p><p>　　4-2 RTK圖根點高差檢測精度要求</p><p>　　4.2 RTK碎部點測量</p><p>　?。?）RTK碎部點測量時，地心坐標系與地方坐標系的轉(zhuǎn)換關系可以在

66、測區(qū)現(xiàn)場通過點校正的方法獲取。當測區(qū)面積較大，采用分區(qū)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時，相鄰分區(qū)應不少于2個重合點。 （2）RTK碎部點測量平面坐標轉(zhuǎn)換殘差不應大于圖上±0.1mm ，RTK碎部點測量高程擬合殘差不應大于1/10基本等高距。 （3）RTK碎部點測量流動站觀測時可采用固定高度對中桿對中、整平，觀測歷元數(shù)應大于5個。 （4） 連續(xù)采集一組地形碎部點數(shù)據(jù)超過50點，應重新進行初始化，并檢核一個重合點。當檢核點位

67、坐標較差不大于圖上0.5mm時，方可繼續(xù)測量。 （5）RTK地形測量外業(yè)采集的數(shù)據(jù)應及時從數(shù)據(jù)采集器中導出，并進行數(shù)據(jù)備份，同時對數(shù)據(jù)記錄器內(nèi)存進行整理；導出的成果數(shù)據(jù)與全站儀數(shù)據(jù)共同用南方cass成圖軟件編輯成圖。向莆鐵路音頭隧道至后洋隧道的部分RTK碎部測量的部分成果數(shù)據(jù)如下圖所示：</p><p>　　圖4-1 RTK測量成果數(shù)據(jù)</p><p>　　4.3 全站儀碎部點測量

68、</p><p>　　本次測量采用中緯ZTS602(5㎜+3ppm) 全站儀進行碎部點測量，按極坐標法進行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)記錄方式為全站儀內(nèi)存自動記錄。設站時，儀器對中誤差不大于5mm，照準一控制點作為起始方向，觀測另一控制點作為檢核。每站測圖過程中，應隨時檢查定向點方向。儀器高、覘標高量至厘米。采集數(shù)據(jù)直接測定坐標，測距最大長度一般不大于160m，無棱鏡儀器最大視距不得大于60m，個別特別困難的可以適當放寬，但不

69、超過1.5倍。作業(yè)時，先在已知點上設站，進行對中、整平、量儀器高，再根據(jù)已知坐標數(shù)據(jù)進行定向，根據(jù)表4-3校對誤差是否超限，若超限則需重新檢驗坐標是否有誤以及視鏡中心是否對準棱鏡中心。校對無誤后，就可進行碎部點采點。采點時可根據(jù)cass野外操作代碼進行快速注記，方便內(nèi)業(yè)繪圖。外業(yè)采集的數(shù)據(jù)應及時從全站儀中導出，并進行數(shù)據(jù)備份，導出的數(shù)據(jù)與RTK數(shù)據(jù)共同用南方cass成圖軟件編輯成圖。向莆鐵路音頭隧道至后洋隧道的部分全站儀數(shù)據(jù)如下圖4-2

70、所示：</p><p>　　表4-3 各級電磁波測距導線主要技術規(guī)定[11]</p><p>　　圖4-2 全站儀測量成果數(shù)據(jù)</p><p>　　4.4 RTK與全站儀數(shù)據(jù)結(jié)合處理</p><p>　　許多地方由于GPS衛(wèi)星信號的局限性，需要采用全站儀進行原始數(shù)據(jù)的采集，因此這一地方的原始數(shù)據(jù)存儲于RTK和全站儀之中。導出RTK數(shù)據(jù)與全站儀

71、數(shù)據(jù)后，共同展進南方cass8.0成圖軟件（如下圖所示）：</p><p>　　圖4-3 cass展點</p><p>　　根據(jù)外業(yè)作業(yè)時使用的注記以及對實地地形的印象進行繪圖處理，繪圖完成后應對圖形進行必要的整飾，使圖形更加美觀。向莆鐵路音頭隧道至后洋隧道經(jīng)處理后的竣工圖如下圖所示：</p><p>　　圖4-4 RTK與全站儀的測量成果圖</p>

72、<p><b>　　5 結(jié)束語 </b></p><p>　　本文通過闡述向莆高速鐵路竣工圖的施測，重點介紹了GPS技術在高速鐵路竣工測量中E級GPS控制網(wǎng)布網(wǎng)、選點、埋石、編號、觀測、數(shù)據(jù)處理及其平差的過程，同時還簡略介紹了GPS-RTK碎部點測量及全站儀碎部點測量的過程以及測量數(shù)據(jù)編輯成圖。通過以上介紹，我們可以得到GPS技術應用在高速鐵路竣工測量中的幾個優(yōu)點：</p&g

73、t;<p>　　精度高。由于GPS技術的先進性，使得測量的精度大大提高。</p><p>　　效率高。GPS-RTK技術以其靈活的作業(yè)方式，在與全站儀相配合的模式下，使得作業(yè)效率大大提高。</p><p>　　成圖質(zhì)量高。在高精度和內(nèi)業(yè)繪圖認真的前提下，能保證成圖質(zhì)量高。</p><p>　　當然，由于GPS衛(wèi)星信號的局限性，在施測時也需注意幾點：&l

74、t;/p><p>　　GPS控制布網(wǎng)選點時，應選在衛(wèi)星信號好的地方，以保證控制點的精度，同時也要保證能與另一點通視。</p><p>　　GPS-RTK圖根控制測量時，應盡量多測幾組數(shù)據(jù)，再取其平均值作為圖根控制點的坐標數(shù)據(jù)。</p><p>　　GPS-RTK碎部點測量時，應待其固定后方可采點。</p><p>　　為保證坐標系統(tǒng)的一致性，應進

75、行坐標數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　總之，綜合應用高新技術，全面提高工作效率，這將是今后勘測設計的必然趨勢。GPS技術以其高精度標準，高工作效率的特點，必將在測繪領域的各個方面得到廣泛應用。</p><p><b>　　6 致謝語</b></p><p>　　本論文是在導師林新紅老師的悉心指導下完成的，從論文選題、研究方案制定到論文初稿的完

76、成以及后期論文修改、定稿，林老師都給出了許多寶貴意見以及解決方案，在此向?qū)熤乱宰钫嬲\的謝意，同時也要表達學生深深的敬意。</p><p>　　在論文選題與撰寫過程中，資源工程學院的老師們給予我諸多幫助，為我的論文提出了很多寶貴的意見，在此我也要對諸位老師的說聲謝謝。感謝218舍友在此過程中給以我的幫助以及四年來帶給我的關心與歡樂，和你們同窗，是我的幸運；同時也要感謝08測繪的全體同學在這四年來對我的鼓勵與支持，

77、謝謝你們伴我度過大學四年的美好時光。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 葉志明.土木工程概論（第三版）[M].高等教育出版社，2009(3)：95-97.</p><p>　　[2] 朱穎，盧建康，程昂.高速鐵路工程測量規(guī)范（報批稿20090823）終稿[C].中國鐵道出版社，2009，89-90.<

78、;/p><p>　　[3] 李天文.GPS原理及應用（第二版）[M].科學出版社，2010（2）：6-10，208-209.</p><p>　　[4] 張正祿.工程測量學[M].武漢大學出版社，2005（1）：120-124.</p><p>　　[5] 張鳳舉，張華海，趙長勝，孟魯閩，盧秀山.控制測量學[M].煤炭工業(yè)出版社，2008（6）：177-183.<

79、/p><p>　　[6] 陳新煥，陳秀蘭，陳光金，李春明.全球定位系統(tǒng)（GPS）鐵路測量規(guī)程[C].中國鐵道出版社，1997，19-25.</p><p>　　[7] 馬曉萍，馬聰麗，王占宏，楊青.數(shù)字測繪產(chǎn)品檢查驗收規(guī)定和質(zhì)量評定[C].國家質(zhì)量技術監(jiān)督局，2001，3-6.</p><p>　　[8] 李建成.全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術規(guī)范[C].浙江省

80、測繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，2010，26-32.</p><p>　　[9] 周蜀黔，吳培玲，馮明，陳鴻濤.鐵路工程制圖圖形符號標準[C].中國鐵道出版社，1998，129-133.</p><p>　　[10] 魏瑞琴，譚建國.1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式[C].國家測繪局，1995，6-7.</p><p>　　[10] 周蜀黔，吳培玲，樊躍生，張

81、增淮.鐵路工程制圖標準[C].中國鐵道出版社，1998，78-88.</p><p>　　[11] 曹俊茹, 宋振柏, 孔維華.幾種測量規(guī)范對地籍測量精度要求的分析[J].淄博學院學報，2002,4（4）：60.</p><p>　　[12] 盧祖文，高速鐵路軌道技術綜述[J].鐵道工程學報2007年01期.</p><p>　　[13] 王兆祥等編;鐵路工程測量[

82、M].測繪出版社,1986.[14]王海彥;侯晗;彭彥彬;高速鐵路無砟軌道施工測量方法綜述[J].石家莊鐵路職業(yè)技術學院學報2009年03期.</p><p>　　[15] GB0026-93,工程測量規(guī)范[S].北京：標準出版社，1993.</p><p>　　GPS technology in the completion of the application of the hig

83、h-speed railway measurement</p><p>　　Resources Engineering college Surveying and mapping engineering</p><p>　　2008092520 Lai Meirong Instructs：Lin Xinhong</p><p>　　Abstract

84、: With the development of society, more and more high-speed railways are constructing, in the same time as-built drawing is obviously significant. As-built drawing is the important information on high-speed railway const

85、ruction and the important basis for high-speed railway operations. In this paper, we discuss the construction survey which is about Pu high-speed railway as-built drawing. Especially on GPS technology of the high-speed r